CN117088066B - 齿轮轴容纳构件以及齿轮轴检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种齿轮轴容纳构件，包括承托件、上夹持组件以及下夹持组件；所述承托件用于托起齿轮轴，在所述承托件上设置有通槽，齿轮轴的轴杆能够竖直向下插入至所述通槽内。本发明还提供一种齿轮轴检测装置，包括工位流转机构、视觉采集单元以及如前所述的齿轮轴容纳机构。采用上述技术方案，本发明的齿轮轴容纳构件以及具有该齿轮轴容纳构件的齿轮轴检测装置，能够使齿轮部的外表面以及轴杆的外侧壁完全暴露在视觉采集单元的相机画幅内，不会被承托件遮挡。

Description

齿轮轴容纳构件以及齿轮轴检测装置

技术领域

本发明涉及一种齿轮轴容纳构件以及齿轮轴检测装置，属于齿轮轴检测设备技术领域。

背景技术

齿轮在工业领域中广泛应用，其准确性和质量至关重要。为了确保齿轮的质量和性能，常常需要进行齿轮表面的检测和分析。一种常见的方法是通过相机采集齿轮表面的图像，然后对这些图像进行分析以检测齿轮表面的缺陷、磨损或其他问题。申请人的在先申请中国专利文献CN115753621A公开了一种齿轮检测装置和方法、齿轮容纳构件与齿轮上下料装置，其中齿轮容纳构件包括第一夹持旋转模块以及第二夹持旋转模块，通过第一夹持旋转模块和第二夹持旋转模块在检测工位上对齿轮进行夹持旋转，再通过视觉采集单元获取目标齿轮的图像。但对于齿轮轴而言，整体结构包括齿轮部以及轴杆，在检测时需要将齿轮轴竖直放置在转盘的基座上，轴杆的一端插入至基座上的容纳槽内进行夹持固定，由于需要通过转盘的转动带动齿轮轴在各个检测工位上流转，因此轴杆的下端需要在容纳槽内支撑稳固。对于齿轮轴的检测，需要完成对齿轮以及轴面的拍摄，而轴杆的下端插入至容纳槽内，则无法获取轴面的完整图像数据。

发明内容

因此，本发明的目的在于解决现有技术中对齿轮轴拍摄时轴面遮挡的问题，从而提供一种齿轮轴容纳构件以及齿轮轴检测装置。

为了实现上述目的，本发明的一种齿轮轴容纳构件，包括承托件、上夹持组件以及下夹持组件；所述承托件用于托起齿轮轴，在所述承托件上设置有通槽，齿轮轴的轴杆能够竖直向下插入至所述通槽内；所述下夹持组件包括下顶杆、下安装座以及第一升降驱动装置，所述下顶杆可旋转地安装于下安装座上；所述上夹持组件包括上安装座以及可旋转地设置于上安装座上的上顶杆，所述上顶杆位于下顶杆的竖直上方；所述第一升降驱动装置用于驱动下安装座上升从而使下顶杆能够向上穿过所述通槽将齿轮轴顶起，以及用于驱动下安装座下降从而将齿轮轴放置在承托件上；所述齿轮轴容纳构件还包括旋转驱动装置，所述旋转驱动装置用于驱动所述上顶杆或下顶杆转动。

所述轴杆为空心轴，所述上顶杆与下顶杆的与所述轴杆接触的端部设置有锥形面。

所述下顶杆包括位于上方的插杆部以及位于下方的插座部，所述插座部可旋转地设置于下安装座上，插杆部可分离地插接于所述插座部上。

所述旋转驱动装置包括旋转电机、连接于旋转电机动力输出端的主动齿轮以及与主动齿轮相啮合的从动齿轮，所述从动齿轮连接于所述下顶杆，所述旋转电机能够通过主动齿轮和从动齿轮带动所述下顶杆转动。

所述下安装座包括下基板以及上基板，所述旋转电机安装于下基板上，所述下顶杆通过轴承安装于上基板上，在上基板与下基板之间形成间隙，所述主动齿轮与从动齿轮设置于所述间隙内；所述第一升降驱动装置连接于所述下基板。

所述齿轮容纳构件还包括框架，在所述框架上设置有滑轨，所述下安装座通过滑块安装于所述滑轨上。

所述上安装座设置于第二升降驱动装置上。

所述上安装座连接于导向杆的下端，所述第二升降驱动装置的动力输出端设置有第一导向座，在齿轮容纳构件的框架上设置有第二导向座，导向杆依次穿过所述第一导向座和第二导向座，在导向杆的位于第一导向座和第二导向座之间的部分套设有压缩弹簧，导向杆上设置有挡环，所述压缩弹簧的下端顶在所述挡环上，上端顶在所述第二导向座上。

