CN114719786A - 一种柱体工件垂直度检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

一种柱体工件垂直度检测装置，包括立柜，立柜的工作台面上设置有旋转夹具；还包括有：第一光路系统，包括连接在工作台上两并排的第一固定架，第一固定架上设置有升降座，升降座上设置有导轨，导轨上配合有激光固定架，激光固定架可在导轨上滑动，激光固定架上安装有激光发射器和接收器，激光发射器和接收器之间形成第一探测光路；第二光路系统，包括连接在工作台上两并排的第二固定架，第二固定架上设置有旋转固定架，旋转固定架一侧枢接有摆幅板，摆幅板上安装有激光发射器和接收器，激光发射器和接收器之间形成第二探测光路。本发明使得产线得以高效地进行产品或半成品工件的垂直精度检测，降低产品不良率。

Description

一种柱体工件垂直度检测装置及方法

技术领域

本发明涉及误差检测领域，具体涉及一种柱体工件垂直度检测装置及方法。

背景技术

一些对于表面垂直度要求较高的柱体工件，需要通过垂直度检测装置对其进行垂直度检测，如检测结果显示其垂直度不满足公差要求，则须继续对工件进行加工，直至垂直度满足公差要求，或直接进行报废。

现在生产线基本采用工装或检具检测一般是对存在垂直的平面进行检测，而现有的对柱状结构的检测装置的检测效率低，产品使用范围小且检测精度不可控，难以保证产品质量。

发明内容

根据背景技术提出的问题，本发明提供一种柱体工件垂直度检测装置来解决，接下来对本发明做进一步地阐述。

一种柱体工件垂直度检测装置，包括作为承载主体的立柜，立柜的工作台面上设置有旋转夹具，旋转夹具连接在旋转电机的输出轴上；还包括有：

第一光路系统，包括连接在工作台上两并排的第一固定架，第一固定架上设置有升降座，升降座上设置有导轨，导轨上配合有激光固定架，激光固定架可在导轨上滑动，激光固定架上安装有激光发射器和接收器，激光发射器和接收器之间形成第一探测光路；

第二光路系统，包括连接在工作台上两并排的第二固定架，第二固定架上设置有旋转固定架，旋转固定架一侧枢接有摆幅板，摆幅板上安装有激光发射器和接收器，激光发射器和接收器之间形成第二探测光路。

作为优选地，所述第一光路系统中，两固定架顶部通过第一连接板连接，并且第一连接板上贯穿设置第一螺杆，第一螺杆一端贯穿配合的第一连接板后连接有第一调节旋钮，另一端连接至升降座。通过转动第一调节旋钮带动第一螺杆转动，调节升降座的高度。

作为优选地，所述第二光路系统中，第一固定架上固定设置有第二连接板，第二连接板上贯穿设置第二螺杆，第二螺杆一端贯穿配合第二连接板后连接有第二调节旋钮，另一端连接至摆幅板。通过转动第二调节旋钮带动第二螺杆转动，调节摆幅板的高度。

作为优选地，第一光路系统中，两并排固定架上等高处固定有轴承，升降座与轴承之间设置有套在固定架上的压缩弹簧，压缩弹簧在升降座的作用下始终处于压缩状态。压缩弹簧对升降座始终存在向上的弹力，目的在于降低升降座对第一螺杆与第一连接板配合面的载荷，降低调节阻力。

作为优选地，所述导轨上还设置有滑轨微调器，用于精准调节和定位激光固定架在导轨上的位置。所述滑轨微调器限制激光固定架的滑动自由度，可直观调节和显示当前第一探测光路与旋转夹具中心的距离。基于滑轨微调器的设置，本发明的垂直度检测方法在第一探测光路、第二探测光路共同检测前，还可以对管件进行垂直度的预判断。

