CN111168166B - 一种核心零件自动检验与回丝处理设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种核心零件自动检验与回丝处理设备,包括底板，底板沿X轴方向的左侧设置有左侧检测与处理单元，底板沿X轴方向的右侧设置有右侧检测与处理单元，左侧检测与处理单元与右侧检测与处理单元对称设置，左侧检测与处理单元与右侧检测与处理单元通过终端搬运模块相连；左侧检测与处理单元与右侧检测与处理单元均包括搬运工装模块、回丝模块、尺寸检测模块、垂直搬运模块。本发明采用全自动多轴运动控制方法，根据关键尺寸检验的数量和螺纹回丝的数量，来分析各自工位完成工作所需要的时间，分析其节拍，合理安排工位顺序，从而获得最优的布局设计方案；通过安全光幕、双手操纵开关，确保整个系统的安全性和易操作性。

Description

一种核心零件自动检验与回丝处理设备

技术领域

本发明涉及一种检测和处理设备，特别涉及一种用于核心零件自动检验与回丝处理的设备。

背景技术

在机械产品当中，尤其对于大批大量生产的高精度高载荷的核心零件，需要对其进行关键尺寸检验，同时由于此类零件为高载荷承载件，结构上设计了一些螺纹孔，以便用来和其它零件进行连接，传递载荷。关键尺寸的检验和螺纹孔的加工质量极大程度上影响了后期产品质量，故在实际生产中，需要在发货之前对此类产品进行最后一道工序的质量检验，包括关键尺寸和螺纹孔等在内的孔类加工特征。目前对其质量检验的手段还主要集中的纯手工操作阶段，导致两个问题：效率低下和质量不稳定，这对大批大量生产的零件来说是极为严重的问题。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种核心零件自动检验与回丝处理设备。

本发明采用的技术方案如下：

一种核心零件自动检验与回丝处理设备,包括底板，所述底板沿X轴方向的左侧设置有左侧检测与处理单元，所述底板沿X轴方向的右侧设置有右侧检测与处理单元，所述左侧检测与处理单元与右侧检测与处理单元对称设置，所述左侧检测与处理单元与右侧检测与处理单元通过终端搬运模块相连；所述左侧检测与处理单元与右侧检测与处理单元均包括搬运工装模块、回丝模块、尺寸检测模块、垂直搬运模块，所述回丝模块、尺寸检测模块、垂直搬运模块沿Y轴方向依次设置，所述搬运工装模块识别产品的检测型号规格，用于系统自动分配相应的检测控制程序，所述搬运工装模块先将工件移动至回丝模块位置进行回丝处理，再将工件移动至尺寸检测模块进行孔径和轴径的检测，再将工件移动至垂直搬运模块将工件翻转度使工件处于水平状态，最后由所述终端搬运模块抓取工件并沿X轴将工件运送至左侧检测与处理单元与右侧检测与处理单元之间的成品集中区域。

更进一步的，所述搬运工装模块包括第一底板，所述第一底板上设置有条形通槽，条形通槽一侧的第一底板上安装有导轨、另一侧的第一底板上安装有第一电缸，所述导轨上安装有可沿导轨运动的滑块，所述第一电缸的滑座上安装有滑板，所述滑块和滑板上固定设置有水平搬运底座，所述水平搬运底座的下方竖直穿过条形通槽设置有第二电缸，所述第二电缸的滑座上安装有第一气缸，所述第一气缸的两端安装有夹爪，所述夹爪在第二电缸的作用下上下移动、在第一气缸的作用下完成夹紧动作，所述水平搬运底座上固定安装有用于定位工件的定位工装，所述水平搬运底座上设置有中心孔，工件定位于定位工装上，其下端穿过水平搬运底座的中心孔和条形通槽，延伸至第一底板的下方，中心孔两侧的水平搬运底座的下方设置两个第一光电传感器，当工件放入定位工装时，其下端位于两个第一光电传感器之间，所述水平搬运底座的下方还并列安装有N个第二光电传感器，所述第二光电传感器的对面设置有N个标识销，其位置与第二光电传感器一一对应。

更进一步的，所述回丝模块包括结构相同的回丝模块A、回丝模块B、回丝模块C，所述回丝模块A包括第一运动电缸、第二运动电缸、第一回丝模组、第二回丝模组、回丝模组位置调节机构，所述第一回丝模组和第二回丝模组结构相同，所述底板上设置有从搬运工装模块上方跨越的回丝模块立式支撑架，所述第一运动电缸安装于回丝模块立式支撑架上，所述第一运动电缸的滑座上安装有第一支架，所述第二运动电缸垂直于第一运动电缸安装在第一支架上，所述第一支架上安装有与第一运动电缸平行的第一滑轨，第一滑轨上安装有第一滑块和第二滑块，所述第一回丝模组安装在第一滑块上，所述第二回丝模组安装在第二滑块上，从而使得第一回丝模组和第二回丝模组可沿第一滑轨的轴向运动，所述第二回丝模组包括第二底板、第二滑轨，所述第二底板的一侧固定于第二滑块上，另一侧固定安装有滑轨座，所述第二滑轨可沿滑轨座运动，所述第二滑轨上固定安装有导轨座，所述第二底板的一端安装有后挡板，所述后挡板上安装有第二气缸，所述第二气缸通过第一联轴器连接有导杆，所述导杆的一端设置有上凸缘，另一端设有下凸缘，导杆上套设有第一压簧，所述导杆穿过导轨座上的中心孔，所述第一压簧限位于上凸缘和导轨座之间，所述下凸缘的尺寸大于导轨座上的中心孔的直径，所述导轨座上固定安装有相互平行设置的气动回丝枪和吹渣模块，回丝头通过柔性接头和转接头安装于气动回丝枪上，所述第二底板的侧面依次安装有三个槽型光电传感器，所述第二滑轨上固定设置有位置检测板，所述第二运动电缸上安装有第一连接板，所述第一回丝模组通过第一连接板与第二运动电缸相连，第二运动电缸轴向运动时，通过第一连接板带动第一回丝模组沿着第一滑轨进行轴向运动，所述第一支架上固定安装有回转轴，所述回转轴上安装有可旋转的连杆，所述连杆的端部通过曲柄分别与第一回丝模组和第二回丝模组相连。

