真空泵叶片装配质量检测方法及专用装置

摘要

一种真空泵叶片装配质量的检测方法及其专用装置，属于真空泵叶片装配检测技术领域。其装置是在机床本体上部安装的叶片卡紧装置及机械手，工作台面上固定有用于安装真空泵叶片的底座，机床本体工作台面下方的空腔内安装有电机驱动装置，其减速机的输出轴穿过底座，安装叶片时，减速机的输出轴与工作台面上部的叶片卡紧装置相连，在工作台面上叶片一侧安装传感器定位装置，其固定支架上固定有三个激光位移传感器，分别用于检测叶片上盖圆周测点位移值和叶片端部圆周测点位移值，工控计算机分别与卡紧装置、伺服电机驱动器、激光位移传感器相连，用于控制整个装置的工作。本发明测量精度高，速度快，对产品逐件检测，杜绝了漏检的发生。

权利要求

1.一种真空泵叶片装配质量的检测方法，其特征在于：安装好待检测的叶片后，叶片在设计转速转动的过程中，通过激光传感器采集叶片在旋转时的位移数据，根据采集的数据判断产品装配是否合格，整个检测过程通过计算机程序来控制，所述的计算机程序流程为：首先，初始化参数，包括：各段工序的时间限值，电机加速时间，叶片设计转速，采集数据量，判断产品合格的技术指标值；

然后，各运动部件进入初始位，判断是否有待检测叶片？如果没有，继续等待，如果有，机械手动作，抓取真空泵叶片；

启动叶片卡紧装置卡紧叶片，激光位移传感器进入检测位；

伺服电机驱动器驱动伺服电机转动并加速，判断编码器反馈回来的转速值是否达到叶片设计转速？如否，继续加速转动；如是，则维持叶片设计转速并通过激光位移传感器采集真空泵叶片在旋转时的位移数据，数据包括叶片上盖圆周测点位移值和叶片端部圆周测点位移值；

判断采集数据是否完毕？如否，继续采集，如是，电机带动叶片减速至停止，并对数据进行统计处理；

判断所检测的叶片是否合格？根据判断结果驱动机械手分别将叶片送往合格品区或不合格品区，完成一个工作循环；

最后，判断是否继续检测？如继续检测，则重新让各部件返回初始位等待信号，如否，则结束检测，退出检测控制程序。

2.如权利要求1所述真空泵叶片装配质量检测方法的专用装置，其特征在于：包括

一机床本体(1)，其上部安装有叶片卡紧装置(7)及机械手(8)，工作台面(10)下方为空腔结构，工作台面(10)上固定有用于安装真空泵叶片(5)的底座(20)；

一电机驱动装置，置于机床本体工作台面(10)下方的空腔内，包括旋转编码器(2)、伺服电机(3)、减速机(4)及伺服电机驱动器，在伺服电机(3)尾部同轴位置安装有旋转编码器(2)，旋转编码器(2)内部的变送器与伺服电机驱动器相连，伺服电机(3)另一端与减速机(4)连接，减速机(4)的输出轴(19)穿过底座(20)，安装叶片(5)时，减速机(4)的输出轴(19)与工作台面(10)上部的叶片卡紧装置(7)相连；

一传感器定位装置(9)，安装在工作台面(10)上真空泵叶片(5)一侧，由一定位气缸(112)和与该气缸(112)旋转轴相连的传感器固定支架(14)组成，在传感器定位装置(9)的固定支架(14)上固定有三个激光位移传感器(6)，其中两个传感器置于叶片(5)上盖圆周不同的测点位置，另一个传感器置于叶片(5)端部圆周测点位置；

