CN101441061B - 轴件量测系统与方法 - Google Patents

Abstract

本发明是揭露一种轴件量测系统与方法。轴件量测系统包括一自动送料模组、一量测模组、一控制模组与一异常品分类模组。自动送料模组用以输送至少一轴件。量测模组用以量测轴件的至少一尺寸，并于量测后对应输出一量测数据。控制模组是接收该量测数据并据以判断轴件的尺寸是否合格。异常品分类模组用以于控制模组判断轴件不合格时，将不合格的轴件移出自动送料模组。

Description

轴件量测系统与方法

技术领域

本发明是有关于一种轴件量测系统与方法，且特别是有关于一种非接触式的轴件量测系统与方法。

背景技术

目前，制造业于轴件加工后的品质判定方式有两种。传统上是以机械式量表来判定尺寸合格与否，其主要是运用在生产线接触式的检验量测。较先进的则是以非接触式的量测仪扫描整个轴件外型以判断尺寸大小。

以机械式量表判别时，必须将轴件固定以进行量测，再根据量表的读值去人工判断该轴件的量测值是否超出上下限。若是超出上下限，则必须将不合格的轴件剔除。虽然此种判别方法的治具准备容易且成本低廉，然而，若是轴件表面精度要求高或不允许有刮痕存在，由于治具是直接接触轴件，则将有刮伤轴件表面的风险。

至于以非接触式的量测仪检测的方法虽然精度较高，然而其操作繁复耗时，一般较常用于少量或是抽样的测量，并不适合在生产线上大量且全面的检测。

发明内容

本发明是有关于一种轴件量测系统与方法，是以非接触的方式对轴件进行量测，不仅可立即得知轴件的型貌与尺寸，亦可判断轴件加工后的尺寸是否合格。此外，轴件量测系统是可直接整合于生产线上以全面且实时地检测轴件。

本发明提出一种轴件量测系统，此系统包括一自动送料模组、一量测模组、一控制模组与一异常品分类模组。自动送料模组用以输送至少一轴件。量测模组用以量测轴件的至少一尺寸，并于量测后对应输出一量测数据。控制模组是接收该量测数据并据以判断轴件的尺寸是否合格。异常品分类模组用以于控制模组判断轴件不合格时，将不合格的轴件移出自动送料模组。

本发明另提出一种轴件量测方法，此方法包括先输送至少一轴件至一量测区域，并将轴件实质上水平地固定于量测区域中；接着，量测实质上被水平地固定的该轴件的至少一尺寸，并于量测后对应产生一量测数据；然后，根据量测数据判断轴件的尺寸是否合格，若该尺寸不合格，则移除该不合格的轴件。

附图说明

为让本发明的上述内容能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下，其中：

图1A绘示依照本发明较佳实施例的轴件量测系统的俯视图。

图1B绘示图1A的轴件量测系统的正视图。

图2绘示图1A的控制模组的组件方块图。

图3绘示依照本发明较佳实施例的轴件量测方法的流程图。

图4A绘示图1A的顶心装置夹住轴件的侧视图。

图4B绘示图1B的异常品分类模组勾住轴件的侧视图。

具体实施方式

请参照图1A～图1B，图1A绘示依照本发明较佳实施例的轴件量测系统的俯视图，图1B绘示图1A的轴件量测系统的正视图。如图1A～图1B所示，轴件量测系统1包括一自动送料模组10、一量测模组20、一控制模组30与一异常品分类模组40。自动送料模组10用以输送至少一轴件P。量测模组20用以量测轴件P的至少一尺寸或几何公差，并于量测后对应输出一量测数据。控制模组30是接收该量测数据并据以判断轴件P的尺寸是否合格。异常品分类模组40用以于控制模组30判断轴件P不合格时，将不合格的轴件P移出自动送料模组10。

轴件P是水平地置放于自动送料模组10中，由自动送料模组10沿着一输送方向D1输送轴件P。于本实施例中，是以水平置放的轴件P的轴心延伸方向D2垂直于该输送方向D1为例作说明，然本发明并不以此为限定。当轴件P被送至量测模组20所处的一量测区域I中时，自动送料模组10会实质上垂直地移动轴件P。量测模组20还用以实质上水平地固定被垂直地移动后的轴件P并进行量测。当轴件P不合格时，量测模组20便会释放轴件P至异常品分类模组40中。