更进一步的，所述回丝模块还包括回丝模块D，所述回丝模块D包括第三底板，所述第三底板上固定安装有立柱，所述立柱上通过第一固定块连接有横向的第一滑杆，所述第一滑杆通过第二固定块连接有纵向的第二滑杆，所述第二滑杆通过第一固定座固定连接有第二固定座，所述第二固定座上安装有连接横板，所述连接横板上安装有槽板，所述槽板上并列安装有三个槽型传感器，所述连接横板上固定安装有第三滑块，所述第三滑块内设置有可沿着第三滑块的轴线方向运动的第三滑轨1，所述第三滑轨的一端固定安装有检测板，所述连接横板的端部安装有推进气缸，所述第三滑轨上固定设置有第三固定座，所述第三固定座上安装有吹渣模块，所述推进气缸通过第二联轴器连接有推杆，所述推杆的一端设置有上凸缘，另一端设有下凸缘，推杆上套设有第二压簧，所述推杆穿过第三固定座上的台阶孔，所述第二压簧限位于上凸缘和第三固定座之间，所述下凸缘的尺寸大于第三固定座上的中心孔的直径，所述第三固定座上设置有与吹渣模块平行的气动回丝枪，所述气动回丝枪上串联连接有转接头、柔性接头、转接头和回丝头。

更进一步的，所述尺寸检测模块包括固定板，所述固定板固定于回丝模块立式支撑架的背面，所述固定板固定安装有第三电缸和第四电缸，所述第三电缸上安装有第二支架，所述第二支架的底部安装有第三气缸，第三气缸的两侧分别安装有接触式传感器，所述第四电缸的下端通过转接头连接有通止规。

更进一步的，所述垂直搬运模块包括设置于底板上的第四滑轨，所述第四滑轨上安装有第四滑块，所述第四滑块上固定设置有第三支架，所述第三支架的下表面固定安装有拉块，所述底板上设有通孔，所述底板的下表面穿过通孔安装有第四气缸，所述第四气缸的杠杆端与拉块相连，所述第三支架上纵向相互平行安装有第五滑轨和第五电缸，所述第五滑轨上安装有可沿着第五滑轨的轴向运动的第五滑块，所述第五滑块上安装有连接块，所述第五电缸的滑座和连接块上固定安装有支座，所述支座之间通过轴承座和连接轴连接有涡轮蜗杆联轴器，所述涡轮蜗杆联轴器、轴承座均安装于安装板上，所述安装板的下部安装有第六气缸和第六滑轨，所述第六滑轨上安装有可沿着第六滑轨的轴线方向运动的第六滑块，所述第六气缸和第六滑块上固定安装有左固定板和右固定板，所述左固定板和右固定板上分别固定有夹杆，所述夹杆的下端呈钩状，所述涡轮蜗杆联轴器的外侧面固定安装有第七气缸，所述第七气缸的缸杆末端连接有压板，所述压板上设置有腰孔，所述夹杆穿过压板上的腰孔，当工件被夹杆夹紧后，第七气缸向下推进，通过压板压紧工件，所述第六气缸的下端安装有用于检测工件是否抓取到位的光电传感器。

更进一步的，所述终端搬运模块包括固定于底板上的第四支架，所述第四支架上横向安装有第六电缸，第六电缸的滑板上安装有第二连接板，所述第二连接板上纵向安装有第七电缸，第七电缸的滑板上安装有连接座，所述连接座的下方设置有用于检测工件是否抓取到位的光电传感器，所述连接座的下方安装有第五气缸，所述第五气缸的两端分别安装有可以在第五气缸的驱动下进行张开和回收动作的橡胶夹爪。

