CN117849371A - 一种多品种工件硬度自动化检测装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种多品种工件硬度自动化检测装置和方法，包括上料子系统、与上料子系统相衔接的搬运子系统、与搬运子系统相衔接的检测子系统以及与上料子系统、搬运子系统和检测子系统相连接的控制系统；控制系统用于控制上料子系统、搬运子系统和检测子系统；上料子系统用于工件的连续供料；检测子系统用于工件硬度的检测；搬运子系统用于从上料子系统中提取工件至检测子系统，并根据检测结构将完成检测的工件放置至不同的收集箱中。本发明实施例的硬度自动化检测装置可以实现硬度检测的连续自动化检测，可以有效保证检测的准确性，采用数据互锁技术可以保证数据与零件的一致性，可适应多尺寸品种工件的硬度检测，达到多品种无级兼容的效果。

Description

一种多品种工件硬度自动化检测装置和方法

技术领域

本申请涉及自动化设备的技术领域，特别是一种多品种工件硬度自动化检测装置和方法。

背景技术

硬度检测是检测材料性能的重要指标之一，也是最快速最经济的试验方法之一。之所以能成为力学性能试验的常用方法，是因为硬度检测能反映出材料在化学成分、组织结构和处理工艺上的差异。常被作为监督手段应用于各行各业。但现有的硬度检测设备不能无级兼容不同规格的工件。

发明内容

针对现有技术之不足，本发明提供了多品种工件硬度自动化检测装置和方法。

第一方面，提供了一种多品种工件硬度自动化检测装置，包括上料子系统、搬运子系统、检测子系统，上料子系统用于工件的连续供料，搬运子系统用于从上料子系统中提取工件至检测子系统；

检测子系统包括机架、转盘、多个托臂和硬度检测装置；在托臂上设置有工件卡位，工件卡位用于承载搬运子系统拾取的工件；多个托臂包括与拾取工位对应的托臂和与硬度检测工位对应的托臂，多个托臂周向均匀安装在转盘上，转盘用于驱动多个托臂周向旋转，以将工件从拾取工位旋转至硬度检测装置下方进行硬度检测。

结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述托臂上设置有第一U型件和第二U型件，第一U型件内设置有第一V型块，第二U型件内设置有第二V型块，第一V型块在第一U型件内可滑动，第二V型块在第二U型件内可滑动，第一V型块和第二V型块之间的空间为工件卡位，第一V型块和第二V型块用于同向或背向移动。

结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，第一V型块的尾部和第二V型块的尾部分别通过复位弹簧与设置在托臂上的第一固定块和第二固定块相连接，第一V型块和/或第二V型块还与驱动装置相连接；

当工件卡位张开时，驱动装置驱动第一V型块和第二V型块相对相外移动；当工件卡位夹紧时，第一V型块和第二V型块在复位弹簧的作用下相对相内移动。

结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述托臂上工件工位所在的位置设置有第一通孔；在托臂下方固定有支撑环，支撑环环绕于第二转盘的外周；支撑环上设置有缺口，缺口的数量和托臂的数量对应，缺口位于托臂的第一通孔下方；

硬度检测装置的压头和第一通孔、缺口相对设置，在压头的下方设置有旋转支撑柱，在硬度检测时，旋转支撑柱用于向上移动，穿过缺口和第一通孔至工件下表面支撑住工件，压头向下移动，完成硬度检测。

结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述检测子系统还包括第一清洁机构，第一清洁机构设置在转盘侧部，且位于拾取工位和硬度检测工位之间，用于清洁工件卡位中的工件；转盘用于将搬运子系统拾取的工件旋转至第一清洁机构下方进行清洁，清洁完毕后将工件旋转至硬度检测装置下方进行硬度检测。

结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述检测子系统还包括第二清洁机构，第一清洁机构和第二清洁机构分别用于清洁工件的上下表面。

结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述搬运子系统的机架设置有多个投放孔，在每个投放孔下侧放置有收集箱，多个投放孔分别通过管道与对应位置的收集箱相衔接；

搬运子系统用于根据硬度检测结果，将工件放入对应投放孔中，再通过管道进入对应收集箱中。

结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述多个投放孔分别为合格件投放孔、高硬度件投放孔、异常件投放孔和低硬度件投放孔。

