一種通用型白車身三坐標測量定位裝置及定位方法與流程

2023-09-14 10:10:20

本發明涉及一種測量裝置，尤其是涉及一種適用多種車型的對白車身進行三坐標測量的支撐定位裝置。

背景技術：

在汽車製造生產過程中，為了控制車身的質量，需要對白車身進行準確的測量，孔確保車身各部位尺寸符合設計要求。在現有技術中，白車身的測量通常是採用三坐標測量儀完成的。首先，我們需要將白車身放置到一個測量定位支架上，使白車身得以可靠地定位，從而確定白車身的測量原點，然後在採用相應的三坐標測量儀器對白車身的各質量控制點進行精確測量，以判定白車身的尺寸是否符合設計要求。由於需要進行多種車型的交替生產，因此，需要針對不同的車型準備多個測量定位支架，一方面，當需要更換車型時，需要相應地更換測量定位支架，並確保新更換的測量定位支架與三坐標測量儀之間的相對位置精度，從而增加準備工作量；另一方面，多型號的測量定位支架會增加倉儲量，進而增加生產製造成本，不利於提高生產效率。特別是，現有的測量定位支架中，用於對白車身定位的定位機構是剛性的，因此，需要對白車身進行三坐標測量時，我們需要先用起吊裝置將白車身吊起並且移動白車身，使白車身上的相應定位孔與定位機構對準，然後放下白車身，使其定位在定位機構上。由於定位機構和白車身上的定位孔需要配合精確，並且白車身上的定位孔至少需要二個以上，因此，起吊裝置在將白車身的定位孔與測量定位支架的定位機構對準時需要反覆上升、下移並橫向移動白車身，從而花費較長的時間，並且一旦沒有對準而放下白車身，容易因定位孔和定位機構的碰撞而造成損壞。

在中國專利文獻上公開的一種「白車身三坐標測量支架定位裝置」，其公告號為CN202793346U，包括支架連接板、定位銷和平臺連接板，所述的支架連接板通過定位銷與平臺連接板連接。將支架連接板通過安裝孔與三坐標測量支架連接，平臺連接板通過安裝孔固定於三坐標測量平臺之上，在使用的過程中用定位銷通過連接座連接支架連接板，用定位銷通過基座連接平臺連接板，有利於縮短白車身三坐標測量支架對不同車型的轉換時間。該方案雖然可縮短三坐標測量支架固定到三坐標測量平臺上的時間，然而該方案仍然需要針對不同車型製作不同的的三坐標測量支架，也就是說，該方案是一個通用的三坐標測量平臺和若干三坐標測量支架的組合，因此並未從根本上解決三坐標測量定位裝置的通用問題。

技術實現要素：

本發明的目的是為了解決現有的白車身三坐標測量定位裝置所存在的不同車型之間無法通用、在轉換測量車型時準備工作量大效率低、並且白車身的定位孔與定位機構之間不易對準、容易因碰撞而損壞的問題，提供一種通用型白車身三坐標測量定位裝置及定位方法，不僅可適用於多種車型的白車身三坐標測量，而且在轉換測量車型時程序簡單、定位效率高，並且定位機構不易損壞，有利於延長使用壽命。

為了實現上述目的，本發明採用以下技術方案：

一種通用型白車身三坐標測量定位裝置，包括底板，在所述底板前後兩側分別設有主定位機構，在所述底板中間位置設有白車身支撐機構，所述主定位機構包括豎直的支撐套杆，所述支撐套杆的上端設有若干可在豎直平面內傾斜轉動並且與白車身上相應的定位孔適配的主定位銷，所述支撐套杆的下端設有支撐圓盤，所述支撐圓盤的下側面中心設有中心位於所述支撐套杆的軸線上的球形凹腔，所述支撐圓盤的下側面還設有沿所述支撐套杆的軸線向內延伸的矩形凹槽，所述矩形凹槽的兩個短邊對應的側面與球形凹腔相切，所述球形凹腔內設有連接轉環，所述連接轉環的外側面為與球形凹腔內側面適配的球面，所述連接轉環的中心設有連接螺孔，所述連接轉環的厚度小於所述矩形凹槽的寬度，所述底板的下側對應所述支撐套杆處設有豎直向上的雙作用鎖緊油缸，所述雙作用鎖緊油缸的活塞杆向上穿過所述底板與所述連接轉環的連接螺孔螺紋連接。