本发明的有益效果如下：

(1)采用全自动多轴运动控制方法，将大多数原来人工操作的动作用机器人或者多轴电缸来替代，并结合各类传感器，保证操作的可靠性；

(2)根据关键尺寸检验的数量和螺纹回丝的数量，来分析各自工位完成工作所需要的时间，分析其节拍，合理安排工位顺序，从而获得最优的布局设计方案；

(3)采用组合柔性螺纹回丝结构方案，确保各个螺纹孔在回丝过程中不会因为螺纹自身的在可接受范围内的误差或者螺纹孔之间的相对位置误差，导致回丝失败的情况；

(4)显著提高工作效率，消除产品质量不一致性，并将最初的人工操作产线从十余人的缩减为二人。

(5)通过安全光幕、双手操纵开关，系统工况自动显示系统、安全工况警示系统和总控电源控制面板，确保整个系统的安全性和易操作性。

附图说明

图1是典型零件结构图；

图2是设备内部运行路线；

图3是设备内部功能模块区域示意图；

图4是设备总体框架结构；

图5是设备内部主要模块(前视图)；

图6是设备内部主要模块(后视图)；

图7是设备内部主要模块分解图；

图8是Y轴搬运工装模块总成；

图9是搬运工装总成分解图；

图10是回丝模块A总成；

图11是回丝模块A分解图；

图12是回丝模块D总成；

图13是回丝模块D总成分解图；

图14是尺寸检测模块总成；

图15是尺寸检测模块总成分解图；

图16是垂直搬运/转向总成；

图17是垂直搬运/转向总成；

图18是终端搬运总成；

图19是终端搬运总成分解图。

图中标记：1、第一底板；2、导轨；3、滑块；4、第一电缸；5、滑板；6、气缸座；7、第一气缸；8、左夹爪；9、右夹爪；10、第二电缸；11、支座；12、第一光电传感器；13、传感器支架；14、水平搬运底座；15、手动夹紧扳手；16、定位销；17、标识销；18、定位工装；19、工件；191、内径d2；192、螺纹孔c；193、螺纹孔d；194、螺纹孔a；195、外径d1；196、螺纹孔b；20、电缸支架；21、第二光电传感器；22、回丝头；23、柔性连接器；24、转接头；25、气动回丝枪；26、吹渣模块；27、支座；28、支座；29、滑轨座；30、导轨座；31、第二滑轨；32、后挡板；33、光电传感器；34、位置检测板；35、支座；36、气嘴固定架；37、第二气缸；38、第一联轴器；39、第一压簧；40、导杆；41、曲柄；42、轴承座；43、第二底板；44、回转轴；45、第一滑块；46、第一滑轨；47、第一支架；48、第二运动电缸；49、第一连接板；50、第二滑块；51、第一运动电缸；52、第三底板；53、气动回丝枪；54、转接头；55、柔性接头；56、转接头；57、回丝头；58、固定座；59、推进气缸；60、第二联轴器；61、气嘴固定座；62、第四固定座；63、吹渣模块；64、第三固定座；65、推杆；66、第二压簧；67、立柱；68、后挡板；69、检测板；70、第一固定座；71、第三滑轨；72、第三滑块；73、槽板；74、连接横板；75、第二固定座；76、槽型传感器；77、第一固定座；78、第二滑杆；79、第三固定块；80、第二固定块；81、第一固定块；82、第一滑杆；83、固定板；84、支架；85、第三电缸；86、第四电缸；87、第三气缸；88、第二支架；89、接触式传感器；90、连杆；91、通止规；92、转接头；93、蝶形扳手；94、电磁阀；95、拉块；96、第四气缸；97、第四滑轨；98、压板；99、夹杆；100、光电传感器；101、支座；102、左固定板；103；右固定板；104、挡块；105、第四滑块；106、第五电缸；107、第三支架；108、连接块；109、第五滑快；110、第五滑轨；111、夹紧套；112、第六气缸；113、第六滑块；114、第六滑轨；115、安装板；116、第七气缸；117、轴承座；118、转轴；119、挡块；120、联轴器；121、涡轮蜗杆器；122、第四支架；123、第六电缸；124、第二连接板；125、第七电缸；126、连接座；127、保护盖；128、传感器座；129、光电传感器；130、第五气缸；131、固定座；132、橡胶夹爪；133、支座；134、2号位三色报警灯；135、上框架；136、工位运行状况显示系统；137、电源控制开关总控面板；138、显示控制系统；139、1号位三色报警灯；140、侧面开合门；141、1号工位正面开合门；142、1号位控制台；143、检修窗口；144、2号位控制台；145、下框架；146、2号工位正面开合门；147、左侧垂直搬运支架；148、水平搬运模块；149、右侧垂直搬运支架；150、右侧回丝模块；151、右侧底板；152、中间底板；153、右侧底板；154、左侧回丝模块；155、右侧尺寸检测模块；156、中间支撑梁；157、左侧尺寸检测模块；158、左侧垂直搬运模块；159、右侧垂直搬运模块；160、回丝模块A；161、回丝模块B；162、回丝模块C；163、回丝模块D；164、立式支撑架；165、搬运工装模块；166、1号回丝模块；167、2号回丝模块；168、电缸滑块；169、第四底板。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

图1为某典型大批大量生产的承载零件，其有两个关键检验尺寸，外径d1和内径d2，需要回丝的螺纹孔有4组，分别为a、b、c和d。此处回丝的目的是检测螺纹孔的深度和规格是否合格，螺纹孔内是否存在夹渣或金属屑。根据典型产品案例分析可知，螺纹孔回丝所需要的时间最长，而外径和内径的检验时间相对较低。

为了提高生产效率降低生产成本，方案采用两路分别进行检验和回丝，即左右两侧回丝、检测和搬运模块，两侧对称一致，在成品集中区域共用一组搬运模块，系统布局和功能模块分布如图2和图3所示。

系统包括上框架135、下框架145、安全报警系统(2号位三色报警灯134、1号位三色报警灯139)、内部操作工位、工位运行状况显示系统136、显示控制系统138、1号位控制台142、2号位控制台144、电源控制开关总控系统(电源控制开关总控面板137)、侧面开合门140、1号工位正面开合门141、检修窗口143、2号工位正面开合门146。在控制台区域采用双按钮启动+安全光幕方式，在2个条件同时满足的情况下才能启动工作的方式，保证系统安全性，如图4所示。另外，从维修方便的角度考虑，增加了多个检修窗口和测开门，从而保证了系统在检修时能提供具有足够空间给维修人员。

图5和图6分别从不同视角介绍了设备内部的不同模块。由于系统采用了左右两侧对称结构，通过两路进行同步工作，最终由终端搬运模块完成成品的搬运工作。由图可知，系统包括右侧底板151、中间底板152、左侧底板153、左侧回丝模块154、右侧回丝模块150、右侧尺寸检测模块155、设置于左侧垂直搬运支架147上的左侧垂直搬运模块158、设置于右侧垂直搬运支架149上的右侧垂直搬运模块159、水平搬运模块148(包括水平搬运支架、中间支撑梁156)。其中，左中右底板通过螺栓安装在下框架上，确保所有模块具有足够的刚性，进而确保系统的检测精度。

设备的整体工作流程如下：

人工放入工件→搬运工装模块将工件移动至多轴回丝位置→开始对螺纹孔进行回丝处理→回丝处理模块全部复位→搬运工装模块将工件移动至尺寸检测位置→检测模块检测孔径和轴径→搬运工装模块将工件移动至垂直/翻转模块→垂直翻转模块从搬运工装模块中取出工件并将工件提升高度同时翻转至指定状态→水平搬运模块从垂直搬运模块中取出工件移动至成品集中区域→完成检验。

图7为设备内部模块分解的爆炸图，更加详细的介绍了Y轴搬运模块(工件进入设备后的第一个位置)、回丝模块A-D、垂直搬运模块和终端水平搬运模块。图7中包括左侧垂直搬运支架147、水平搬运模块148、右侧尺寸检测模块155、回丝模块A160、回丝模块B161、回丝模块C162、回丝模块D163、立式支撑架164、搬运工装模块165。

