零件孔径柔性在线测量装置

摘要

本发明公开了一种零件孔径柔性在线测量装置。在工作台的一侧装有升降式可调节定位平台；在工作台的中部装有导轨，基座的底部经滑块与导轨构成滑动副，基座顶部装有测量组件，测量组件两侧的基座顶部分别装有圆柱销，基座的一侧面上装有连接板；在工作台的另一侧装有底座，驱动气缸装在底座上，驱动气缸的气缸杆与基座的一侧面上的连接板连接。本发明通过调节定位块就能实现柔性化特点，通用性强，灵活性高，可用于形状各异零件的多规格孔径测量；该装置配合机械手之后，能够实现零件孔径的自动送料、定位装夹和自动测量，并能实现在线测量，进而实时地对加工系统进行相应的闭环补偿，优化生产参数，提高成品率。

权利要求

1.一种零件孔径柔性在线测量装置，其特征在于：在工作台(23)的一侧装有升降式可调节定位平台；在工作台(23)的中部装有导轨(8)，基座(4)的底部经滑块(7)与导轨(8)构成滑动副，基座(4)顶部装有测量组件(5)，测量组件(5)两侧的基座(4)顶部分别装有圆柱销，基座(4)的一侧面上装有连接板(3)；在工作台(23)的另一侧装有底座(1)，驱动气缸(2)装在底座(1)上，驱动气缸(2)的气缸杆与基座(4)的一侧面上的连接板(3)连接；

所述升降式可调节定位平台，包括上部定位平台(9)，上部滑套副，上部定位块(12)，下部定位块(13)，两个升降气缸，下部定位平台(15)，下部滑套副，底板(16)和两根丝杆；底板(16)装在工作台的一侧，沿底板(16)长边的两侧分别装有一个升降气缸，两根丝杆的一端垂直固定于底板(16)上，底板(16)与下部定位平台(15)采用下部滑套副连接，下部定位平台(15)下底面的两个螺母与各自丝杆分别构成螺旋副连接，调节下部定位平台(15)与底板(16)的相对位置；上部定位平台(9)与下部定位平台(15)采用上部滑套副连接，下部定位块(13)与上部定位块(12)相对设置于下部定位平台(15)上表面与上部定位平台(9)下表面，两个升降气缸的轴端部穿过下部定位平台(15)的通孔与上部定位平台(9)固定连接；沿下部定位平台(15)中部短边方向开有长腰孔，长腰孔上装有挡板(19)，挡板(19)的挡板面朝向测量组件(5)一侧，挡板(19)通过螺栓固定在下部定位平台(15)的长腰孔上。

2.根据权利要求1所述的一种零件孔径柔性在线测量装置，其特征在于：所述测量组件(5)为三门峡中原精密有限公司所生产的E-T-4180内径测量装置。

说明书

零件孔径柔性在线测量装置

技术领域

[0001] 本发明涉及一种采用机械方法的测量装置，具体涉及一种零件孔径柔性在线测量装置。

背景技术

[0002] 孔是机械零件中常见的一类特征，广泛存在于各类机械零件中。许多零件孔径的加工要求比较高，往往在加工完成后都需进行精密测量，例如轴承的内孔、电机端盖的内孔等等。而目前此类零件普遍采用大批量流水线连续生产，因此，零件孔径的测量尤为重要。

[0003] 目前常用的零件孔径测量方式有手动测量和自动测量两种。手动测量为人工手持量具对零件进行逐一测量。自动测量需设计一套专用夹具对零件定位夹紧后，再使用专用测量工具进行测量。人工测量效果受人为因素影响较大、稳定性不高，且手动测量无法满足大批量流水线连续加工的要求。自动测量夹具设计制造工作量大，不同的测量对象往往要设计不同的夹具，柔性化程度较低，设备通用性较差，且没有实时地对数据进行处理分析、指导生产实践，对于大批量流水线连续生产的零件，实时优化生产参数对提高成品率起着至关重要的作用。现有技术中也开发了一些自动化的检测设备，如发明专利CN1407314A是通过从圆筒形工件一端输入压缩空气，靠检测其背压来测量工件内径，虽然其能达到自动化大批量测量工件内径的要求，但其采用离线测量，不能实时的优化生产参数、指导生产实践，并且其结构复杂，系统的复杂性降低了测量精度；其次，该装置柔性化程度较低，只能检测同种规格零件孔径，设备的通用性不强。

[0004] 综上所述，目前零件孔径测量存在以下局限性：

[0005] 1)采用手动测量时，自动化程度低，人为因素影响大，采用人工记录数据，工人工作内容重复性高，且无法满足大批量流水线连续加工的要求。

[0006] 2)采用自动测量时，零件孔径测量机构通常采用离线测量，测量数据未能实时处理分析，不能实时的优化生产参数、指导生产实践。

[0007] 3)采用自动测量时，设备通常只针对一类零件进行孔径测量，柔性化程度较低，设备通用性较差，企业需采购多种测量设备，增加了测量成本。

发明内容

[0008] 为克服背景技术中对零件孔径测量存在的问题，本发明的目的在于提供一种零件孔径柔性在线测量装置，是一种在线测量、具有柔性化特点、自动测量结果准确可靠的测量装置。