作为优选地，所述摆幅板与枢轴一体设置，旋转固定架上连接有一变速箱，枢轴穿过旋转固定架后连接在变速箱的输出上，变速箱的输入为转动驱动装置。所述变速箱特性在于输出低转速和高动力，用于驱动摆幅板转动一定角度，同时，微小的转动角度反应在输入上则是较大的角度变化，提高了控制精度。所述第二探测光路随工件直径的变化始终与工件柱面相切，根据几何关系，第二探测光路的转动角与第二探测光路与工件柱面前后切点与旋转夹具中心所夹圆心角相等，基于工件直径与摆幅板的转角一一对应的特性，本发明的垂直度检测方法在第一探测光路、第二探测光路共同检测前，还可以对管件进行垂直度的预判断。

本发明还涉及一种垂直度检测方法：

将待测工件放置于旋转夹具上被加紧固定；

在一高度下调节第一光路系统、第二光路系统，使第一探测光路、第二探测光路分别与工件柱面相切；

启动选择电机驱动工件旋转，若存在任何一路断路，判定工件垂直度不合格，若均无断路，调节第一光路系统、第二光路系统，使第一探测光路、第二探测光路下降至另一高度再次进行判定，若全部高度下两光路均不存在断路，判定工件垂直度合格。

本发明还涉及另一种垂直度检测方法：

将待测工件放置于旋转夹具上被加紧固定；

在一高度下调节第一光路系统、第二光路系统，使第一探测光路与旋转夹具的垂直距离为工件目标半径，第二探测光路的角度为当前工件目标直径所对应角度，若任意一光路存在断路，判定垂直度不合格；

若两路均不存在断路，启动选择电机驱动工件旋转，若存在任何一路断路，判定工件垂直度不合格，若均无断路，调节第一光路系统、第二光路系统，使第一探测光路、第二探测光路下降至另一高度再次进行判定，若全部高度下两光路均不存在断路，判定工件垂直度合格。

有益效果：与现有技术相比，本发明使得产线得以高效地进行产品或半成品工件的垂直精度检测，降低产品不良率。

附图说明

图1：本发明的结构示意图；

图2：第一光路系统的结构示意图；

图3：第二光路系统的结构示意图；

图4：两路探测光路探测工件柱面的示意图；

图中：立柜1、旋转夹具2、第一光路系统3、第一固定架4、升降座5、导轨6、激光固定架7、第一探测光路8、第二光路系统9、第二固定架10、旋转固定架11、摆幅板12、第二探测光路13、第一连接板14、第一螺杆15、第一调节旋钮16、第二连接板17、第二螺杆18、第二调节旋钮19、轴承20、压缩弹簧21、工件22。

具体实施方式

接下来结合附图对本发明的一个具体实施例来做详细地阐述。

参考附图1，一种柱体工件垂直度检测装置，通过与柱体工件22的柱面相切的两路探测光路的通断判定工件的垂直度，包括作为承载主体的立柜1，立柜1的工作台面上设置有旋转夹具2，旋转夹具2连接在一内置于立柜的旋转电机的输出轴上，旋转夹具2用于夹持待检测的工件并在旋转电机的驱动下转动。

参考附图1-2，立柜1工作台面上还设置有第一光路系统3，包括连接在工作台上两并排的第一固定架4，第一固定架4上设置有升降座5，升降座5上设置有燕尾形导轨6，导轨6上配合有激光固定架7，激光固定架7可在导轨6上滑动，可改变第一检测光路与旋转夹具2中心的距离，以适应不同直径的工件检测需要；激光固定架7上安装有激光发射器和接收器，激光发射器所发出的激光束沿直线传播并被接收器接收形成第一探测光路8。

在检测时，第一检测光路通过调节激光固定架7在导轨上的位置达到与管件柱面恰好相切，而后，起动旋转电机驱动工件转动，若接收器存在信号中断的时刻，即第一检测光路存在短路的情况，判定工件垂直度不满足要求。但需要说明的是，若接收器不存在信号中断的时刻，也不能说明工件垂直度满足要求，原因在于在第一检测光路在调节激光固定架在导轨上的位置后与管件柱面恰好相切的初始状态下，相切点可能恰好为当前高度下柱面与旋转夹具2中心距离最远的点，而后在工件转动过程中，第一检测光路必然不存在断路的情况，但实际上工件的垂直度并不满足要求。

