CN105203544B - 轮毂单元外圈沟道裂纹及螺纹检测设备 - Google Patents

Abstract

一种轮毂单元外圈沟道裂纹及螺纹检测设备，包括主架、翻转搬运机构、旋转主轴机构、测量机构和旋转搬运机构，主架的两侧安装有氧化皮摄像头和螺纹摄像头，主架上设置有两个翻转搬运机构、两个旋转主轴机构、两个测量机构和一个旋转搬运机构，翻转搬运机构包括升降安装板、底板、底板升降机构、夹爪、气爪座以及夹爪翻转机构，旋转主轴机构包括主轴、下工装和转动机构，测量机构包括压头立柱、托板、测头机构、测头移动机构和测头升降机构，旋转搬运机构包括夹爪、旋转臂和伸摆气缸。该设备自动化程度高，测量精度高，实现了裂纹、氧化皮和螺纹检测，保证了轮毂单元的质量，提高了机动车辆安全性能。

Description

轮毂单元外圈沟道裂纹及螺纹检测设备

技术领域

本发明涉及一种用于汽车第三代轮毂单元外圈上沟道是否有氧化皮、外圈下沟道是否有裂纹以及外圈上螺栓孔螺纹是否合格的检测设备，属于轮毂单元检测技术领域。

背景技术

轮毂单元装配质量的检测是机动车辆安全性能检测的重要组成部分。其中轮毂单元外圈沟道裂纹的检测是一项重要检测术，精准、快速检测出不合格件是轮毂单元装配行业追求的目标。

目前，国内轮毂单元制造装配行业并无专门检测轮毂单元外圈沟道的设备，只是靠人工检测，虽然，简单的检测能够识别出较突出的易损件，但是大部分细小的裂痕是人无法识别出，轮毂单元的装配质量就得不到保证，同时给车辆的安全性能带来极大的隐患。

发明内容

本发明针对现有轮毂单元外圈沟道检测技术存在的不足，提供一种结构简单、参数控制准确、测量指标精确，能够保证机动车辆轮毂单元安全性能的轮毂单元外圈沟道裂纹及螺纹检测设备。

本发明的轮毂单元外圈沟道裂纹及螺纹检测设备，采用以下技术方案：

该设备，包括主架、翻转搬运机构、旋转主轴机构、测量机构和旋转搬运机构；

主架的两侧安装有氧化皮摄像头和螺纹摄像头，主架上设置有两个翻转搬运机构、两个旋转主轴机构、两个测量机构和一个旋转搬运机构；

翻转搬运机构包括升降安装板、底板、底板升降机构、夹爪、气爪座以及夹爪翻转机构，升降安装板安装在主架上，升降安装板上安装有底板升降机构，底板与底板升降机构连接，底板上安装有夹爪，夹爪连接在气爪座上，气爪座与夹爪翻转机构连接；该机构用于将工件由输送线上夹取至旋转主轴机构。

旋转主轴机构包括主轴、下工装和转动机构，主轴安装在主架上，下工装安装在主轴的上部，主轴与转动机构连接；该机构用于放置工件并带动工件转动。

测量机构包括压头立柱、托板、测头机构、测头移动机构和测头升降机构，压头立柱连接在主架上，测头机构安装在测头进退安装板上，测头进退安装板与测头移动机构连接，测头移动机构安装在测头升降板上，测头升降板与测头升降机构连接，测头升降机构安装在压头立柱上；测头移动机构和测头升降机构均采用气缸。测头移动机构带动测头机构前后运动，测头升降机构带动测头机构上下运动。

旋转搬运机构包括夹爪、旋转臂和伸摆气缸，旋转臂上安装有两个夹爪，旋转臂与伸摆气缸连接，伸摆气缸安装在主架上。伸摆气缸带动旋转臂运动，通过将检测完毕的工件搬运至输送线上。

所述夹爪翻转机构包括旋转轴、翻转气缸、齿轮和齿条，旋转轴安装在底板上，旋转轴一端与气爪座连接，另一端安装有齿轮，齿轮与齿条啮合，齿条与翻转气缸连接，翻转气缸安装在底板上。夹爪翻转机构用于将夹在夹爪上的工件翻转180度。

所述旋转主轴机构中的转动机构包括电机、电机上安装的小同步轮以及主轴上安装的大同步轮，电机安装在主架上，大同步轮与小同步轮通过同步带连接。转动机构通过主轴带动下工装转动。