第二方面，提供了一种多品种工件硬度自动化检测方法，所述方法应用于如上述第一方面中的任意一种实现方式中所述的装置，所述方法包括：

搬运子系统用于从上料子系统的取件位置中提取工件至检测子系统的工件卡位上；

转盘转动将工件转运至硬度检测装置的压头下方，硬度检测装置完成硬度检测并将数据传送至控制系统；

控制系统根据预设数据判断该工件属于合格件、高硬度件、异常件或低硬度件，然后控制搬运子系统将该工件放入对应的投放孔中。

结合第二方面，在第二方面的某些实现方式中，在将工件放置在检测子系统的工件卡位上之前，所述方法还包括：

搬运子系统先将工件放置在第二清洁机构进行清洁，之后旋转工件，以使工件未清洁的表面朝上，并将工件放置在检测子系统的工件卡位上；

在工件转运至硬度检测装置的压头下方的过程中经过清洁工位，清洁工位的第一清洁机构在清洁工位上对工件朝上的表面进行清洗。

与现有技术相比，本申请提供的方案至少包括以下有益技术效果：

本发明实施例的硬度自动化检测系统可以实现硬度检测的连续自动化检测。另外，本发明实施例的硬度自动化检测系统通过自动化检测可以有效保证检测的准确性。本发明实施例的硬度自动化检测系统数据互锁技术可以保证数据与零件的一致性。此外，本发明实施例的硬度自动化检测装置采用数字化控制系统结合机械方式实现不同规格工件的无级兼容，使其适应多品种或多尺寸工件的硬度检测。

本发明的一部分附加特性可以在下面的描述中进行说明。通过对以下描述和相应附图的检查或者对实施例的生产或操作的了解，本发明的一部分附加特性对于本领域技术人员是明显的。本发明披露的特性可以通过对以下描述的具体实施例的各种方法、手段和组合的实践或使用得以实现和达到。

附图说明

图1是根据本发明的一些实施例所示的多品种工件硬度自动化检测装置的结构示意图。

图2是根据本发明的一些实施例所示的多品种工件硬度自动化检测装置的结构示意图。

图3是根据本发明的一些实施例所示的多品种工件硬度自动化检测装置的结构示意图。

图4是根据本发明的一些实施例所示的硬度自动化检测系统中检测子系统的局部放大图。

图5是根据本发明的一些实施例所示的硬度自动化检测系统中工件卡位的结构示意图。

图6是根据本发明的一些实施例所示的硬度自动化检测系统中旋转支撑柱处于安装状态的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本申请作进一步详细的描述。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，如果本发明的说明书和权利要求书及上述附图中涉及到术语“第一”、“第二”等，其是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例。此外，如果涉及到术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本发明中，如果涉及到术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等，其指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本发明及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。

并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本发明中的具体含义。

此外，在本发明中，如果涉及到术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”、“套接”等应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图1至图4所示，本发明实施例公开了多品种工件硬度自动化检测装置。

该硬度自动化检测装置可以包括上料子系统100、搬运子系统200、检测子系统300以及控制系统。搬运子系统200衔接在上料子系统100和检测子系统300之间。控制系统用于控制上料子系统100、搬运子系统200和检测子系统300。示例性的，控制系统可以采用PLC控制装置。

上料子系统100用于工件的连续供料。示例性的，上料子系统100包括第一机架110、第一转盘120和多个托盘130。第一转盘120安装于第一机架110上。多个托盘130设置在第一转盘120上并沿第一转盘120的周向均匀布置。第一转盘120用于驱动第一转盘120旋转，以便于搬运子系统200在预设位置从上料子系统100拾取工件。

搬运子系统200用于从上料子系统100中提取工件至检测子系统300，并根据检测结构将完成检测的工件放置至不同的收集箱中。示例性的，搬运子系统200包括第二机架210、机械手220。机械手220设置于第二机架210上，机械手220的动作可以通过控制系统进行。

在一些实施例中，如图1所示，在第二机架210上可以设置有多个投放孔211。并且，在每个投放孔211下侧放置有收集箱。多个投放孔211分别通过管道与对应位置的收集箱相衔接。例如，多个投放孔211可以分别为合格件投放孔、高硬度件投放孔、异常件投放孔和低硬度件投放孔等。当控制系统中检测到对应工件时，可以控制机械手将该工件放入对应投放孔中，再通过管道进入对应收集箱中。