图8为Y轴搬运/工装模块总成，其主要由搬运模块和工装模块组成。

图9为系统的爆炸图。第一底板1安装在下框架上，导轨2和第一电缸4安装在第一底板1上，在装配时需要用到检测定位装置保证两者平行。滑块3安装在导轨2上，滑板5安装电缸驱动快上，可以在第一电缸4的驱动下，滑块5能沿着第一电缸4的轴向移动。水平搬运底座14安装在滑块3和滑板5上，从而可以使得水平搬运底座14在第一电缸4的驱动下，沿着导轨2做稳定轴向位移运动。

电缸支架20安装在水平搬运底座14的下表面，第二电缸10安装在电缸支架20上，气缸座6安装在第二电缸10的滑座上，第一气缸7安装在气缸座6上，左夹爪8和右夹爪9安装在第一气缸7的两端，该系统是的夹爪8和9能够在第二电缸10的作用下上下移动，同时能在第一气缸7的作用下完成夹紧动作。

工件19(如图1所示，包括内径d2191、螺纹孔c192、螺纹孔d193、螺纹孔a194、外径d1195、螺纹孔b196)由人工从设备外部放到定位工装18上，该定位工装18可以利用零件本事的几个定位孔和面来实现精确定位。

标识销17安装在定位工装18的下表面，将将带有工件19的定位工装19放在水平搬运底座14上，通过定位销16和夹紧装置15实现整个工装的定位和夹紧，从而满足后续检验的必要条件。

支座11和传感器支架13安装在水平搬运底座14的下方，3个第二光电传感器21安装在支座11上，第一光电传感器12安装在传感器支架13上。

2个第二光电传感器21和支架13安装在水平搬运底座14的中心孔两侧边，当工件19由外部操作人员放入定位工装时，其细长部分刚好在2个光电传感器的中间位置，从而给系统发出工件到位信号，可以启动控制程序启动工作。

另外需要注意到是，由于17标识销安装的定位工装18的下表面，当将定位工装18放到水平搬运底座时，标识销17在设计需要直接插入搬运底座14的对应孔内，并超出底座14的下表面一端距离，并且其位置与第二光电传感器21一一对应。这样设计的好处是，当每一组定位工装18在放到水平搬运模块14后，就可以通过传感器21，感应到对应识别销17的数量和顺序，利用排列组合的原理，来确定该定位工装18所对应的产品型号，进而自动调用相应的控制检测程序，无需额外的人为干预。这样做最大的优势是，在更换待检测产品型号时，可实现快速更换，提高效率，排除额外认为错误。另外值得一提的是，如果产品型号比较多，可以通过增加第二光电传感器21的数量来实现。考虑到产品是种类，此处使用3个第二光电传感器21，即可满足系统要求。

工作流程如下：

人工将定位工装18放入水平搬运底座14上→通过识别销17和第二光电传感器21识别出后续检测产品型号规格→系统自动分配相应的检测控制程序→搬运工件到回丝位置→完成回丝→搬运工件至尺寸检测位置→完成尺寸检测→搬运工件至垂直搬运/翻转位置→垂直搬运/翻转模块抓取并完成相应动作→搬运工装模块复位→等待下一个工件人工导入。

图10为回丝模块A的总成，其主要由X轴运动电缸、Y轴运动电缸、1&2号回丝模块、2组回丝模块位置调节装置组成。该回丝模块具有X和Y两轴运动自由度，并且可以不同型号的产品，自动调节模块中心距，从而实现对不同产品型号进行螺纹孔的回丝操作。回丝模块还具有柔性连接装置，以避免在回丝过程中，由于可接受的位置或者尺寸误差导致的卡死现象。另外，该模块配备吹渣模块，可以将螺纹回丝完成后产生的碎渣吹净，避免带入产品中。

图11为回丝模块A的爆炸图，考虑到内部具有两组完全一样的回丝模块，将2号回丝模块进行分解。

第一运动电缸51安装在图7中的回丝模块立式支撑架164上，第一支架47安装在第一运动电缸51的滑块上，第一第二运动电缸48安装在第一支架47上，第一连接板49安装在第一第二运动电缸48上，第一滑轨46安装在第一支架47上，第一滑块45和46安装在第一滑轨46上，1号回丝模组与第一滑块45安装在一起，2号回丝模组与与滑座46安装在一起，从而使得1号和2号回丝模组能够沿着第一滑轨46的轴向运动。

更具体的来说，以2号回丝模组为列，第二底板43与第二滑块50安装在一起，后挡板32与第二底板43安装在一起，滑轨29安装在第二底板43上，导轨座30安装在第二滑轨31上，与第二滑轨31固定在一起，即第二滑轨31安装在导轨座30和滑轨座29之间，且导轨座30和第二滑轨31一起相对滑轨座29运动。

需要着重说明的是，第二气缸37安装在后挡板32上，第一压簧39安装在导杆40内，两者通过第一联轴器38与第二气缸37固定在一起。另外，导杆40穿过导轨座30的中心孔，其下端与导轨座30的下表面接触但不固定在一起，即导轨座30位于第一压簧39和导杆40的下端之间。第二气缸37在压力气源的作用下推动导杆40，从而使得第一压簧39压缩，进而通过第一压簧39的压缩产生的推力驱动导轨座30和滑轨第二滑轨31沿着滑轨29运动，

支座28安装在导轨座30上，气动回丝枪25安装在支座28上。

气嘴固定架36安装在气动回转枪25上，用来连接回转枪25所需的高压气源。支座27与吹渣模块27安装一起，而支座27又与导轨座30安装一起，回丝头22通过柔性接头23和转接头24与气动回丝枪25安装一起。

槽型光电传感器33安装在第二底板43的侧面。支座35安装在第二滑轨31上，位置检测板34安装在支座35上。

导轨座30在第二气缸37的推动下，驱动安装在其上的支座28、支座27、吹渣模块26、旋转枪25、转接头24、柔性接头23、回丝头22和气嘴固定架36等部件运动，从而达到回丝的目的。