所述下工装内设置有膨胀固定机构，该机构包括顶升气缸、夹爪、夹爪连杆和夹爪座，夹爪连接在夹爪座上并与夹爪连杆铰接，夹爪连杆铰接在夹爪座上，夹爪座与顶升气缸的活塞杆连接，顶升气缸安装在主架上。所述顶升气缸的活塞杆安装在主轴的内孔中。膨胀固定机构通过膨胀的方式固定住下工装上的待测工件，以便与下工装一起转动。

所述测量机构中的压头立柱通过滑移机构连接在主架上，该滑移机构包括滑台、滑轨和测头滑块气缸，压头立柱安装在滑台上，滑台安装在滑轨上并与测头滑块气缸连接，滑轨和测头滑块气缸安装在主架上。该机构带动压头立柱及其上的部件移动。

所述测量机构中的测头机构包括测头安装板、传动机构、测头原点检测片和探伤检测头，传动机构设置在测头安装板上，测头原点检测片和探伤检测头分别安装在传动机构的输入端和输出端。传动机构带动探伤检测头由原点位置转动，扫描外圈沟道运行轨迹进行探伤检测，测量完成后，探伤检测头回到原点位置，测量数据由探伤检测头传输至计算机，经过计算机分析处理后，测试结果显示在屏幕上。

所述测头机构中的传动机构，包括电机，电机固定在测头安装板上，电机轴上安装有测头主动带轮，测头安装板的下端安装有测头旋转一体轮、测头旋转大齿轮和测头旋转齿轮，测头旋转一体轮上带有齿轮和带轮，测头主动带轮和测头旋转一体轮上的带轮之间连接同步带，测头旋转一体轮上的齿轮与测头旋转大齿轮相啮合，测头旋转大齿轮与测头旋转齿轮相啮合。测头原点检测片安装在电机轴上，探伤检测头与测头旋转齿轮安装在同一转轴上。

当输送线将外圈运送至检测工位处，其中一个翻转搬运机构把待测工件搬运至测量工位，测量外圈上沟道是否有氧化皮，检测合格后再进行裂纹检测。另外一个翻转搬运机构把工件翻转并搬运至下一测量工位，测量外圈下沟道氧化皮和螺纹有无情况，当检测到螺纹或者氧化皮不合格的件后，不再进行沟道裂纹检测。检测合格的工件，进行检测裂纹检测。测量数据传输至计算机系统，经过处理分析之后，计算机显示测量结果。检测完成后，旋转搬运机构将工件搬运至输送线上，并进入下一道工序。

本发明自动化程度高，测量精度高，实现了裂纹、氧化皮和螺纹检测，保证了轮毂单元的质量，提高了机动车辆安全性能。

附图说明

图1是本发明检测设备的结构示意图。

图2是图1的俯视图。

图3是本发明中翻转搬运机构的结构示意图。

图4是本发明中旋转主轴机构的结构示意图。

图5是本发明中下工装的结构示意图。

图6是本发明中测量机构的结构示意图。

图7是测量机构中测头机构的结构示意图。

其中：1、报警三色灯，2、GB(挂壁)控制箱，3、PLC(可编程控制器)电气触屏柜，4、第一氧化皮摄像头，5、输送线，6、台板，7、主架，8、气路，9、减震垫铁，10、计算机柜，11、螺纹摄像头，12、第二氧化皮摄像头，13、氧化皮及螺纹废料槽，14、裂纹废料槽，15、第一测量机构，16、第一旋转主轴，17、第一翻转搬运机构，18、旋转搬运机构，19、第二翻转搬运机构，20、第二旋转主轴，21、第二测量机构，22、夹爪，23、齿轮，24、配重件，25、齿条，26、翻转气缸，27、导向定位杆，28、导向套，29、升降安装板，30、升降气缸，31、气爪座，32、夹爪限位块，33、推板，34、旋转底板，35、底板，36、气缸连接套，37、气缸连接杆，38、下工装，39、下工装座，40、主轴，41、小同步轮，42、伺服电机，43、顶升气缸，44、轴承固定座，45、同步带，46、大同步轮，47、夹爪，48、夹爪连杆，49、夹爪座，50、活塞杆，51、弹簧，52、活塞，53、螺母，54、测头安装板，55、电机，56、探伤测头，57、测头旋转齿轮，58、测头旋转大齿轮，59、测头旋转一体轮，60、同步带，61、测头主动带轮，62、原点检测片，63、测头升降气缸，64、压装顶板，65、测头升降板，66、测头进退安装板，67、滑台，68、托板，69、支座，70、压头立柱，71、测头移动气缸，72、测头滑块气缸。

