CN209432097U - 一种内齿形工件的齿顶圆平均直径检测机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种内齿形工件的齿顶圆平均直径检测机构，包括四组相同的检测组件，四者环绕同一中心线布置且相邻两者的夹角为90度；每组检测组件包括：导向块，设有沿所述圆周的径向延伸的导向槽；滑块，包括与导向槽适配的主体部；检测臂，安装于所述主体部；限位块，固连于所述导向块，滑块向外滑动到极限位置时，所述检测臂与所述限位块相抵触；气缸，用于驱动所述滑块沿所述导向槽滑动；位移传感器，包括设在壳体内的弹簧以及自壳体延伸出来的检测轴，所述检测轴的一端与所述弹簧相抵接，另一端与所述滑块的外侧相抵接，以检测所述滑块的径向位移。该齿顶圆平均直径检测机构能够快速准确地检测出内齿形工件的齿顶圆平均直径。

Description

一种内齿形工件的齿顶圆平均直径检测机构

技术领域

本实用新型涉及内齿形工件组装技术领域，特别是涉及一种内齿形工件的齿顶圆平均直径检测机构，用于检测内齿形工件的齿顶圆平均直径，以辅助内齿形工件的组装。

背景技术

现有技术中的一种柔性生产线，用于生产多种规格的具有内齿形工件的产品。该柔性生产线设置有检测工位，在该工位上检测内齿形工件的齿顶圆平均直径是否符合要求。

目前，检测内齿形工件的齿顶圆平均直径的方式是：三坐标测量仪采用探针探测内齿形工件的齿顶面上3-6个点的位置，然后绘出3-6个点所在的圆，然后取各圆直径的平均值。或者使用万工显微镜，通过调节目镜、视场和焦距，捕捉到齿顶，从而进行计算。上述两种检测方法一般10多分钟才能检测出一个内齿形工件的齿顶圆的平均直径，检测速度慢、检测效率低，无法适应生产线的生产节拍。

有鉴于此，如何快速准确地检测内齿形工件的齿顶圆平均直径，是本领域技术人员需要解决的技术问题。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种内齿形工件的齿顶圆平均直径检测机构，包括四组相同的检测组件，四者环绕同一中心线布置且相邻两者的夹角为90度；

每组所述检测组件包括：

导向块，设有沿径向延伸的导向槽；

滑块，包括与所述导向槽适配的主体部；

检测臂，安装于所述主体部；

限位块，固连于所述导向块，所述滑块向外滑动到极限位置时，所述检测臂与所述限位块相抵触；

气缸，用于驱动所述滑块沿所述导向槽滑动；

位移传感器，包括设在壳体内的弹簧以及自壳体延伸出来的检测轴，所述检测轴的一端与所述弹簧抵接，另一端与所述滑块的外侧抵接，以检测所述滑块的径向位移。

如此设置，使齿顶圆平均直径检测机构具有下述技术效果：

(1)由于四个检测臂可以各自独立移动，因此，检测时，各检测臂均能够移动到与内齿形工件的齿顶面相抵触的位置，使齿顶圆平均直径检测机构的中心线始终穿过内齿形工件的齿顶圆圆心，由此规避了圆心偏斜导致的检测偏差。因此，检测结果准确可靠。

(2)由于检测时仅需要四个检测臂与内齿形工件的齿顶面抵触即可，而不需要夹具固定，而且，检测时，可以由四个抵触位置一次性地对应出四个坐标点，并由四个坐标点对应出四个圆，并通过取四个圆的直径的平均值得出内齿形工件的齿顶圆平均直径。因此，检测速度快、检测效率高。

(3)由于位移传感器的检测轴可以随滑块的移动而移动，因此，该齿顶圆平均直径检测机构能够适用于不同齿顶圆直径的内齿形工件，从而能够满足柔性生产线上不同规格的产品的检测需求。

如上所述的齿顶圆平均直径检测机构，所述检测臂的顶部外侧面为弧面，所述弧面的各个圆心均位于所述中心线上。

如上所述的齿顶圆平均直径检测机构，所述主体部的内端设有与所述检测臂的底部适配的安装孔，所述检测臂的底部插装于所述安装孔；所述主体部的内端还设有与所述安装孔垂直贯通的螺纹孔，螺栓拧于所述螺纹孔，以顶紧所述检测臂。

