CN204115668U - 面向小型机械零件形位误差检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种机械零件形位误差检测设备，特别涉及一种面向小型机械零件形位误差检测装置。在检测装置的基座上安装振动盘，振动盘连接料道，料道通过安装在基座顶部的料道支撑杆支撑，料道与传送带的进料端相对应，传送带的两侧安装限位板，传送带的上方安装检测固定架，检测固定架内安装激光位移传感器，检测固定架底部安装电磁铁，对应电磁铁在传送带上设置光电开关，传送带的出料端设置气缸挡块，电磁铁、传送带、激光位移传感器、光电开关和气缸挡块连接控制系统。本实用新型能解决小型规整零件多重形位误差的在线检测，且在检测过程中不需要人工干预，可自动剔除不合格零件，实现了检测自动化，提高了检测效率和精度。

Description

面向小型机械零件形位误差检测装置

技术领域

本实用新型涉及一种机械零件形位误差检测设备，特别涉及一种面向小型机械零件形位误差检测装置。

背景技术

机械零件的形位误差包括平面度、直线度等形状误差和平行度、垂直度等位置误差。一般零件的形位误差检测方法分为接触式检测和非接触式检测两大类。接触式检测方法传统方法主要有：塞规直尺测量、打表测量法、液平面法；常见的非接触测量有光束平面法、平面干涉仪、水平仪、激光干涉仪、白光干涉仪等。

塞规直尺对凸面的检测是将被测工件放于基准面(大理石)上，在边缘插入塞规，当平面度误差以下的塞规通过则工件合格。对凹面的检测，借助于直尺，将直尺抵住被侧面，将塞规插入，同样平面度误差以下塞规正常塞入工件合格。

打表测量法是将被测零件和测微计放在标准平板上，以标准平板作为测量基准面，用测微计沿实际表面逐点或沿几条直线方向进行测量。打表测量法按评定基准面分为三点法和对角线法：三点法是用被测实际表面上相距最远的三点所决定的理想平面作为评定基准面，实测时先将被测实际表面上相距最远的三点调整到与标准平板等高；对角线法实测时先将实际表面上的四个角点按对角线调整到两两等高。然后用测微计进行测量，测微计在整个实际表面上测得的最大变动量即为该实际表面的平面度误差。

液平面法是用液平面作为测量基准面，液平面由“连通罐”内的液面构成，然后用传感器进行测量。此法主要用于测量大平面的平面度误差。光束平面法是采用准值望远镜和瞄准靶镜进行测量，选择实际表面上相距最远的三个点形成的光束平面作为平面度误差的测量基准面。也可以使用激光平面度测量仪来测量大型平面度的误差。

水平仪是一种测量小角度的常用量具，可以用于测量相对于水平位置的倾斜角、机床类设备导轨的平面度和直线度、设备安装的水平位置和垂直位置等。

在“一种面向蒙皮框桁结构壳体的形位误差检测与评定方法”(CN 103712532A)中提供了一种蒙皮框桁结构壳体的形位误差检测与评定方法，但是也未能实现自动化检测；在“大型回转类零件便携式形位误差检测装置”(CN 101476870A)中提供了一种便携式形位误差检测装置，但是面向对象只能是大型回转类零件，检测对象单一，适应面狭窄。在“一种多探针平面度检测仪及其检测方法”(CN102620690B)中提供了一种多探针平面度检测仪及其相应的检测方法，该检测仪包括测量探针阵列、测量物镜、干涉显微镜、CCD成像装置、垂直扫描工作台和水平工作台，结构简单并且成本低。但是该检测设备只能针对平面度进行检测，要实现其他形状误差和位置误差检测还比较困难。另放置被测样品的水平工作台测量过程中需要运动，有运动就不能避免振动，而振动也必将影响着测量结果的最终准确性。

通过以上各种检测方法比较分析，接触式检测的传统检测方法存在的问题是不能在一个设备中把形位误差都检测出来的问题，效率低下且检测精度不高；而目前现有的非接触式的检测方法不但不能实现在线检测，而且对环境要求较高且检测设备昂贵。

