CN107621236B - 火花塞铁壳检查机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种火花塞铁壳检查机，包括安装框架、控制系统和检测系统，检测系统含振动送料单元、其上设置有铁壳夹持气缸的旋转送料器、适于将火花塞铁壳推送至铁壳夹持气缸的推料机构、第一检测工位上的同心度检测相机、第二检测工位上的电极朝向检测相机、第三检测工位上用于检测火花塞铁壳的外观尺寸诸元的投影式相机、和适于将在第二检测工位上完成电极朝向检测的火花塞铁壳根据需要旋转适当角度并拾取至第三检测工位上的工业机器人；控制系统根据来自同心度检测相机、电极朝向检测相机以及投影式相机的信息判定火花塞铁壳是良品还是不良品。本发明能够全自动地完成火花塞铁壳的各关键要素的检测并区分出良品和不良品。

Description

火花塞铁壳检查机

技术领域

本发明涉及发动机零部件的检查设备，尤其涉及一种火花塞铁壳检查机。

背景技术

火花塞是发动机的重要零部件，也是易损件，随着汽车工业的发展，火花塞的消耗也随之剧增。一个完整的火花塞分为铁壳和陶瓷两大部分。火花塞的质量要求中，对铁壳在各外观尺寸的要求极其严格。

火花塞铁壳的一部分主要检查项目如图1所示，包括法兰大径D、法兰小径d、法兰总高度H、硬结体直径D1、螺纹外径D2、火花塞铁壳总长L、电极E与火花塞铁壳底面形成的夹角即折弯角度β，另外还有铁壳的外圆和内孔的同心度、螺纹内径、螺纹中径、退刀槽直径、冷压槽直径，等等。传统测量方法如接触式测量和激光测量都存在速度慢、精度低的问题，难以完成全检。

发明内容

为克服上述问题，本发明提供一种能够实现全自动快速测量的火花塞铁壳检查机。

为此，本发明提供一种火花塞铁壳检查机，其包括安装框架、置于安装框架内的控制系统、以及置于安装框架上并与控制系统电连接的检测系统，其中，检测系统包括：

振动送料单元，其设置成提供竖立排列且电极朝下的火花塞铁壳；

旋转送料器，其上设置有铁壳夹持气缸；

推料机构，其位于振动送料单元的出料口处，并适于将来自该出料口的火花塞铁壳推送至铁壳夹持气缸；

同心度检测相机，其在第一检测工位装设于旋转送料器上方，并适于检测火花塞铁壳的外圆和内孔的同心度；

电极朝向检测相机，其在第二检测工位装设于旋转送料器下方，并适于检测火花塞铁壳的电极朝向；

投影式相机，其适于在第三检测工位检测火花塞铁壳的外观尺寸诸元；

工业机器人，其适于将在第二检测工位上完成电极朝向检测的火花塞铁壳根据需要旋转适当角度并拾取至第三检测工位上；

控制系统设置成根据来自同心度检测相机、电极朝向检测相机以及投影式相机的信息判定火花塞铁壳是良品还是不良品。

在本发明中，通过自动送料、机器人拾取以及机器视觉等技术的有效结合，能够全自动地完成火花塞铁壳的各关键要素的检测。

进一步，振动送料单元包括振动盘和直线送料器，直线送料器的入料口与振动盘的出料口相接，推料机构位于直线送料器的出料口处。

采用振动盘能够将火花塞铁壳排列整齐：竖立方向、电极朝下，并顺序进入检测区域；直线送料器能够延长输送距离，延伸进入检测区域。

再进一步，振动盘的出料口尺寸可调，从而适应多种规格的火花塞铁壳。

进一步，旋转送料器包括送料器主板、位于送料器主板上的铁壳夹持气缸、借助于同步带驱动送料器主板的伺服电机。

通过这种结构，铁壳夹持气缸能够随着送料器主板转动而顺次进入检测工位。

再进一步，铁壳夹持气缸为多个并沿圆周方向均匀分布在送料器主板上。

通过该种设置，旋转送料器可极大提高生产率。

进一步，工业机器人为SCARA机器人或关节式机器人或直角坐标式机器人。

再进一步，工业机器人在其末端安装有膨胀轴形式的拾取工装。

由于拾取工装为膨胀轴形式，从而能够在收缩状态下插入火花塞铁壳的内孔中，在膨胀状态下将火花塞铁壳卡紧。

进一步，安装框架上装设有安装支架，该安装支架包括底安装基板和与底安装基板间隔开的顶安装基板，旋转送料器、同心度检测相机以及投影式相机都安装于顶安装基板上，电极朝向检测相机安装在底安装基板上，且底安装基板上设置有相机通孔以便于电极朝向检测相机能够给铁壳夹持气缸内的火花塞铁壳拍照。