所述导向杆包括第一部分以及第二部分，所述挡环位于第一部分与第二部分的连接部位；所述第二部分包括多个平行设置的滑杆，在所述第二导向座上设置有用于每个所述滑杆穿过的导向孔。

所述导向杆为两个，每个导向杆的第二部分包括两个所述滑杆，四个所述滑杆在同一平面平行设置；在多个所述滑杆的等高位置设置有通孔。

所述承托件内部设置有连通于所述通槽的滑槽，滑槽内设置有顶块，一复位弹簧顶在所述顶块上并始终向顶块施加朝向所述通槽方向的力；当将齿轮轴的轴杆插入至通槽内后，顶块能够将轴杆推至通槽边缘，当承托件将齿轮轴输送至检测工位时下顶杆位于轴杆的竖直下方；所述顶块连接于一平移驱动装置的动力输出端。

本发明还提供一种齿轮轴检测装置，包括工位流转机构、视觉采集单元以及如前所述的齿轮轴容纳机构，多个承托件设置于工位流转机构上，工位流转机构用于将承托件上的齿轮轴输送至各个工位，所述视觉采集单元设置于检测工位，在至少一个检测工位还设置有所述齿轮轴容纳机构中的上夹持组件和下夹持组件。

所述齿轮轴检测装置还包括上料机械手，所述上料机械手用于将待检测齿轮轴放置于上料工位的承托件上；在所述上料工位的上游区域还设置有仰拍机构，所述仰拍机构用于在上料机械手拾取待检测齿轮轴后在竖直方向上仰拍待检测齿轮轴。

在其中一个检测工位中所述视觉采集单元包括俯拍机构，所述俯拍机构用于在竖直方向上俯拍齿轮轴。

其中一个工位为扫码工位，在扫码工位设置有扫码机，所述扫码机用于对齿轮轴进行扫码。

所述齿轮轴检测装置还包括下料机械手，所述下料机械手用于拾取在下料工位上的检测完毕的齿轮轴。

采用上述技术方案，本发明的齿轮轴容纳构件以及具有该齿轮轴容纳构件的齿轮轴检测装置，与现有技术相比，具有以下有益效果：

1、承托件用于托起齿轮轴在各个工位间进行流转，通过上顶杆和下顶杆分别顶在齿轮轴的轴杆上下两端，并通过升降驱动装置驱动下顶杆将齿轮轴向上移出承托件的通槽，从而能够使齿轮轴的外表面以及轴杆的外侧壁完全暴露在视觉采集单元的相机画幅内，并未采用常规的机械手夹持设计，而是自主设计了本申请这种夹持方式，保证轴承外表面不会被承托件遮挡的同时，也不会被机械手遮挡；

2、齿轮轴的轴杆为空心轴，在上顶杆与下顶杆的端部设置锥形面，因此锥形面与轴杆的顶端内侧边缘接触，从而使齿轮轴的外侧壁能够完全展现在相机镜头前；

3、下顶杆包括插杆部以及插座部，插杆部可分离地插接在插座部内并能够与插座部同步旋转，因此当需要对不同长度或型号的齿轮轴进行检测时，可以更换相应的插杆部；

4、旋转驱动装置设置在下安装座上，通过第一升降驱动装置的驱动与下安装座同步移动，同时主动齿轮与从动齿轮位于上基板与下基板之间的间隙内，并且旋转电机与主动齿轮安装于下基板，下顶杆与从动齿轮安装于上基板，安装结构较为紧凑；

5、上安装座设置于第二升降驱动装置上，能够通过第二升降驱动装置调节上安装座的基准高度，以适配不同型号的齿轮轴；而上安装座通过导向杆滑动安装在上安装座上，并通过压缩弹簧对导向杆施加向下的压力，压缩弹簧能够在齿轮轴与上顶杆接触瞬间起到缓冲作用，并且保证上顶杆与齿轮轴之间能够压实；

6、导向杆包括第一部分以及第二部分，第一部分通过第一导向座进行导向，第二部分包括多个平行设置的滑杆，滑杆通过第二导向座进行导向，能够充分保证导向杆在竖直方向上进行平稳的轴向移动；

7、在承托件上设置顶块，当将齿轮轴的轴杆插入至通槽内后，顶块能够将轴杆推至通槽边缘，在该位置下方设置下顶杆，从而保证了下顶杆与齿轮轴的同轴定心；通过复位弹簧推动顶块对轴杆施加夹持力，能够便于下顶杆向上将轴杆顶出通槽。