实用新型内容

根据以上现有技术中的不足，本实用新型要解决的问题是：提供一种结构紧凑，能解决小型规整零件的平面度、直线度、平行度、垂直度等多重形位误差的在线检测，且在检测过程中不需要人工干预，可自动剔除不合格零件，实现了检测自动化，提高了检测效率和精度的面向小型机械零件形位误差检测装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

所述的面向小型机械零件形位误差检测装置，包括基座，基座上安装振动盘，振动盘的出料口与料道的进料端相连接，料道通过安装在基座顶部的料道支撑杆支撑，料道的出料端与传送带的进料端相对应，传送带的两侧安装限位板，传送带的上方安装检测固定架，检测固定架内安装激光位移传感器，检测固定架底部安装电磁铁，对应电磁铁在传送带上设置光电开关，传送带的出料端设置气缸挡块，电磁铁、传送带、激光位移传感器、光电开关和气缸挡块连接控制系统。

所述的面向小型机械零件形位误差检测装置通过振动盘对待检测工件实现自动上料和整列，同时，将料道宽度制作的与待检测工件宽度的大小相同，避免待检测工件在料道中姿态发生变换；在传动带上布置限位板防止了待检测工件的左右摆动，从而使工件按原有顺序和姿态进入检测区域。电磁铁通断电实现了待检测工件与传送带脱离，避免传送带振动给测量结果带来的误差；光点开光能够准确的检测工件是否到位，从而发出信号，由控制系统决定传送带运动和电磁铁的通电；气缸挡块采用的适气缸连接推板的结构，通过气缸推动推板来剔除不合格工件。

所述的面向小型机械零件形位误差检测装置实现了对待检测工件进行有序的检测，利用振动盘实现工件的自动上料，通过料道将工件运送至传动带，当待检测工件运动至检测位置时，工件触发光电开关，传送带停止运动，位于传送带上方电磁铁通电产磁，此时工件被吸至电磁铁上，通过激光位移传感器对工件上表面和前后左右表面进行点测距。当测距结束后，电磁铁断电，工件落至传送带，由传送带运走工件并运来下一个工件，重复上面测量步骤。在工件不合格时，由控制系统发出命令，由气缸挡块将不合格工件剔除，整个过程不需要人工干预，实现了检测自动化，提高了检测效率和精度，解决了小型规整零件的平面度、直线度、平行度、垂直度等多重形位误差的在线检测问题。

进一步地优选，传送带的出料端设置与其相配合的合格件集装箱，对应气缸挡块在传送带的一侧设置不合格件集装箱。方便合格工件与不合格工件的分类收集，降低了工作人员的工作量，提高了工作效率。

进一步地优选，振动盘安装在基座的一端，检测固定架安装在基座的另一端，料道支撑杆安装在基座的中间位置。方便整个系统有序的运行，装置的结构紧凑，占用空间少，安装方便。

进一步地优选，检测固定架的前面、后面、左面、右面和上面均安装有激光位移传感器。通过激光位置传感器能够进行平面度、直线度、平行度、垂直度等多重形位误差的在线检测，且检测过程无需人工干预，降低了人工成本，提高了检测精度。

进一步地优选，电磁铁至少设置两块。保证电磁铁能稳定的将待检测工件吸起，稳定性好。

一种面向小型机械零件形位误差检测方法，包括以下步骤：

1)、振动盘和料道对待检测工件进行定向传送至传送带；

2)、传送带将待检测工件传送至检测固定架的下方后，待检测工件触发传送带上的光电开关，光电开关将触发信号发送至控制系统，控制系统控制传送带停止运动，传送带上方的电磁铁通电，通电后的电磁铁将待检测工件吸至电磁铁上；

3)、电磁铁吸附待检测工件后，激光位移传感器对待检测工件的上表面和前后左右表面进行点测距；

4)、测距结束后，激光位移传感器将测距信号传送给控制系统，控制系统接受到信号后使电磁铁断电，工件落到传送带上随传送带继续向前运动，同时，控制系统根据激光位移传感器发送的信息判断待检测工件是否合格；

5)、若待检测工件合格，控制系统则不发出任何控制指令，合格的工件随传送带进入合格件集装箱；若待检测工件不合格，控制系统控制气缸挡块动作，气缸挡块将不合格的工件推入不合格件集装箱；