再进一步，顶安装基板上还设置有良品入料口和不良品入料口，在顶安装基板和底安装基板之间装设有从良品入料口接收火花塞铁壳中的良品的良品通道和从不良品入料口接收火花塞铁壳中的不良品的不良品通道。

通过上述设置，使得能够在自动检测的同时实现自动分类，这有效降低了人工的投入，从而大幅降低了运营成本。

进一步，推料机构构造成推料气缸。

通过参考下面所描述的实施例，本发明的上述这些方面和其他方面将会得到更清晰地阐述。

附图说明

本发明的结构以及进一步的目的和优点将通过下面结合附图的描述得到更好地理解，其中，相同的参考标记标识相同的元件：

图1是火花塞铁壳的尺寸诸元图，为清楚起见图中仅示意性地标注了几个尺寸，还有一些尺寸例如螺纹内径等未作标注；

图2是图1所示火花塞铁壳的仰视图，其中以电极相对水平横轴的夹角α示出了电极的朝向；

图3是根据本发明的一个具体实施方式的火花塞铁壳检查机的总装立体示意图；

图4是图3的俯视图；

图5是图4中A部分的放大视图；

图6是图5所示部分的立体放大视图；

图7是图3所示火花塞铁壳检查机的端视图；

图8是类似于图6的视图，主要示出良品入料口、不良品入料口、良品通道和不良品通道；

图9是类似图3的视图，只是工业机器人的状态与图3中不同；

附图标记说明：

100 安装框架 300 检测系统

32 旋转送料器 33 推料机构

34 同心度检测相机 35 电极朝向检测相机

36 投影式相机 37 工业机器人

38 振动盘 39 直线送料器

320 送料器主板 322 铁壳夹持气缸

324 同步带 326 伺服电机

370 拾取工装 380 出料口

391 入料口 390 出料口

500 安装支架 51 底安装基板

53 顶安装基板 55 良品通道

57 不良品通道 510 相机通孔

535 良品入料口 537 不良品入料口

具体实施方式

下面将结合附图来描述本发明的具体实施方式。

在对本发明的具体实时方式描述之前，需先对“同心度”和“电极朝向”进行说明。“同心度”在本文中是指所检测的火花塞铁壳的外圆的轴心和内孔的轴心是否在一条直线上；“电极朝向”是指从所检测的火花塞铁壳的仰视图（见图2）来看，其上的电极E与水平横轴X之间的夹角α。需要说明的是，电极朝向并不是本专利技术的目标检测项目，其被测量的目的是利用机器人调整该电极朝向参数，使火花塞铁壳在进入投影式相机时，能够准确获得如图1所示的视图效果。

根据本发明的一个具体实施方式的火花塞铁壳检查机如图3所示，其包括安装框架100、置于安装框架100内的控制系统（图未示）、以及置于安装框架100上并与控制系统电连接的检测系统300，其中检测系统300包括振动送料单元、旋转送料器32、推料机构33、同心度检测相机34、电极朝向检测相机35、投影式相机36、工业机器人37。

再如图3所示，振动送料单元设置成提供竖立排列且电极朝下的火花塞铁壳。具体地，在本实施方式中，振动送料单元包括振动盘38和直线送料器39，直线送料器39的入料口391与振动盘38的出料口380相接，其中，振动盘38的出料口380尺寸可调，从而适应多种规格的火花塞铁壳。振动盘38的使用能够将火花塞铁壳排列整齐，即使其竖立方向、电极朝下，并顺序进入后面的检测区域；直线送料器39能够延长输送距离，延伸进入后面检测区域。

如图4、图5所示，并参考图6，在本实施方式中，旋转送料器32包括送料器主板320（其在本实施方式中构成为圆盘形）、位于送料器主板320上的多个铁壳夹持气缸322、借助于同步带324驱动送料器主板320的伺服电机326，其中铁壳夹持气缸322沿圆周方向均匀分布在送料器主板320的边缘上。如图6清晰所示，推料机构33装设于位于振动送料单元的直线送料器39的出料口390处。具体地，在本实施方式中，推料机构33构造成推料气缸，其适于将来自该出料口390的火花塞铁壳推送至铁壳夹持气缸322内。