一叶片卡紧装置(7)，安装于机床本体(1)上方，安装叶片(5)时与减速机的输出轴(19)相连，用于抓取、卡紧叶片(5)；

一工控计算机，分别与卡紧装置(7)、伺服电机驱动器、激光位移传感器(6)相连，用于控制整个装置的工作。

3.如权利要求2所述真空泵叶片装配质量检测方法的专用装置，其特征在于：所述的叶片卡紧装置(7)包括叶片夹紧及机械手下行气缸(113)、机械手水平运动气缸(111)、机械手夹紧气缸(114)、机械手(8)、螺母(21)、水平型材及竖直型材，在机床本体(1)上部安装有水平型材和与其相垂直的竖直型材，该竖直型材在水平型材上作水平相对滑动，机械手水平运动气缸(111)安装在水平型材上，通过气缸连杆与竖直型材相连，叶片夹紧及机械手下行气缸(113)安装在竖直型材上，所述叶片夹紧及机械手下行气缸(113)为双行程气缸，机械手托板(22)安装在叶片夹紧及机械手下行气缸(113)的第一行程伸出杆(15)上，第二行程伸出杆端部连接有螺母(21)，机械手夹紧气缸(114)安装于机械手(8)的托板(22)下方，其伸出杆与机械手(8)的手抓(18)连接，控制机械手(8)的张开、抓紧动作。

说明书

技术领域

本发明涉及装配件检测技术，具体地说是一种可用于真空泵叶片自动装配生产线上对装配完成的叶片进行质量检测的方法及其专用装置。

背景技术

真空泵叶片因其零部件尺寸较小且采用轻质材料，装配工艺复杂，所以一直以来都采用人工进行装配。而加工完成的产品，通常采取批量取样检验的方式进行检验。采用人工装配一方面因工人技术熟练程度不同，装配的速度和质量会有很大差别，产品质量控制起来较难；另一方面因为叶片的零部件小巧且较锋利，容易对人体产生伤害。随着技术进步，自动化装配技术深入到各个领域，从而为真空泵叶片装配的自动化提供了必要的技术基础，从而也可以克服以上人工装配带来的缺点，提高产品装配质量的稳定性和可控性。在采用自动化装配的同时，产品装配质量的在线检测亦被纳入整条装配线，是装配线中极为重要的环节，是实现自动化装配产品质量控制的必要保障。