检测子系统300用于工件硬度的检测。示例性的，检测子系统300包括第三机架310、第二转盘320、多个托臂330和硬度检测装置340。多个托臂330安装在第二转盘320上并沿第二转盘320的周向均匀布置。第二转盘320用于驱动多个托臂330周向旋转，以切换硬度检测装置340下方的托臂330。并且，在托臂330上设置有工件卡位350，工件卡位350用于承载搬运子系统200的机械手220拾取的工件。硬度检测装置340设置在第二转盘320侧部，使得工件卡位350能够旋转至硬度检测装置340的压头341下方。硬度检测装置340用于对工件卡位350上的工件进行硬度检测。硬度检测装置340可以采用自动硬度测量仪。硬度检测装置340可以由控制系统进行控制。

进一步的，在一些实施例中，检测子系统300还包括第一清洁机构400。第一清洁机构400设置在第二转盘320侧部，用于清洁工件卡位350中的工件。第二转盘320可以将机械手220拾取的工件旋转至第一清洁机构400下方进行清洁，清洁完毕后第二转盘320可以将工件旋转至硬度检测装置340下方进行硬度检测。

示例性的，第一清洁机构400包括驱动电机410和与驱动电机410相连接的毛刷420。驱动电机410与控制系统相连接。驱动电机410可以设置在第三机架310上。毛刷420设置在工件卡位350上方。

如图4所示，第二转盘320上可以设置有6个托臂330，按照顺时针方向分别为托臂330-1、托臂330-2、托臂330-3、托臂330-4、托臂330-5、托臂330-6。其中，当托臂330-1对应搬运子系统200放置和拾取工件的位置时，托臂330-3对应第一清洁机构400设置，托臂330-5对应硬度检测装置340设置。托臂330-2、托臂330-4、托臂330-6可以对应各个工序的等待工位。

在搬运子系统200将工件放置在托臂330-1对应的位置后，工件被第二转盘320旋转至托臂330-2对应的位置，以执行清洁工序的排队。在托臂330-3对应位置上的工件清洁完毕后，工件被第二转盘320旋转至托臂330-3对应的位置进行清洁。之后，工件被第二转盘320旋转至托臂330-4对应的位置，以执行硬度检测的排队。在托臂330-5对应位置上的工件硬度检测完毕后，工件被第二转盘320旋转至托臂330-5对应的位置进行清洁。之后，工件被第二转盘320旋转至托臂330-6对应的位置，以执行工件拾取的排队。在托臂330-1对应位置上放置工件完毕后，工件被第二转盘320旋转至托臂330-1对应的位置由搬运子系统200进行工件拾取，并由搬运子系统200将后续工件放置在托臂330-1对应的位置。用于排队的托臂330工位上方可以不设置构件，以便于人工实时监测，以确保硬度检测正常进行。

在一些实施例中，托臂330-3对应位置上方的第一清洁机构400仅用于清洁工件的一个表面。工件的另一个表面可以由第二清洁机构清洁。具体地，在搬运子系统200将工件放置在托臂330-1对应的位置之前，搬运子系统200可以先将工件放置在第二清洁机构进行清洁，之后旋转工件，以使工件未清洁的表面朝上，便于第一清洁机构400进行清洁。在一个实施例中，可以根据搬运子系统200的动线排布第二清洁机构的方位，例如将第二清洁机构和收集箱设置在搬运子系统200的两侧。搬运子系统200从上料子系统100拾取工件供先送至第二清洁机构，再送至检测子系统300，检测完毕后将工件送至投放孔211。

如图5所示，在托臂330上设置有第一通孔331。在第一通孔331相对的两侧分别设置第一U型件351和第二U型件352。第一U型件351和第二U型件352的U型开口均面向托臂330设置，使得在托臂330与第一U型件351和第二U型件352之间分别形成第一滑道和第二滑道。在第一滑道和第二滑道中分别可滑动地设置有相对布置的第一V型块353和第二V型块354。第一V型块353和第二V型块354之间形成工件卡位350。第一V型块353和第二V型块354可以同向或背向移动，一方面可以切换工件卡位350上工件的张开和锁定状态，另一方面可以在一定尺寸范围内进行不同尺寸、品种工件的硬度检测，使其可以自动适应不同工件，达到多品种无级兼容的效果。