附图说明

图1为本发明中的齿轮轴检测装置的俯视图。

图2为齿轮轴检测装置的主视图。

图3为本发明中的齿轮轴容纳构件的主视图。

图4为齿轮轴容纳构件的侧视图。

图5为齿轮轴容纳构件的的俯视图。

图6为图5的A-A向剖视图。

图7为承托件的结构示意图。

图8为承托件的俯视图。

图9为图8中的B-B向剖视图。

图10承托件的侧视图。

图11为承托件的另一角度示意图。

具体实施方式

以下通过附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

如图1、图2所示，本发明的一种齿轮轴检测装置，包括工位流转机构1、视觉采集单元2以及齿轮轴容纳机构9。

所述工位流转机构1包括转盘1a，在转盘1a的周向上均布有多个承托件3，一上料传送带4延伸至靠近转盘1a的位置，通过上料机械手5拾取上料传送带4上的齿轮轴100，首先通过仰拍机构6对齿轮轴的内壁进行仰拍，然后放置在位于上料工位的承托件3上。转盘1a转动将齿轮轴100输送至扫码工位，在扫码工位设置有扫码机7，所述扫码机7用于对齿轮轴100进行扫码，用以对齿轮轴上的二维码进行识别便于后期追溯管理。扫码完毕后转盘1a继续转动将齿轮轴100依次送至多个检测工位。其中一个检测工位为俯拍工位，在俯拍工位中所述视觉采集单元2为俯拍机构8，所述俯拍机构8用于在竖直方向上俯拍齿轮轴100的内壁。在其他的检测工位，通过视觉采集单元2对齿轮轴100的外表面进行拍摄。在工位流转机构的设计上，首先设置了仰拍机构，并根据需要设置了俯拍工位，两者结合实现了对齿轮轴内壁的完整取图，再加上其它检测工位对齿轮轴外表面的取图，因此本装置可一体化实现对齿轮轴内、外表面的全部检测。并且本设计中将仰拍机构和俯拍工位进行了分离设置，虽然一定角度上看是增加了一个工位的停留，但是考虑到承托件对齿轮轴的容纳设计，不便于在承托件上直接进行仰拍，常规的设计是采用机械手对齿轮轴进行握持，从而在一个工位实现上下两端的俯仰同时拍摄，本申请中考虑到机械手的握持会对齿轮轴外表面造成二次损坏，并结合检测工位上承托件及相关部件的设计，采用了分离式设计。本专利中设置了多个检测工位，当齿轮轴上设有多个环形凸起时，能够针对每个环形凸起在对应的检测工位上合理设置拍照取图的角度，采集的图像完整、全面。所述视觉采集单元包括线阵相机和/或面阵相机，并用于获取所述目标齿轮的图像，同时在进行拍摄时还设置有辅助光源12进行补光。

所述齿轮轴容纳机构9除了包括如前所述的承托件3之外，还包括框架91、上夹持组件92和下夹持组件93。所述上夹持组件92和下夹持组件93设置在对齿轮轴100的外表面进行拍摄的检测工位。

如图3-图6所示，所述下夹持组件93包括下顶杆931、下安装座932以及第一升降驱动装置933，所述下顶杆931可旋转地安装于下安装座932上并通过旋转驱动装置驱动。

在本实施例中，所述下安装座932包括下基板932a、上基板932b以及连接下基板932a和上基板932b的连接板932c，所述旋转驱动装置包括旋转电机101、连接于旋转电机101动力输出端的主动齿轮102以及与主动齿轮102相啮合的从动齿轮103，所述旋转电机101安装于下基板932a上，所述下顶杆931通过轴承安装于上基板932b上，所述从动齿轮103连接于所述下顶杆931，在上基板932b与下基板932a之间形成间隙，所述主动齿轮102与从动齿轮103设置于所述间隙内。