6)、检测下一待检测工件，重复以上步骤。

所述的激光位移传感器对待检测工件进行点测距的方法为：

1)、确定待检测工件的基准面；

2)、在待检测工件的除基准面以外的其他表面上随机进行抽样取点，选择3-6个点；

3)、通过激光位移传感器检测出每个点相对于激光位移传感器之间距离，其中，每个点对应一个激光位移传感器，所有的激光位移传感器均设置在同一水平面内；

4)、根据激光位移传感器所检测出的每个点到对应激光位移传感器的距离，选择最大值和最小值做差；

5)、将最大值和最小值的差与允许误差做比较，从而判断是否为合格产品。

其中，平面度、直线度、平行度、垂直度的测量原理：

平面度是指基片具有的宏观凹凸高度相对理想平面的偏差。采用激光测距的方法，得出平面上最高点与最低点之间的高度差，将高度差与允许的公差带进行比较，从而决策工件平面度是否在误差范围内；

例如：由于平面有无数点组成，在激光测点的坐标时，不可能全部测量，故采用抽样的方法，对方形零件的平面四个角点和中心点进行测量。激光位移传感器测出的是每点相对于激光发射器之间距离，设为δ₁，δ₂，δ₃，δ₄，δ₅，选择最大值与最小值，做差：

δ_i-δ_j＝Δ

对计算所得Δ与平面度允许误差δ比较，从而判读平面度是否符合要求。

直线度误差是通过寻找包含此直线的两条平行直线的最小距离来确定。本实用新型中同样对该直线若干点进行激光测距，从而得到最高点与最低点之间的高度差，进而与直线度允许的公差带进行比较，决策工件直线度是否符合要求。

平行度公差是一种定向公差，是被测要素相对基准在方向上允许的变动全量。两个面平行度是以其中一个面为基准面，观测另一个面是否处于平行于基准面的两个相距为平行度误差的两个平行面内。本实用新型测量方法与千分表测量原理相似，是通过定位一个基准面，测量另一个面内点的最大位移和最小位移，其测量计算方法与平面度测量是同样的。

垂直度，当基准是平面，被评价的是平面时，垂直度是垂直于基准平面且距离最远的两个包含被测平面上的点的平面之间的距离。本实用新型的测量方法是以其中一面为基准面，通过激光检测另一面之间点的水平距离，评价水距离与垂直度误差大小，从而判定工件垂直度是否符合要求。

本实用新型所具有的有益效果是：

1、本实用新型采用激光测距法对规整零件进行在线检测，通过对平面上最高点与最低点之间的高度差与允许公差的比较判断零件是否合格，测量方法简单，不但能够实现形位误差的多重检测，还提高了检测效率和检测精度。

2、本实用新型采用电磁原理将待检工件从振动部件隔离开后再进行检测，避免了检测过程中因振动带来的检测误差，提高了检测精度和检测准确度。

3、本实用新型采用光电开关、电磁铁、激光位移传感器、气缸挡块以及控制系统等部件的配合，更好的实现了零件检测过程的管理，在检测过程中无需人工干预，实现了工件的全自动在线检测。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的检测流程图；

图3为本实用新型的平面度测量结构示意图；

图4为本实用新型的垂直度测量结构示意图；

其中，1、基座；2、振动盘；3、料道；4、料道支撑杆；5、限位板；6、电磁铁；7、激光位移传感器；8、控制系统；9、检测固定架；10、传送带；11、光电开关；12、气缸挡块；13、不合格件集装箱；14、合格件集装箱。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施例做进一步描述：

如图1所示，本实用新型所述的面向小型机械零件形位误差检测装置，包括基座1，基座1的一端安装振动盘2，振动盘2的出料口与料道3的进料端相连接，料道3通过安装在基座1中间位置的顶部的料道支撑杆4支撑，料道3的出料端与传送带10的进料端相对应，传送带10的两侧安装限位板5，传送带10的上方安装检测固定架9，检测固定架9安装在基座1的末端，检测固定架9的前面、后面、左面、右面和上面均安装有激光位移传感器7，检测固定架9的底部连接至少2块电磁铁6，对应靠近传送带10出料端的电磁铁6在传送带10上设置光电开关11，保证在触发光电开关11时，电磁铁6能将工件吸附，传送带10的出料端设置气缸挡块12，电磁铁6、传送带10、激光位移传感器7、光电开关11和气缸挡块12连接控制系统8。