[0009] 为了达到上述目的，本发明采取如下的技术方案：

[0010] 本发明是在工作台的一侧装有升降式可调节定位平台；在工作台的中部装有导轨，基座的底部经滑块与导轨构成滑动副，基座顶部装有测量组件，测量组件两侧的基座顶部分别装有圆柱销，基座的一侧面上装有连接板；在工作台的另一侧装有底座，驱动气缸装在底座上，驱动气缸的气缸杆与基座的一侧面上的连接板连接。

[0011] 所述升降式可调节定位平台，包括上部定位平台，上部滑套副，上部定位块，下部定位块，两个升降一气缸，下部定位平台，下部滑套副，底板和两根丝杆；底板装在工作台的一侧，沿底板长边的两侧分别装有一个升降气缸，两根丝杆的一端垂直固定于底板上，底板与下部定位平台采用下部滑套副连接，下部定位平台下底面的两个螺母与各自丝杆分别构成螺旋副连接，调节下部定位平台与底板的相对位置；上部定位平台与下部定位平台采用上部滑套副连接，下部定位块与上部定位块相对设置于下部定位平台上表面与上部定位平台下表面，两个升降气缸的轴端部穿过下部定位平台的通孔与上部定位平台固定连接；沿下部定位平台中部短边方向开有长腰孔，长腰孔上装有挡板，挡板的挡板面朝向测量组件一侧，挡板通过螺栓固定在下部定位平台的长腰孔上。

[0012] 所述测量组件为三门峡中原精密有限公司所生产的E-T-4180内径测量装置。

[0013] 本发明具有的有益效果是：

[0014] 1）本发明具有采用柔性化设计，能够满足形状各异零件的多种规格孔径测量的需求，通用性强，只需进行相应调整定位块即可适应多种规格零件孔径的测量，降低设计和制造成本。

[0015] 2）本发明可实现在线测量，经数据采集分析系统，能够将自动化测量所获取的零件孔径信息记录保存，进而对零件孔径信息进行处理，能够判断加工生产线的运行状态，进而实时对加工系统进行相应的闭环补偿，优化生产参数，提高成品率。

[0016] 3）本发明装置配合专用机械手，就能够实现零件的自动上料、定位装夹和测量，从而实现零件孔径的自动测量，操作简单可靠，减少了人为测量误差因素，同时，节省了劳动力，解决了劳动力成本高昂，招工和管理困难的问题。

[0017] 4）本发明装置采用直接测量的方式，测量结果准确，测量精度高，减少了间接测量和系统复杂性的误差，工作可靠稳定。

附图说明

[0018] 图1是本发明的立体结构示意图。

[0019] 图2是图1测量机构的立体结构示意图。

[0020] 图3是图1升降式可调节定位平台的立体结构示意图。

[0021] 图4是图3另一视角立体结构示意图。

[0022] 图中：1、底座，2、驱动气缸，3、连接板，4、基座，5、测量组件，6、角座，7、滑块，8、导轨，9、上部定位平台，10、上部滑套，11、上部导杆，10’、下部滑套，11’、下部导杆，12、上部定位块，13、下部定位块，14、两个升降气缸，15、下部定位平台，16、底板，17、两根丝杆，18、圆柱销，19、挡板， 20、传感器，21、测杆，22、测量探头，23、工作台。

具体实施方式

[0023] 以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明。

[0024] 如图1、图2所示，本发明的一种零件孔径柔性在线测量装置，在工作台23的一侧装有升降式可调节定位平台；在工作台23的中部装有导轨6，基座3的底部经滑块7与导轨8构成滑动副，通过驱动气缸2的推杆运动推动基座4在导轨8上左右移动，基座4顶部装有测量组件5，基座4平台与测量组件5通过角座6固定连接，测量组件5两侧的基座4顶部分别装有圆柱销18，基座4的一侧面上装有连接板3；在工作台23的另一侧装有底座1，驱动气缸2装在底座1上，驱动气缸2的气缸杆与基座4的一侧面上的连接板3连接，驱动气缸2的中心线、测量组件5的中心线和定位块的中心线在同一垂直平面。

[0025] 具体的，测量组件5通过三个相同的角座6横向固定在基座4平台之上，其中两个角座6分别置于测量组件5的两侧，一个角座6置于测量组件5的后部，通过三个角座6的固定，保证了测量组件5的相对位置，从而保证了测量精度。