发明内容

本发明的目的是提供一种真空泵叶片装配质量的检测方法及其专用装置。该检测装置对组装完成的产品进行逐件检测，杜绝了漏检的发生。
本发明的技术方案如下：
本发明检测方法：安装好待检测的叶片后，叶片在设计转速转动的过程中，通过激光传感器采集叶片在旋转时的位移数据，根据采集的数据判断产品装配是否合格，整个检测过程通过计算机程序来控制。
所述的计算机程序流程为：
首先，初始化参数，包括：各段工序的时间限值，电机加速时间，叶片设计转速，采集数据量，判断产品合格的技术指标值；
然后，各运动部件进入初始位，判断是否有待检测叶片？如果没有，继续等待，如果有，机械手动作，抓取真空泵叶片；
启动叶片卡紧装置卡紧叶片，激光位移传感器进入检测位；
伺服电机驱动器驱动伺服电机转动并加速，判断编码器反馈回来的转速值是否达到叶片设计转速？如否，继续加速转动；如是，则维持叶片设计转速并通过激光位移传感器采集真空泵叶片在旋转时的位移数据，数据包括叶片上盖圆周测点位移值和叶片端部圆周测点位移值；
判断采集数据是否完毕？如否，继续采集，如是，电机带动叶片减速至停止，并对数据进行统计处理；
判断所检测的叶片是否合格？根据判断结果驱动机械手分别将叶片送往合格品区或不合格品区，完成一个工作循环；
最后，判断是否继续检测？如继续检测，则重新让各部件返回初始位等待信号，如否，则结束检测，退出检测控制程序。
本发明检测方法的专用装置，包括
一机床本体，其上部安装有叶片卡紧装置及机械手，工作台面下方为空腔结构，工作台面上固定有用于安装真空泵叶片的底座；
一电机驱动装置，置于机床本体工作台面下方的空腔内，包括旋转编码器、伺服电机、减速机及伺服电机驱动器，在伺服电机尾部同轴位置安装有旋转编码器，旋转编码器内部的变送器与伺服电机驱动器相连，伺服电机另一端与减速机连接，减速机的输出轴穿过底座，安装叶片时，减速机的输出轴与工作台面上部的叶片卡紧装置相连；
一传感器定位装置，安装在工作台面上真空泵叶片一侧，由一定位气缸和与该气缸旋转轴相连的传感器固定支架组成，在传感器定位装置的固定支架上固定有三个激光位移传感器，其中两个传感器置于叶片上盖圆周不同的测点位置，另一个传感器置于叶片端部圆周测点位置；
一叶片卡紧装置，安装于机床本体上方，安装叶片时与减速机的输出轴相连，用于抓取、卡紧叶片；
一工控计算机，分别与卡紧装置、伺服电机驱动器、激光位移传感器相连，用于控制整个装置的工作。
所述的叶片卡紧装置包括叶片夹紧及机械手下行气缸、机械手水平运动气缸、机械手夹紧气缸、机械手、螺母、水平型材及竖直型材，在机床本体上部安装有水平型材和与其相垂直的竖直型材，该竖直型材在水平型材上作水平相对滑动，机械手水平运动气缸安装在水平型材上，通过气缸连杆与竖直型材相连，叶片夹紧及机械手下行气缸安装在竖直型材上，所述叶片夹紧及机械手下行气缸为双行程气缸，机械手托板安装在叶片夹紧及机械手下行气缸的第一行程伸出杆上，第二行程伸出杆端部连接有螺母，机械手夹紧气缸安装于机械手的托板下方，其伸出杆与机械手的手抓连接，控制机械手的张开、抓紧动作。
本发明具有如下优点：
1.本发明结构合理，布置紧凑，机械装置工作可靠性高。
2.采用先进的激光传感器，测量精度高，速度快。
3、采用伺服驱动装置，可精确控制真空泵叶片的转速。
4、整个装置是机电一体设计，具有较高的检测速度和处理速度。
5、检测装置对组装完成的产品进行逐件检测，从而保证出厂的产品均为经过检测合格的产品，杜绝了漏检的发生；同时通过检测装置也可对生产工艺和装配过程提供必要的质量分析数据。