在一个实施例中，第一V型块353的尾部和第二V型块354的尾部分别通过复位弹簧与设置在托臂330上的第一固定块355和第二固定块356相连接。第一V型块353和/或第二V型块354还与驱动装置(图中未示出)相连接。驱动装置可以采用气缸。

使用时，控制系统控制气缸驱动第一V型块353和第二V型块354相对相外移动，使得工件卡位350张开。机械手220将抓取的工件放置到第一V型块353和第二V型块354之间形成的工件卡位350中，气缸松开，第一V型块353和第二V型块354在复位弹簧的作用下相对相内移动，将工件夹紧。即在控制系统的控制下控制气缸将第一V型块353和第二V型块354自动撑开，之后在复位弹簧的作用下第一V型块353和第二V型块354自动收紧。

在一些实施例中，如图6所示，在托臂330下方固定有支撑环360，支撑环360可以环绕于第二转盘320的外周。支撑环360上设置有缺口361，缺口361的数量和托臂330的数量对应。缺口361位于托臂330的第一通孔331下方。由此支撑环360可以用于对放入工件卡位350中的工件进行支撑和限位，防止其掉落。压头341可以和托臂330的第一通孔331、缺口361相对设置。在压头341的下方设置有旋转支撑柱342。也就是说，缺口361设置在压头341和旋转支撑柱342之间位置处。使用时，工件被托臂330上的工件卡位350转动至压头341和旋转支撑柱342之间的位置，控制系统控制旋转支撑柱342向上移动，穿过缺口361和托臂330的第一通孔331至工件下表面支撑住工件，压头341向下移动，完成检测。

本发明实施例的硬度自动化检测系统工作过程具体如下：

在控制系统的控制下，第一转盘上的托盘转动至取件位置，搬运子系统的机械手从托盘中将工件搬运至检测子系统中的工件卡位上，第二转盘转动将工件经过清洁机构毛刷的清洁后转运至硬度检测装置的压头下方，硬度检测装置完成硬度检测并将数据传送至控制系统，控制系统根据预设数据判断该工件属于合格件、高硬度件、异常件或低硬度件，然后控制机械手将该工件放入对应的合格件投放孔、高硬度件投放孔、异常件投放孔和低硬度件中，即完成一个工件的检测。往复进行，即可对工件进行硬度自动化检测。

在本申请实施例中，在控制系统中可以设置有数据互锁模块。即，如果控制系统(如电脑端)没有记录数据，设备会停止工作。

在本申请实施例中，在控制系统中可以预设有多种不同的工件参数。具体的，系统停止后，可以通过控制系统重新选择产品、检测参数，下发任务编号和实际零件高度；之后，进行复位操作；料盘更换好料(工件)后，确保零件与实测高度一致；启动系统，即可进行该种工件的硬度检测。

通过采用上述技术方案，本发明实施例的硬度自动化检测装置可以实现硬度检测的连续自动化检测。另外，本发明实施例的硬度自动化检测装置通过自动化检测可以有效保证检测的准确性。本发明实施例的硬度自动化检测装置数据互锁技术可以保证数据与零件的一致性。此外，本发明的检测装置可以在一定尺寸范围内进行不同尺寸、品种工件的硬度检测，适应多尺寸品种工件的硬度检测，使其可以自动适应不同工件，达到多品种无级兼容的效果。

需要注意的是，本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

另外，上述具体实施例是示例性的，本领域技术人员可以在本发明公开内容的启发下想出各种解决方案，而这些解决方案也都属于本发明的公开范围并落入本发明的保护范围之内。本领域技术人员应该明白，本发明说明书及其附图均为说明性而并非构成对权利要求的限制。本发明的保护范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种多品种工件硬度自动化检测装置，其特征在于，包括上料子系统(100)、搬运子系统(200)、检测子系统(300)，上料子系统(100)用于工件的连续供料，搬运子系统(200)用于从上料子系统(100)中提取工件至检测子系统(300)；

