CN109506916A - 一种弹簧检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种弹簧检测装置，通过对轴向和周向的形变情况进行检测，从而判断偏差的位置，然后就可以对位置进行形状调节就可以辅助对弹簧进行纠正，通过对轴向和周向的形变情况进行检测，从而判断偏差的位置，然后就可以对位置进行形状调节就可以辅助对弹簧进行纠正。
Description
技术领域
本发明涉及弹簧纠正设备,更具体地说，涉及一种弹簧检测装置。
背景技术
弹簧是一种利用弹性来工作的机械零件。用弹性材料制成的零件在外力作用下发生形变，除去外力后又恢复原状。亦作“ 弹簧 ”。一般用弹簧钢制成。弹簧的种类复杂多样，按形状分，主要有螺旋弹簧、涡卷弹簧、板弹簧、异型弹簧等。
在近代工业出现之后，除了碟形弹簧之外还出现了气弹簧、橡胶弹簧、涡卷弹簧、模具弹簧、不锈钢弹簧、空气弹簧、记忆合金弹簧等新型弹簧。而弹簧检测需要注意：1、支承圈根据产品要求可选用冷并和热并两种方法。采用热并方式不允许将簧加热至打火花或发白，硅锰钢温度不得高于850℃。支承圈与有效圈应有效接触，间隙不得超过圈间公称间隙的10%。2、多股簧特性可由调整导程决定，绕制时索距可进行必要调整。拧距可取3~14倍钢丝直径，但一般取8~13倍为佳。其簧力还与自由高度、并端圈、外径及钢丝性能等有密切关系，可通过调整其中某项或几项予以改变。3、不带支承圈的弹簧和钢丝直径过细的弹簧不应焊接簧头，但端头钢索不应有明显的松散，应去毛刺。凡需焊接头部的多股簧，其焊接部位长度应小于3 倍索径（最长不大于10毫米）。加热长度应小于一圈，焊后应打磨平滑，气焊时焊接部位应进行局部低温退火。4、弹簧表面处理一般进行磷化处理即可，也可进行其它处理。凡要进行镀层为锌与镉时，电镀后应进行除氢处理，除氢后抽3%（不少于3件）复试立定处理，复试中不得有断裂。弹簧应清除表面脏物、盐痕、氧化皮，方法可采用吹砂或汽油清洗的办法，但不能采用酸洗。5、重要弹簧紧压时间为24小时，普通弹簧为6小时或连续压缩3~5次，每次保持3~5秒。紧压时弹簧与芯轴的间隙以芯轴直径的10%为宜，间隙过小则难于操作，间隙过大则易使弹簧发生弯曲变形。紧压时若其中一件弹簧折断，则其余应重新处理。
而目前而言体积较大的弹簧存在一个问题，由于其生产成本较高，但是其可靠性需要依赖材料以外还对弹簧的结构影响较大，一般而言存在以下两个问题：1、同一弹簧中每一簧圈的弹性力不相等，此时被称为轴向误差，这个误差会造成单位位置更容易产生金属弹性疲劳，而影响弹簧寿命。2、弹簧在受正向挤压时除了产生轴向力外，还产生一个径向的分量，此时被称为周向误差，而这个分量表示弹簧在挤压时出现弯曲的情况（一般肉眼不可见），而这个弯曲在反复使用时会对受力部件产生其他的作用力。
弹簧作为关键部件而言，如果产生了弹性疲劳或者误差作用力，势必对设备产生不可逆的影响，所以保证弹簧质量是必须解决的课题。
发明内容
有鉴于此，本发明目的是提供一种弹簧检测装置，以解决上述问题。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种弹簧检测装置，用于对弹簧结构进行加工，所述弹簧结构包括弹簧本体以及设置在弹簧本体两端的下定位片以及上定位片；包括基座以及控制器；
所述基座上设置有固定机构，所述固定机构用于固定弹簧结构，所述固定机构通过所述下定位片和所述弹簧结构固定；
所述基座上设置有检测机构，所述检测机构包括检测驱动件、检测保持件、检测反馈结构以及检测馈针，所述检测驱动件用于带动所述检测反馈结构在竖直方向上运动，所述检测馈针设置于所述检测反馈结构上，所述检测反馈结构内形成有反馈腔，所述检测馈针的下端通过所述反馈腔上设置的让位孔于外部形成自由端，所述检测馈针的上端悬空于所述反馈腔，所述检测馈针和所述反馈腔通过所述让位孔活动连接；所述检测保持件设置于所述检测反馈结构上，所述检测馈针上设置有限位凸起，所述检测保持件用于压紧或放松所述检测馈针于所述让位孔上，所述检测保持件连接于所述检测反馈结构上，所述检测反馈件所述检测反馈结构向下运动时，所述检测馈针的一端与所述弹簧本体的上定位片接触，所述检测保持件压紧所述检测馈针时，所述检测馈针在所述检测反馈结构的带动下向所述弹簧本体施加挤压力，当所述检测保持件放松所述检测馈针时，所述检测馈针脱离在所述弹簧本体的弹性力作用下回缩至所述反馈腔；所述反馈腔内设置有检测部，所述检测部用于检测所述检测馈针在弹性力作用下向上运动的轨迹以生成弹簧状态信息，所述弹簧状态信息包括轴向位移信息和径向偏移信息；