如上所述的齿顶圆平均直径检测机构，所述滑块还包括抵触部，所述抵触部设于所述主体部的外端，所述滑块向内滑动到极限位置时，所述抵触部与所述限位块相抵触。

如上所述的齿顶圆平均直径检测机构，所述限位块固连在所述导向块的顶面，所述导向槽在所述导向块的顶面形成开口，所述抵触部自所述开口伸出所述导向槽。

如上所述的齿顶圆平均直径检测机构，各所述导向块一体设置为导向整块，所述导向整块的中心设有中心通孔，各所述导向槽的内端与所述中心通孔贯通，且各所述导向槽均为燕尾槽。

如上所述的齿顶圆平均直径检测机构，还包括连接板，各组所述检测组件均连于所述连接板，所述连接板的中心设有与六轴机器人的第六轴适配的轴孔。

如上所述的齿顶圆平均直径检测机构，每组所述检测组件还包括L形连接架，所述L形连接架包括平行于所述连接板的第一侧板和垂直于所述连接板的第二侧板；所述第一侧板连于所述连接板的底面，所述导向块连于所述连接板的顶面，所述气缸的缸体和所述位移传感器的壳体均连于所述第二侧板的外侧面，所述气缸的活塞杆和所述位移传感器的检测轴均向内穿过所述第二侧板。

如上所述的齿顶圆平均直径检测机构，每组所述检测组件还包括L形转接块和浮动接头，所述L形转接块包括垂直于所述连接板的第三侧板和第四侧板，所述活塞杆通过所述浮动接头与所述第三侧板相连，所述第四侧板与所述滑块相连。

如上所述的齿顶圆平均直径检测机构，还包括控制器，所述控制器包括：

存储模块，预存所述检测臂在第一位置时与所述中心线之间的距离S，所述第一位置指所述检测臂与所述限位块相抵触的位置；

四个位置采集模块，用于采集对应的所述检测臂的位置，并配置为：当采集到对应的所述检测臂处于所述第一位置以及第二位置时向对应的所述位移传感器发送检测指令，以便所述位移传感器测出沿周向依次排布的各所述检测臂在所述第一位置和所述第二位置间的位移L1、L2、L3、L4，所述第二位置指所述检测臂与待测内齿形工件的齿顶面相抵触的位置；

计算模块，用于根据S、L1、L2、L3、L4计算四个坐标点的位置(S-L1，0)、(0，S-L2)、(L3-S，0)、(0，L4-S)，并用于计算任三个所述坐标点形成的四个圆的直径以及四个直径的平均值d，d为待测的内齿形工件的齿顶圆平均直径。

附图说明

图1为本实用新型所提供齿顶圆平均直径检测机构一种具体实施例的结构示意图；

图2为应用具体实施例中的齿顶圆平均直径检测机构检测内齿形工件的齿顶圆平均直径的结构示意图；

图3为具体实施例中的检测臂在第一位置和第二位置的主视图；

图4为具体实施例中的检测臂的结构示意图；

图5为具体实施例拆除检测臂和螺栓的结构示意图；

图6为具体实施例中的导向块和限位块的结构示意图。

其中，图1至图6中的附图标记说明如下：

A齿顶圆平均直径检测机构，B内齿形工件；

1检测组件；

11导向块，111导向槽，a中心通孔，12滑块，121主体部，1211安装孔，1212螺纹孔，122抵触部，13检测臂，131弧面，14气缸，141活塞杆，15位移传感器，151检测轴，16L形连接架，17L形转接块，18浮动接头，19限位块；

2连接板，21轴孔。

具体实施方式

为了使本技术领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型的技术方案作进一步的详细说明。

请参考图1至图6，图1为本实用新型所提供齿顶圆平均直径检测机构一种具体实施例的结构示意图；图2为应用具体实施例中的齿顶圆平均直径检测机构检测内齿形工件的齿顶圆平均直径的结构示意图；图3为具体实施例中的检测臂在第一位置和第二位置的主视图；图4为具体实施例中的检测臂的结构示意图；图5为具体实施例拆除检测臂和螺栓的结构示意图；图6为具体实施例中的导向块和限位块的结构示意图。

