CN107726952A - 一种齿轮自动啮合检测装置 - Google Patents

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Abstract

本发明为一种齿轮自动啮合检测装置，包括检测总装机构以及与该检测总装机构连接的控制柜和显示器；检测总装机构包括工件支撑柱、标准齿滑台机构以及伺服进给机构；工件支撑柱和标准齿滑台机构均连接在伺服进给机构上；第一滑台通过弹性连接件与第二滑台连接，固定销活动连接在第二滑台的抵接块上，弹簧的一端抵接在该抵接块正侧面上，垫圈抵接在抵接块的背侧面；伺服驱动电机、同步电机、旋转编码器以及位移传感器均电连接控制柜。本发明最大优点是检测效率的提升，而且提升了良率。检测速度能保证在20秒/件，因而极大提高了工件加工和检测效率。

Description

一种齿轮自动啮合检测装置
技术领域
本发明涉及检测设备，具体涉及采用PLC控制与上位机数据采集的测量设备。
背景技术
通常一直是靠员工手动检测齿轮的相关重要参数，OBD，齿跳，打痕，异物。
之前一直无法做到齿轮自动啮合时能够同时读取到齿轮的检测重要参数，这必须设计一套逻辑运算软件才能够快速地将自动啮合读取到的数据进行分析出来，给出判断。现有技术存在的困难是自动检测最重要的部分是自主研发的啮合检测软件，以及自动检测组件的配合，需要一种精确度高、可靠性好的装置和程序组合，完成齿轮的参数检测，现有的技术还无法较好的实现这些功能，以至于效率较低。
发明内容
为了克服现有技术的上述不足，本发明的目的在于提供一种齿轮自动啮合检测装置，该齿轮自动啮合检测装置能够自动精确测量出齿轮的每一齿的精度是否达到要求，并作出准确定位判断。
本发明实现上述目的的技术方案为：
一种齿轮自动啮合检测装置，包括检测总装机构以及与该检测总装机构连接的控制柜和显示器；所述检测总装机构包括工件支撑柱、标准齿滑台机构以及伺服进给机构；所述所述工件支撑柱和所述标准齿滑台机构均连接在所述伺服进给机构上；
所述伺服进给机构包括机座和设置在该机座上的第一滑轨、第二滑轨、伺服驱动电机、第一滑台以及连接在该第一滑台上的位移传感器，所述伺服驱动电机通过丝杆连接所述第一滑台，所述第一滑台连接在所述第一滑轨上；
在所述第一滑台上还固定有弹性连接组件，该弹性连接组件包括固定销、套接在固定销上的弹簧以及螺纹连接在固定销上的垫圈；
所述标准齿滑台机构包括第二滑台和固定连接在该第二滑台上的同步电机、标准齿固定柱以及连接在该标准齿固定柱上的标准齿轮，同步电机通过同步带带动所述标准齿固定柱同步转动，在所述同步电机的电机轴上还连接有旋转编码器；所述第二滑台连接在所述第二滑轨上；
所述第一滑台通过所述弹性连接件与所述第二滑台连接，所述固定销活动连接在所述第二滑台的抵接块上，所述弹簧的一端抵接在该抵接块正侧面上，所述垫圈抵接在所述抵接块的背侧面；
所述伺服驱动电机、所述同步电机、所述旋转编码器以及所述位移传感器均电连接所述控制柜。
还包括固定在所述机座上的顶尖机构，该顶尖机构包括顶尖支架、伸缩气缸、滑动块以及顶尖块，所述伸缩气缸固定连接在所述顶尖支架上，所述伸缩气缸的顶端固定连接在所述滑动块上，所述顶尖块固定连接在所述滑动块上；所述伸缩气缸电连接所述控制柜；所述顶尖块的底端形成有凸起锥面，该凸起锥面的轴心线与所述工件支撑柱的轴心线重合。
在所述顶尖支架上还设置有第三滑轨，所述滑动块活动连接在该第三滑轨上。
在所述第一滑台上还固定有千分表，该千分表的测头抵接在所述第二滑台上。
还包括机架，所述检测总装机构、所述控制柜以及所述显示器均固定连接在该机架上。