所述基座上设置有限制机构，所述限制机构包括限制驱动部以及限制夹板，所述限制驱动部用于带动所述限制夹板运动以使所述限制夹板进入所述弹簧本体中簧圈之间的间隙；
所述控制部包括测算模块，所述测算模块包括通过获取弹簧本体在限制机构不同位置的限制状态下获取到的弹簧状态信息生成弹簧模型信息组，并将预设的理想模型信息组与所述弹簧模型信息组比对，根据偏差得到轴向纠正信息以及周向纠正信息，所述轴向纠正信息包括轴向纠正位置和轴向纠正量，所述轴向纠正信息包括周向纠正位置和周向纠正量。
进一步地，所述弹簧模型信息组根据所述弹簧结构的参数生成。
进一步地，所述检测机构还包括弹力检测器，所述弹力检测器用于检测所述弹簧本体的弹性力以生成弹性力信息。
进一步地，所述测算模块包括测算策略，所述测算策略包括限制步骤、保持步骤、挤压步骤、释放步骤以及输出步骤；
所述限制步骤包括通过限制夹板进入所述弹簧本体中簧圈之间的间隙以使所述限制夹板下方的簧圈不会受到压力的影响；
所述保持步骤包括通过检测保持件压紧所述检测馈针于所述让位孔上；
所述挤压步骤包括通过所述检测驱动件使所述检测馈针挤压所述弹簧结构；
所述释放步骤包括通过检测保持件放松所述检测馈针于所述让位孔，以使检测馈针在所述弹簧结构弹性力的作用下弹起并在所述反馈腔中留下运动轨迹；
所述输出步骤包括根据运动轨迹生成对应的弹簧状态信息。
进一步地，所述弹簧模型信息组通过在限制结构在不同位置下执行的测算策略所获得的弹簧状态信息组合生成。
进一步地，所述检测保持件包括保持压杆、保持驱动部以及保持阻尼部，所述保持驱动部用于带动所述保持压杆向下运动以挤压所述检测馈针，所述保持阻尼部用于在所述保持压杆向下运动时积蓄阻尼势能，以使当所述保持驱动部停止工作时所述保持阻尼部在所述阻尼势能的带动下使所述保持压杆向上回收。
进一步地，所述检测馈针的上端顶部设置有辨识点，所述检测部设置有图像采集器，所述图像采集器用于采集所述辨识点在所述反馈腔中的运动轨迹以生成所述弹簧状态信息。
进一步地，所述检测部包括若干红外检测单元，所述红外检测单元用于检测所述检测馈针的上端顶部的运动轨迹以生成所述弹簧状态信息。
本发明技术效果主要体现在以下方面：通过对轴向和周向的形变情况进行检测，从而判断偏差的位置，然后就可以对位置进行形状调节就可以辅助对弹簧进行纠正。
附图说明
图1：本发明的弹簧纠正装置的正视方向结构示意图；
图2：本发明的弹簧纠正装置的轴侧方向结构示意图；
图3：本发明的弹簧纠正装置的图2中A部放大图；
图4：本发明的控制系统架构拓扑图；
图5：检测机构内部结构原理图。
附图标记：1、基座；100、固定机构；200、检测机构；210、检测驱动件；220、检测保持件；221、保持驱动部；222、保持压杆；223、阻尼部；230、检测反馈结构；231、反馈腔；240、检测馈针；241、限位凸起；250、检测部；300、限制机构；310、限制驱动部；320、限制夹板；2、控制器；21、测算模块；3、弹簧结构；31、上定位片；32、下定位片；30、弹簧本体。
具体实施方式
以下结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步详述，以使本发明技术方案更易于理解和掌握。