自动送料模组10包括一输送组件110与一抬升装置120(如图1B所示)。输送组件110用以提供轴件P至少一承靠面并沿着输送方向D1输送轴件P。抬升装置120包括一气压缸122与一承靠座124。气压缸122是用以带动承靠座124沿着抬升方向D3移动，使承靠座124由水平置放的轴件P下方顶住轴件P。较佳地，输送组件110是一中空输送带或是由二条平行的输送带组成，使轴件P的二端承靠于输送组件110上，而抬升装置120的承靠座124能够从输送组件110的中空部分向上顶住轴件P，以进一步将轴件P向上抬升至量测模组20上。

于量测模组20中饰可装设至少一个顶心装置以水平固定住轴件P(轴件一端以顶心装置固定，轴件的另一端则以其它夹持装置固定)，或是以其它装置固定轴件P。于本实施例中是以二个顶心装置作说明。如图1A所示，量测模组20包括二个顶心装置210及220，用以将轴件P实质上水平地固定。较佳地，二个顶心装置210及220是可动地设置于量测模组20的一承载平台230上。二个顶心装置210及220用以从轴件P的二端将轴件P夹置住。量测模组20包括至少一气压缸，是连接至二个顶心装置210、220的至少其中之一，气压缸用以调整所连接的顶心装置的位置。本实施例是以二个顶心装置210、220各别连接至一个气压缸作说明。气压缸242、244分别用以调整顶心装置210、220于承载平台230上的位置。较佳地，二个顶心装置210、220是可分别装设于线性滑轨组252、254上，以维持顶心装置210、220线性移动的特性。

另外，量测模组20较佳地还包括一旋转装置，是用以带动该轴件P旋转以利于量测轴件P的一偏摆度。本实施例的旋转装置是以旋转马达作说明。于顶心装置220与气压缸244之间装设一旋转马达260，而气压缸244例如是同时带动顶心装置220与旋转马达260移动。

如图1B所示，量测模组20还包括一测微光学模组270，其是与轴件P相隔一距离，并以可沿着轴件P的轴心延伸方向D2(见图1A)移动的方式设置于量测区域中。测微光学模组270是用以量测轴件P的至少一截面相关参数与至少一边缘长度。测微光学模组270包括一光信号发送组件272与一光信号接收组件274。光信号发送组件272发出的一光信号的行进路径的方向D4是实质上垂直于被量测模组20固定的轴件P的轴心延伸方向D2。在本实施例中，光信号发送组件272与光信号接收组件274是设置于一U字型的移动组件276上，并使移动组件276装设于一线性滑轨组278。于量测时，移动组件276是跨过轴件P，使光信号发送组件272与光信号接收组件274位于轴件P的二侧。较佳地，量测模组20还包括一量尺280，其可以是一光学尺或一磁性尺，量尺280是用以量测该测微光学模组270沿着轴件P的轴心延伸方向D2移动的位移量。

至于异常品分类模组40，其是可由旋转、平移或旋转加平移的方式带走不合格轴件。本实施例是以异常品分类模组40由平移的方式将不合格轴件带走作说明。异常品分类模组40包括至少一个勾型组件，于此是以异常品分类模组40包括至少二个勾型组件410(因视角关系，于图1B中仅绘示出一个勾型组件410)作说明，勾型组件410用以选择性地钩住轴件P的二端。勾型组件410是装设于一线性滑轨组420上，由此可沿着移动方向D5移近轴件P的位置，或是沿着移动方向D6将轴件P带出。同样地，亦可由例如是气压缸驱动勾型组件410线性移动，或是由其它连杆机构、旋转机构等装置驱动勾型组件410移动。

异常品分类模组40是将不合格轴件带至一异常品收集区430中。于异常品收集区430中是可装设其它输送组件(例如前述的输送皮带)，以将不合格轴件输送到其它轴件加工装置进行其它加工处理，或是将不合格轴件移至一异常品收集组件中，待不合格轴件的数量达一定量时再一并淘汰。

请参照图2，其绘示图1A的控制模组的组件方块图。控制模组30包括一偏移校正单元310、一储存单元320与一判断单元330。偏移校正单元310用以校正轴件P由量测模组20实质上水平地固定时的一水平偏移量。储存单元320用以储存有至少一预定尺寸数据，以及于量测轴件后所得的至少一量测数据。判断单元330用以根据轴件P的量测数据与预定尺寸数据，以判断轴件P的该尺寸是否合格。