检测子系统(300)包括机架(310)、转盘(320)、多个托臂(330)和硬度检测装置(340)；在托臂(330)上设置有工件卡位(350)，工件卡位(350)用于承载搬运子系统(200)拾取的工件；多个托臂(330)包括与拾取工位对应的托臂(330)和与硬度检测工位对应的托臂(330)，多个托臂(330)周向均匀安装在转盘(320)上，转盘(320)用于驱动多个托臂(330)周向旋转，以将工件从拾取工位旋转至硬度检测装置(340)下方进行硬度检测。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述托臂(330)上设置有第一U型件(351)和第二U型件(352)，第一U型件(351)内设置有第一V型块(353)，第二U型件(352)内设置有第二V型块(354)，第一V型块(353)在第一U型件(351)内可滑动，第二V型块(354)在第二U型件(352)内可滑动，第一V型块(353)和第二V型块(354)之间的空间为工件卡位(350)，第一V型块(353)和第二V型块(354)用于同向或背向移动。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，第一V型块(353)的尾部和第二V型块(354)的尾部分别通过复位弹簧与设置在托臂(330)上的第一固定块(355)和第二固定块(356)相连接，第一V型块(353)和/或第二V型块(354)还与驱动装置相连接；

当工件卡位(350)张开时，驱动装置驱动第一V型块(353)和第二V型块(354)相对相外移动；当工件卡位(350)夹紧时，第一V型块(353)和第二V型块(354)在复位弹簧的作用下相对相内移动。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述托臂(330)上工件工位所在的位置设置有第一通孔(331)；在托臂(330)下方固定有支撑环(360)，支撑环(360)环绕于第二转盘(320)的外周；支撑环(360)上设置有缺口(361)，缺口(361)的数量和托臂(330)的数量对应，缺口(361)位于托臂(330)的第一通孔(331)下方；

硬度检测装置(340)的压头(341)和第一通孔(331)、缺口(361)相对设置，在压头(341)的下方设置有旋转支撑柱(342)，在硬度检测时，旋转支撑柱(342)用于向上移动，穿过缺口(361)和第一通孔(331)至工件下表面支撑住工件，压头(341)向下移动，完成硬度检测。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述检测子系统(300)还包括第一清洁机构(400)，第一清洁机构(400)设置在转盘(320)侧部，且位于拾取工位和硬度检测工位之间，用于清洁工件卡位(350)中的工件；转盘(320)用于将搬运子系统(200)拾取的工件旋转至第一清洁机构(400)下方进行清洁，清洁完毕后将工件旋转至硬度检测装置(340)下方进行硬度检测。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述检测子系统(300)还包括第二清洁机构，第一清洁机构(400)和第二清洁机构分别用于清洁工件的上下表面。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述搬运子系统(200)的机架(310)设置有多个投放孔(211)，在每个投放孔(211)下侧放置有收集箱，多个投放孔(211)分别通过管道与对应位置的收集箱相衔接；

搬运子系统(200)用于根据硬度检测结果，将工件放入对应投放孔(211)中，再通过管道进入对应收集箱中。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述多个投放孔(211)分别为合格件投放孔、高硬度件投放孔、异常件投放孔和低硬度件投放孔。

9.一种多品种工件硬度自动化检测方法，其特征在于，所述方法应用于如权利要求1至8中任一项所述的装置，所述方法包括：

搬运子系统(200)用于从上料子系统(100)的取件位置中提取工件至检测子系统(300)的工件卡位(350)上；

转盘(320)转动将工件转运至硬度检测装置(340)的压头(341)下方，硬度检测装置(340)完成硬度检测并将数据传送至控制系统；

控制系统根据预设数据判断该工件属于合格件、高硬度件、异常件或低硬度件，然后控制搬运子系统(200)将该工件放入对应的投放孔(211)中。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，在将工件放置在检测子系统(300)的工件卡位(350)上之前，所述方法还包括：

搬运子系统(200)先将工件放置在第二清洁机构进行清洁，之后旋转工件，以使工件未清洁的表面朝上，并将工件放置在检测子系统(300)的工件卡位(350)上；

在工件转运至硬度检测装置(340)的压头(341)下方的过程中经过清洁工位，清洁工位的第一清洁机构(400)在清洁工位上对工件朝上的表面进行清洗。