所述第一升降驱动装置933为连接于所述下基板932a的气缸。在所述框架91上设置有滑轨911，所述下安装座932通过滑块912安装于所述滑轨911上。所述上夹持组件92包括上顶杆921，所述上顶杆921位于下顶杆931的竖直上方，通过第一升降驱动装置933能够带动下安装座932沿着滑轨911上升，从而使下顶杆931向上穿过所述承托件3上的通槽31将齿轮轴100顶起直至齿轮轴100的轴杆100a顶端顶在上顶杆921上，第一升降驱动装置933还用于驱动下安装座932下降从而将齿轮轴100放置在承托件3上。常规的设计中多是将旋转电机与需要旋转的部件，也就是本申请中的下顶杆位于一条直线上，这种设计思路能够保证旋转过程中的稳定性。但是本申请中考虑到第一升降驱动装置有一定的上下活动空间，若再加上旋转电机的空间，整体设计将拉长，反而导致设备稳定性变差，因此设计了两端固定且可上下滑动的下安装座，通过两侧的滑轨和滑块实现下安装座的整体稳定，克服扭力作用，第一升降驱动装置仅起到上下驱动作用，不对下安装座的整体稳定性发挥作用，再将第一升降驱动装置和旋转电机分设到下顶杆的两侧设置，一定程度上实现了配重平衡。相对于常规设计思路，本申请的下安装座、第一升降驱动装置、旋转电机的设计方式不仅保证了紧凑性，更能实现稳定性。

在本实施例中，所述下顶杆931包括位于上方的插杆部931a以及位于下方的插座部931b，所述插座部931b可旋转地设置于下安装座932上，插杆部931a可分离地插接于所述插座部931b上，插杆部931a的下端部可以为方轴或设置有花键，因此能够与插座部931b同步旋转。当需要对不同长度或型号的齿轮轴100进行检测时，可以更换相应的插杆部931a。

所述轴杆100a为空心轴，所述上顶杆921与下顶杆931的与所述轴杆100a接触的端部设置有锥形面，锥形面能够与轴杆100a的顶端内侧边缘接触，以便于使齿轮轴100的外侧壁能够完全展现在相机镜头前，同时锥形面也能适应多种内径尺寸不同的轴杆。

上顶杆921通过轴承安装于上安装座922上，所述上安装座922设置于第二升降驱动装置923上，所述第二升降驱动装置923也可以为气缸。所述上安装座922连接于导向杆924的下端，所述第二升降驱动装置923的动力输出端设置有第一导向座925，在所述框架91上还设置有第二导向座913，导向杆924依次穿过所述第一导向座925和第二导向座913，在导向杆924的位于第一导向座925和第二导向座913之间的部分套设有压缩弹簧926， 导向杆924上设置有挡环927，所述压缩弹簧926的下端顶在所述挡环927上，上端顶在所述第二导向座913上。

所述导向杆924包括第一部分924a以及第二部分924b，所述挡环927位于第一部分924a与第二部分924b的连接部位；所述第二部分924b包括多个平行设置的滑杆924b1，在所述第二导向座913上设置有用于每个所述滑杆924b1穿过的导向孔。在本实施例中，所述导向杆924为两个，每个导向杆924的第二部分924b包括两个所述滑杆924b1，四个所述滑杆924b1在同一平面平行设置；在多个所述滑杆924b1的等高位置设置有通孔924b2。当齿轮轴被放置在承托件3上后，首先上顶杆921下移压住齿轮轴，相当于通过上顶杆921与下顶杆931在齿轮轴上下两端将其夹持稳固后再通过下顶杆将齿轮轴向上顶升，以保证上升过程中齿轮轴的稳定性。

所述通槽31的直径小于齿轮轴最外圈的直径，并且略大于轴杆的直径。所述承托件3内部设置有连通于所述通槽31的滑槽32，滑槽32内设置有顶块33，一复位弹簧34顶在所述顶块33上并始终向顶块33施加朝向所述通槽31方向的力；当将齿轮轴的轴杆插入至通槽31内后，顶块33能够将轴杆推至通槽31边缘，当承托件3将齿轮轴输送至检测工位时下顶杆位于轴杆的竖直下方。所述顶块33通过拨杆35连接于一平移驱动装置的动力输出端，当需要向通槽31内放置齿轮轴时，通过平移驱动装置带动顶块33远离通槽，当将齿轮轴插入通槽时，释放顶块33，顶块33则在复位弹簧34的作用下顶住齿轮轴的轴杆。所述顶块33包括靠近通槽31的一端八字形的夹爪331，能够保证对齿轮轴更好的夹持。所述复位弹簧34的远离通槽31的一端顶在一滑动杆361上，滑动杆361顶在一调节杆36上，所述调节杆36在承托件3上的位置可调，从而能够调节复位弹簧34的压缩量，以实现适应性地调整夹爪对于齿轮轴的握持力。所述顶块还连接有检测片37，检测片37用于与位置传感器配合从而确定顶块处于伸出状态还是回退状态。顶块能够将轴杆推至通槽边缘，在该位置下方设置下顶杆，从而保证了下顶杆与齿轮轴的同轴定心；通过复位弹簧推动顶块对轴杆施加夹持力，相比于气动或液压动力的夹持方式而言，能够便于下顶杆向上将轴杆顶出通槽。

