汽車制動真空助力器在線測試系統的製作方法

2023-06-07 15:33:26

專利名稱：汽車制動真空助力器在線測試系統的製作方法
技術領域：
本實用新型是一種汽車制動真空助力器在線測試系統，屬於汽車制動真空 助力器測試泉統的改造技術。
技術背景
汽車制動真空助力器是利用負壓(真空度)為動力，將較小的踏板力放大，推 動制動總泵工作，其質量好壞，直接影響汽車運行的安全性、可靠性。汽車制動真 空助力器在線檢測是真空助力器製造過程中最後總成裝配前的一個重要工序，主 要對產品的輸入/輸出特性及密封性能進行無損傷在線測試，如果檢測出輸入-輸出特性偏離正常值範圍，則通過更換空氣閥柱等零件來調整其輸入力/輸出力 特性進入正常值範圍；如果檢測出密封性問題，則檢查原因重新裝配。現有汽車 制動真空助力器的檢測是對真空助力器完成總成裝配之後的產品進行檢測，如果 檢測結果不合格，則要撬開真空助力器上蓋，通過更換空氣闊柱等零件進行產品 性能調整，撬開的真空助力器上蓋被損傷而報廢，要換一個新的上蓋再重新組裝 並檢測。現有檢測方案中，輸入/輸出的特性曲線是由輸入力和輸出力對應的電 信號驅動繪圖儀畫出來的，不能直接得到特性參數，要由人工釆用尺和筆從曲線 上測量和計算出來，最後判斷被測件合格與否。現有檢測方案的缺點是有損檢 測，發現產品不合格，則要破壞性地拆開產品進行性能參數的調整；檢測效率低， 發現不合格件要拆開調整參數，然後重裝，耗時耗人工。同時，特性參數的獲得要由人工用尺和筆去測量和計算出來，相比可編程控制器自動計算處理出結果,
速度和效率極低；數據誤差較大，人工用尺和筆在曲線上去測量和計算特性參數， 方法落後，受人為因素的影響較大，最後得到的數據結果誤差較大。
發明內容
本實用新型的目的在於考慮上述問題而提供一種無損傷在線測試，檢測效率高，且可使汽車制動真空助力器的檢測質量實現統一控制，確保汽車制動真空助力器的生產質量和生產效率的汽車制動真空助力器在線測試系統。本實用新型能 對汽車制動真空助力器的輸入/輸出特性及密封性能進行無損傷在線測試，確保整車的使用安全。
本實用新型的技術方案是包括有電機、傳動裝置、螺絲杆、輸入力傳感 器、真空助力器、輸出力傳感器、真空度傳感器、真空管道、控制裝置、模擬蓋, 其中電機通過傳動裝置與螺絲杆連接，用來感應輸入力的輸入力傳感器安裝在真 空助力器的控制推桿與螺絲杆的加力端之間，用來感應輸出力的輸出力傳感器安 裝在真空助力器的模擬蓋上方的輸出端頂杆上，真空助力器的模擬蓋通過裝設有 真空度傳感器的真空管道與真空系統連接，輸入力傳感器及輸出力傳感器(6) 的輸出端與控制裝置的輸入端電連接，控制裝置的輸出端與電機電連接。
上述傳動裝置為皮帶傳動機構。
上述電機為伺服電機，其通過伺服電機控制器與控制裝置連接。
上述控制裝置為可編程控制器。
上述控制裝置與伺服電機控制器之間通過光電耦合器連接。
上述控制裝置還連接有觸控螢幕。
上述控制裝置通過觸控螢幕還連接有印表機。
本實用新型與現有技術相比，具有如下優點
1) 本實用新型能實現對汽車制動真空助力器的無損傷在線測試。
2) 本實用新型自動完成輸入力、輸出力及真空度的測量；且自動完成數據處理、曲線擬合的功能；最終顯示測試數據和曲線，並給出被測件合格與否的判 斷。
3)本實用新型能實現界面友好的彩色觸控螢幕人機互動功能以及簡單方便的 故障排查功能。
本實用新型是一種無損傷在線測試，檢測效率高，且可使汽車制動真空助 力器的檢測質量實現統一控制，確保汽車制動真空助力器的生產質量和生產效率 的汽車制動真空助力器在線測試系統。


圖1為本實用新型汽車制動真空助力器在線測試系統的結構示意圖。
圖2為本實用新型汽車制動真空助力器輸入力/輸出力特性曲線。
圖3為本實用新型汽車制動真空助力器在線測試系統的相關硬體連接圖。
具體實施方式
實施例