首先，需要说明的是，上下文所述的顶、底等方位词均是基于图1中的视角而言的。

如图1所示，该齿顶圆平均直径检测机构A(以下简称检测机构)包括四组结构相同的检测组件1，四组检测组件1环绕同一中心线布置且相邻两组检测组件1的夹角为90度。

如图1所示，每组检测组件1包括导向块11、滑块12、检测臂13、限位块19、气缸14和位移传感器15。

其中，导向块11设有沿圆周的径向延伸的导向槽111。

其中，滑块12包括主体部121，主体部121与导向槽111适配，即主体部121的横截面形状、尺寸均与导向槽111的横截面形状、尺寸基本一致。

其中，检测臂13安装于滑块12的主体部121。

其中，限位块19固连于导向块11，当滑块12向外滑动到极限位置时，检测臂13与限位块19相抵触。

其中，气缸14的活塞杆141与滑块12相连，以驱动滑块12沿导向槽111滑动。

其中，位移传感器15包括壳体、设在壳体内的弹簧(图中不可见)、自壳体延伸出来的检测轴151。检测轴151的一端与弹簧抵接，另一端与滑块12的外侧(即远离圆心的一侧)抵接。当滑块12向外滑动时，抵压检测轴151外移，使弹簧压缩量增大；当滑块12向内滑动时，在弹簧的弹性力作用下，检测轴151内移。检测轴151的移动触发位移传感器15的内部信号发生变化，位移传感器15的内部控制单元根据内部信号的变化获知检测轴151的位移，也即滑块12的位移。

应用时，如图2和图3所示，该检测机构的顶部朝下、底部朝上。应用过程为：

先利用气缸14向外拉动滑块12，直至检测臂13向外移动到极限位置(即检测臂13与限位块19相抵触的位置)，将该极限位置记为第一位置。检测臂13在第一位置时，检测臂13与中心线之间的距离记为S。可以理解，由于各检测组件1结构相同且均环绕同一中心线布置，所以各检测臂13对应的S的值相同。

然后，利用气缸14向内推动滑块12，同时驱动检测机构向下移动，直至检测臂13的顶部伸入到内齿形工件B的齿形孔内。之后，利用气缸14向外拉动滑块12，直至检测臂13移动到与内齿形工件B的齿顶面相抵触的位置，将该位置记为第二位置。

期间，利用位移传感器15检测各检测臂13自第一位置移动到第二位置对应的位移。第一检测臂、第二检测臂、第三检测臂、第四检测臂沿周向依次排布，四者对应的位移依次记为L1、L2、L3、L4。

然后，根据S、L1、L2、L3、L4计算出四个坐标点的位置(S-L1，0)、(0，S-L2)、(L3-S，0)、(0，L4-S)，依据三个坐标点可确定一个圆的原理，可得出四个圆，计算四个圆的直径d1、d2、d3、d4，并计算4个圆的直径的平均值d，d＝d1+d2+d3+d4/4，d即为待测的齿顶圆平均直径。

具体实施中，该检测机构可以设置控制器，通过控制器实现d的自动计算。具体的，控制器可以包括存储模块、四个位置采集模块以及计算模块。

其中，存储模块预存有S。

其中，各位置采集模块用于采集各检测臂13的位置，并配置为：当采集到检测臂13处于第一位置以及第二位置时，向对应的位移传感器15发送检测指令。位移传感器15的控制单元通过比较检测到的两次内部信号的差异，得出L1、L2、L3、L4。

其中，计算模块根据S、L1、L2、L3、L4计算出四个坐标点的位置(S-L1，0)、(0，S-L2)、(L3-S，0)、(0，L4-S)，并计算任三个坐标点形成的四个圆的直径d1、d2、d3、d4，并计算四个直径的平均值d。

进一步的，如图1所示，该检测机构还设有连接板2，各组检测组件1均安装于连接板2。

并且，连接板2的中心设有与六轴机器人的第六轴适配的轴孔21。应用前，将六轴机器人放置在柔性生产线的检测工位附近，并使六轴机器人的第六轴位于检测工位正上方。然后，使第六轴贯穿过连接板2的轴孔21，使各组检测组件通过连接板2与第六轴相连。并且，连接状态下连接板2的顶面朝下、底面朝上。

应用时，当内齿形工件流转到柔性生产线的检测工位时，六轴机器人的第六轴带动检测机构向下移动，使齿顶圆检测机构的检测臂13的顶部伸入到内齿形工件的齿形孔内，检测完成后，六轴机器人的第六轴带动检测机构向上移动，使齿顶圆检测机构的检测臂13脱出内齿形工件的齿形孔，以便检测合格的内齿形工件继续流转到下一工位。由此实现了齿顶圆直径的在线检测。