本发明中全新设计了承托件3的结构，采用纯机械形式实现对齿轮轴的握持，且在通槽31内设计了环形夹持块38用于承接齿轮轴的挤压，其硬度介于承托件的本体部和齿轮轴之间，既能减轻承托件3的整体重量，又能满足与齿轮轴接触时的硬度要求，再结合顶块33以及拨杆35的作用，实现了对齿轮轴的握持，改变了常规的平台化设计，且平台化设计也无法满足对于齿轮轴外表面的全部取图要求。

所述齿轮轴检测装置还包括下料机械手10，当进行检测完毕后，转盘1a将检测完毕的齿轮轴100输送至下料工位，通过下料机械手10拾取在下料工位上的齿轮轴100并放置到下料传送带11上。

显然，上述实施例仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (7)

1.一种齿轮轴容纳构件，其特征在于：包括承托件、上夹持组件以及下夹持组件；所述承托件用于托起齿轮轴，在所述承托件上设置有通槽，齿轮轴的轴杆能够竖直向下插入至所述通槽内；所述下夹持组件包括下顶杆、下安装座以及第一升降驱动装置，所述下顶杆通过轴承可旋转地安装于下安装座上；所述上夹持组件包括上安装座以及可旋转地设置于上安装座上的上顶杆，所述上顶杆位于下顶杆的竖直上方；所述第一升降驱动装置用于驱动下安装座上升从而使下顶杆能够向上穿过所述通槽将齿轮轴顶起，以及用于驱动下安装座下降从而将齿轮轴放置在承托件上；所述齿轮轴容纳构件还包括旋转驱动装置，所述旋转驱动装置用于驱动所述上顶杆或下顶杆转动；

所述上安装座设置于第二升降驱动装置上；

所述上安装座连接于导向杆的下端，所述第二升降驱动装置的动力输出端设置有第一导向座，在齿轮容纳构件的框架上设置有第二导向座，导向杆依次穿过所述第一导向座和第二导向座，在导向杆的位于第一导向座和第二导向座之间的部分套设有压缩弹簧， 导向杆上设置有挡环，所述压缩弹簧的下端顶在所述挡环上，上端顶在所述第二导向座上；

所述承托件内部设置有连通于所述通槽的滑槽，滑槽内设置有顶块，一复位弹簧顶在所述顶块上并始终向顶块施加朝向所述通槽方向的力；当将齿轮轴的轴杆插入至通槽内后，顶块能够将轴杆推至通槽边缘，当承托件将齿轮轴输送至检测工位时下顶杆位于轴杆的竖直下方；所述顶块连接于一平移驱动装置的动力输出端。

2.如权利要求1所述的齿轮轴容纳构件，其特征在于：所述轴杆为空心轴，所述上顶杆与下顶杆的与所述轴杆接触的端部设置有锥形面。

3.如权利要求1所述的齿轮轴容纳构件，其特征在于：所述下顶杆包括位于上方的插杆部以及位于下方的插座部，所述插座部可旋转地设置于下安装座上，插杆部可分离地插接于所述插座部上。

4.如权利要求1所述的齿轮轴容纳构件，其特征在于：所述旋转驱动装置包括旋转电机、连接于旋转电机动力输出端的主动齿轮以及与主动齿轮相啮合的从动齿轮，所述从动齿轮连接于所述下顶杆，所述旋转电机能够通过主动齿轮和从动齿轮带动所述下顶杆转动。

5.如权利要求4所述的齿轮轴容纳构件，其特征在于：所述下安装座包括下基板以及上基板，所述旋转电机安装于下基板上，所述下顶杆通过轴承安装于上基板上，在上基板与下基板之间形成间隙，所述主动齿轮与从动齿轮设置于所述间隙内；所述第一升降驱动装置连接于所述下基板。

6.如权利要求1所述的齿轮轴容纳构件，其特征在于：所述导向杆包括第一部分以及第二部分，所述挡环位于第一部分与第二部分的连接部位；所述第二部分包括多个平行设置的滑杆，在所述第二导向座上设置有用于每个所述滑杆穿过的导向孔。

7.一种齿轮轴检测装置，其特征在于：包括工位流转机构、视觉采集单元以及如权利要求1-6任一项所述的齿轮轴容纳机构，多个承托件设置于工位流转机构上，工位流转机构用于将承托件上的齿轮轴输送至各个工位，所述视觉采集单元设置于检测工位，在至少一个检测工位还设置有所述齿轮轴容纳机构中的上夹持组件和下夹持组件。