本實用新型的結構示意圖如圖l所示，包括有電機l、傳動裝置2、螺絲杆 3、輸入力傳感器4、真空助力器5、輸出力傳感器6、真空度傳感器7、真空管 道8、控制裝置9、模擬蓋15，其中電機1通過傳動裝置2與螺絲杆3連接，用 來感應輸入力的輸入力傳感器4安裝在真空助力器5的控制推桿與螺絲杆3的加 力端之間，用來感應輸出力的輸出力傳感器6安裝在真空助力器5的模擬蓋l5 上方的輸出端頂杆上，真空助力器5的模擬蓋15通過裝設有真空度傳感器7的 真空管道8與真空系統連接，輸入力傳感器4及輸出力傳感器6的輸出端與控制 裝置9的輸入端電連接，本實施例中，上述傳動裝置2為皮帶傳動機構。上述電 機1為伺服電機，上述控制裝置9為可編程控制器。控制裝置9的輸出端通過光 電耦合器11與伺服電機控制器10光電耦合連接，伺服電機控制器10與電機1 電連接。由於伺服電機控制器及伺服電機對於模擬量測量是一種較強的電磁幹擾源，故PLC與伺服電機控制器之間是通過光電耦合器(11)進行連接。
為提供一個友好的人機互動界面，上述控制裝置9還連接有觸控螢幕12。
為方便將相關數據和圖表通過印表機13列印出來；上述控制裝置9還連接 有印表機13。
本實施例中，控制裝置9採用西門子S7-200系列CPU226可編程控制器作為 核心控制部分，與之相配的EM235模擬量模塊完成輸入力、輸出力及真空度的 A/D轉換；觸控螢幕12釆用臺灣威綸公司MT510S型10. 4吋彩色觸控螢幕，同時該 觸控螢幕配備標準列印並口，輸入力傳感器4及輸出力傳感器6採用HBM公司的 C2系列力傳感器，配以相應的放大調理電路對輸入力和輸出力進行測量，輸出 0 -20niA的標準電流信號到EM235模擬量模塊；神視DP2-20真空度傳感器已將 信號放大調理功能集成在其內部，輸出1-5V標準電壓信號到EM235模擬量模塊； 本實用新型中輸入力驅動釆用的是安川SGMGH-13ACA61伺服電機及SGDM-15ADA 伺服電機控制器；與各類開關量輸入信號及輸出信號相關的中間繼電器、接線端 子模塊及系統的電源模塊都安裝在控制拒14內。
本實用新型在使用時，測試輸入力/輸出力特性的過程是在真空助力器5 上半部分常壓室真空度保持為-66. 7kPa時，電機1通過傳動裝置2驅動螺絲杆3徑 向位移向真空助力器5施加輸入力，安裝在真空助力器5控制推桿與螺絲杆3加力 端之間的輸入力傳感器4感應輸入力，輸入力經過真空助力器5放大，在輸出端頂 杆上的輸出力傳感器6感應得到的輸出力。當輸入力增大到設定最大值時，電機l 停止加力並退回原位。控制裝置9對輸入力和輸出力進行分段釆樣得到31組數據， 對輸入力/輸出力特性曲線的後三段直線分別進行曲線擬合處理，得到如圖2所示 的輸入力/輸出力特性曲線。依據該真空助力器的的產品標準，初動力IO、跳躍 值Wj、設定輸入力I1-I5對應的輸出力W1-W5均給定了合格參數範圍，測試結果 在合格參數範圍內，則該工件允許進入最後的總成裝配工序，否則通過更換空氣閥柱等零件來調整其輸入力/輸出力特性進入合格參數範圍。
密封性檢測分為非工作狀態密封性檢測和工作狀態密封性檢測。非工作狀態密封性檢測的要求是在真空度為-66.7kPa時，穩定2秒，配管容積不大於 100cm3,檢測15秒內真空洩漏。合格要求為不高於3. 3kPa。工作狀態密封性檢 測則要求在輸入力為設定最大值的情況下進行,其他要求與非工作狀態密封性檢 測一樣。
上述控制裝置9輸入力和輸出力的釆樣均釆用定時中斷0進行的，定時中斷 0時間間隔寄存器置為lms，對應事件號為10,即釆樣中斷子程序的執行是按照 lms的間隔進行的。但由於PLC的程序存儲器和數據存儲器容量有限，不允許大 量採集數據，所以對於力的釆樣是區分不同情況來進行的，參照圖2進行說明， 初動力10是當輸出力W介於0 ~ W j時輸入力對應的數值，由於10所在線段近似 是一條垂直線，故釆樣中斷子程序中捕捉0N〈W〈50N (Wj〉 >50N)數值區間進 行一次輸入力的釆樣，可得到穩定精確的初動力io數值。
在其它三段斜線部分則由於釆樣中斷子程序的執行是按照lms的間隔進行 的，而不能保證正好能捕捉到設定的11~15及對應的W1 W5，對此釆用的解決方案是三條線段分別多點採樣，然後進行曲線擬合得到相關的直線方程，再將設 定的11-15以及測量到的10代入各自的直線方程得到對應的W1-W5及跳躍值 Wj。程序中設計了 30個相應的釆樣中斷子程序，每條線段分配10個釆樣點。雖 然在進行每個樣點釆樣時，釆樣中斷子程序的執行是按照lms的間隔進行的，但 中斷子程序只有在捕捉到按均勻分布給定的樣點其數值區間時，才會進行一次樣 點(輸入力及輸出力)的釆樣，然後程序轉入下一個樣點的釆樣，重複前面的過 程。