另外需要注意到是，由于支座35和位置检测板34安装在第二滑轨31上，故在系统启动工作后，滑轨开始运动，带动支座35和位置检测板34运动，当位置检测板34达到第一个槽型光电传感器33式，启动旋转枪25开始旋转，开始回丝工作，同时给吹渣模块26开始吹气信号。

当继续回丝，并且位置检测板34到达第二个槽型光电传感器33的时候，给启动旋转枪25反转信号，给第二气缸37返回信号，给吹渣模块26断气信号。

当螺纹孔中出现不合格品的时候，反应出来的信号有两种，一是反馈扭矩过小，二是扭矩过大，在回丝工作开始时，如果反馈扭矩不在设定范围内，则通过气动回丝枪25给出不合格品信号，同时反向旋转，退出工件，并给吹渣模块26断气，给第二气缸37反向气源，是设备回位。

第一连接板49安装在第一第二运动电缸48上，另外，连接板又与1号回丝模组通过螺丝连接在一起，这样可以实现第一第二运动电缸48开始轴向运动时，通过第一连接板49带动1号回丝模组沿着第一滑轨46在进行轴向运动。

回转轴44固定在第一支架47上，连杆90通过轴承座42安装在回转轴44上，两个曲柄41的一端分别与连杆90的两端通过转轴螺丝连接，另外一端分别1号回丝模组和2号回丝模组的第二底板43连接。

由图10可清晰看出，由于2号回丝模组通过连杆铰链机构与1号回丝模组连接在一起，当1号回丝模组在第一第二运动电缸48的运动作用下，可以使得2号回丝模组沿着与1号回丝模组相反的方向运动，从而可以实现两者中心距的调节，达到适应不同产品型号的应用的目的。

至此，此系统具有三个方向的运动自由度，其中2个靠电缸驱动，另外一个靠气缸驱动，并利用传感器和扭矩反馈信号实现了自动判断，并具有中心距自动调节机构，实现为不同产品型号的自动切换提供的方法，具有了根据反馈信号进行数据分析的能力，具备了智能化操作的能力。

系统工作流程如下：

第一运动电缸51和48根据待检产品型号确定初始检测位置，并通过第一第二运动电缸48驱动第一连接板49的动作调整1号和2号回丝模组的中心距→搬运工装模组将工件搬运至回丝位置→气动回丝枪25在第二气缸37的驱动下开始下行→检测板34到达第一个槽型传感器33→气动回丝枪25开始旋转回丝，吹渣模组开始通气吹回丝区域→检测板34到达第二个槽型传感器33→气动回丝枪25开始降低转速→检测板34到达第三个槽型传感器33→气动回丝枪25开始停止旋转并反转，吹渣模组断气→气动回丝枪25在第二气缸37的作用下反向回程复位→完成回丝。

回丝模块B和C的总结机构和A相似，此处不再详述。

图12回丝模块D的总成图，主要由底板、气缸推进总成、支架总成和吹气模块总成等组件组成。图12是回丝模块D总成分解图。支架总成由固定座58、立柱67、第一固定座77、水平第二滑杆78、第三固定块79、第二固定块80、第一固定块81和第一滑杆82组成，支架总成安装在第三底板52上，整个底板安装在图6中的左侧或右侧底板上。

第二固定座75安装在第一固定座77上，连接横板74通过螺栓与第二固定座75安装一起，槽板73安装在连接横板74的侧面，槽型传感器76安装槽板73上，第三滑块72安装在连接横板74上，第一固定座70和检测板69安装在滑轨的尾部，后挡板68安装在连接横板74的后部，在该连接板上安装有推进气缸59。第三滑轨71安装在第三滑块72内，第三滑轨71可在第三滑块72中沿着其轴线方向自由运动，第三固定座64与第三滑轨71通过螺栓固结在一起。

吹渣模块63安装在第三固定座64的侧面，需要注意的是，第三固定座64内部有一个台阶孔，第二压簧66中穿过推杆65，推杆65的一端有螺纹，其穿过第三固定座64后用用螺母垫片拧紧，另外一端与第二联轴器60连接，第二联轴器60的另外一端与推进气缸59连接。此处值得留意的是，第二压簧66此时一端与第三固定座64中心孔中台阶接触，另外有段与推杆65的另外一端台阶面接触，此时弹簧66的装配状态处于有一定初始压缩量的压缩状态。

第四固定座62与第三固定座64通过螺栓连接在一起，气动回丝枪53安装在第四固定座62中，气嘴固定座61安装在气动回丝53上，转接头54、柔性接头55、转接头56和回丝头57串联安装在气动回丝枪53上。

系统动作和受力如下：

系统接收到开始动作信号→推进气缸59开始工作(位置状态1)→推动推杆65(位置状态2)→推杆65一侧大端面开始压缩第二压簧66(位置状态3)→第二压簧66推动固定块64(位置状态4)→推动第四固定座62以及后续组装部件包括第三滑块72沿着第三滑轨71的轴向方向运动(位置状态5)。

槽型传感器76有两列三排，由于检测板69安装在第三滑轨71上，在推进气缸59的作用下，开始沿着第三滑轨71移动，当第一排槽型传感器76检测到检测板69到达信后后，系统给气动回丝枪53启动旋转信号。当推进气缸59继续推进，检测板69到达第二排槽型传感器76后，会给气动回丝枪53降低转速的信号，当检测板69到达第三排槽型传感器76后，系统会给气动回丝枪53停止旋转并开始反转后退的信号。

当气动回丝枪53在回丝的过程中发现扭矩过大或者过小，均会给出报警信号，并给出不合格信号。过大的可能性有两种：一是螺纹内夹渣太多导致无法回丝清渣，二是螺纹深度不够；过小的原因主要是螺纹规格不符。

由图12可以看出，支架总成由多个立柱、滑杆和固定座组成，另外由于第三底板52上有两个细长弧形腰型孔，可以看出气动回丝枪53及其相关运动组件可以满足在一定的平面角度、仰角和高度方向上进行调节，使得系统具有一定的柔性，从而满足不同产品型号的回丝清渣需求。

