CN108247402B - 阶梯孔同轴度自动化检测装置及检测方法 - Google Patents

阶梯孔同轴度自动化检测装置及检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明提出一种阶梯孔同轴度自动化检测装置及检测方法，阶梯孔同轴度自动化检测装置，包括上料工位、自动检测工位、下料分拣工位和电控系统；上料工位包括自动料线，自动料线上间隔设有多个夹具；自动检测工位包括工件定中机构、内径测头、同轴度测头、升降机构；内径测头的数量与阶梯孔所包含的孔数相同，相邻测头之间的间距与相邻夹具之间的间距相等；工件定中机构包括抓手和驱动机构。本发明适用于车间现场生产线上工件阶梯孔同轴度的实时自动检测，检测效率高。

Description

阶梯孔同轴度自动化检测装置及检测方法
技术领域
本发明专利属于自动化测量技术领域，具体是一种阶梯孔同轴度自动化检测装置及检测方法。
背景技术
同轴度检测是测量工作中经常遇到的问题，对于阶梯孔的同轴度检测，通常采用打表测量法、同轴度塞规测量法和三坐标测量法。
打表测量法，一般在机床上或专用机台上，利用工装夹具，观察百分表的数值变化和数值大小的方向变化，进而测出两个孔的同轴度，此种方法检测效率慢，无法满足产线生产节拍要求，另外对装夹精度要求较高，要求被测零件的轴线与仪器主轴的回转轴线同轴。
同轴度塞规测量法，为人工测量，手动放入同轴度塞规，先判断每个孔的尺寸合格性，再使用同轴度塞规放入被测和基准孔内，同时能进入者为合格，不能同时进入者为不合格，人为操作对于测量结果有很大影响。
三坐标测量法，适应性强，应用广泛，测量结果精度高，并且重复性好，对于复杂孔也可以测量，但三坐标测量机一般应用在实验室中，即使有能够应用在车间现场的三坐标测量机，但由于测量效率较慢，无法满足产线生产节拍要求，特别是对于小而深的孔，比如小孔，由于三坐标测量机测头直径过大进入不了孔内，或者即使能够进入，测量回退距离不够，不能完成测量动作，对于深孔，测杆长度不够，不能到达测量点，也无法完成测量。
发明内容
本发明提出一种阶梯孔同轴度自动化检测装置及检测方法，适用于车间现场生产线上工件阶梯孔同轴度的实时自动检测，检测效率高，适用于不同类型工件的检测，尤其适用于小直径深孔的同轴度检测。
为达到解决上述技术问题的目的，本发明采用以下技术方案予以实现：一种阶梯孔同轴度自动化检测装置，包括上料工位、自动检测工位、下料分拣工位和电控系统；所述上料工位包括自动料线，所述自动料线上沿料线长度方向间隔设置有多个用于装夹待检工件的夹具；所述自动检测工位包括工件定中机构、内径测头、同轴度测头、带动内径测头和同轴度测头升降的升降机构；所述内径测头的数量与阶梯孔所包含的孔数相同，所述内径测头与所述同轴度测头布设在同一直线上，且布设方向与所述自动料线的运行方向平行，相邻测头之间的间距与相邻夹具之间的间距相等；所述工件定中机构用于定位处于测量位的待检工件使待检工件和与其对应的测头同轴线，所述工件定中机构包括用于定中测量位待检工件的抓手和驱动抓手移动至工作位或等待位的驱动机构。
所述驱动机构为纵向平移机构，所述纵向平移机构包括电机、丝杠、滑块、底座和与所述底座滑动配合的抓手安装支架，所述抓手安装在所述抓手安装支架上，所述滑块固设在所述抓手安装支架的底面上并与所述丝杠螺纹配合，所述丝杠传动连接在所述电机的输出轴上。
所述内径测头及所述同轴度测头均连接有浮动接头。
所述同轴度测头上安装有力传感器。
所述阶梯孔同轴度自动化检测装置还包括用于校准及标定所述内径测头的标准块和将所述内径测头移动至所述标准块的移动机构。
所述上料工位还包括上料机器人和用于放置待检工件的待检料台。
所述下料分拣工位包括分拣机器人和用于放置检测后工件的分拣料台。
本发明还提出了一种阶梯孔同轴度自动化检测方法，包括如下步骤：
1）内径测头按阶梯孔所包含孔的测量顺利依次排列，第一个内径测头测量阶梯孔的第一个孔，第二个内径测头测量阶梯孔的第二个孔，以此类推，最后为同轴度测头，测量开始前，内径测头和同轴度测头静止于自动料线夹具的正上方，处于等待位；
2）待检工件依次装夹在自动料线上的夹具上，随自动料线运行；
3）当第一个待检工件随自动连线上流转至对应第一个内径测头的测量位时，工件定中机构定位第一个待检工件使其与第一个内径测头同轴线；