在所述机架上还设置有工件放置台和双手启动盒，该双手启动盒电连接所述控制柜。
在所述第一滑台上对称的设置有两个所述弹性连接组件。
在所述机座上对称的设置有两个所述第一滑轨和两个所述第二滑轨，两个所述第二滑轨所在平面高于所述第一滑轨。
在所述标准齿轮上也设置有旋转编码器；所述标准齿轮通过免键轴衬紧固在所述标准齿固定柱上。
在所述顶尖机构上还设置有防掉落机构，该防掉落机构包括接触开关、金属片、防脱落气缸以及插销；在所述滑动块上开设有抵接孔，所述插销活动连接在该抵接孔内；所述接触开关固定在所述顶尖支架上，所述金属片固定在所述滑动块上，所述防脱落气缸与所述插销连接，且所述防脱落气缸固定在所述顶尖支架上；所述防脱落气缸和所述接触开关均电连接所述控制柜。
本发明与现有技术相比具有以下的有益效果：
1.最大的优点是效率的提升，过往靠员工检测一个工件要十分钟，只能做到制程的抽检，两小时/次抽检，通过自主开研发的齿轮自动啮合检测机能够在二十秒内完成一个齿轮的检测，加上员工上料下料的时间，每天的检测产能在两千件以上；
2.品质的提升，之前只能做到制程的抽检，不良流出率6.5％，导入齿轮自动啮合检测机，能够实现产品的全检，不良控制为零流出；
3.成本的降低，不良率的降低，加工成本及原材料成本核算降低，每月至少节省数万成本；
4.客户满意度提升；
5.客户自动化导入，整体企业形象提升。
附图说明
图1为本发明的主视图；
图2为检测总装机构的主视图；
图3为检测总装机构的立体结构示意图；
图4为伺服进给机构(以及工件支撑柱)立体结构示意图；
图5为伺服进给机构(以及工件支撑柱)俯视图；
图6为标准齿滑台机构立体结构示意图；
图7为顶尖机构立体结构示意图；
图8为顶尖机构及防掉落机构的俯视图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
实施例：
参照图1，一种齿轮自动啮合检测装置，包括检测总装机构以及与该检测总装机构连接的控制柜13和显示器14；所述检测总装机构包括工件支撑柱2、标准齿滑台机构3以及伺服进给机构5；所述所述工件支撑柱2和所述标准齿滑台机构3均连接在所述伺服进给机构5上；
如图2，所述伺服进给机构5包括机座58和设置在该机座58上的第一滑轨56、第二滑轨57、伺服驱动电机51、第一滑台52以及连接在该第一滑台52上的位移传感器53，所述伺服驱动电机51通过丝杆55连接所述第一滑台52，所述第一滑台52连接在所述第一滑轨56上；
如图5，在所述第一滑台52上还固定有弹性连接组件54，该弹性连接组件54包括固定销541、套接在固定销541上的弹簧543以及螺纹连接在固定销541上的垫圈542；
如图6，所述标准齿滑台机构3包括第二滑台31和固定连接在该第二滑台31上的同步电机32、标准齿固定柱33以及连接在该标准齿固定柱33上的标准齿轮34，同步电机32通过同步带带动所述标准齿固定柱33同步转动，在所述同步电机32的电机轴上还连接有旋转编码器35；所述第二滑台31连接在所述第二滑轨57上；
如图3，所述第一滑台52通过所述弹性连接组件54与所述第二滑台31连接，所述固定销541活动连接在所述第二滑台31的抵接块36上，所述弹簧543的一端抵接在该抵接块36正侧面上，所述垫圈542抵接在所述抵接块36的背侧面；
所述伺服驱动电机51、所述同步电机32、所述旋转编码器35以及所述位移传感器53均电连接所述控制柜13。