工作流程如下：

根据产品型号通过支架总成调节回丝水平角度/仰角/高度等参数→搬运工装模组将工件搬运至回丝位置→气动回丝枪53在气缸59的驱动下开始向前推进→检测板69到达第一个槽型传感器76→气动回丝枪53开始旋转回丝，吹渣模组开始通气吹回丝区域→检测板69到达第二个槽型传感器76→气动回丝枪53开始降低转速→检测板69到达第三个槽型传感器76→气动回丝枪53开始停止旋转并反转，吹渣模组断气→气动回丝枪53在气缸59的作用下反向回程复位→完成本工位回丝。

图14为尺寸检测模块总成图，其主要由电缸驱动模块、安装底板、外径测量模块和孔径测量模块组成，主要功能是检测工件的外径和内径，此处是先检测孔径，后检测轴径。

图15为尺寸检测模块总成分解图。其中固定板83安装在图7中回丝模块支撑架的背面，第四电缸86和电缸87分别安装在固定板83上。支架84安装在第三电缸85上，第三气缸87安装在支架84的底部，第三气缸87的两端分别安装传感器第二支架88，第二支架88的底部安装接触式传感器89.

通止规91与转接头92串联安装在第四电缸86的外部运动部分，蝶形扳手93用于紧固通止规91和转接头92的装配，电磁阀94安装在固定板83上，用于控制第三电缸85和86的通断电。

工作流程如下：

搬运工装模块将工件送到孔径检测位置(位置状态1)→第四电缸86驱动通止规下行检测孔径→搬运工装模块再将工件送到轴径检测位置(位置状态2)→第三气缸87由张开状态缓慢回收(位置状态3)→接触式位移传感器开始分别接触到轴表面→多次测量取其最大轴径(位置状态4)→完成测量。

图16为垂直搬运/翻转模块总成图，其主要由滑动支架、电缸驱动模块、垂直运动模块、气缸驱动模块、涡轮蜗杆转向装置和夹紧模块组成，主要功能是先将完成尺寸检测的工件从工装中取出，然后通过翻转动作，实现指定待抓取状态，为后续动作做好准备。

图17为垂直搬运/翻转模块总成分解图，图中第四滑轨97安装在底板上，第四滑块105安装在第四滑轨97上，同时第四滑块105安装在第三支架107的底部，使得第三支架107可以沿着第四滑轨97进行轴向运动。拉块95的上表面安装在第三支架107的下表面，一个侧面与第四气缸96的杠杆端部装配在一起，第四气缸96安装在底板的下表面，这种安装方法，可以使得第三支架107在第四气缸96的伸缩作用下，沿着第四滑轨97做轴向运动两个挡板104安装在底板上，用来限制第三支架107的运动区间并起到缓冲作用。第五滑轨110和第二第五电缸106安装在第三支架107上，滑块109安装在第五滑轨110上，连接块108安装在第五滑快109上，支座133安装在第二第五电缸106和连接块108上，这样支座133可以在第二第五电缸106的驱动下，沿着第五滑轨110的轴向运动。

涡轮蜗杆联轴器121安装在安装板115的中间位置，2个轴承座117安装在安装板115的两端，涡轮蜗杆减速器121和轴承座117之间串联安装有联轴器120、挡块119和连接轴120。该系统使得涡轮蜗杆减速器121电机旋转的时候，驱动蜗杆两端输出轴旋转，由于轴承座117和涡轮蜗杆减速器121安装在安装板115上，通过反作用驱动安装板115及其附属安装结构绕着中心孔轴线旋转。

第六气缸112和第六滑轨114安装在安装板115的下部，第六滑块113安装在滑轨上，左固定板102和右固定板103分别安装在第六气缸112的两端，同时安装在第六滑块113上，这样可以使得左右固定板102和103在气动的驱动下，沿着第六滑轨114的轴线方向运动。夹杆99插在左右固定块102和103的孔中，并用夹紧套111固定起来。另外需要注意的是，夹杆99的下半部圆柱体内侧洗削掉一部分，呈现勾状。其在第二第五电缸106的下行行程中，插入工件的两个侧孔，然后在第六气缸112的驱动下，通过左右固定板102和103带动下在水平方向上夹紧工件。

第七气缸116安装在涡轮蜗杆减速器121的侧面，第七气缸116的缸杆末端与压板98安装在一起，需要注意的是，2个夹杆99穿过压板98两侧的腰孔，但不固定在一起。当工件被夹杆99夹紧后，第七气缸116向下推进，通过压板98压紧工件。

支座101安装在第六气缸112的下表面上，光电传感器100安装在支座101上，该传感器用来检测工件是否抓取到位。

工作流程如下：

检测模块完成尺寸检测→搬运工装模块将工件搬运至垂直搬运/翻转模块位置→第三支架107在第四气缸96的驱动下在水平方向上到达位置状态1→垂直搬运/翻转中的夹杆99在第二第五电缸106的下行运动下插入工件两侧孔内(位置状态2)→夹杆99在第六气缸112的作用下回缩夹紧工件(位置状态3)→压板98在第七气缸116的下行推动下压紧工件(位置状态4)→传感器100检测工件是否抓取到位并给出信号→工件及其附属夹紧装置在涡轮蜗杆减速器121的作用下翻转90度，使工件处于水平状态(位置状态5)→工件在第二第五电缸106的作用到达后道工序取件状态(位置状态6)→后道工序完成夹紧工件动作→夹杆99在各路气缸和电缸的作用下复位，等待下一步动作。

图18为终端搬运模块总成图，主要包括水平搬运电缸、支架总成、垂直搬运电缸和抓取模块组成，主要功能是将前道工序中完成垂直搬运/翻转等动作的工件抓取过来，运送至指定终端位置。