和現有技術不同的是，本發明中的主定位機構和底板之間採用撓性連接，從而在通過相應的起吊裝置將白車身放置並定位到白車身三坐標測量定位裝置上時無需反覆升降並橫向移動白車身，既可提高定位效率，並且定位機構不易損壞。操作者只需將白車身靠近主定位機構上的主定位銷，然後通過轉動主定位銷，即可使主定位銷的端部對準白車身上的定位孔，此時即可下降白車身，使主定位銷的端部進入白車身的定位孔內。特別是，操作者可通過雙作用鎖緊油缸反向動作使支撐套杆恢復豎直狀態，從而帶動白車身橫向移動至水平定位位置，此時即可放下白車身，使白車身的左右側圍定位在底板中間的白車身支撐機構上，從而使白車身在XYZ 三個方向得意可靠定位。由於支撐套杆上設有若干在豎直平面內傾斜轉動主定位銷，因此，我們可根據測量車型的不同選擇相應的主定位銷，而其餘的主定位銷可向兩側轉動，以免和白車身產生幹涉，因而可同時適用於多種車型的白車身三坐標測量，並且整體結構簡單，車型轉換速度快。本發明的雙作用鎖緊油缸活塞杆與支撐套杆連接時，可先將連接轉環的厚度方向放入支撐圓盤下側面的矩形凹槽內。由於矩形凹槽的兩個短邊對應的側面與球形凹腔相切，因此連接轉環可進入矩形凹槽內直至連接轉環的外側球面的球心與球形凹腔的球心相重合，此時即可將連接轉環轉動90度，連接轉環的外側球面與球形凹腔的內側球面相貼合，然後可方便地將雙作用鎖緊油缸的活塞杆端部與連接轉環中心的連接螺孔形成螺紋連接。這樣，一方面連接轉環可在球形凹腔內自由轉動，另一方面可避免連接轉環從球形凹腔內掉出。

作為優選，所述主定位銷的根部設有定位盤，所述主定位銷的端部呈圓錐形。

端部呈圓錐形的主定位銷便於其進入白車身的定位孔內，而主定位銷根部的定位盤則可對白車身起到支撐作用，從而使白車身的前、中、後都能得到良好的支撐，避免其產生彎曲變形。

作為優選，所述支撐圓盤的下側面邊緣設有半徑等於所述支撐圓盤厚度的圓角，所述支撐圓盤的下側面設有延伸至所述圓角的潤滑油槽。

當支撐套杆上升並傾斜時，支撐圓盤的一側與底板接觸，因此，在支撐圓盤的邊緣設置圓角以及在支撐圓盤的下側面設置潤滑油槽可減小支撐圓盤的下邊緣和下表面與底板之間的摩擦力，從而有利於支撐套杆從傾斜狀態恢復到直立狀態。

作為優選，所述白車身支撐機構包括豎直地設置在所述底板中間位置左右兩側的支撐油缸以及一個位於所述底板上的加壓油缸，所述支撐油缸向上的活塞杆端部設有支撐塊，所述加壓油缸下部的工作腔與所述支撐油缸下部的工作腔之間通過管路相連通，所述加壓油缸向上的活塞杆端部套設有配重塊。

當白車身通過主定位銷定位並支撐在主定位銷根部的定位盤後，我們可將與白車身車型匹配的配重塊套設到加壓油缸的活塞杆上，從而使加壓油缸的工作腔產生一個固定的壓力，加壓油缸下部的工作腔內的液壓油即可通過管路進入支撐油缸下部的工作腔內，從而推動支撐油缸的活塞杆向上伸出，今兒使支撐塊抵靠在白車身的左右側圍上。通過對配重塊的精確設計，可確保白車身的受力均勻，從而有效地避免白車身的變形，因而有利於提高白車身的測量精度。

一種通用型白車身三坐標測量定位裝置的定位方法，包括如下步驟：

a．使所述主定位機構上與需測量的白車身型號對應的主定位銷保持豎直向上，轉動其餘的主定位銷，使其向兩側傾倒；

b．用起吊裝置將需要測量的白車身吊運至底板的上方位置，控制所述底板前後兩側的主定位機構相應的雙作用鎖緊油缸下側的工作腔進油，此時所述雙作用鎖緊油缸的活塞杆上升，由於所述雙作用鎖緊油缸活塞杆上的連接轉環與所述支撐套杆下端的球形凹腔為球面連接，因此所述支撐套杆下端的支撐圓盤與所述底板的上表面分離，所述支撐套杆傾斜並可360度轉動；

c．然後控制起吊裝置下降所述白車身，使所述白車身下部前側和後側的定位孔分別靠近所述底板前側和後側對應的主定位機構上的主定位銷端部；

d．轉動所述支撐套杆，使所述支撐套杆上端的主定位銷對準所述白車身下部相應的定位孔，然後再次下降所述白車身，使所述支撐套杆上端的主定位銷端部進入所述白車身下部相應的定位孔內；