具体实施方式

本发明的检测设备是用于轮毂单元的外圈探伤检测的专用设备，主要检测汽车第三代轮毂单元外圈上沟道是否有氧化皮、外圈下沟道是否有裂纹以及外圈上螺栓孔螺纹是否合格。如图1所示，本发明的整体采用框架式结构，主要包括主架7、翻转搬运机构、旋转主轴机构、测量机构和旋转搬运机构18。

主架7由工业型材构建，主架7的中部位置设有台板6，用来承载工装。主架7的上部设有报警三色灯1，在设备运行过程中出现故障时，报警三色灯报警提示操作人员。主架7的左侧面安装有计算机柜10，右侧安装有PLC电气触屏柜3，其后侧安装有GB控制箱2，控制箱内装备自动空调器。

输送线5从主架7内侧穿过，输送线5的左侧安装有氧化皮及螺纹废料槽13和裂纹废料槽14。主架7的右下方设置有气路8，主架7的两侧分别安装有第一氧化皮摄像头4、第二氧化皮摄像头12和螺纹摄像头11，主架7的底部安装有减震垫铁9，以减轻设备与环境之间的相互影响。主架7四周的采用可拆卸的护板封堵。

如图2所示，本发明设置有两个翻转搬运机构(第一翻转搬运机构17和第二翻转搬运机构19)、两个旋转主轴机构(第一旋转主轴机构16和第二旋转主轴机构20)、两个测量机构(第一测量机构15和第二测量机构21)和一个旋转搬运机构18，这些机构均设置在台板6上，由安装在主架7上的台板6承载。

图3给出了第一翻转搬运机构17和第二翻转搬运机构19的结构，翻转搬运机构主要包括升降安装板29、底板35、底板升降机构，翻转搬运机构通过升降安装板29安装在台板6上。底板升降机构安装在升降安装板29的底部，底板35与底板升降机构连接，底板升降机构采用升降气缸30。升降安装板29与底板35之间通过四根导向定位杆27连接，导向定位杆27安装在导向套28内，导向套28设置在升降安装板29上。底板35通过气缸连接套36和气缸连接杆37与升降气缸30的活塞杆连接。升降气缸30动作时，带动底板35及其上的部件做升降运动。底板35上安装有夹爪22、齿轮23和翻转气缸26、推板33、旋转底板34，夹爪22安装在夹爪限位块32上，夹爪限位块32连接在气爪座31上，气爪座31安装到一个转轴上，该转轴的另一端通过连接件连接有配重件24。转轴中安装有旋转轴。旋转轴的一端通过限位套安装在旋转底板34上，旋转轴的另一端安装有齿轮23。旋转底板34由螺栓固定到底板35上。齿轮23与齿条25啮合，齿条25与推板33相连接，推板33与翻转气缸26的活塞杆连接。翻转气缸26动作时，推动推板33与齿条25移动，齿条25带动齿轮23转动180度，旋转轴随之转动180度，再通过转轴带动气爪座31、夹爪限位块32及夹爪22翻转180度，将工件由输送线夹取至第一旋转主轴机构16工位。

如图4所示，旋转主轴机构主要由主轴40、下工装38和转动机构组成。主轴40通过轴承固定座44安装在台板6上。下工装38安装在下工装座39上，下工装座39与主轴40的上部连接，主轴40转动机构连接，该转动机构包括伺服电机42、伺服电机42上安装的小同步轮41以及主轴40上安装的大同步轮46，伺服电机42通过电机固定板安装在台板6上，大同步轮46与小同步轮41通过同步带45连接。伺服电机42通过同步带传动带动主轴40及其上的下工装38转动。

下工装38内设置有膨胀固定机构，通过该机构固定住下工装38上的待测工件。如图5所示，该膨胀固定机构包括顶升气缸43和三个夹爪47，夹爪47连接在夹爪座49上并与夹爪连杆48铰接，夹爪连杆48铰接在在夹爪座49上，夹爪座49与顶升气缸43的活塞杆50固定在一起，顶升气缸43安装在轴承固定座44上(参见图4)。在活塞杆50的下端套有弹簧51，弹簧51的下端安装有活塞52，活塞杆50的下端设置有螺母53。活塞杆50安装在主轴40的内孔中，通过活塞52在主轴40内孔中移动。当顶升气缸43带动活塞杆50向下运动时，下工装38内的夹爪47向下运动，夹爪47呈放松状态，工件放置到下工装38后，顶升气缸43向上运动，夹爪47向上运动呈膨胀状态，卡住工件，使工件固定在下工装38上，防止伺服电机42旋转时工件从下工装38上滑落，影响测量。