另外，控制模组30还可包括一统计单元(未绘示)，其用于统计不合格轴件的数量以计算轴件加工的良率，如此便可作为制程改良的参考依据。

请参照图3，其绘示依照本发明较佳实施例的轴件量测方法的流程图。轴件量测方法包括步骤S10～S30：步骤S10是先输送至少一轴件至一量测区域，并将轴件实质上水平地固定于量测区域中；步骤S20是量测实质上被水平地固定的该轴件的至少一尺寸，并于量测后对应产生一量测数据；步骤S30是根据量测数据判断轴件的尺寸是否合格，若轴件的尺寸不合格，则移除该不合格的轴件。

于步骤S10中，如图1A所示，轴件P是水平地设置于自动送料模组10的输送组件110上，由输送组件110沿着输送方向D1移动轴件P。当轴件P移至量测区域I中，如图1B所示，抬升装置120的气压缸122会带动承靠座124沿着抬升方向D3移动，由此由轴件P的下方顶住轴件P向上移动。当抬升装置120将轴件P抬升至一量测高度(即对应于图1B中顶心装置210的位置)后，气压缸242、244会各别驱动顶心装置210、220向轴件P移动，直到顶心装置210、220与轴件P二端的中心孔P10、P20结合。

请参照图4A，其绘示图1A的顶心装置夹住轴件时，轴件量测系统的侧视图。如图4A所示，轴件P是被顶心装置210、220水平地固定于量测模组20中。此时，测微光学模组270的光信号发射组件272与光信号接收组件274(见图1B)是分别位于轴件P的二侧。

于步骤S20中，是由测微光学模组270量测实质上被水平地固定的轴件P的至少一尺寸，并于量测后对应产生一量测数据。当移动组件276带动光信号发射组件272与光信号接收组件274沿着轴心延伸方向D2于线性滑轨组278上移动时，光信号发射组件272是持续发射光信号，并由光信号接收组件274接收光信号。光信号的行进路径的方向D4(见图1B)与轴心延伸方向D2实质上为垂直。由于光信号发射组件272发射的部分光信号会被轴件P阻挡，如此一来，便可由光信号接收组件274所接受到的光信号的区域范围，来得到轴件P的至少一截面相关参数与至少一边缘长度。截面相关参数例如是轴件P的截面直径、截面形状、面积等，边缘长度则例如是截面轮廓线的长度。

举例来说，由于光是平行地发射至光信号接收组件274，因此光信号被遮住的范围，是与轴件P截面的直径大小有关。因此，可以由所接收的光信号的区域范围，来得到轴件P的直径。

较佳地，测微光学模组270是由对应至轴件P的一端的位置，移动到对应至轴件P的另一端的位置，使测微光学模组270可以量测到轴件P的完整轮廓。本实施例举例说明的轴件P具有四个不同面积大小的截面，当测微光学模组270从轴件P一端移至轴件P另一端后，便可得到这四个截面的相关参数，例如是四个截面直径。

另外，测微光学模组270的量尺280是侦测移动组件276的位移。由适当的定义测微光学模组270相对于轴件P的初始位置，量尺280得以量测出移动组件276沿着轴心延伸方向D2的位移量，如此便可获得轴件P的至少一长度尺寸。

测微光学模组270所量测到的所有量测数据是传送到控制模组30(见图1A)中。如步骤S30所示，控制模组30会根据量测数据判断轴件P的尺寸是否合格，若尺寸不合格，则控制模组30将控制异常品分类模组40移除不合格的轴件。

如图2所示，判断单元330会根据该量测数据与储存单元320内储存的预定尺寸数据去判断轴件P的尺寸是否合格。举例来说，量测数据是包括轴件P的一截面直径大小，而于储存单元320内对应储存的预定尺寸数据则包括该截面直径的尺寸上限值与尺寸下限值。判断单元330会判断该截面直径大小是否大于尺寸上限值或是小于尺寸下限值。当前述任一情形发生时，判断单元330会判定该轴件不合格。