e．控制所述主定位機構相應的雙作用鎖緊油缸上側的工作腔進油，此時所述雙作用鎖緊油缸的活塞杆下移並通過所述連接轉環拉動所述支撐套杆，使所述支撐套杆底部的支撐圓盤緊貼所述底板上表面，從而使所述支撐套杆回復直立狀態，並通過所述支撐套杆上端的主定位銷帶動所述白車身橫向移動，使所述白車身在XY方向得以準確定位；

f．控制起吊裝置下降所述白車身，使所述白車身通過所述白車身支撐機構在Z方向得以可靠定位。

一種通用型白車身三坐標測量定位裝置的定位方法，包括如下步驟：

a．使所述主定位機構上與需測量的白車身型號對應的主定位銷保持豎直向上，轉動其餘的主定位銷，使其向兩側傾倒；

b．用起吊裝置將需要測量的白車身吊運至底板的上方位置，控制所述底板前後兩側的主定位機構相應的雙作用鎖緊油缸下側的工作腔進油，此時所述雙作用鎖緊油缸的活塞杆上升，由於所述雙作用鎖緊油缸活塞杆上的連接轉環與所述支撐套杆下端的球形凹腔為球面連接，因此所述支撐套杆下端的支撐圓盤與所述底板的上表面分離，所述支撐套杆傾斜並可360度轉動；

c．然後控制起吊裝置下降所述白車身，使所述白車身下部前側和後側的定位孔分別靠近所述底板前側和後側對應的主定位機構上的主定位銷端部；

d．轉動所述支撐套杆，使所述支撐套杆上端的主定位銷對準所述白車身下部相應的定位孔，然後再次下降所述白車身，使所述支撐套杆上端的主定位銷端部進入所述白車身下部相應的定位孔內；

e．控制所述主定位機構相應的雙作用鎖緊油缸上側的工作腔進油，此時所述雙作用鎖緊油缸的活塞杆下移並通過所述連接轉環拉動所述支撐套杆，使所述支撐套杆底部的支撐圓盤緊貼所述底板上表面，從而使所述支撐套杆回復直立狀態，並通過所述支撐套杆上端的主定位銷帶動所述白車身橫向移動，使所述白車身在XY方向得以準確定位；

f．控制起吊裝置下降所述白車身，使所述白車身通過所述主定位銷根部的定位盤在Z方向得以基本定位；

g．將配重塊套設到所述加壓油缸的活塞杆上端，所述加壓油缸下部的工作腔內的液壓油即可通過管路進入兩個所述支撐油缸下部的工作腔內，從而使所述支撐油缸的活塞杆連同端部的支撐塊上升，所述支撐塊頂住所述白車左右兩側的側圍，從而使所述白車身在Z方向得以完全定位。

在此方法中，白車身先通過底板前後兩側的主定位銷上的定位盤在Z方向得以支撐並基本定位，然後再通過具有和相應的白車身配套的配重塊所產生的支撐白車身的左右側圍，因而可確保白車身的受力均勻，避免產生彎曲變形。

因此，本發明具有如下有益效果：不僅可適用於多種車型的白車身三坐標測量，而且在轉換測量車型時程序簡單、定位效率高，並且定位機構不易損壞，有利於延長使用壽命。

附圖說明

圖1是本發明的一種結構示意圖。

圖2是支撐套杆和底板連接處的剖視圖。

圖3是本發明的另一種結構示意圖。

圖中：1、底板 11、導向套 2、主定位機構 21、支撐套杆 22、轉接塊 23、轉動塊 24、轉動銷 25、主定位銷 251、定位盤 26、支撐圓盤 27、球形凹腔 28、矩形凹槽 29、連接轉環 291、連接螺孔 3、白車身支撐機構 31、支撐螺管 32、支撐螺杆 33、支撐塊 34、支撐油缸 35、加壓油缸 36、配重塊 4、雙作用鎖緊油缸 41、鎖緊螺母。