图19为终端搬运总成的分解图。第四支架122固定在与下框架固定在其的底板上，第六电缸123安装在第四支架122上，第二连接板124安装在第六电缸123的滑板上，第七电缸125安装在第二连接板124上。此处第六电缸123负责系统水平方向的运动，第七电缸125负责系统在垂直方向上的运动。连接座126安装在第七电缸125的滑板上，第一光电传感器129安装在传感器座128上，而传感器座128安装在连接座126的下方，此处第一光电传感器129用来检测工件是否放抓取到位。第五气缸130安装在连接座126的下方，保护盖127安装在连接座126的个个侧面，用来保护传感器129，固定座131安装在第五气缸130两端，两个橡胶夹爪132分别安装在固定座131上。橡胶夹爪132可以在第五气缸130的驱动下进行张开和回收动作，此处用来夹紧工件。

工作流程如下：

前道垂直搬运/翻转工序动作完成(位置状态1)→给出完成信号→橡胶夹爪在第六电缸123、第七电缸125的运动控制下到达指定位置(位置状态2)→第五气缸130张开夹爪抓取工件(位置状态3)→光电传感器检测工件是否抓取到位→前道工序中夹杆99通过各路气缸电缸的作用下复位(位置状态4)→系统给第六电缸123、第七电缸125运动信号到达指定位置(位置状态5)→第五气缸130张开放下工件(位置状态6)→完成动作。

综上所述，本发明为零件的关键尺寸检验和孔类，尤其是螺纹孔的最终检验提供了一种全自动检测方案，该方案能在考虑整体平衡的情况下，消除工位瓶颈，确保每一个完成检验的成品均为合格品，不让任何一个非合格品流入客户；本发明显著提高了生产效率，降低工人操作强度，同时降低产品成品，提高产品竞争力；本发明解决生产中安全问题，确保在整个检测过程中无安全事故；本发明采用柔性工装，可以使得设备具备足够的柔性，能适应多品种多系列产品范围；本发明采用工装上加装识别立柱和光电传感器的方法，来自动识别更换的工装夹具，从而自动切换控制程序，替代了传统的手动在控制系统中输入工装识别码或者用扫码枪扫描二维码的方法，从而得以提高系工装更换效率，这对产品切换具有显著意义。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种核心零件自动检验与回丝处理设备,其特征在于：包括底板，所述底板沿X轴方向的左侧设置有左侧检测与处理单元，所述底板沿X轴方向的右侧设置有右侧检测与处理单元，所述左侧检测与处理单元与右侧检测与处理单元对称设置，所述左侧检测与处理单元与右侧检测与处理单元通过终端搬运模块相连；所述左侧检测与处理单元与右侧检测与处理单元均包括搬运工装模块、回丝模块、尺寸检测模块、垂直搬运模块，所述回丝模块、尺寸检测模块、垂直搬运模块沿Y轴方向依次设置，所述搬运工装模块识别产品的检测型号规格，用于系统自动分配相应的检测控制程序，所述搬运工装模块先将工件移动至回丝模块位置进行回丝处理，再将工件移动至尺寸检测模块进行孔径和轴径的检测，再将工件移动至垂直搬运模块将工件翻转90度使工件处于水平状态，最后由所述终端搬运模块抓取工件并沿X轴将工件运送至左侧检测与处理单元与右侧检测与处理单元之间的成品集中区域；所述搬运工装模块包括第一底板(1)，所述第一底板(1)上设置有条形通槽，条形通槽一侧的第一底板(1)上安装有导轨(2)、另一侧的第一底板(1)上安装有第一电缸(4)，所述导轨(2)上安装有可沿导轨(2)运动的滑块(3)，所述第一电缸(4)的滑座上安装有滑板(5)，所述滑块(3)和滑板(5)上固定设置有水平搬运底座(14)，所述水平搬运底座(14)的下方竖直穿过条形通槽设置有第二电缸(10)，所述第二电缸(10)的滑座上安装有第一气缸(7)，所述第一气缸(7)的两端安装有夹爪，所述夹爪在第二电缸(10)的作用下上下移动、在第一气缸(7)的作用下完成夹紧动作，所述水平搬运底座(14)上固定安装有用于定位工件的定位工装(18)，所述水平搬运底座(14)上设置有中心孔，工件定位于定位工装(18)上，其下端穿过水平搬运底座(14)的中心孔和条形通槽，延伸至第一底板(1)的下方，中心孔两侧的水平搬运底座(14)的下方设置两个第一光电传感器(12)，当工件放入定位工装时，其下端位于两个第一光电传感器(12)之间，所述水平搬运底座(14)的下方还并列安装有N个第二光电传感器(21)，所述第二光电传感器(21)的对面设置有N个标识销(17)，其位置与第二光电传感器(21)一一对应。

2.根据权利要求1所述的一种核心零件自动检验与回丝处理设备,其特征在于：所述回丝模块包括结构相同的回丝模块A、回丝模块B、回丝模块C，所述回丝模块A包括第一运动电缸(51)、第二运动电缸(48)、第一回丝模组、第二回丝模组、回丝模组位置调节机构，所述第一回丝模组和第二回丝模组结构相同，所述底板上设置有从搬运工装模块上方跨越的回丝模块立式支撑架，所述第一运动电缸(51)安装于回丝模块立式支撑架上，所述第一运动电缸(51)的滑座上安装有第一支架(47)，所述第二运动电缸(48)垂直于第一运动电缸(51)安装在第一支架(47)上，所述第一支架(47)上安装有与第一运动电缸(51)平行的第一滑轨(46)，第一滑轨(46)上安装有第一滑块(45)和第二滑块(50)，所述第一回丝模组安装在第一滑块(45)上，所述第二回丝模组安装在第二滑块(50)上，从而使得第一回丝模组和第二回丝模组可沿第一滑轨(46)的轴向运动，所述第二回丝模组包括第二底板(43)、第二滑轨(31)，所述第二底板(43)的一侧固定于第二滑块(50)上，另一侧固定安装有滑轨座(29)，所述第二滑轨(31)可沿滑轨座(29)运动，所述第二滑轨(31)上固定安装有导轨座(30)，所述第二底板(43)的一端安装有后挡板(32)，所述后挡板(32)上安装有第二气缸(37)，所述第二气缸(37)通过第一联轴器(38)连接有导杆(40)，所述导杆(40)的一端设置有上凸缘，另一端设有下凸缘，导杆(40)上套设有第一压簧(39)，所述导杆(40)穿过导轨座(30)上的中心孔，所述第一压簧(39)限位于上凸缘和导轨座(30)之间，所述下凸缘的尺寸大于导轨座(30)上的中心孔的直径，所述导轨座(30)上固定安装有相互平行设置的气动回丝枪(25)和吹渣模块(26)，回丝头(22)通过柔性接头(23)和转接头(24)安装于气动回丝枪(25)上，所述第二底板(43)的侧面依次安装有三个槽型光电传感器(33)，所述第二滑轨(31)上固定设置有位置检测板(34)，所述第二运动电缸(48)上安装有第一连接板(49)，所述第一回丝模组通过第一连接板(49)与第二运动电缸(48)相连，第二运动电缸(48)轴向运动时，通过第一连接板(49)带动第一回丝模组沿着第一滑轨(46)进行轴向运动，所述第一支架(47)上固定安装有回转轴(44)，所述回转轴(44)上安装有可旋转的连杆(90)，所述连杆(90)的端部通过曲柄(41)分别与第一回丝模组和第二回丝模组相连。