传送带10的出料端设置与其相配合的合格件集装箱14，对应气缸挡块12在传送带10的一侧设置不合格件集装箱13，方便合格工件与不合格工件的分类收集，降低了工作人员的工作量，提高了工作效率。

如图2所示，本实用新型所述的面向小型机械零件形位误差检测方法，包括以下步骤：

1)、振动盘2和料道3对待检测工件进行定向传送至传送带10；

2)、传送带10将待检测工件传送至检测固定架9的下方后，待检测工件触发传送带10上的光电开关11，光电开关11将触发信号发送至控制系统8，控制系统8控制传送带10停止运动，传送带10上方的电磁铁6通电，通电后的电磁铁6将待检测工件吸至电磁铁6上；

3)、电磁铁6吸附待检测工件后，激光位移传感器7对待检测工件的上表面和前后左右表面进行点测距；

4)、测距结束后，激光位移传感器7将测距信号传送给控制系统8，控制系统8接受到信号后使电磁铁6断电，工件落到传送带10上随传送带10继续向前运动，同时，控制系统8根据激光位移传感器7发送的信息判断待检测工件是否合格；

5)、若待检测工件合格，控制系统8则不发出任何控制指令，合格的工件随传送带进入合格件集装箱14；若待检测工件不合格，控制系统8控制气缸挡块12动作，气缸挡块12将不合格的工件推入不合格件集装箱13；

6)、检测下一待检测工件，重复以上步骤。

如图3-图4所示，本实用新型所述的激光位移传感器7对待检测工件进行点测距的方法为：

1)、确定待检测工件的基准面；

2)、在待检测工件的除基准面以外的其他表面上随机进行抽样取点，选择3-6个点；

3)、通过激光位移传感器7检测出每个点相对于激光位移传感器7之间距离，其中，每个点对应一个激光位移传感器7，所有的激光位移传感器7均设置在同一水平面内；

4)、根据激光位移传感器7所检测出的每个点到对应激光位移传感器7的距离，选择最大值和最小值做差；

5)、将最大值和最小值的差与允许误差做比较，从而判断是否为合格产品。

本实用新型利用电磁原理将待检工件从振动部件隔离开，再进行检测，避免了检测过程中因振动带来的检测误差；采用激光位移传感器进行测距，实现了工件形位误差多重检测，并提高了检测效率和精度；本实用新型通过控制系统控制传送带、电磁铁、光电开关、气缸挡块以及激光位置传感器的配合，将工件进行排序检测，更好的实现了零件检测过程的管理和工件的全自动在线检测。

Claims (5)

1.一种面向小型机械零件形位误差检测装置，包括基座(1)，其特征在于：基座(1)上安装振动盘(2)，振动盘(2)的出料口与料道(3)的进料端相连接，料道(3)通过安装在基座(1)顶部的料道支撑杆(4)支撑，料道(3)的出料端与传送带(10)的进料端相对应，传送带(10)的两侧安装限位板(5)，传送带(10)的上方安装检测固定架(9)，检测固定架(9)内安装激光位移传感器(7)，检测固定架(9)底部安装电磁铁(6)，对应电磁铁(6)在传送带(10)上设置光电开关(11)，传送带(10)的出料端设置气缸挡块(12)，电磁铁(6)、传送带(10)、激光位移传感器(7)、光电开关(11)和气缸挡块(12)连接控制系统(8)。

2.根据权利要求1所述的面向小型机械零件形位误差检测装置，其特征在于：所述的传送带(10)的出料端设置与其相配合的合格件集装箱(14)，对应气缸挡块(12)在传送带(10)的一侧设置不合格件集装箱(13)。

3.根据权利要求1所述的面向小型机械零件形位误差检测装置，其特征在于：所述的振动盘(2)安装在基座(1)的一端，检测固定架(9)安装在基座(1)的另一端，料道支撑杆(4)安装在基座(1)的中间位置。

4.根据权利要求1所述的面向小型机械零件形位误差检测装置，其特征在于：所述的检测固定架(9)的前面、后面、左面、右面和上面均安装有激光位移传感器(7)。

5.根据权利要求1所述的面向小型机械零件形位误差检测装置，其特征在于：所述的电磁铁(6)至少设置两块。