具體實施方式

下面結合附圖與具體實施方式對本發明做進一步的描述。

實施例1：如圖1所示，一種通用型白車身三坐標測量定位裝置，適用於多種車型的白車身在進行三坐標測量時的支撐和定位，以便於三坐標測量儀對白車身進行精確測量，從而有效地控制白車身的尺寸精度。當然，我們需要在白車身的底部的前後位置分別設置定位孔，以便於對白車身進行精確定位。通用型白車身三坐標測量定位裝置具體包括長方形的底板1，在底板1前後兩側分別並排設置二個主定位機構2，同時在底板1中間位置設置白車身支撐機構3。主定位機構2包括豎直的支撐套杆21，在支撐套杆21的上端固定連接有轉接塊22，在轉接塊22的每個豎直的側面上設置一個轉動塊23，在轉動塊23和轉接塊22之間設置轉動銷24，從而使轉動塊23可繞著轉動銷24轉動，同時在轉動塊23和轉接塊22之間設置固定螺栓，以便使轉動塊23可固定連接在轉接塊22上。在轉動塊23上設置豎直向上的主定位銷25，主定位銷25的外徑與白車身上的定位孔的孔徑相適配，從而使主定位銷25可跟隨轉動塊23在豎直平面內轉動。

支撐套杆21的下端設置一個支撐圓盤26，如圖2所示，在支撐圓盤26的下側面中心設置一個內側面為球面並且口小裡大的球形凹腔27，該球形凹腔27的中心位於支撐套杆21的軸線上，並且球形凹腔27的中心與支撐圓盤26的下側面之間的距離等於球形凹腔27半徑的五分之三至五分之四，從而在支撐圓盤26的下側面形成一個直徑小於球形凹腔27直徑的圓形開口。支撐圓盤26的下側面還需設置沿支撐套杆21的軸線向內延伸的矩形凹槽28，矩形凹槽28橫截面的中心同樣位於支撐套杆21的軸線上，矩形凹槽28的長邊與球形凹腔27的直徑相等，而矩形凹槽28的深度等於球形凹腔27的中心與支撐圓盤26的下側面之間的距離，並且矩形凹槽28的兩個短邊對應的側面與球形凹腔27相切。球形凹腔27內設置一個連接轉環29，連接轉環29的厚度小於矩形凹槽28的寬度，連接轉環29的中心設置連接螺孔291，連接轉環29的外側面為與球形凹腔27內側面適配的球面，並且連接轉環29外側面的球心位於其厚度方向的中間位置，從而使連接轉環29呈中間外凸的鼓形。

此外，在底板1的下側對應支撐套杆21處設置豎直向上的雙作用鎖緊油缸4，底板1上設置導向套11，雙作用鎖緊油缸4的活塞杆向上穿過底板1上的導向套11與連接轉環29的連接螺孔291螺紋連接。當雙作用鎖緊油缸4的上工作腔進油時，其活塞杆下移，從而通過連接轉環29拉動支撐套杆21下移，此時支撐套杆21下端的支撐圓盤26緊貼底板1的上側面，從而使支撐套杆21呈直立狀態，並且可靠地垂直連接在底板1上。當雙作用鎖緊油缸4的下工作腔進油時，其活塞杆上移，從而通過連接轉環29帶動支撐套杆21上移，此時支撐套杆21下端的支撐圓盤26離開底板1的上側面。由於連接轉環29與球形凹腔27為球面連接，因此，此時的支撐套杆21可360度轉動。當然，我們需要設置相應的電磁閥，以便可以很好地控制雙作用鎖緊油缸4活塞杆的上下行程。需要說明的是，雙作用鎖緊油缸4活塞杆與支撐套杆21連接時，可先使連接轉環29的軸線與支撐套杆21的軸線相垂直，從而將連接轉環29的厚度方向放入支撐圓盤26下側面的矩形凹槽28內。由於矩形凹槽28的兩個短邊對應的側面與球形凹腔27相切，因此連接轉環29可進入矩形凹槽28內直至連接轉環29的外側球面的球心與球形凹腔27的球心相重合，此時即可將連接轉環29轉動90度，連接轉環29的外側球面與球形凹腔27的內側球面相貼合，然後可方便地將雙作用鎖緊油缸4的活塞杆端部與連接轉環29中心的連接螺孔291形成螺紋連接。當然，我們可在支撐套杆21下部外側面對應球形凹腔27中心的位置設置一個貫通球形凹腔27的通孔，並且在連接轉環29的外側面上設置相應的限位插孔。這樣，當雙作用鎖緊油缸4的活塞杆與連接轉環29的連接螺孔291螺紋連接時，我們可將一根細杆通過支撐套杆21下部的通孔插入連接轉環29的限位插孔內，從而避免連接轉環29的自由轉動。另外，我們還可在雙作用鎖緊油缸4的活塞杆上螺紋連接一個鎖緊螺母41，當雙作用鎖緊油缸4的活塞杆與連接轉環29的連接螺孔291螺紋連接後，轉動鎖緊螺母41，使鎖緊螺母41緊貼連接轉環29，從而可避免連接轉環29的鬆動。