参照图1所示，一种弹簧检测装置，用于对弹簧结构3进行加工，所述弹簧结构3包括弹簧本体30以及设置在弹簧本体30两端的下定位片32以及上定位片31；首先本发明应用于较为大型的弹簧结构3中，弹簧体积越大，制造成本越高，而维修成本也相应增加，特别是大型高精密设备中的弹簧结构3，而弹簧两端的定位片具有对接结构，用于和对应的部件配合实现固定效果，也就是说弹簧结构3在工作时是通过上定位片31和下定位片32相向运动产生弹力，而整个装置包括基座1以及控制器2；控制器2用于控制基座1上的所有其他的部件。
所述基座1上设置有固定机构100，所述固定机构100用于固定弹簧结构3，所述固定机构100通过所述下定位片32和所述弹簧结构3固定；固定结构的原理较为简单，通过螺纹连接、或者夹持固定的方式将弹簧结构3的下定位片32固定在在整个基座1上。
所述基座1上设置有检测机构200，所述检测机构200包括检测驱动件210、检测保持件220、检测反馈结构230以及检测馈针240，所述检测驱动件210用于带动所述检测反馈结构230在竖直方向上运动，所述检测馈针240设置于所述检测反馈结构230上，所述检测反馈结构230内形成有反馈腔231，所述检测馈针240的下端通过所述反馈腔231上设置的让位孔于外部形成自由端，所述检测馈针240的上端悬空于所述反馈腔231，所述检测馈针240和所述反馈腔231通过所述让位孔活动连接；所述检测保持件220设置于所述检测反馈结构230上，所述检测馈针240上设置有限位凸起241，所述检测保持件220用于压紧或放松所述检测馈针240于所述让位孔上，所述检测保持件220连接于所述检测反馈结构230上，所述检测反馈件所述检测反馈结构230向下运动时，所述检测馈针240的一端与所述弹簧本体30的上定位片31接触，所述检测保持件220压紧所述检测馈针240时，所述检测馈针240在所述检测反馈结构230的带动下向所述弹簧本体30施加挤压力，当所述检测保持件220放松所述检测馈针240时，所述检测馈针240脱离在所述弹簧本体30的弹性力作用下回缩至所述反馈腔231；所述反馈腔231内设置有检测部250，所述检测部250用于检测所述检测馈针240在弹性力作用下向上运动的轨迹以生成弹簧状态信息，所述弹簧状态信息包括轴向位移信息和径向偏移信息；检测机构200是本发明非常核心的技术内容，而目的是为了检测弹簧的参数，首先需要说明的是，弹簧在出现刮痕、焊接部位、金属疲劳等情况时，会造成弹簧的弹性形变量与预期的形变情况产生区别，具体体现在可能出现除了轴向力以外其他方向的分量，或者是每一簧圈提供的弹性力不同，而在使用过程中，这两个问题不仅会对整个设备产生影响，而对弹簧本身而言，受力不均会减小弹簧的使用寿命，也是非常致命的问题，而检测机构200的设置目的是为了检测弹簧受力是否均衡，首先检测机构200包括的检测驱动件210通过带动整个检测反馈结构230向下移动的方式挤压弹簧，而需要说明的是，挤压的过程中的受力关系如下，参照图2所示，检测保持件220是用于给检测馈针240提供向下的保持力，也就是说，检测馈针240如果没有和检测保持件220配合，及时检测驱动件210向下移动，也会在弹簧的弹性力作用下回缩，而有了检测保持件220，检测馈针240就会压缩弹簧从而积累弹性力，为了方便说明，我们定义第一次压缩弹簧的压缩量为X1，得到的理想的弹力向量为F1，F1竖直向上设置，所以根据检测馈针240的重量，可以获知检测馈针240在被释放时所具有的加速度a1，也就可以获知到检测馈针240的上端在弹力作用下的在反馈腔231中的位置，反之如果实际检测检测馈针240的上端在反馈腔231中的位置，就可以判断是否在弹簧本体30上存在异常位置，如果高于或低于指定的位置，则说明这次检测中使用的簧圈的存在轴向上的金属弹性形变异常，而如果位置不是竖直向上的，那么说明簧圈中受力不平均，出现了水平方向上的分量，所以通过生成弹簧状态信息就可以判断该段簧圈是否处于正常状态下。所述检测保持件220包括保持压杆222、保持驱动部221以及保持阻尼部223，所述保持驱动部221用于带动所述保持压杆222向下运动以挤压所述检测馈针240，所述保持阻尼部223用于在所述保持压杆222向下运动时积蓄阻尼势能，以使当所述保持驱动部221停止工作时所述保持阻尼部223在所述阻尼势能的带动下使所述保持压杆222向上回收。而阻尼部223可以通过伸缩气缸，弹簧或是其他具有阻尼的部件完成，目的是为了瞬间回收在检测馈针240上施加的压紧力，保证检测馈针240在运动时只会受到弹性力的作用运动，提高检测效果。