控制柜能转换各个信号，并将相关信号转换传输给显示器，显示器实时显示位移偏差量和对应的转动度数。先按照待测齿轮的大小和高度选择对应尺寸的标准齿轮，将标准齿轮连接固定在标准齿固定柱上，再开始检测。然后手动将待测齿轮21放置在工件支撑柱2上，然后调节控制柜的参数，并开启双手启动盒，设备开始自动操作。装置启动后，伺服驱动电机驱动丝杆转动，丝杆的转动驱动第一滑台向前运动，进而，设置在第一滑台上的所有结构一起前进。在弹性连接组件的推动下，第二滑台也一同前进。第一滑台在第一滑轨的限位下直线前进，同样的，第二滑台在第二滑轨的限位下直线前进。当标准齿轮抵接并啮合到待测齿轮时，伺服驱动电机停止转动，第一滑台和第二滑台停止前进；同时，同步电机在控制柜的控制下开始转动，通过同步带带动标准齿固定柱转动，从而标准齿轮开始转动，并带动待测齿轮转动。在待测齿轮转动的过程中，位移传感器始终检测第二滑台的位移量的变化，并将实时位移信号传输到控制柜，并显示在显示器上。由于待测齿轮的每个齿的深度不固定，而标准齿轮始终紧密啮合在待测齿轮上，因此，待测齿轮的齿的深度的变化会引起标准齿轮的横向位移，这个位移就表现在第二滑台相对于第一滑台的相对位移，从而引起位移传感器的位移量的变化，这也是本发明的位移检测的原理。同时，第二滑台通过弹簧与第一滑台连接，它们之间的相对位移不会引起第一滑台的变动，因为第一滑台螺纹连接在丝杆上，丝杆此检测过程为静止的，第一滑台也不会发生位移量的变化，所以，第二滑台相对于第一滑台是动态的。当同步电机转动时，旋转编码器将转动的角度信号传递给控制柜，并显示在显示器上，实时显示角度转动量。由于同步电机与标准齿固定柱是同步的，两者的转动角度是一致的，因此，标准齿的转动角度和同步电机的转动角度相同。
当完成待测齿轮一周的检测，同步电机停止转动，伺服驱动电机带动丝杆反转，丝杆驱动第一滑台向后回退，第一滑台通过弹性连接组件带动第二滑台向后退。具体的，弹性连接组件的固定销上的垫圈抵接第二滑台，并通过垫圈抵接在第二滑台上的力，带动第二滑台回退，此时标准齿轮远离待测齿轮，完成一个待测齿轮的检测。
如图7，本发明还包括固定在所述机座58上的顶尖机构4，该顶尖机构4包括顶尖支架41、伸缩气缸42、滑动块43以及顶尖块44，所述伸缩气缸42固定连接在所述顶尖支架41上，所述伸缩气缸42的顶端固定连接在所述滑动块43上，所述顶尖块44固定连接在所述滑动块43上；所述伸缩气缸42电连接所述控制柜13；所述顶尖块44的底端形成有凸起锥面，该凸起锥面的轴心线与所述工件支撑柱2的轴心线重合。
如图7，在所述顶尖支架41上还设置有第三滑轨45，所述滑动块43活动连接在该第三滑轨45上。第三滑轨便于滑动块的移动，且具有限位作用。
本发明不仅可以检测的待测齿轮如图2中所示的高度，还可以用以检测细长型齿轮，当待测齿轮的直径较小而且长度较长时，就需要用到顶尖机构以固定旋转轴心，保证待测齿轮在旋转过程中不偏离中轴线，顶尖机构通过伸缩气缸的杆下降带动滑动块下降，并连同顶尖块一起下降，直到抵接到待测齿轮。同样的，伸缩气缸也是在控制柜的控制下运动，伸缩气缸可以采用气压的形式。
如图5，在所述第一滑台52上还固定有千分表59，该千分表59的测头抵接在所述第二滑台31上。设置千分表用以手动调试时使用，不需要使用控制柜和显示器就能读取出待测齿轮的加工精度和偏差。其检测原理和上述的检测方法相同，都是通过第二滑台与第一滑台之间的相对位移量变化读出待测齿轮的精度。
如图1，本发明还包括机架1，所述检测总装机构、所述控制柜13以及所述显示器14均固定连接在该机架1上。
如图1，在所述机架1上还设置有工件放置台11和双手启动盒12，该双手启动盒12电连接所述控制柜13。设置工件放置台，可方便操作人员将待测齿轮预先摆放在工件放置台，以及堆放检测完成的齿轮，提高了工作效率。
如图5，在所述第一滑台52上对称的设置有两个所述弹性连接组件54。