另外，虽然轴件P已由顶心装置210、220水平夹持住，然而轴件P的中心孔P10、P20(见图1A)与顶心装置210、220连结处通常具有公差，使轴件P会因其本身重量的关系或是重心不位于中心位置的关系，会倾斜而产生水平偏移，而导致量测数据与轴件的实际尺寸有误差产生。为避免量测数据错误，可于量测时先计算轴件P的一水平偏移量，并根据此水平偏移量校正该量测数据。之后，判断单元330再根据校正后的量测数据来判断轴件是否合格。校正后的量测数据亦会储存在储存单元320中。

请参照图4B，其绘示图1B的异常品分类模组勾住轴件的侧视图。当判断单元330判定轴件P不合格时，判断单元330会驱动异常品分类模组40的勾型组件410沿着移动方向D5(图1B)移近轴件P，直至轴件P移入勾型组件410中。量测模组20会接着驱动气压缸242、244带动顶心装置210、220朝远离轴件P的方向移动，由此以释放轴件P于勾型组件410中。之后，勾型组件410便沿着移动方向D6(见图1B)将轴件P带出量测模组20，并移至异常品收集区430中。

若是轴件P的尺寸合格，轴件P将被送回自动送料模组10中。轴件P被送回自动送料模组10的方式与轴件P被送出的方式相同，皆是利用抬升装置120(见图1B)达成。抬升装置120是先将承靠座124向上移动到轴件P的下方，而接着在量测模组20释放轴件P到承靠座124上后，抬升装置120再承载轴件P向下移动，直到轴件P承靠于自动送料模组10的输送组件110。

本实施例所提出的轴件量测系统与轴件量测方法是可整合于一具有轴件制造、加工或组装的生产线上。当轴件的轮廓外型加工完成时，便可直接将轴件送入轴件量测系统中以非接触的方式判断轴件的尺寸、轮廓外型是否有误。如此，除了得以实时、大量且快速地检测轴件的生产及加工品质的外，所使用的检测方式亦不会对轴件造成损害。此外，所得到的生产线上的量测数据亦可以直接反应出生产线上加工轴件的外型差异的变化趋势，以作为快速地从生产线源头修正制造及加工轴件的尺寸差异依据，进而实时地修正生产线的相关制造参数，来产生符合规格的轴件。本发明具有提高制程良率，降低时间成本的优点。

综上所述，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视后附的权利要求范围所界定的为准。

Claims (22)

1.一种轴件量测系统，其特征在于，包括：

一自动送料模组，用以输送至少一轴件；

一量测模组，用以量测该轴件的至少一尺寸，并于量测后对应输出一量测数据，其中该量测模组包括一测微光学模组，该测微光学模组包括分别位于轴件两侧的一光信号接收组件和一光信号发射组件，使得在量测时该测微光学模组发出的一光信号的行进路径的方向是垂直于被水平地固定的该轴件的轴心延伸方向；该量测模组还包括一量尺，该量尺用以量测该测微光学模组沿着轴件的轴心延伸方向移动的位移量；该量测模块还包括两个顶心装置，可动地设置于量测模组的一承载平台上，用以将轴件实质上水平地固定，并从轴件的二端将轴件夹置住；

一控制模组，是接收该量测数据并据以判断该轴件的该尺寸是否合格；以及

一异常品分类模组，包括一勾型组件，用以于该控制模组判断该轴件不合格时，该控制模组驱动勾型组件移近该轴件，直至该轴件移入勾型组件中，量测模组会接着带动顶心装置朝远离该轴件的方向移动，由此以释放轴件于勾型组件中，以将该不合格的轴件移出该自动送料模组。

2.如权利要求1所述的轴件量测系统，其特征在于，其中该自动送料模组还用以沿着一输送方向输送该轴件，于被输送时，该轴件是水平地置放于该自动送料模组中。

3.如权利要求2所述的轴件量测系统，其特征在于，其中该自动送料模组包括一输送组件，用以提供该轴件至少一承靠面并沿着该输送方向输送该轴件。

4.如权利要求2所述的轴件量测系统，其特征在于，其中该自动送料模组还用以当该轴件被送至该量测模组所处的一量测区域中时，垂直地移动该轴件。

5.如权利要求4所述的轴件量测系统，其特征在于，其中该自动送料模组包括：

一抬升装置，包括一气压缸与一承靠座，该承靠座是用以由该水平置放的轴件下方顶住该轴件，该气压缸用以带动该承靠座向上抬升。

6.如权利要求2所述的轴件量测系统，其特征在于，其中该量测模组还用以水平地固定被垂直地移动后的该轴件并进行量测，且用以当该轴件不合格时，释放该轴件至该异常品分类模组中。