如图6所示，测量机构包括压头立柱70、托板68、测头机构、测头移动气缸71和测头升降气缸63，压头立柱70安装在滑台67上，滑台67安装在滑轨上并与测头滑块气缸72连接，滑轨和测头滑块气缸72安装在托板68上。托板68通过支座69固定在台板6上。压头立柱70对测量机构起到支撑的作用。测头滑块气缸72带动压头立柱70及其上的测量部件在滑轨上做前后运动。测头机构通过测头安装板54固定在测头进退安装板66上，测头进退安装板66与测头移动气缸71连接，测头移动气缸71安装在测头升降板65上。测头移动气缸71带动测头机构前后运动。测头升降板65与测头升降气缸63连接，测头升降气缸63安装在压装顶板64上，压装顶板64连接在压头立柱70的上部。测头升降气缸63动作时，通过测头升降板65带动测头机构上下运动。

为了便于空间狭小的外圈沟道进行涡流探伤检测，测头机构设计简单精巧，体积较小。如图7所示，测头机构包括测头安装板54、电机55、测头原点检测片62和探伤检测头56。电机55固定在测头安装板54上，电机轴上安装有测头主动带轮61和测头原点检测片62。测头安装板54的下端安装有测头旋转一体轮59、测头旋转大齿轮58和测头旋转齿轮57，测头旋转一体轮59上带有齿轮和带轮，测头主动带轮61和测头旋转一体轮59上的带轮之间连接同步带60，测头旋转一体轮59上的齿轮与测头旋转大齿轮58相啮合，测头旋转大齿轮58与测头旋转齿轮57相啮合。探伤检测头56与测头旋转齿轮57安装在同一转轴上。电机55通过带轮和齿轮传动带动探伤检测头56由原点位置转动，扫描外圈沟道运行轨迹进行探伤检测，测量完成后，探伤检测头56回到原点位置。测量数据由探伤测头56传输至计算机，经过计算机分析处理后，测试结果显示在屏幕上。

旋转搬运机构18包括夹爪、旋转臂和伸摆气缸，旋转臂上安装有两个夹爪，旋转臂与伸摆气缸连接，伸摆气缸安装在台板6上，伸摆气缸带动旋转臂运动，通过将检测完毕的工件搬运至输送线5上。

当工件由输送线5上运送至第一翻转搬运机构17时，第一翻转搬运机构17上升，夹爪22将工件夹住翻转至第一旋转主轴机构16的工装上，工件在第一旋转主轴机构16上慢速转动，第一氧化皮摄像头4拍照检测外圈上沟道是否有氧化皮。第一测量机构15下降，工件在第一旋转主轴机构16上快速旋转，探伤检测头56由原点向下摆动测量外圈下沟道是否有裂纹。检测完成后，第二翻转搬运机构19将工件搬送至第二旋转主轴机构20的工装上，工件在第二旋转主轴机构20上慢速转动，第二氧化皮摄像头12拍照检测外圈上沟道是否有氧化皮，同时螺纹摄像头11拍照检测外圈上螺栓孔螺纹是否合格。工件在第二旋转主轴机构20上快速转动，探伤检测头56由原点向下摆动测量外圈下沟道是否有裂纹。检测完成后，旋转搬运机构18将工件搬运至输送线5上。根据计算机处理分析后的数据，不合格工件分别进入不同的废料槽，合格工件进入下一个工序。氧化皮和螺纹检测都合格后，才进行沟道裂纹检测；当检测到螺纹或者氧化皮不合格的件后，废品直接进入氧化皮及螺纹废料槽13，不再进行沟道裂纹检测。

为了保证人身安全，在设备的主体机架门窗上端设置有安全防护装置，该装置采用电子门锁。设备除了在等待状态和结束工作状态外，电子门锁都处于保护状态。这时，如果有人打开设备门窗，设备都会紧急停止，报警以保护人身和设备安全。由于电子门锁引起的停机状态，必须进行人工复位后，设备从起点重新工作。