如图5，在所述机座58上对称的设置有两个所述第一滑轨56和两个所述第二滑轨57，两个所述第二滑轨57所在平面高于所述第一滑轨56。
在所述标准齿轮34上也设置有旋转编码器，此旋转编码器电连接所述控制柜，该旋转编码器直接显示出转动的角度，其工作原理与上述相同。
如图3和图6，所述标准齿轮34通过免键轴衬紧固在所述标准齿固定柱33上。标准齿轮通过免键轴衬固定在标准齿固定柱上，可通过拆卸免键轴衬而替换不同尺寸的标准齿轮，以方便检测的需要。
如图7和图8，在所述顶尖机构上还设置有防掉落机构，该防掉落机构包括接触开关61、金属片62、防脱落气缸63以及插销64；在所述滑动块43上开设有抵接孔46，所述插销64活动连接在该抵接孔46内；所述接触开关61固定在所述顶尖支架41上，所述金属片62固定在所述滑动块43上，所述防脱落气缸63与所述插销64连接，且所述防脱落气缸63固定在所述顶尖支架41上；所述防脱落气缸63和所述接触开关61均电连接所述控制柜13。本防掉落机构的工作原理是当滑动块处于低点向上滑动时，金属片会被一同提升，当接触开关感应到金属片时，接触开关产生一个感应信号，该感应信号传输给控制柜，控制柜控制防脱落气缸伸出，防脱落气缸推动插销前进，插销穿过抵接孔，滑动块被插销限位和固定，并且不会因为伸缩气缸的失效而掉落。防掉落机构主要是为了防止伸缩气缸或者其他结构的失效而滑动块掉落。而当需要将滑动块下降时，通过调节控制柜的相关按钮和程序，利用防脱落气缸缩回并带动插销收回，此时插销离开抵接孔，滑动块可以自由升降。
本次发明解决了如下技术问题：
1).需要检测的齿轮工件与标准齿轮通过伺服进给机构和标准齿滑台机构，完成并达到自动啮合状态，针对轴齿(即细长型齿轮)还设计了顶尖机构，以确保轴齿的同轴度要求。
2).通过位移传感器及旋转编码器读取啮合的数据，与标准齿轮进行数据分析。
3).自主研发了齿轮啮合检测分析软件，可以快速将位移传感器及旋转编码器读取的数据通过软件计算给出判断，得出检测的齿轮是否有异常(OBD为NG还是OK，齿跳NG还是OK，是否有打痕不良，是否有异物不良)。
4).软件计算的结果通过工控屏直观地显示出OK/NG状态。
本发明还设置有润滑机构，对各个转动件或活动连接结构的连接处进行润滑，方便了润滑和防护。本发明在机座上还固定连接有自动吹扫机构，该自动吹扫机构包括连接在控制柜上的抽风装置、管路和吹头，自动吹扫机构用以吹扫标准齿轮和待测齿轮以及它们的啮合处，防止积灰和碎屑堆积。
本发明的实施方式不限于此，按照本发明的上述内容，利用本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，本发明还可以做出其它多种形式的修改、替换或变更，均落在本发明权利保护范围之内。

Claims (10)

1.一种齿轮自动啮合检测装置，其特征在于：包括检测总装机构以及与该检测总装机构连接的控制柜(13)和显示器(14)；所述检测总装机构包括工件支撑柱(2)、标准齿滑台机构(3)以及伺服进给机构(5)；所述所述工件支撑柱(2)和所述标准齿滑台机构(3)均连接在所述伺服进给机构(5)上；
所述伺服进给机构(5)包括机座(58)和设置在该机座(58)上的第一滑轨(56)、第二滑轨(57)、伺服驱动电机(51)、第一滑台(52)以及连接在该第一滑台(52)上的位移传感器(53)，所述伺服驱动电机(51)通过丝杆(55)连接所述第一滑台(52)，所述第一滑台(52)连接在所述第一滑轨(56)上；
在所述第一滑台(52)上还固定有弹性连接组件(54)，该弹性连接组件(54)包括固定销(541)、套接在固定销(541)上的弹簧(543)以及螺纹连接在固定销(541)上的垫圈(542)；