[0026] 如图1、图3、图4所示，所述升降式可调节定位平台，包括上部定位平台9，上部滑套副，上部定位块12，下部定位块13，两个升降一气缸14，下部定位平台15，下部滑套副，底板16和两根丝杆17；底板16装在工作台的一侧，沿底板16长边的两侧分别装有一个升降气缸
14，两根丝杆17的一端垂直固定于底板16上，底板16与下部定位平台15采用下部滑套副连接，本实施例中的下部滑套副由四个下部滑套10’，四个下部导杆11’构成，分别安装在底板
16和下部定位平台15四角，下部定位平台15下底面的两个螺母与各自丝杆17分别构成螺旋副连接，本实施例中两根丝杆17安装在底板16同一侧，两组螺旋副用来调节下部定位平台
15与底板16的相对位置；上部定位平台9与下部定位平台15采用上部滑套副连接，本实施例中的上部滑套副由四个上部滑套10，四个上部导杆11构成，分别安装在上部定位平台9和下部定位平台15四角，下部定位块13与上部定位12相对设置于下部定位平台15上表面与上部定位平台9下表面，两个升降气缸14的轴端部穿过下部定位平台15的通孔与上部定位平台9固定连接；沿下部定位平台15中部短边方向开有两条平行的长腰孔，两条长腰孔上装有挡板19，挡板19的挡板面朝向测量组件5一侧，挡板19通过螺栓固定在下部定位平台15的两条长腰孔上，通过调节挡板19的前后位置，以便适应于不同轴向长度的零件孔径测量，圆柱销
18随着测量组件5一起左右移动，圆柱销18配合挡板19将工件轴向固定，从而进一步提高测量数据的准确性。

[0027] 通过调节丝杆17，从而调节下部定位平台15与底板16的相对位置，以便于检测不同规格零件孔径，下部定位块13与上部定位块12相对设置于下部定位平台15上表面与上部定位平台9下表面，下部定位块13与上部定位块12通过定位平台上预设的螺纹孔定位，从而保证了上、下定位块的相对位置，并且通过更换不同上、下定位块后就可用于定位形状各异的零件，两个升降气缸14的轴端部穿过下部定位平台15的通孔与上部定位平台9固定连接，通过两个升降气缸14的推杆运动带动上部滑套10和上部定位平9沿着上部导杆11移动，进而调节上部定位平台9的高度，上部定位块12随着上部定位平台9一起移动并与下部定位块15配合从而定位工件，以保证零件内孔圆心处于定位块的对称面。

[0028] 所述测量组件5为三门峡中原精密有限公司所生产的E-T-4180内径测量装置。

[0029] 为了更好地理解本发明，下面对本发明的零件孔径柔性在线测量装置的工作过程的步骤如下：

[0030] 1）根据待测零件外形选择相应上部定位块12和下部定位块13，将上部定位块12、下部定位块13分别安装于上部定位平台9螺纹孔处和下部定位平台15螺纹孔处，并根据待测零件孔径规格调节两根丝杆17，使底板16和下部定位平台15的相对高度，将驱动气缸2的推杆调整为收缩状态，两个升降气缸14的推杆调整为扩展状态；

[0031] 2）待测零件由机械手臂送至下部定位块13处，零件端面与挡板19平面相接触，两个升降气缸14带动上部定位平台9和上部定位块12沿着导杆水平向下移动，通过上部定位块12与下部定位块13的配合将工件定位；

[0032] 3）驱动气缸2带动基座4及基座上的测量组件5和圆柱销18沿着导轨8向升降式可调节定位平台处移动，直到圆柱销18配合挡板19将零件轴向夹紧；

[0033] 4）测量组件5的内置气缸带动两个测杆21向两侧张开，通过测量探头22和传感器20的配合测量出零件孔径并将数据上传，完成测量；

[0034] 5）内置气缸驱动两个测杆21收缩并远离零件内孔表面，驱动气缸2带动基座4沿着导轨8向回移动并远离升降式可调节定位平台，同时，上部定位平台9在升降气缸14的推动下沿着导杆向上水平移动，从而使上下定位块松开零件，等待机械手取走已测零件并更换新的待测零件。

[0035] 6）重复过程2）～5）步骤，循环往复测量待测零件内径。

[0036] 本发明的设计原理：

[0037] 首先，本发明采用柔性化设计，能够满足形状各异零件的多种规格孔径测量，极大地提高了整套装置的利用率。本发明柔性升降式可调定位平台中，上下定位块可根据待测零件外形更换，以适应不同外形零件的定位，下部定位平台13可通过调节丝杆17，以便于调节上下定位平台的相对高度，以适应不同规格孔径测量，此外挡板19可通过长腰孔调节前后位置，以适应不同轴向长度的零件孔径测量；

[0038] 其次，本发明采用在线测量，经数据采集分析系统，能够将自动化测量所获取的零件孔径信息记录保存，进而实时对零件孔径信息进行处理，能够判断加工生产线的运行状态，进而实时对加工系统进行相应的闭环补偿，优化生产参数，提高成品率，降低成本。

[0039] 第三，本发明采用自动化技术，配合机械手后，就能实现待测零件的自动上料，定位装夹和测量，从而降低人为因素，提高测量准确度和精度，提高生

[0040] 产效率，降低人工成本；

[0041] 最后，本发明采用模块化设计，针对零件的定位、装夹和测量，分别设计了升降式可调定位平台、装夹机构和测量机构，降低设计复杂性，使得设计、调试、维护简单化。

[0042] 以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。