如图6所示，并参考图5和图7，同心度检测相机34、电极朝向检测相机35和投影式相机36分别位于检测系统300的第一检测工位、第二检测工位和第三检测工位。同心度检测相机34在第一检测工位装设于旋转送料器32上方，并适于检测火花塞铁壳的外圆和内孔的同心度；电极朝向检测相机35在第二检测工位装设于旋转送料器32下方，并适于检测火花塞铁壳的电极朝向；投影式相机36适于在第三检测工位检测火花塞铁壳的外观尺寸诸元，例如法兰大径D、法兰小径d、法兰总高度H，等等，这在背景技术中图1里面介绍过。需要说明的是，上述三台相机都可设置成经过光电的触发来进行拍照，拍照结果传送到控制系统，由控制系统分析判断火花塞铁壳是否为良品。具体地，在本实施方式中，每一个检测工位都安装有光电传感器（图未示），来料时（即光电传感器感测到火花塞铁壳进入检测工位时），光电传感器将来料信号传送给控制系统，控制系统发信号给相机来触发相机。

如图6所示，并参考图7和图8，安装框架100上装设有安装支架500，该安装支架500包括底安装基板51和与底安装基板51间隔开的顶安装基板53。旋转送料器32、同心度检测相机34以及投影式相机36都安装于顶安装基板53上，电极朝向检测相机35安装在底安装基板51上，且底安装基板51上设置有相机通孔510（见图6），以便于电极朝向检测相机34能够给铁壳夹持气缸322内的火花塞铁壳拍照。

再如图8所示，顶安装基板53上还设置有良品入料口535和不良品入料口537，在顶安装基板53和底安装基板51之间装设有从良品入料口535接收火花塞铁壳中的良品的良品通道55和从不良品入料口537接收火花塞铁壳中的不良品的不良品通道57。通过上述设置，使得能够在自动检测的同时实现自动分类，这有效降低了人工的投入，从而大幅降低了运营成本。

如图9所示并回过去参考图3，工业机器人37适于将在第二检测工位上完成电极朝向检测的火花塞铁壳根据需要旋转适当角度并拾取至第三检测工位上。在本实施方式中，工业机器人37为SCARA机器人，当然在其它的实时方式中也可以使用关节式机器人或直角坐标式机器人。该工业机器人37的末端安装有拾取工装，该拾取工装可以是膨胀轴370的形式，从而能够在收缩状态下插入火花塞铁壳的内孔中，在膨胀状态下将火花塞铁壳卡紧。

需要说明的是，在本实施方式中，控制系统设置成能够根据来自同心度检测相机、电极朝向检测相机以及投影式相机的信息判定火花塞铁壳是良品还是不良品，如果是良品则旋转送料器32将其送入良品入料口535的位置，如果是不良品则被送入不良品入料口537的位置，从而最终各自进入各自对应的通道。在本发明中，通过自动送料、机器人拾取以及机器视觉等技术的有效结合，能够全自动地完成火花塞铁壳的各关键要素的检测。应当理解的是，控制系统可以是PLC、工控机等。

另外，需要说明的是，同心度超过允许范围、折弯角度β（是指电极与火花塞铁壳底面形成的夹角）超过允许范围、螺纹尺寸包括螺距、螺牙角度等超过允许范围，都属于不良品。换句话说，第一检测工位的同心度检查、第三检测工位的尺寸诸元检查都会有各自的结果，只要有一项不合格，即可认定为属于不良品。需要说明的是，火花塞铁壳在加工过程中，因加工工艺原因同心度经常出现偏差，所以同心度作为重要尺寸测量；电极是焊接在火花塞铁壳上的，该角度在焊接过程中并不好掌握，因此是火花塞铁壳尺寸的重要参数，需要检测。

应当理解的是，上述就火花塞铁壳所完成的所有检测工作的所有检测数据都可保存在控制系统中，可供客户随时调阅。

下面参考图3至图9简要介绍一下本实施方式的火花塞铁壳检查机：

首先，置于振动盘38上的火花塞铁壳在振动盘38上行进的过程中排列整齐，竖立方向，电极朝下，顺序进入直线送料器39；

推料机构33将火花塞铁壳从直线送料器39的末端即出料口390推入旋转送料器32的铁壳夹持气缸322内（每个铁壳夹持气缸322可夹持一个火花塞铁壳），由于旋转送料器32由伺服电机326驱动旋转，旋转送料器32带动火花塞铁壳进入第一检测工位和第二检测工位；

在第一检测工位（同心度检测相机34下方的位置），同心度检测相机34检查火花塞铁壳外圆与内孔的同心度。应当理解的是，同心度检测相机34可以是工业相机,该相机镜头设置成与火花塞铁壳同轴，在铁壳顶部向下拍摄，并将检查结果输送给控制系统，此时第一检测工位检测完毕；

旋转送料器32继续旋转，使火花塞铁壳进入第二检测工位，即电极朝向检测相机35（第二台工业相机）上方。应当理解的是，电极朝向检测相机35也安装成与火花塞铁壳同轴，透过底安装基板51上的相机通孔510从火花塞铁壳底部向上拍照检测，测定火花塞铁壳的电极朝向α，并将检查结果输送给控制系统；