具体实施例中，如图1所示，每组检测组件1包括L形连接架16，L形连接架16包括平行于连接板2的第一侧板和垂直于连接板2的第二侧板。第一侧板连于连接板2的底面，导向块11连于连接板2的顶面。气缸14的缸体连于第二侧板的外侧面，气缸14的活塞杆141向内穿过第二侧板与滑块12相连。位移传感器15的壳体连于第二侧板的外侧面，检测轴151向内穿过第二侧板与滑块12的外侧相抵接。如此，实现了检测组件1与连接板2的连接，这种连接方式不会妨碍活塞杆141的伸缩和检测轴151的移动。当然，连接板2与检测组件1的连接方式并不局限于此，比如，也可以使气缸14的缸体和位移传感器15的壳体直接连于连接板2的顶面。

具体实施例中，如图1所示，每组检测组件1还包括L形转接块17和浮动接头18，L形转接块17包括垂直于连接板2的第三侧板和第四侧板，活塞杆141通过浮动接头18与第三侧板相连，第四侧板与滑块12相连。设置L形转接块17，便于活塞杆141与滑块12的连接，设置浮动接头18，利于提高气缸14驱动的准确性。

具体实施例中，如图1所示，滑块12还包括抵触部122，滑块12向内滑动到极限位置时，抵触部122与限位块19相抵触。如此，限位块19一方面可以限定滑块12向外滑动到的极限位置，另一方面还可以限定滑块12向内滑动到的极限位置。

具体实施例中，如图1所示，限位块19设于导向块11的顶面，导向槽111在导向块11的顶面形成开口，抵触部122自开口伸出导向槽111，以与限位块19相抵触。将限位块19连在导向块11的顶面，不会影响滑块12在导向槽111的滑动。

具体实施例中，如图4所示，检测臂13的顶部外侧面为弧面131，弧面131的各圆心位于中心线上。如此，利于进一步提升检测结果的准确性。需要说明的是，弧面131的直径越接近内齿形工件的齿顶圆直径，检测结果越准确。因此，应用中，当待测内齿形工件的齿顶圆直径与检测臂13的顶部外侧面直径相差较大时，需要更换检测臂。

具体实施例中，如图5所示，滑块12的主体部121的内端设有与检测臂13的底部适配的安装孔1211，检测臂13的底部插装于安装孔1211。图中，该安装孔1211为方形孔。并且，主体部121的内端还设有与安装孔1211垂直贯通的螺纹孔1212，螺栓拧于螺纹孔1212中，以顶紧检测臂13。如此设置，便于快速更换检测臂13。

具体实施例中，如图4所示，检测臂13的中部的横截面积大于检测臂13的底部的横截面积，使中部和底部的交接处形成第一台阶面，组装状态下，该第一台阶面与滑动块的主体部121的顶面贴合，以限定检测臂13相对安装孔1211的插装位置。并且，检测臂13的中部的横截面积也大于检测臂13的顶部的横截面积，使中部和顶部的交接处形成第二台阶面，检测时，该第二台阶面与内齿形工件的端面抵触，以限定检测臂13伸入内齿形工件B的齿形孔的深度。

具体实施例中，如图6所示，导向块11的导向槽111为导向精度较高的燕尾槽，即导向槽111的横截面呈燕尾形。并且，各导向块11一体设置为导向整块，如此，利于保证各导向块11位于同一圆周上。图中，导向整块呈“十”字形。并且，导向整块的中心设有中心通孔a，各导向槽111的内端与中心通孔a贯通，如此，便于导向槽111的加工成型。

综上所述，该检测机构具有下述技术效果：

1、检测时能够保证检测机构的中心线穿过内齿形工件的圆心，由此保证了检测结果的准确性；

2、检测速度快且检测效率高；

3、能够适用于不同规格的内齿形工件；

4、能够方便快速地更换检测臂；

5、能够与六轴机器人的第六轴连接，从而实现齿顶圆平均直径的在线检测。

以上对本实用新型所提供的一种内齿形工件的齿顶圆平均直径检测机构进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种内齿形工件的齿顶圆平均直径检测机构，其特征在于，包括四组相同的检测组件(1)，四者环绕同一中心线布置且相邻两者的夹角为90度；每组所述检测组件(1)包括：