3.根据权利要求1所述的一种核心零件自动检验与回丝处理设备,其特征在于：所述回丝模块还包括回丝模块D，所述回丝模块D包括第三底板(52)，所述第三底板(52)上固定安装有立柱，所述立柱上通过第一固定块连接有横向的第一滑杆，所述第一滑杆通过第二固定块连接有纵向的第二滑杆，所述第二滑杆通过第一固定座固定连接有第二固定座(75)，所述第二固定座(75)上安装有连接横板(74)，所述连接横板(74)上安装有槽板(73)，所述槽板(73)上并列安装有三个槽型传感器(76)，所述连接横板(74)上固定安装有第三滑块(72)，所述第三滑块(72)内设置有可沿着第三滑块(72)的轴线方向运动的第三滑轨(71)，所述第三滑轨(71)的一端固定安装有检测板(69)，所述连接横板(74)的端部安装有推进气缸(59)，所述第三滑轨(71)上固定设置有第三固定座(64)，所述第三固定座(64)上安装有吹渣模块(63)，所述推进气缸(59)通过第二联轴器连接有推杆(65)，所述推杆(65)的一端设置有上凸缘，另一端设有下凸缘，推杆(65)上套设有第二压簧(66)，所述推杆(65)穿过第三固定座(64)上的台阶孔，所述第二压簧(66)限位于上凸缘和第三固定座(64)之间，所述下凸缘的尺寸大于第三固定座(64)上的中心孔的直径，所述第三固定座(64)上设置有与吹渣模块(63)平行的气动回丝枪(53)，所述气动回丝枪(53)上串联连接有转接头(54)、柔性接头(55)、转接头(56)和回丝头(57)。

4.根据权利要求2所述的一种核心零件自动检验与回丝处理设备,其特征在于：所述尺寸检测模块包括固定板(83)，所述固定板(83)固定于回丝模块立式支撑架的背面，所述固定板(83)固定安装有第三电缸(85)和第四电缸(86)，所述第三电缸(85)上安装有第二支架(84)，所述第二支架(84)的底部安装有第三气缸(87)，第三气缸(87)的两侧分别安装有接触式传感器(89)，所述第四电缸(86)的下端通过转接头(92)连接有通止规(91)。

5.根据权利要求1所述的一种核心零件自动检验与回丝处理设备,其特征在于：所述垂直搬运模块包括设置于底板上的第四滑轨(97)，所述第四滑轨(97)上安装有第四滑块(105)，所述第四滑块(105)上固定设置有第三支架(107)，所述第三支架(107)的下表面固定安装有拉块(95)，所述底板上设有通孔，所述底板的下表面穿过通孔安装有第四气缸(96)，所述第四气缸(96)的杠杆端与拉块(95)相连，所述第三支架(107)上纵向相互平行安装有第五滑轨(110)和第五电缸(106)，所述第五滑轨(110)上安装有可沿着第五滑轨(110)的轴向运动的第五滑块(109)，所述第五滑块(109)上安装有连接块(108)，所述第五电缸(106)的滑座和连接块(108)上固定安装有支座(133)，所述支座(133)之间通过轴承座(117)和连接轴(120)连接有涡轮蜗杆联轴器(121)，所述涡轮蜗杆联轴器(121)、轴承座(117)均安装于安装板(115)上，所述安装板(115)的下部安装有第六气缸(112)和第六滑轨(114)，所述第六滑轨(114)上安装有可沿着第六滑轨(114)的轴线方向运动的第六滑块(113)，所述第六气缸(112)和第六滑块(113)上固定安装有左固定板(102)和右固定板(103)，所述左固定板(102)和右固定板(103)上分别固定有夹杆(99)，所述夹杆(99)的下端呈钩状，所述涡轮蜗杆联轴器(121)的外侧面固定安装有第七气缸(116)，所述第七气缸(116)的缸杆末端连接有压板(98)，所述压板(98)上设置有腰孔，所述夹杆(99)穿过压板(98)上的腰孔，当工件被夹杆(99)夹紧后，第七气缸(116)向下推进，通过压板(98)压紧工件，所述第六气缸(112)的下端安装有用于检测工件是否抓取到位的光电传感器(100)。

6.根据权利要求1所述的一种核心零件自动检验与回丝处理设备,其特征在于：所述终端搬运模块包括固定于底板上的第四支架(122)，所述第四支架(122)上横向安装有第六电缸(123)，第六电缸(123)的滑板上安装有第二连接板(124)，所述第二连接板(124)上纵向安装有第七电缸(125)，第七电缸(125)的滑板上安装有连接座(126)，所述连接座(126)的下方设置有用于检测工件是否抓取到位的光电传感器(129)，所述连接座(126)的下方安装有第五气缸(130)，所述第五气缸(130)的两端分别安装有可以在第五气缸(130)的驱动下进行张开和回收动作的橡胶夹爪(132)。

Images