附图说明

图1为本发明专用装置的结构示意图。
图2为激光位移定位装置结构示意图。
图3为卡紧装置结构示意图。
图4为本发明专用装置的气动结构示意图。
图5为本发明方法的原理图。
图6为本发明方法的程序流程图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图详细说明本发明。
实施例：本发明检测方法是：安装好待检测的叶片5后，叶片5在设计转速转动的过程中，通过激光传感器6采集叶片在旋转时的位移数据，工业控制计算机根据采集的数据判断产品装配是否合格，整个检测过程通过工业控制计算机的程序来控制。具体如图5所示：
在上游工位组装完成的真空泵叶片5输送到指定位后，发信号到检测装置工业控制计算机，工业控制计算机接到该信号，就驱动机械手8动作将装配完成的真空泵叶片5抓取到检测装置的工作平台10上；工业控制计算机在接收到真空泵叶片5放置完毕的信号后，再发出指令驱动真空泵叶片卡紧装置7将真空泵叶片5卡紧；工业控制计算机同样在接收到真空泵叶片5已卡紧信号后即发出指令，使伺服电机驱动器驱动伺服电机3旋转，通过减速机4减速带动真空泵叶片5旋转。当真空泵叶片5旋转速度达到真空泵叶片5的设计转速时，工业控制计算机开始等时间间隔读取激光传感器6的测量值并存储在工业控制计算机的内部存储器中，待采集的数据达到设计的数据量时，工业控制计算机发出指令使伺服电机驱动器驱动伺服电机3减速到零转速，同时工业控制计算机对采集到的位移数据进行集中的数学统计处理，并根据处理结果来判断产品是否合格；根据判定的合格与否的结果，驱动机械手8将真空泵叶片5抓取到合格品区或不合格品区以等待进行下一步的处理。
如图6所示，本发明工业控制计算机程序流程为：
首先工业控制计算机上电自检，确认一切正常后，开始进行参数初始化，包括：各段工序的时间限值，电机加速时间，叶片设计转速，采集数据量，判断产品合格的技术指标值；
然后，各运动部件进入初始位，等待真空泵叶片5到来的信号，判断是否有待检测叶片？如果没有，继续等待，如果有，机械手动作，抓取真空泵叶片，在规定的时间限值内机械手完成真空泵叶片抓取动作后进入下一道工序；
叶片卡紧装置动作卡紧叶片，激光位移传感器进入检测位；
由工业控制计算机检测准备工作是否完成，准备完成后，伺服电机驱动器驱动伺服电机3转动并加速，判断编码器2反馈回来的转速值是否达到叶片5设计转速？如否，继续加速转动；如是，则维持叶片5设计转速并通过激光位移传感器6采集真空泵叶片5在旋转时的位移数据，数据包括叶片上盖圆周测点位移值和叶片端部圆周测点位移值；
判断采集数据是否完毕？如否，继续采集，如是，达到规定的数据采集量后，工业控制计算机发出指令使电机带动叶片减速至停止，并对数据进行统计处理；
判断所检测的叶片是否合格？根据判断结果驱动机械手分别将叶片送往合格品区或不合格品区，完成一个工作循环；
最后，判断是否继续检测？如继续检测，则重新让各部件返回初始位等待信号，如否，则结束检测，退出检测控制程序。
本发明检测方法的专用装置，如图1所示，包括：
一机床本体1，其上部安装有叶片卡紧装置7及机械手8，工作台面10下方为空腔结构，工作台面10上设有螺纹杆19，其上固定有用于安装真空泵叶片5的底座20；
一电机驱动装置，置于机床本体1工作台面10下方的空腔内，包括旋转编码器2、伺服电机3、减速机4及伺服电机驱动器，在伺服电机3尾部同轴位置安装有旋转编码器2，用于测量叶片5的实际转速，旋转编码器2内部的变送器经相应接口与伺服电机驱动器相连，伺服电机3另一端与减速机4连接，减速机4的输出轴与工作台面10上的螺纹杆19连接，安装叶片5时，减速机4的输出轴与工作台面10上部的叶片卡紧装置7相连。伺服电机驱动器型号：LXM05-D10F1；旋转编码器2型号：XCC1510PS01X。
一传感器定位装置9，如图2所示，安装在工作台面10上真空泵叶片5一侧，由一定位气缸112和与该气缸112旋转轴相连的传感器固定支架14组成，在传感器定位装置9的固定支架14上固定有三个激光位移传感器6，其中两个传感器置于叶片5上盖圆周不同的测点位置，另一个传感器置于叶片5端部圆周测点位置；定位气缸112通过三位二通电磁阀122动作控制传感器支架14向逆时针方向旋转90度角度，将真空泵叶片5就位通道让出来，待真空泵叶片5到位后，再通过三位二通电磁阀122使传感器支架14顺时针旋转90度，回到检测位置。本例激光传感器6采用神视公司生产的，型号为ANR1215的激光位移传感器。