导向块(11)，设有沿径向延伸的导向槽(111)；

滑块(12)，包括与所述导向槽(111)适配的主体部(121)；

检测臂(13)，安装于所述主体部(121)；

限位块(19)，固连于所述导向块(11)，所述滑块(12)向外滑动到极限位置时，所述检测臂(13)与所述限位块(19)相抵触；

气缸(14)，用于驱动所述滑块(12)沿所述导向槽(111)滑动；

位移传感器(15)，包括设在壳体内的弹簧以及自壳体延伸出来的检测轴(151)，所述检测轴(151)的一端与所述弹簧抵接，另一端与所述滑块(12)的外侧抵接。

2.根据权利要求1所述的齿顶圆平均直径检测机构，其特征在于，所述检测臂(13)的顶部外侧面为弧面(131)，所述弧面(131)的各个圆心均位于所述中心线上。

3.根据权利要求2所述的齿顶圆平均直径检测机构，其特征在于，所述主体部(121)的内端设有与所述检测臂(13)的底部适配的安装孔(1211)，所述检测臂(13)的底部插装于所述安装孔(1211)；所述主体部(121)的内端还设有与所述安装孔(1211)垂直贯通的螺纹孔(1212)，螺栓拧于所述螺纹孔(1212)，以顶紧所述检测臂(13)。

4.根据权利要求1所述的齿顶圆平均直径检测机构，其特征在于，所述滑块(12)还包括抵触部(122)，所述抵触部(122)设于所述主体部(121)的外端，所述滑块(12)向内滑动到极限位置时，所述抵触部(122)与所述限位块(19)相抵触。

5.根据权利要求4所述的齿顶圆平均直径检测机构，其特征在于，所述限位块(19)固连在所述导向块(11)的顶面，所述导向槽(111)在所述导向块(11)的顶面形成开口，所述抵触部(122)自所述开口伸出所述导向槽(111)。

6.根据权利要求1所述的齿顶圆平均直径检测机构，其特征在于，各所述导向块(11)一体设置为导向整块，所述导向整块的中心设有中心通孔(a)，各所述导向槽(111)的内端与所述中心通孔(a)贯通，且各所述导向槽(111)均为燕尾槽。

7.根据权利要求1-6任一项所述的齿顶圆平均直径检测机构，其特征在于，还包括连接板(2)，各组所述检测组件(1)均连于所述连接板(2)，所述连接板(2)的中心设有与六轴机器人的第六轴适配的轴孔(21)。

8.根据权利要求7所述的齿顶圆平均直径检测机构，其特征在于，每组所述检测组件(1)还包括L形连接架(16)，所述L形连接架(16)包括平行于所述连接板的第一侧板和垂直于所述连接板的第二侧板；所述第一侧板连于所述连接板(2)的底面，所述导向块(11)连于所述连接板(2)的顶面，所述气缸(14)的缸体和所述位移传感器(15)的壳体均连于所述第二侧板的外侧面，所述气缸(14)的活塞杆(141)和所述位移传感器(15)的检测轴(151)均向内穿过所述第二侧板。

9.根据权利要求8所述的齿顶圆平均直径检测机构，其特征在于，每组所述检测组件(1)还包括L形转接块(17)和浮动接头(18)，所述L形转接块(17)包括垂直于所述连接板的第三侧板和第四侧板，所述活塞杆(141)通过所述浮动接头(18)与所述第三侧板相连，所述第四侧板与所述滑块(12)相连。

10.根据权利要求1-6任一项所述的齿顶圆平均直径检测机构，其特征在于，还包括控制器，所述控制器包括：

存储模块，预存所述检测臂(13)在第一位置时与所述中心线之间的距离S，所述第一位置指所述检测臂(13)与所述限位块(19)相抵触的位置；

四个位置采集模块，用于采集所述检测臂(13)的位置，并配置为：当采集到对应的所述检测臂(13)处于所述第一位置以及第二位置时向对应的所述位移传感器(15)发送检测指令，以便所述位移传感器(15)测出沿周向依次排布的各所述检测臂(13)在所述第一位置和所述第二位置间的位移L1、L2、L3、L4，所述第二位置指所述检测臂(13)与待测内齿形工件的齿顶面相抵触的位置；

计算模块，用于根据S、L1、L2、L3、L4计算四个坐标点的位置(S-L1，0)、(0，S-L2)、(L3-S，0)、(0，L4-S)，并用于计算任三个所述坐标点形成的四个圆的直径以及四个直径的平均值d，d为待测的内齿形工件的齿顶圆平均直径。