参考附图3，基于上述特殊情况，本实施例还在立柜1工作台面上设置有第二光路系统9，包括连接在工作台上两并排的第二固定架10，第二固定架10上设置有旋转固定架11，旋转固定架11一侧枢接有摆幅板12，摆幅板12上也安装有激光发射器和接收器，激光发射器所发出的激光束沿直线传播并被接收器接收形成第二探测光路13，所述摆幅板12可以枢轴为轴转动，目的在于可依据待检测工件的直径改变第二探测光路13与管件柱面的切点位置。

在检测时，第一探测光路8、第二探测光路13可分别被调节到与工件柱面相切的状态，而后工件在旋转电机的驱动下转动，若两路探测光路任意一路出现断路的情况，均直接判定工件垂直度不符合要求。但若两路探测光路均未出现断路的情况，也不必然说明当前工件垂直度满足要求，在某些极端的情况，工件中轴线直线度不满足标准的情况下，当前第一探测光路8、第二探测光路13的检测高度所检测的截面恰好满足不断路，但实际的工件垂直度并不符合要求，因此本实施例进一步实现对不同高度截面的检测，目的还在于依据不同高度工件进行检测高度的调节。调节方案如下：

所述第一光路系统3中，两固定架4顶部通过第一连接板14连接，并且第一连接板14上贯穿设置第一螺杆15，第一螺杆15向上贯穿配合第一连接板14后连接有第一调节旋钮16，向下连接至升降座5，升降座5活动配合在固定架4上，两固定架贯穿配合升降座，两固定架对升降座6存在侧向限位和竖向导向的作用。通过转动第一调节旋钮16带动第一螺杆15转动，第一螺杆15在与第一连接板14的配合下改变高度位置，进而调节升降座5的高度。

所述第二光路系统9中，第一固定架10上固定设置有第二连接板17，第二连接板17上贯穿设置第二螺杆18，第二螺杆18向下贯穿配合第二连接板17后连接有第二调节旋钮19，向上连接至摆幅板12，摆幅板12活动配合在固定架4上，两固定架贯穿配合升降座，两固定架对摆幅板12存在侧向限位和竖向导向的作用。通过转动第二调节旋钮19带动第二螺杆18转动，第二螺杆18在与第二连接板17的配合下改变高度位置，进而调节摆幅板12的高度。

在上述方案下，所述第一探测光路8、第二探测光路13分别在第一调节旋钮16、第二调节旋钮19的调节下改变探测高度，实现对不同高度工件的垂直度检测，以及对同一工件的不同高度分别检测。

可以知道的是，第一探测光路8、第二探测光路13需满足对管件的同一高度的柱面检测，在本实施例方案下，在第一光路系统3中，升降座5上承载有多个部件，整体加载在第一螺杆15上的载荷超过第一螺杆15与第一连接板14配合螺纹面的工作载荷，不仅对转动第一调节旋钮16产生极大的阻力，使得调节困难，而且降低螺纹的使用寿命和调节精度，无法保证第一探测光路8、第二探测光路13处于等高位置。

第一光路系统3中，两并排固定架4上等高处固定有轴承20，升降座5与轴承20之间设置有套在固定架4上的压缩弹簧21，压缩弹簧21在升降座5的作用下始终处于压缩状态，即压缩弹簧21对升降座5始终存在向上的弹力，目的在于降低升降座5对第一螺杆15与第一连接板14配合面的载荷，降低调节阻力。

所述导轨6上还设置有滑轨微调器，滑轨微调器的作用在于精准调节和定位激光固定架7在导轨6上的位置，根据常识，激光固定架7在导轨6上具有滑动自由度，所述滑轨微调器限制激光固定架7的滑动自由度，更重要的，可直观调节和显示当前第一探测光路8与旋转夹具2中心的距离。所述滑轨微调器为现有技术，本实施例不对此进行阐述。