一叶片卡紧装置7，如图3所示，安装于机床本体1上方，与减速机的输出轴相连，完成对叶片5的卡紧动作，卡紧后的真空泵叶片5由伺服电机3带动转动；卡紧装置7包括叶片夹紧及机械手下行气缸113、机械手水平运动气缸111、机械手夹紧气缸114、机械手8、螺母21、水平型材及竖直型材，在机床本体1上部安装有水平型材和与其相垂直的竖直型材，水平型材上带有滑道，竖直型材上带有与水平型材滑道相配合的滑轮，使竖直型材可在水平型材上作水平相对滑动，机械手水平运动气缸111安装在水平型材上，通过气缸连杆与竖直型材相连，叶片夹紧及机械手下行气缸113安装在竖直型材上，所述叶片夹紧及机械手下行气缸113为双行程气缸，机械手托板22安装在叶片夹紧及机械手下行气缸113的第一行程伸出杆15上，第二行程伸出杆端部连接有螺母21，机械手夹紧气缸114安装于机械手8的托板22下方，其伸出杆与机械手8的手抓18连接，控制机械手8的张开、抓紧动作，用于抓取叶片5。所述叶片夹紧及机械手下行气缸113的第一个行程是控制机械手8将叶片5就位到底座20上，第二个行程将螺母21套在输出轴19上并把持住螺母后，由伺服电机3驱动，将螺母21一直旋进到叶片5底部，将叶片5固定在底座20上。固定好叶片5后，双行程气缸113退行到叶片5上面，等待抓取下一个叶片。机械手水平运动气缸111用于控制机械手8的水平位置。本例所述机械手8跟汽车工业轴承件装配机床所用抓取轴承的机械手结构相同，只是大小和行程不同。
一工业控制计算机，分别与机械手8、卡紧装置7，、伺服电机驱动器、激光位移传感器6相连，用于控制各部件运动。
本发明中各气缸的气路结构示意图，如图4所示，机械手水平运动气缸111、传感器定位气缸112、叶片夹紧及机械手下行气缸113及机械手夹紧运动气缸114分别连接调速阀151～154、三位二通电磁阀161～164后分别与定压气源连通。调速阀用于调节气缸运行速度。
本装置除伺服电机驱动器和工业控制计算机外，其它部件均安装在机床本体1之上，形成一个整体机构。在就位真空泵叶片5时，先将激光位移传感器6移出检测位，待真空泵叶片5到位后，再移回到检测位；激光位移传感器6检测位移量信息并将其转换成模拟电信号通过信号线传输到工业控制计算机。通过工业控制计算机控制整个装置的工作过程。
由本发明检测装置看其工作过程：首先，真空泵叶片5装配线起动开始组装叶片5，组装完成的叶片5通过输运装置输送到检测装置的待检测位，同时发出一个叶片5到位信号通知检测装置工业控制计算机。工业控制计算机在此之前经过上电自检，参数初始化等步骤已做好准备工作，处于等待状态。一旦工业控制计算机接收到叶片5输送到位信号那开始进行动作。首先机械手水平运动气缸111动作，使机械手8水平运动到叶片5所在位置，然后叶片夹紧及机械手下行气缸113动作运动到第一行程位置；接着机械手夹紧气缸114动作驱动机械手抓住叶片5，后由叶片夹紧及机械手下行气缸113动作返回，接着机械手水平运动气缸111动作使机械手带着叶片5就位到检测位上方；再由叶片夹紧及机械手下行气缸113动作下行，将叶片5就位到检测位。将叶片5抓起后放到检测装置的检测位上；该动作完成后，真空泵叶片5卡紧装置7工作，叶片夹紧及机械手下行气缸113第二行程气缸动作将螺母21套在与减速机相连的螺纹杆19上，并施以一定的压力，同时工业控制计算机驱动伺服电机3转动，这时在叶片夹紧及机械手下行气缸113和伺服电机3的共同作用下，螺母21沿着螺纹杆19下行，直至将叶片5固定住，然后，叶片夹紧及机械手下行气缸113减压退行。将叶片5卡紧的同时激光位移传感器6也进入工作位，由传感器定位气缸112动作带动激光位移传感器的支架14转动90度。做好检测准备。此时工业控制计算机驱动伺服电机3转动，先是加速，在达到叶片5的设计转速后，维持该转速不变；在达到设计转速的同时，工业控制计算机即可通过激光传感器6采集位移变化数据，并存储在工业控制计算机的内存中。待数据量达到要求的采集量时，停止数据采集并驱动伺服电机3停止转动。同时工业控制计算机对采集到的位移量数据进行统计处理，得到统计结果并根据结果结合判断产品合格的技术指标值得出检测叶片5合格与否的结论。由下一工位对合格品与非合格品分别进行处理。至此一个叶片5的完整检测结束。通过该装置可连续进行产品的检测。整个过程可控制在30秒以内，能快速准确地完成检测工作。