本发明在台板6上用于放置工件的位置装有工件有无识别装置，该装置采用反射式光电开关，用于识别工件的有无，用于自控系统的互锁。当设备上没有工件时，操作启动开关是无效的。

本发明的操作方式有两种，包括手动操作和自动操作，手动操作模式只用于设备进入检验或维修后对其进行测试，以及对外圈裂纹螺纹检测设备的运行参数设置。自动操作模式是指设备的正常自动检测运行状态。

Claims (7)

1.一种轮毂单元外圈沟道裂纹及螺纹检测设备，包括主架、翻转搬运机构、旋转主轴机构、测量机构和旋转搬运机构；其特征是：

主架的两侧安装有氧化皮摄像头和螺纹摄像头，主架上设置有两个翻转搬运机构、两个旋转主轴机构、两个测量机构和一个旋转搬运机构；

翻转搬运机构包括升降安装板、底板、底板升降机构、夹爪、气爪座以及夹爪翻转机构，升降安装板安装在主架上，升降安装板上安装有底板升降机构，底板与底板升降机构连接，底板上安装有夹爪，夹爪连接在气爪座上，气爪座与夹爪翻转机构连接；

旋转主轴机构包括主轴、下工装和转动机构，主轴安装在主架上，下工装安装在主轴的上部，主轴与转动机构连接；

测量机构包括压头立柱、托板、测头机构、测头移动机构和测头升降机构，压头立柱连接在主架上，测头机构安装在测头进退安装板上，测头进退安装板与测头移动机构连接，测头移动机构安装在测头升降板上，测头升降板与测头升降机构连接，测头升降机构安装在压头立柱上；

旋转搬运机构包括夹爪、旋转臂和伸摆气缸，旋转臂上安装有两个夹爪，旋转臂与伸摆气缸连接，伸摆气缸安装在主架上。

2.根据权利要求1所述的轮毂单元外圈沟道裂纹及螺纹检测设备，其特征是，所述翻转搬运机构中的夹爪翻转机构包括旋转轴、翻转气缸、齿轮和齿条，旋转轴安装在底板上，旋转轴一端与气爪座连接，另一端安装有齿轮，齿轮与齿条啮合，齿条与翻转气缸连接，翻转气缸安装在底板上。

3.根据权利要求1所述的轮毂单元外圈沟道裂纹及螺纹检测设备，其特征是，所述旋转主轴机构中的转动机构包括电机、电机上安装的小同步轮以及主轴上安装的大同步轮，电机安装在主架上，大同步轮与小同步轮通过同步带连接，转动机构通过主轴带动下工装转动。

4.根据权利要求1所述的轮毂单元外圈沟道裂纹及螺纹检测设备，其特征是，所述旋转主轴机构中的下工装内设置有膨胀固定机构，该机构包括顶升气缸、夹爪、夹爪连杆和夹爪座，夹爪连接在夹爪座上并与夹爪连杆铰接，夹爪连杆铰接在夹爪座上，夹爪座与顶升气缸的活塞杆连接，顶升气缸安装在主架上。

5.根据权利要求1所述的轮毂单元外圈沟道裂纹及螺纹检测设备，其特征是，所述测量机构中的压头立柱通过滑移机构连接在主架上，该滑移机构包括滑台、滑轨和测头滑块气缸，压头立柱安装在滑台上，滑台安装在滑轨上并与测头滑块气缸连接，滑轨和测头滑块气缸安装在主架上。

6.根据权利要求1所述的轮毂单元外圈沟道裂纹及螺纹检测设备，其特征是，所述测量机构中的测头机构包括测头安装板、传动机构、测头原点检测片和探伤检测头，传动机构设置在测头安装板上，测头原点检测片和探伤检测头分别安装在传动机构的输入端和输出端。

7.根据权利要求6所述的轮毂单元外圈沟道裂纹及螺纹检测设备，其特征是，所述测头机构中的传动机构，包括电机，电机固定在测头安装板上，电机轴上安装有测头主动带轮，测头安装板的下端安装有测头旋转一体轮、测头旋转大齿轮和测头旋转齿轮，测头旋转一体轮上带有齿轮和带轮，测头主动带轮和测头旋转一体轮上的带轮之间连接同步带，测头旋转一体轮上的齿轮与测头旋转大齿轮相啮合，测头旋转大齿轮与测头旋转齿轮相啮合。