基于滑轨微调器的设置，本发明的垂直度检测方法在第一探测光路8、第二探测光路13共同检测前，还可以对管件进行垂直度的预判断：将已知直径的工件放置在旋转夹具2上，而后调节滑轨微调器，使第一探测光路8与旋转夹具2中心的垂直距离为待测工件的半径，若此时第一探测光路8处于断路状态，则直接判定工件垂直度不满足要求，若第一探测光路8不处于断路状态，则进行下一步的检测。

第二光路系统9中，所述旋转固定架11枢接摆幅板12，摆幅板12存在转动自由度，在实际中，电机存在振动，对第二探测光路13的稳定存在影响，本实施例将振动电机与柜体分离，同时将旋转电机设置在减震底座上，降低针对影响。但转动的工件对周围的气体存在扰动，柱面带动毗邻的气体转动，根据伯努利原理，靠近柱面的气体流速大，压强小，存在的压差形成有流体，作用在摆幅板12上，微小的偏移都使得检测结果不再可靠。

在一个实施例中，摆幅板12与枢轴固定连接，枢轴在穿过旋转固定架的部分设置有紧锁螺母，在第二探测光路13调节到位后直接锁死紧锁螺母即可。

本实施例作为一个优选的实施例，所述摆幅板12与枢轴一体设置，旋转固定架上连接有一小型变速箱，枢轴穿过旋转固定架后连接在变速箱的输出上，变速箱的输入驱动装置可以是旋钮或电机。所述变速箱内部实际上为一齿轮轴系，特性在于输出低转速和高动力，用于驱动摆幅板12转动一定角度，同时，微小的转动角度反应在输入上则是较大的角度变化，提高了控制精度，而变速箱也为现有技术，本实施例不作赘述。

参考附图4，所述第二探测光路13随工件直径的变化始终与工件柱面相切，根据几何关系，第二探测光路13的转动角与第二探测光路13与工件柱面前后切点与旋转夹具2中心所夹圆心角相等，即工件直径与摆幅板12的转角是一一对应的关系。

基于工件直径与摆幅板12的转角一一对应的特性，本发明的垂直度检测方法在第一探测光路8、第二探测光路13共同检测前，还可以对管件进行垂直度的预判断：将已知直径的工件放置在旋转夹具2上，而后调节变速箱的输入驱动装置，使第二探测光路13的转角为目标直径所对应的角度，若此时第二探测光路13处于断路状态，则直接判定工件垂直度不满足要求，若第二探测光路13不处于断路状态，则进行下一步的检测。

本实施例中，在第一探测光路8、第二探测光路13共同检测前，可分别通过第一光路系统3的滑轨微调器的距离调节以及第二光路系统9的变速箱输入驱动装置的角度调节，两次对工件进行预判断，及时剔除不合格工件。

本实施例给出一种垂直度检测方法：

将待测工件放置于旋转夹具2上被加紧固定；

在一高度下调节第一光路系统3、第二光路系统9，使第一探测光路8、第二探测光路13分别与工件柱面相切；

启动选择电机驱动工件旋转，若存在任何一路断路，判定工件垂直度不合格，若均无断路，调节第一光路系统3、第二光路系统9，使第一探测光路8、第二探测光路13下降至另一高度再次进行判定，若全部高度下两光路均不存在断路，判定工件垂直度合格。

基于滑轨微调器的距离调节以变速箱输入驱动装置的角度调节，本实施例还提供一种快速垂直度检测方法：

将待测工件放置于旋转夹具2上被加紧固定；

在一高度下调节第一光路系统3、第二光路系统9，使第一探测光路8与旋转夹具2的垂直距离为工件目标半径，第二探测光路13的角度为当前工件目标直径所对应角度，若任意一光路存在断路，判定垂直度不合格；

若两路均不存在断路，启动选择电机驱动工件旋转，若存在任何一路断路，判定工件垂直度不合格，若均无断路，调节第一光路系统3、第二光路系统9，使第一探测光路8、第二探测光路13下降至另一高度再次进行判定，若全部高度下两光路均不存在断路，判定工件垂直度合格。

为增强自动化性能，柜体采用PLC触屏操作方式调节旋转电机的转动圈数及速度的快慢，可手动、自动调节相应的系统，并且可以记录对应的良品跟不良品的数量，有可以精密的调节产品垂直精度系统。