4）定位完成后，升降机构带动内径测头下降，第一个内径测头深入第一个待检工件的第一个孔中，完成该待检工件阶梯孔第一个孔的内径测量；
5）测量完成，升降机构带动内径测头复位，夹具及待检工件随自动连线流转与夹具间距相等的距离，使第一个待检工件流转至对应第二个内径测头的测量位，同时第二个待检工件流转至对应第一个内径测头的测量位，工件定中机构将第一个待检工件及第二个待检工件定位完成后，升降机构下降，第一个内径测头深入第二个待检工件的第一个孔中，同时第二个内径测头伸入第一个待检工件的第二个孔中，进行所对应孔的内径测量；以此类推，当每个待检工件流转至最后一个内径测头时，完成阶梯孔所包含所有孔的内径测量；
6）若待检工件阶梯孔所包含所有孔的内径合格，则升降机构带动同轴度测头下降，检测待检工件阶梯孔的同轴度并保存数据；若待检工件所测阶梯孔内径不合格，则将内径不合格待检工件剔除。
所述同轴度测头为同轴度塞规，检测待检工件的同轴度时，以待检工件其中一个孔为基准孔，其余孔为被测孔，将同轴度塞规放入被测孔和基准孔内，能同时进入者为合格，不能同时进入者为不合格。
所述内径测头为电子塞规式测头、气动塞规式测头、内径表式测头或两瓣式测头，采用比对式测量方式测量内径。
与现有技术相比，本发明具有以下优点和积极效果：
1、本发明阶梯孔同轴度自动化检测装置可以布置在车间现场，与生产线配合使用，实现工件同轴度的实时检测，能够实时准确反映生产状态；测头直径小，尤其适用于小直径深孔的在线、自动、快速、精确地同轴度检测。
2、实现工件阶梯孔同轴度的实时自动检测，检测效率快，使检测效率与生产效率相匹配，满足生产的需要；
3、测量过程实现自动化，实时输出测量报告，并对测量数据进行统计分析，实时监控生产情况；
4、测头可以通过可拆卸的方式安装，则可以根据工件类型更换不同的测头完成检测，适应性强。
附图说明
图1为本发明阶梯孔同轴度自动化检测装置整体结构示意图；
图2为图1中I部结构放大图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案作进一步详细的说明。
参照图1和图2，本实施例一种阶梯孔同轴度自动化检测装置，包括上料工位10、自动检测工位20、下料分拣工位30和电控系统；上料工位10包括自动料线11，自动料线11上沿料线长度方向间隔设置有多个用于装夹待检工件的夹具12，夹具12优选等间距排列；自动检测工位20包括工件定中机构21、内径测头22、同轴度测头23、带动内径测头22和同轴度测头23升降的升降机构24；内径测头22的数量与阶梯孔所包含的孔数相同，本实施例中待检工件40的阶梯孔包含两个孔，则内径测头22数量为两个，其中一个测量阶梯孔第一个孔的内径，第二个测量阶梯孔第二个孔的内径；由于同轴度是针对每两个孔来测，则同轴度测头23的数量根据阶梯孔所包含的每两个孔的组合数而定，比如若待检工件40的阶梯孔包含两个孔，即一对孔，则同轴度测头23的数量为一个即可，来测量这两个孔的同轴度，若待检工件40的阶梯孔包含三个孔，且要求每两个孔的同轴度全检，则最多需要3个同轴度测头23，若待检工件40的阶梯孔包含四个孔，且要求每两个孔的同轴度全检，则最多需要6个同轴度测头23；内径测头22与同轴度测头23布设在同一直线上，且布设方向与自动料线11的运行方向平行，以便根据来料方向依次测量孔径、同轴度，并优选等间距布设；所有内径测头22和同轴度测头23中，相邻测头之间的间距与相邻夹具12之间的间距相等，从而使测头与夹具一一对正；工件定中机构21用于定位处于测量位的待检工件40使待检工件40和与其对应的测头同轴线，工件定中机构21包括用于定中测量位待检工件40的抓手211和驱动抓手211移动至工作位或等待位的驱动机构212。
具体的，对于待检工件的上料，可以采用机器人自动上料或者采用人工上料，为提高装置的自动化水平，优选机器人自动上料，则上料工位10还包括上料机器人13和用于放置待检工件40的待检料台14，由上料机器人13自动抓取待检工件40放置在夹具12上；自动料线11的型式可以是直线型或环形，但不限于以上两种方式，根据料线型式，夹具12可以是直线均布或环形均布，同时，自动料线11每次都移动与夹具12间距相等的距离，使得自动料线11移动流转一次，测量位的待检工件40恰好由前一个测头正下方移动至下一个测头的正下方，方便检测。