7.如权利要求6所述的轴件量测系统，其特征在于，其中该量测模组还包括至少一气压缸，连接至该顶心装置，该气压缸用以调整该顶心装置的位置。

8.如权利要求6所述的轴件量测系统，其特征在于，其中该量测模组包括一旋转装置，用以带动该轴件旋转。

9.如权利要求6所述的轴件量测系统，其特征在于，其中该测微光学模组是用以量测该轴件的至少一截面相关参数与至少一边缘长度。

10.如权利要求9所述的轴件量测系统，其特征在于，其中该量测模组还包括一线性滑轨组，该测微光学模组是装设于该线性滑轨组上。

11.如权利要求6所述的轴件量测系统，其特征在于，其中该异常品分类模组是以旋转、平移或旋转加平移的方式带走该不合格轴件。

12.如权利要求6所述的轴件量测系统，其特征在于，其中该异常品分类模组包括一个勾型组件，用以选择性地钩住该轴件的二端。

13.如权利要求6所述的轴件量测系统，其特征在于，其中该控制模组包括一偏移校正单元，用以校正该轴件由该量测模组水平地固定时的一水平偏移量。

14.如权利要求13所述的轴件量测系统，其特征在于，其中该控制模组还包括：

一储存单元，用以储存有至少一预定尺寸数据及该量测数据；以及

一判断单元，用以根据该量测数据与该预定尺寸数据，以判断该轴件的该尺寸是否合格。

15.一种轴件量测方法，其特征在于，包括：

(a)输送至少一轴件至一量测区域，水平地固定该轴件于该量测区域中；

(b)可动地设置两个顶心装置于量测模组的一承载平台上将轴件实质上水平地固定，并从轴件的二端将轴件夹置住，将一测微光学模组沿着该轴件的轴心延伸方向移动，以量测被水平地固定的该轴件的至少一尺寸，并于量测后对应产生一量测数据，用一量尺量测该测微光学模组沿着轴件的轴心延伸方向移动的位移量；以及

(c)根据该量测数据判断该轴件的该尺寸是否合格，若该尺寸不合格，则移除该不合格的轴件；

其中该测微光学模组是以收发光信号的方式量测该轴件，于量测时该测微光学模组发出的一光信号的行进路径的方向是垂直于被水平地固定的该轴件的轴心延伸方向；

其中，所述移除该不合格的轴件的步骤包括：控制模组驱动勾型组件移近该轴件，直至该轴件移入该勾型组件中，量测模组会接着带动顶心装置朝远离该轴件的方向移动，由此以释放轴件于该勾型组件中，以将该不合格的轴件移出该自动送料模组。

16.如权利要求15所述的轴件量测方法，其特征在于，其中该步骤(a)包括：

(a1)水平地置放该轴件，并沿着一输送方向输送该轴件；以及

(a2)于该量测区域中，将该轴件向上抬升至一量测高度。

17.如权利要求15所述的轴件量测方法，其特征在于，其中该步骤(b)包括：

(b1)使该测微光学模组量测该轴件的至少一截面相关参数与至少一边缘长度。

18.如权利要求17所述的轴件量测方法，其特征在于，其中该步骤(b)还包括：

(b2)根据该测微光学模组沿着该轴件移动的位移量以判断该轴件的该至少一边缘长度。

19.如权利要求15所述的轴件量测方法，其特征在于，其中于该步骤(c)中，是根据该量测数据与一预定尺寸数据去判断该轴件的该尺寸是否合格。

20.如权利要求15所述的轴件量测方法，其特征在于，其中该轴件是水平置放，该步骤(c)包括：

(c1)计算该轴件的一水平偏移量；以及

(c2)根据该水平偏移量校正该量测数据，并根据校正后的该量测数据来判断该轴件是否合格。

21.如权利要求15所述的轴件量测方法，其特征在于，其中于该步骤(c)中是以旋转、平移或旋转加平移的方式将该轴件移出该量测区域。

22.如权利要求15所述的轴件量测方法，其特征在于，其中于该步骤(c)后还包括：

(d)将不合格的轴件收集至一异常品收集区。

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