第二检测工位检测完毕后，由工业机器人37将火花塞铁壳拾取后进入第三检测工位。在拾取到第三检测工位之前，控制系统会根据第二检测工位测得的电极朝向，控制工业机器人37旋转，从而使火花塞铁壳旋转一定角度；

在第三检测工位，采用投影式相机36（第三台工业相机）检查火花塞铁壳外观尺寸诸元，并将检查结果输送给控制系统；

控制系统根据第一检查工位和第三检查工位的检查结果，控制工业机器人37将良品或不良品投递到不同的通道。

本发明采用工业机器人、伺服系统、机器视觉系统组合设计，利用机器视觉快速智能化测量、工业机器人可编程的运动轨迹、自动化灵活组合的特点，解决了火花塞铁壳的快速检测、数据存储、自动分类的问题，具体表现为：

1）采用该发明后，实现了火花塞铁壳的自动化全检，且能够自动存储数据、自动分类产品；能够方便工厂调取数据，且极大提高了产品的良率，降低了客户投诉和索赔率；

2）采用自动化的方式进行检测，有效降低人工的投入，降低了企业的运营成本；

3）该发明可通用于各种不同规格型号的火花塞铁壳（因为振动盘出料口的尺寸可调），工厂一次投入就可解决所有规格产品检测的问题。

本发明的技术内容及技术特点已揭示如上，然而可以理解，在本发明的创作思想下，本领域的技术人员可以对上述结构作各种变化和改进，包括这里单独披露的或要求保护的技术特征的组合，以及明显地包括这些特征的其它组合。这些变形和/或组合均落入本发明所涉及的技术领域内，并落入本发明权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种火花塞铁壳检查机，其特征在于包括安装框架、置于安装框架内的控制系统、以及置于安装框架上并与控制系统电连接的检测系统，其中，检测系统包括：

振动送料单元，其设置成提供竖立排列且电极朝下的火花塞铁壳；

旋转送料器，其上设置有铁壳夹持气缸；

推料机构，其构造成推料气缸并位于振动送料单元的出料口处，并适于将来自该出料口的火花塞铁壳推送至铁壳夹持气缸；

同心度检测相机，其在第一检测工位装设于旋转送料器上方，并适于检测火花塞铁壳的外圆和内孔的同心度；

电极朝向检测相机，其在第二检测工位装设于旋转送料器下方，并适于检测火花塞铁壳的电极朝向；

投影式相机，其适于在第三检测工位检测火花塞铁壳的外观尺寸诸元；

工业机器人，所述工业机器人为SCARA机器人或关节式机器人或直角坐标式机器人，其适于将在第二检测工位上完成电极朝向检测的火花塞铁壳根据需要旋转适当角度并拾取至第三检测工位上；

控制系统设置成根据来自同心度检测相机、电极朝向检测相机以及投影式相机的信息判定火花塞铁壳是良品还是不良品。

2.如权利要求1所述的火花塞铁壳检查机，其特征在于，所述振动送料单元包括振动盘和直线送料器，直线送料器的入料口与振动盘的出料口相接，所述推料机构位于直线送料器的出料口处。

3.如权利要求2所述的火花塞铁壳检查机，其特征在于，所述振动盘的所述出料口尺寸可调从而适应多种规格的火花塞铁壳。

4.如权利要求1所述的火花塞铁壳检查机，其特征在于，所述旋转送料器包括送料器主板、位于送料器主板上的所述铁壳夹持气缸、借助于同步带驱动送料器主板的伺服电机。

5.如权利要求4所述的火花塞铁壳检查机，其特征在于，所述铁壳夹持气缸为多个并沿圆周方向均匀分布在所述送料器主板上。

6.如权利要求1所述的火花塞铁壳检查机，其特征在于，所述工业机器人在其末端安装有膨胀轴形式的拾取工装。

7.如权利要求1所述的火花塞铁壳检查机，其特征在于，所述安装框架上装设有安装支架，该安装支架包括底安装基板和与底安装基板间隔开的顶安装基板，所述旋转送料器、所述同心度检测相机以及所述投影式相机都安装于顶安装基板上，所述电极朝向检测相机安装在底安装基板上，且底安装基板上设置有相机通孔以便于所述电极朝向检测相机能够给所述铁壳夹持气缸内的所述火花塞铁壳拍照。

8.如权利要求7所述的火花塞铁壳检查机，其特征在于，所述顶安装基板上还设置有良品入料口和不良品入料口，在所述顶安装基板和所述底安装基板之间装设有从良品入料口接收所述火花塞铁壳中的良品的良品通道和从不良品入料口接收所述火花塞铁壳中的不良品的不良品通道。