在一个实施例中，所述检测馈针240的上端顶部设置有辨识点，所述检测部250设置有图像采集器，所述图像采集器用于采集所述辨识点在所述反馈腔231中的运动轨迹以生成所述弹簧状态信息。例如可以在顶部的辨识点设置亮色点，而通过推视频采集的图像分析算法实现对亮点的捕获，然后建模形成运动轨迹，而需要说明的是，图像采集器需要设置两个，一个俯视视角一个侧视视角，这样建立的运动轨迹才能是在三维空间中呈现，反映弹簧本体30的弹性力情况，从而输出对应的弹簧状态信息。而根据辨识点在图像中的相对位置，则可以判断在弹性力作用下辨识点可以达到的最大高度，从而判断弹性力的大小，从而生成轴向偏移信息，而通过判断辨识点在图像中的相对位置，就可以判断在弹性力作用下水平最大偏移量，就可以得到周向偏移信息。
在另一个实施例中，所述检测部250包括若干红外检测单元，所述红外检测单元用于检测所述检测馈针240的上端顶部的运动轨迹以生成所述弹簧状态信息。原理与图像采集的原理相近，通过红外检测阵列的方式，判断运动轨迹，较为简单便利，在此不做详述。
所述基座1上设置有限制机构300，所述限制机构300包括限制驱动部310以及限制夹板320，所述限制驱动部310用于带动所述限制夹板320运动以使所述限制夹板320进入所述弹簧本体30中簧圈之间的间隙；而限制机构300中限制驱动部310的目的是为了配合检测机构200检测不同的簧圈使在检测机构200挤压时限制夹板320下方的簧圈不会收到挤压力的作用，而例如如果此时检测最上方的第一段簧圈，则仅仅可以通过限制驱动部310带动限制夹板320固定在第一段簧圈和第二段簧圈之间，而当检测机构200工作时，仅仅会在第一段簧圈被压缩，从而起到一个检测的效果，而下一次检测则可以限制在第二段簧圈和第三段簧圈之间，那么检测时仅仅有第一簧圈和第二簧圈被压缩，这样一来，就可以检测到具体出现形变或者异常的簧圈，进行修复。
所述控制部包括测算模块21，所述测算模块21包括通过获取弹簧本体30在限制机构300不同位置的限制状态下获取到的弹簧状态信息生成弹簧模型信息组，并将预设的理想模型信息组与所述弹簧模型信息组比对，根据偏差得到轴向纠正信息以及周向纠正信息，所述轴向纠正信息包括轴向纠正位置和轴向纠正量，所述轴向纠正信息包括周向纠正位置和周向纠正量。首先是测算模块21的设置，测算模块21是获取在不同簧圈的间隙下检测机构200检测到的弹簧状态信息，然后通过比对的方式生成对应的纠正信息，再通过纠正信息对弹簧结构3进行纠正，所述测算策略包括限制步骤、保持步骤、挤压步骤、释放步骤以及输出步骤；所述限制步骤包括通过限制夹板320进入所述弹簧本体30中簧圈之间的间隙以使所述限制夹板320下方的簧圈不会受到压力的影响；所述保持步骤包括通过检测保持件220压紧所述检测馈针240于所述让位孔上；所述挤压步骤包括通过所述检测驱动件210使所述检测馈针240挤压所述弹簧结构3；所述释放步骤包括通过检测保持件220放松所述检测馈针240于所述让位孔，以使检测馈针240在所述弹簧结构3弹性力的作用下弹起并在所述反馈腔231中留下运动轨迹；所述输出步骤包括根据运动轨迹生成对应的弹簧状态信息。
所述弹簧模型信息组根据所述弹簧结构3的参数生成。所述检测机构200还包括弹力检测器，所述弹力检测器用于检测所述弹簧本体30的弹性力以生成弹性力信息。所述弹簧模型信息组通过在限制结构在不同位置下执行的测算策略所获得的弹簧状态信息组合生成。
当然，以上只是本发明的典型实例，除此之外，本发明还可以有其它多种具体实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求保护的范围之内。
Claims (8)