对于测量工位20的工件定中机构21，其作用在于完成测量位待检工件40的定中，以保证测头顺利进入相应被测孔中进行测量，定中机构的抓手211可以采用气爪或电动抓手，与处于测量位的待检工件40一一对应设置，驱动抓手211移动至工作位或等待位的驱动机构，本实施例中驱动机构为纵向平移机构，其包括电机212、丝杠213、滑块（视角原因，图中未示出）、底座214和与底座214滑动配合的抓手安装支架215，抓手211安装在抓手安装支架215上，滑块固设在抓手安装支架215的底面上并与丝杠213螺纹配合，丝杠213传动连接在电机212的输出轴上，电机212带动丝杠213转动，则丝杠213上的滑块纵向平移，带动抓手安装支架215及抓手211纵向平移，优选在抓手安装支架215与底座214上设置相配合的导轨-滑道机构216，对抓手安装支架215的平移起到导向和稳固作用；上料前，抓手211处于等待位，上料后，且待检工件流转一个位置后，驱动机构驱动抓手211处于工作位，然后抓手动作，完成待检工件的定中。当然，驱动机构也可以选用其他结构形式，比如电机通过链条链轮传动带动抓手安装支架及抓手平移等，在此不做具体限制。
对于升降机构24，可选用电动升降或气缸驱动升降，在升降机构24的输出端上固连有测头安装座241，在本实施例中内径测头22和同轴度测头23均安装在安装座241上，或者，内径测头22和同轴度测头23分别对应一套升降机构24，分别控制升降。内径测头22和同轴度测头23优选可拆卸式安装，以便于根据工件类型更换测头。
为了保证测头能够顺利进入待检工件40的孔内，内径测头22及同轴度测头23均连接有浮动接头25，实现测头的浮动式安装，避免与待检工件40刚性接触而损坏测头。
同轴度测头23上安装有力传感器，当同轴度不合格时，同轴度塞规无法进入孔中，力传感器动作，则可判定同轴度不合格，当同轴度合格时，同轴度塞规能够进入孔中，力传感器不发生动作，则可判定同轴度合格，从而使同轴度的检测结果得到更直接的反馈，提高检测效率。
为进一步保证检测精度，本实施例阶梯孔同轴度自动化检测装置还包括用于校准及标定内径测头22的标准块50和将内径测头22移动至标准块50的移动机构60，移动机构60可选用与上述驱动抓手211移动的驱动机构相同的结构，在此不再赘述。由于无论采用何种内径测头22进行内径测量，一般为比对式测量方式，需要定期对内径测头22进行校准和标定以保证测量精度，本实施例中标准块50固定在测头一侧，具体位于升降机构24的一侧，当需要校准内径测头22时，移动机构60将升降机构24连同内径测头22移至标准块50上方，升降机构24驱动内径测头22下降，完成对内径测头22的标定。
本实施例中下料分拣机构30包括分拣机器人31和用于放置检测后工件的分拣料台32。分拣机器人31采用多轴机械手，根据检测结果，将工件分拣至不同的料盒，完成下料功能，提高装置自动化水平。
本实施例还提出了一种阶梯孔同轴度自动化检测方法，包括如下步骤：
1）内径测头按阶梯孔所包含孔的测量顺利依次排列，第一个内径测头测量阶梯孔的第一个孔，第二个内径测头测量阶梯孔的第二个孔，以此类推，最后为同轴度测头，即每个工件均是内径测量完毕后检测同轴度；测量开始前，内径测头和同轴度测头静止于自动料线夹具的正上方，处于等待位；
2）待检工件依次装夹在自动料线上的夹具上，随自动料线运行，本实施例中待检工件的上料选用上料机器人自动上料；
3）当第一个待检工件随自动连线上流转至对应第一个内径测头的测量位时，工件定中机构定位第一个待检工件使其与第一个内径测头同轴线；
4）定位完成后，升降机构带动内径测头下降，第一个内径测头深入第一个待检工件的第一个孔中，完成该待检工件阶梯孔第一个孔的内径测量；
5）测量完成，升降机构带动内径测头复位，夹具及待检工件随自动连线流转与夹具间距相等的距离，使第一个待检工件流转至对应第二个内径测头的测量位，同时第二个待检工件流转至对应第一个内径测头的测量位，工件定中机构将第一个待检工件及第二个待检工件定位完成后，升降机构下降，第一个内径测头深入第二个待检工件的第一个孔中，同时第二个内径测头伸入第一个待检工件的第二个孔中，进行所对应孔的内径测量，即待检工件在测量位每流转一个位置，测量一个要素；以此类推，当每个待检工件流转至最后一个内径测头时，完成阶梯孔所包含所有孔的内径测量；
6）若待检工件阶梯孔所包含所有孔的内径合格，则升降机构带动同轴度测头下降，检测待检工件阶梯孔的同轴度并保存数据；若待检工件所测阶梯孔内径不合格，则将内径不合格待检工件剔除。