本发明使得产线得以高效地进行产品或半成品工件的垂直精度检测，降低产品不良率。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种柱体工件垂直度检测装置，包括作为承载主体的立柜(1)，立柜(1)的工作台面上设置有旋转夹具(2)，旋转夹具(2)连接在旋转电机的输出轴上；其特征在于还包括有：

第一光路系统(3)，包括连接在工作台上两并排的第一固定架(4)，第一固定架(4)上设置有升降座(5)，升降座(5)上设置有导轨(6)，导轨(6)上配合有激光固定架(7)，激光固定架(7)可在导轨(6)上滑动，激光固定架(7)上安装有激光发射器和接收器，激光发射器和接收器之间形成第一探测光路(8)；

第二光路系统(9)，包括连接在工作台上两并排的第二固定架(10)，第二固定架(10)上设置有旋转固定架(11)，旋转固定架(11)一侧枢接有摆幅板(12)，摆幅板(12)上安装有激光发射器和接收器，激光发射器和接收器之间形成第二探测光路(13)。

2.根据权利要求1所述的垂直度检测装置，其特征在于：

所述第一光路系统(3)中，两固定架(4)顶部通过第一连接板(14)连接，并且第一连接板(14)上贯穿设置第一螺杆(15)，第一螺杆(15)一端贯穿配合的第一连接板(14)后连接有第一调节旋钮(16)，另一端连接至升降座(5)。

3.根据权利要求2所述的垂直度检测装置，其特征在于：

所述第二光路系统(9)中，第一固定架(10)上固定设置有第二连接板(17)，第二连接板(17)上贯穿设置第二螺杆(18)，第二螺杆(18)一端贯穿配合第二连接板(17)后连接有第二调节旋钮(19)，另一端连接至摆幅板(12)。

4.根据权利要求2所述的垂直度检测装置，其特征在于：

第一光路系统(3)中，两并排固定架(4)上等高处固定有轴承(20)，升降座(5)与轴承(20)之间设置有套在固定架(4)上的压缩弹簧(21)，压缩弹簧(21)在升降座(5)的作用下始终处于压缩状态。

5.根据权利要求4所述的垂直度检测装置，其特征在于：

所述导轨(6)上还设置有滑轨微调器，用于精准调节和定位激光固定架(7)在导轨(6)上的位置。

6.根据权利要求3所述的垂直度检测装置，其特征在于：

所述摆幅板(12)与枢轴一体设置，旋转固定架上连接有一变速箱，枢轴穿过旋转固定架后连接在变速箱的输出上，变速箱的输入为转动驱动装置。

7.一种基于权利要求1所述的垂直度检测装置的垂直度检测方法，其特征在于包括以下步骤：

将待测工件放置于旋转夹具(2)上被加紧固定；

在一高度下调节第一光路系统(3)、第二光路系统(9)，使第一探测光路(8)、第二探测光路(13)分别与工件柱面相切；

启动选择电机驱动工件旋转，若存在任何一路断路，判定工件垂直度不合格，若均无断路，调节第一光路系统(3)、第二光路系统(9)，使第一探测光路(8)、第二探测光路(13)下降至另一高度再次进行判定，若全部高度下两光路均不存在断路，判定工件垂直度合格。

8.一种基于权利要求6所述的垂直度检测装置的垂直度检测方法，其特征在于包括以下步骤：

将待测工件放置于旋转夹具(2)上被加紧固定；

在一高度下调节第一光路系统(3)、第二光路系统(9)，使第一探测光路(8)与旋转夹具(2)的垂直距离为工件目标半径，第二探测光路(13)的角度为当前工件目标直径所对应角度，若任意一光路存在断路，判定垂直度不合格；

若两路均不存在断路，启动选择电机驱动工件旋转，若存在任何一路断路，判定工件垂直度不合格，若均无断路，调节第一光路系统(3)、第二光路系统(9)，使第一探测光路(8)、第二探测光路(13)下降至另一高度再次进行判定，若全部高度下两光路均不存在断路，判定工件垂直度合格。

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