1.一种弹簧检测装置，用于对弹簧结构进行加工，所述弹簧结构包括弹簧本体以及设置在弹簧本体两端的下定位片以及上定位片；其特征在于，包括基座以及控制器；
所述基座上设置有固定机构，所述固定机构用于固定弹簧结构，所述固定机构通过所述下定位片和所述弹簧结构固定；
所述基座上设置有检测机构，所述检测机构包括检测驱动件、检测保持件、检测反馈结构以及检测馈针，所述检测驱动件用于带动所述检测反馈结构在竖直方向上运动，所述检测馈针设置于所述检测反馈结构上，所述检测反馈结构内形成有反馈腔，所述检测馈针的下端通过所述反馈腔上设置的让位孔于外部形成自由端，所述检测馈针的上端悬空于所述反馈腔，所述检测馈针和所述反馈腔通过所述让位孔活动连接；所述检测保持件设置于所述检测反馈结构上，所述检测馈针上设置有限位凸起，所述检测保持件用于压紧或放松所述检测馈针于所述让位孔上，所述检测保持件连接于所述检测反馈结构上，所述检测反馈件所述检测反馈结构向下运动时，所述检测馈针的一端与所述弹簧本体的上定位片接触，所述检测保持件压紧所述检测馈针时，所述检测馈针在所述检测反馈结构的带动下向所述弹簧本体施加挤压力，当所述检测保持件放松所述检测馈针时，所述检测馈针脱离在所述弹簧本体的弹性力作用下回缩至所述反馈腔；所述反馈腔内设置有检测部，所述检测部用于检测所述检测馈针在弹性力作用下向上运动的轨迹以生成弹簧状态信息，所述弹簧状态信息包括轴向位移信息和径向偏移信息；
所述基座上设置有限制机构，所述限制机构包括限制驱动部以及限制夹板，所述限制驱动部用于带动所述限制夹板运动以使所述限制夹板进入所述弹簧本体中簧圈之间的间隙；
所述控制部包括测算模块，所述测算模块包括通过获取弹簧本体在限制机构不同位置的限制状态下获取到的弹簧状态信息生成弹簧模型信息组，并将预设的理想模型信息组与所述弹簧模型信息组比对，根据偏差得到轴向纠正信息以及周向纠正信息，所述轴向纠正信息包括轴向纠正位置和轴向纠正量，所述轴向纠正信息包括周向纠正位置和周向纠正量。
2.如权利要求1所述的一种弹簧检测装置，其特征在于，所述弹簧模型信息组根据所述弹簧结构的参数生成。
3.如权利要求1所述的一种弹簧检测装置，其特征在于，所述检测机构还包括弹力检测器，所述弹力检测器用于检测所述弹簧本体的弹性力以生成弹性力信息。
4.如权利要求1所述的一种弹簧检测装置，其特征在于，所述测算模块包括测算策略，所述测算策略包括限制步骤、保持步骤、挤压步骤、释放步骤以及输出步骤；
所述限制步骤包括通过限制夹板进入所述弹簧本体中簧圈之间的间隙以使所述限制夹板下方的簧圈不会受到压力的影响；
所述保持步骤包括通过检测保持件压紧所述检测馈针于所述让位孔上；
所述挤压步骤包括通过所述检测驱动件使所述检测馈针挤压所述弹簧结构；
所述释放步骤包括通过检测保持件放松所述检测馈针于所述让位孔，以使检测馈针在所述弹簧结构弹性力的作用下弹起并在所述反馈腔中留下运动轨迹；
所述输出步骤包括根据运动轨迹生成对应的弹簧状态信息。
5.如权利要求4所述的一种弹簧检测装置，其特征在于，所述弹簧模型信息组通过在限制结构在不同位置下执行的测算策略所获得的弹簧状态信息组合生成。
6.如权利要求1所述的一种弹簧检测装置，其特征在于，所述检测保持件包括保持压杆、保持驱动部以及保持阻尼部，所述保持驱动部用于带动所述保持压杆向下运动以挤压所述检测馈针，所述保持阻尼部用于在所述保持压杆向下运动时积蓄阻尼势能，以使当所述保持驱动部停止工作时所述保持阻尼部在所述阻尼势能的带动下使所述保持压杆向上回收。
7.如权利要求1所述的一种弹簧检测装置，其特征在于，所述检测馈针的上端顶部设置有辨识点，所述检测部设置有图像采集器，所述图像采集器用于采集所述辨识点在所述反馈腔中的运动轨迹以生成所述弹簧状态信息。
8.如权利要求1所述的一种弹簧检测装置，其特征在于，所述检测部包括若干红外检测单元，所述红外检测单元用于检测所述检测馈针的上端顶部的运动轨迹以生成所述弹簧状态信息。
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