进一步地，同轴度测头23为同轴度塞规，检测待检工件40的同轴度时，以待检工件其中一个孔为基准孔，其余孔为被测孔，将同轴度塞规放入被测孔和基准孔内，能同时进入者为合格，不能同时进入者为不合格。
所述内径测头22可选用电子塞规式测头、气动塞规式测头、内径表式测头或两瓣式测头等，采用比对式测量方式测量孔径。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所要求保护的技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种阶梯孔同轴度自动化检测装置，其特征在于：包括上料工位、自动检测工位、下料分拣工位和电控系统；所述上料工位包括自动料线，所述自动料线上沿料线长度方向间隔设置有多个用于装夹待检工件的夹具；所述自动检测工位包括工件定中机构、内径测头、带动内径测头及同轴度测头升降的升降机构；所述内径测头的数量与阶梯孔所包含的孔数相同，所述内径测头与所述同轴度测头布设在同一直线上，且布设方向与所述自动料线的运行方向平行，相邻测头之间的间距与相邻夹具之间的间距相等；所述工件定中机构用于定位处于测量位的待检工件使待检工件和与其对应的测头同轴线，所述工件定中机构包括用于定中测量位待检工件的抓手和驱动抓手移动至工作位或等待位的驱动机构；
所述驱动机构为纵向平移机构，所述纵向平移机构包括电机、丝杠、滑块、底座和与所述底座滑动配合的抓手安装支架，所述抓手安装在所述抓手安装支架上，所述滑块固设在所述抓手安装支架的底面上并与所述丝杠螺纹配合，所述丝杠传动连接在所述电机的输出轴上；
所述阶梯孔同轴度自动化检测装置还包括用于校准及标定所述内径测头的标准块和将所述内径测头移动至所述标准块的移动机构；
所述上料工位还包括上料机器人和用于放置待检工件的待检料台；
所述下料分拣工位包括分拣机器人和用于放置检测后工件的分拣料台。
2.根据权利要求1所述的阶梯孔同轴度自动化检测装置，其特征在于：所述内径测头及所述同轴度测头均连接有浮动接头。
3.根据权利要求1所述的阶梯孔同轴度自动化检测装置，其特征在于：所述同轴度测头上安装有力传感器。
4.一种基于权利要求1至3中任一项所述阶梯孔同轴度自动化检测装置的阶梯孔同轴度自动化检测方法，其特征在于，包括如下步骤：
1）内径测头按阶梯孔所包含孔的测量顺利依次排列，第一个内径测头测量阶梯孔的第一个孔，第二个内径测头测量阶梯孔的第二个孔，以此类推，最后为同轴度测头，同轴度测头按所要测量同轴度的测量开始前，内径测头和同轴度测头静止于自动料线夹具的正上方，处于等待位；
2）待检工件依次装夹在自动料线上的夹具上，随自动料线运行；
3）当第一个待检工件随自动连线上流转至对应第一个内径测头的测量位时，工件定中机构定位第一个待检工件使其与第一个内径测头同轴线；
4）定位完成后，升降机构带动内径测头下降，第一个内径测头深入第一个待检工件的第一个孔中，完成该待检工件阶梯孔第一个孔的内径测量；
5）测量完成，升降机构带动内径测头复位，夹具及待检工件随自动连线流转与夹具间距相等的距离，使第一个待检工件流转至对应第二个内径测头的测量位，同时第二个待检工件流转至对应第一个内径测头的测量位，工件定中机构将第一个待检工件及第二个待检工件定位完成后，升降机构下降，第一个内径测头深入第二个待检工件的第一个孔中，同时第二个内径测头伸入第一个待检工件的第二个孔中，进行所对应孔的内径测量；以此类推，当每个待检工件流转至最后一个内径测头时，完成阶梯孔所包含所有孔的内径测量；
6）若待检工件阶梯孔所包含所有孔的内径合格，则升降机构带动同轴度测头下降，检测待检工件阶梯孔的任意两孔的同轴度并保存数据；若待检工件所测阶梯孔内径不合格，则将内径不合格待检工件剔除。
5.根据权利要求4所述的阶梯孔同轴度自动化检测方法，其特征在于，所述同轴度测头为同轴度塞规，检测待检工件的阶梯孔中任意两孔的同轴度时，以其中一个孔为基准孔，另一孔为被测孔，将同轴度塞规放入被测孔和基准孔内，能同时进入者为合格，不能同时进入者为不合格。
6.根据权利要求4所述的阶梯孔同轴度自动化检测方法，其特征在于，所述内径测头为电子塞规式测头、气动塞规式测头、内径表式测头或两瓣式测头，采用比对式测量方式测量内径。
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