车门铰链转矩性能测试系统的研制

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随着人1'r]x，/汽车使用舒适度的追求越来越高，对汽车门开关松紧适度的要求也随之提高。汽车门是通过车门铰链与汽车车身连接起来的，车门开关的松紧也就是车门铰链转动的松紧，即铰链转矩大小的问题。为此开展车门铰链转矩性能测试系统的研制工作。

l 系统构成与工作原理1.1 系统构成车门铰链转矩性能测试系统是-个机电气-体化的装置，是车门铰链产品出厂检验的关键设备。它主要由测试台、铰链试件 、铰链夹持机构、铰链转台、外接电/气动力源、转矩传感器、PLC、触摸屏等组成。系统构成示意图见图 1。

器图1 系统构成示意图1.2 工作原理PLC是车门铰链转矩性能测试系统的核心智能- 10 - 部件。系统的工作过程是：开通电源时，夹持机构和转台自动回到零位。操作员按操作面板上的启动按钮，PLC输出控制信号给夹持气缸，夹持机构将车门铰链试件夹紧后，PLC再输出控制信号给转台气缸，转台转动-定角度，同时 PLC实时采集转矩传感器送来的车门铰链转矩信号并显示在触摸屏上，采集到的转矩信号与按T艺要求设定的转矩上/下限值进行 比较，若采集的转矩信号在设定的上/下限范围内，说明该铰链试件的转动松紧合适，试件为合格品，否则为次品。记录合格品、超上限次品、超下限次品的数量作为生产质量管理的依据。-次检测完成后，PLC给出控制信号使夹持机构和转台自动回到零位，准备下-次的检测。

2 硬件设计2.1 传感器及信号放大电路设计与选择本系统中的转矩传感器采用应变式转矩传感器。采用抗共模干扰强的仪表放大器 AD620将应变全桥 mv信号放大成0～10v直流信号。没有选用带 A/D转换器的 PLC，而是利用 PLC的标配脉冲计数功能，先将放大后的直流信号采用 V/F方式转换成频率信号经光电隔离再送人 PLC进行脉冲定时计数，达到 16位 A/D转换同样的效果。这种方式不仅提高了信号的抗干扰能力和 A/D转换的分辨率 ，而且降低了设备费用。信号放大变换 电路图见图2。

车门铰链转矩性能测试系统的研制 朱继安，等图 2 信号放大变换 电路图2.2 机电部件设计与选择铰链夹持机构和转台动力均采用气动元件驱动。夹持机构设有行程开关，转 台设有 角度开关 ，开关信号均送往 PLC主机，PLC根据这些开关信号确认测试系统运行状态，并根据指令输出开关信号控制气动夹持机构和气动转台动作。气动转台有两种驱动形式：叶轮式和齿条式。叶轮式响应速度快 ，但平稳性差，出力较校此处选用齿条式气动转台。各气动缸体进气处均设置流量调节开关 ，调节气源压力在 0.2～0.6Mpa范围内即可。

选用台湾台达公司生产的 PLC和触摸屏构成主机部分。系统需要检测的信号包括扭矩传感器的频率信号，夹持机构的4个限位触点信号，转台的2个限位触点信号及启动、回零等4个按钮开关触点信号。PLC根据上述触点信号和程序流程输出控制信号给夹持机构和转台，使夹持机构和转台按设计的流程顺序动作。

图 3 触摸屏 主I笪l面主界面中主要显示 了实测铰链转矩值、检测合格的状态、检测总试件量、合格品总量、合格率、次品总量等数据。本次检测合格，则在结论处显示 PASS；不合格则显示 FAIL。通过触摸屏按键可进入系统设定和用户管理界面。在用户管理界面中进行用户密码等级管理和密码设定，在系统设定界面中可以对夹持机构和转台进行手动操作、调试；可以对转矩传感器进行校零、校正系数等工作；也可以设定转矩的上下限等工艺参数。

N系统初始化夹紧机构和转台回零位回零位备妥启动测试NY夹紧机构夹持试件试件夹紧 /IY转动转台采集转矩信号触摸屏实时显示转矩值- ：二- 台到位、 图4 软件流程图4 结语采用了补偿和抑制干扰等手段，通过挂码标定，系统的车门铰链转矩信号分辨率达 0.01Nm，精度为0.5%，对丝毫之力矩就立即反应，完全满足车门铰链转矩性能的测试要求。系统投入运行- 年多来，性能稳定，零故障记录，表现优异。