曲線擬合是根據輸入力/輸出力特性曲線的分段特徵，分三段直線分別進行 最小二乘法直線擬合。
主監測頁面功能包括各項測試數據的顯示；頁面主要區域顯示輸入力/輸出
力特性曲線；用兩個指示燈(0K燈和NG燈)分別指示測試件合格與否；通過把 不合格參數背景顏色由正常時的淺藍變紅而將其快速識別出來。
輸入力/輸出力特性曲線的顯示利用EasyBuUder500組態軟體中的XY曲線 圖元件來完成，該元件可以同時讀取來自PLC中VW238、 VW240地址所存儲的相 鄰兩個數據，並根據這兩個數據U， Y)的變化繪出對應的曲線。數據(X， Y) 對應的是輸入力/輸出力特性曲線各線段之間的交點坐標，將四個交點坐標和最 後線段的終點坐標在PLC繪圖子程序中依次放到VW238、 VW240地址中，則可繪 出輸入力/輸出力特性曲線。
故障檢測頁面是本實用新型的一個特色，最大程度方便了用戶的故障排查。 因為本實用新型中各種位置開關、保護開關較多，系統運行過程中只要有一處出 現問題就會導致停機，排査故障時要一個個去查，費時費力。而本實用新型該頁 面組態設計時把承載缸伸出位、承載缸退回位、防落缸伸出位、防落缸退回位、 保護門上位、保護門下位等15個指示燈與PLC中對應的位地址(I或M)聯繫起 來，即把這些位地址輸入指示燈屬性設置中的讀取地址項內。進入該頁面，系統 各個部件處於什麼狀態通過對應的指示燈可以看得很清楚，要分析故障出現的位 置就變得非常容易了。
權利要求1、一種汽車制動真空助力器在線測試系統，其特徵在於包括有電機(1)、傳動裝置(2)、螺絲杆(3)、輸入力傳感器(4)、真空助力器(5)、輸出力傳感器(6)、真空度傳感器(7)、真空管道(8)、控制裝置(9)、模擬蓋(15)，其中電機(1)通過傳動裝置(2)與螺絲杆(3)連接，用來感應輸入力的輸入力傳感器(4)安裝在真空助力器(5)的控制推桿與螺絲杆(3)的加力端之間，用來感應輸出力的輸出力傳感器(6)安裝在真空助力器(5)的模擬蓋(15)上方輸出端頂杆上，真空助力器(5)的模擬蓋(15)通過裝設有真空度傳感器(7)的真空管道(8)與真空系統連接，輸入力傳感器(4)及輸出力傳感器(6)的輸出端與控制裝置(9)的輸入端電連接，控制裝置(9)的輸出端與電機(1)電連接。
2、 根據權利要求l所述的汽車制動真空助力器在線測試系統，其特徵在於 上述傳動裝置(2 )為皮帶傳動機構。
3、 根據權利要求1或2所述的汽車制動真空助力器在線測試系統，其特徵 在於上述電機(1)為伺服電機，其通過伺服電機控制器(10)與控制裝置(9) 連接。
4、 根據權利要求3所述的汽車制動真空助力器在線測試系統，其特徵在於 上述控制裝置(9)為可編程控制器。
5、 根據權利要求4所述的汽車制動真空助力器在線測試系統，其特徵在於 上述控制裝置(9)與伺服電機控制器(10)之間通過光電耦合器(11)連接。
6、 根據權利要求5所述的汽車制動真空助力器在線測試系統，其特徵在於 上述控制裝置(9 )還連接有觸控螢幕(12 )。
7、 根據權利要求6所述的汽車制動真空助力器在線測試系統，其特徵在於 上述控制裝置(9)通過觸控螢幕(12)還連接有印表機(13)。
專利摘要本實用新型是一種汽車制動真空助力器在線測試系統。包括電機、傳動裝置、螺絲杆、輸入力傳感器、真空助力器、輸出力傳感器、真空度傳感器、控制裝置、模擬蓋，其中電機通過傳動裝置與螺絲杆連接，輸入力傳感器安裝在真空助力器的控制推桿與螺絲杆的加力端之間，輸出力傳感器安裝在真空助力器的模擬蓋上方的輸出端頂杆上，真空助力器的模擬蓋通過裝設有真空度傳感器的真空管道與真空系統連接，輸入力傳感器及輸出力傳感器的輸出端與控制裝置的輸入端電連接，控制裝置的輸出端與電機電連接。本實用新型能實現無損傷在線測試；自動完成輸入力、輸出力及真空度的測量；自動完成數據處理、曲線擬合，最終顯示測試數據和曲線，並給出被測件合格與否的判斷。
文檔編號G01L5/28GK201075046SQ20072005520
公開日2008年6月18日 申請日期2007年8月6日 優先權日2007年8月6日
發明者頻 萬, 軍 李, 李學聰, 李鍛能, 剛 谷 申請人:廣東工業大學