所述标准齿滑台机构(3)包括第二滑台(31)和固定连接在该第二滑台(31)上的同步电机(32)、标准齿固定柱(33)以及连接在该标准齿固定柱(33)上的标准齿轮(34)，同步电机(32)通过同步带带动所述标准齿固定柱(33)同步转动，在所述同步电机(32)的电机轴上还连接有旋转编码器(35)；所述第二滑台(31)连接在所述第二滑轨(57)上；
所述第一滑台(52)通过所述弹性连接组件(54)与所述第二滑台(31)连接，所述固定销(541)活动连接在所述第二滑台(31)的抵接块(36)上，所述弹簧(543)的一端抵接在该抵接块(36)正侧面上，所述垫圈(542)抵接在所述抵接块(36)的背侧面；
所述伺服驱动电机(51)、所述同步电机(32)、所述旋转编码器(35)以及所述位移传感器(53)均电连接所述控制柜(13)。
2.根据权利要求1所述的一种齿轮自动啮合检测装置，其特征在于：还包括固定在所述机座(58)上的顶尖机构(4)，该顶尖机构(4)包括顶尖支架(41)、伸缩气缸(42)、滑动块(43)以及顶尖块(44)，所述伸缩气缸(42)固定连接在所述顶尖支架(41)上，所述伸缩气缸(42)的顶端固定连接在所述滑动块(43)上，所述顶尖块(44)固定连接在所述滑动块(43)上；所述伸缩气缸(42)电连接所述控制柜(13)；所述顶尖块(44)的底端形成有凸起锥面，该凸起锥面的轴心线与所述工件支撑柱(2)的轴心线重合。
3.根据权利要求2所述的一种齿轮自动啮合检测装置，其特征在于：在所述顶尖支架(41)上还设置有第三滑轨(45)，所述滑动块(43)活动连接在该第三滑轨(45)上。
4.根据权利要求1所述的一种齿轮自动啮合检测装置，其特征在于：在所述第一滑台(52)上还固定有千分表(59)，该千分表(59)的测头抵接在所述第二滑台(31)上。
5.根据权利要求1所述的一种齿轮自动啮合检测装置，其特征在于：还包括机架(1)，所述检测总装机构、所述控制柜(13)以及所述显示器(14)均固定连接在该机架(1)上。
6.根据权利要求5所述的一种齿轮自动啮合检测装置，其特征在于：在所述机架(1)上还设置有工件放置台(11)和双手启动盒(12)，该双手启动盒(12)电连接所述控制柜(13)。
7.根据权利要求1所述的一种齿轮自动啮合检测装置，其特征在于：在所述第一滑台(52)上对称的设置有两个所述弹性连接组件(54)。
8.根据权利要求1所述的一种齿轮自动啮合检测装置，其特征在于：在所述机座(58)上对称的设置有两个所述第一滑轨(56)和两个所述第二滑轨(57)，两个所述第二滑轨(57)所在平面高于所述第一滑轨(56)。
9.根据权利要求1所述的一种齿轮自动啮合检测装置，其特征在于：在所述标准齿轮(34)上也设置有旋转编码器；所述标准齿轮(34)通过免键轴衬紧固在所述标准齿固定柱(33)上。
10.根据权利要求2所述的一种齿轮自动啮合检测装置，其特征在于：在所述顶尖机构上还设置有防掉落机构，该防掉落机构包括接触开关(61)、金属片(62)、防脱落气缸(63)以及插销(64)；在所述滑动块(43)上开设有抵接孔(46)，所述插销(64)活动连接在该抵接孔(46)内；所述接触开关(61)固定在所述顶尖支架(41)上，所述金属片(62)固定在所述滑动块(43)上，所述防脱落气缸(63)与所述插销(64)连接，且所述防脱落气缸(63)固定在所述顶尖支架(41)上；所述防脱落气缸(63)和所述接触开关(61)均电连接所述控制柜(13)。
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