上述通用型白車身三坐標測量定位裝置在使用時的定位方法包括如下步驟：

a．使主定位機構上與需測量的白車身型號對應的主定位銷25保持豎直向上，轉動其餘的主定位銷25，使其向兩側傾倒；

b．用起吊裝置將需要測量的白車身吊運至底板1的上方位置，控制底板1前後兩側的主定位機構2相應的雙作用鎖緊油缸4下側的工作腔進油，此時雙作用鎖緊油缸4的活塞杆上升，由於雙作用鎖緊油缸4活塞杆上的連接轉環29與支撐套杆21下端的球形凹腔27為球面連接，因此支撐套杆21下端的支撐圓盤26與底板1的上表面分離，支撐套杆21傾斜並可360度轉動；

c．然後控制起吊裝置下降所述白車身，使白車身下部前側和後側的定位孔分別靠近所述底板1前側和後側對應的主定位機構2上的主定位銷25端部。當然，我們還可在白車身下降時橫向移動白車身，從而使白車身的定位孔能更加靠近對應的主定位機構2上的主定位銷25端部；

d．轉動支撐套杆21，使支撐套杆21上端的主定位銷25對準白車身下部相應的定位孔，然後再次下降白車身，使支撐套杆21上端的主定位銷25端部進入白車身下部相應的定位孔內。可以理解的是，主定位銷25的端部可製成圓錐形，從而有利於主定位銷25端部進入白車身下部相應的定位孔內；

e．控制主定位機構2相應的雙作用鎖緊油缸4上側的工作腔進油，此時雙作用鎖緊油缸4的活塞杆下移並通過連接轉環29拉動支撐套杆21，使支撐套杆21底部的支撐圓盤26緊貼底板1上表面，從而使支撐套杆21回復直立狀態，並通過支撐套杆21上端的主定位銷25帶動白車身橫向移動，使白車身在XY方向得以準確定位。為了減小支撐圓盤26與底板1之間的摩擦力，我可在支撐圓盤26的下側面邊緣設置圓角，並且圓角的半徑等於支撐圓盤26的厚度，同時在支撐圓盤26的下側面設置網格狀的延伸至圓角的潤滑油槽；

f．控制起吊裝置下降白車身，使白車身通過底板1中部的白車身支撐機構3在Z方向得以可靠定位。需要說明的是，如圖1所示，白車身支撐機構3包括設置在底板1中部左右兩側的支撐螺管31，在支撐螺管31上螺紋連接有支撐螺杆32，支撐螺杆32的上端轉動連接支撐塊33。這樣，我們可通過轉動支撐螺管杆32調整支撐塊33的高度，以適應不同車型的白車身，當起吊裝置下降白車身時，底板1中部左右兩側的支撐螺杆32上的支撐塊33剛好頂住白車身的左右側圍，從而使白車身在Z方向得以可靠定位。此外，我們還可在主定位銷25的根部設置定位盤251，這樣，當起吊裝置下降白車身時，底板1前後側的主定位銷25上的定位盤251可對白車身的前後部進行支撐，而支撐塊33則可對白車身的中部進行支撐，從而使整個白車身在Z方向得以可靠的支撐和定位。

當然，本發明的白車身支撐機構3也可採用如圖3所示的液壓結構：具體包括豎直地設置在底板1中間位置左右兩側的支撐油缸34，同時在底板上另外設置一個加壓油缸35，支撐油缸34向上的活塞杆端部設置可支撐白車身側圍的支撐塊33，加壓油缸35下部的工作腔與二個支撐油缸34下部的工作腔之間通過管路相連通，加壓油缸35向上的活塞杆上設置擋圈，加壓油缸35向上的活塞杆端部套設有抵靠擋圈的配重塊36。此時，前述通用型白車身三坐標測量定位裝置在使用時的定位方法中的步驟f可調整為：控制起吊裝置下降白車身，使白車身通過主定位銷25根部的定位盤251在Z方向得以基本定位。同時再增加步驟g：將配重塊36套設到加壓油缸35的活塞杆上端，加壓油缸35下部的工作腔內的液壓油在受壓後即可通過管路進入兩個支撐油缸34下部的工作腔內，從而使支撐油缸34的活塞杆連同端部的支撐塊33上升，二個支撐塊33以相同的推力頂住白車左右兩側的側圍，從而使白車身在Z方向得以完全定位。當白車身的車型變化時，我們可相應地調整配重塊36，從而使白車身的前、中、後部的受力均衡，避免其產生變形。