一种蜗轮检测筛选装置的制作方法

本发明涉及机械及自动检测领域，特别是涉及一种蜗轮检测筛选装置。

背景技术：

机械系统的大部分零件都具有一定的尺寸精度、形状精度以及位置精度的要求，以满足机械系统运动或零件间配合的需要，但是由于生产设备及操作方式的局限性，加工出来的零件与理想零件存在一定的制造偏差，这些偏差必须被限定在某一范围内，需要对其进行检测和筛选。

蜗轮是一种加工精度中等的零件，与蜗杆啮合可实现两垂直轴之间的传动，主要用于大传动比的地方。但是有些蜗轮产品不能满足设计加工精度，导致蜗轮蜗杆的磨损加剧，需要对其进行检测筛选后才能满足使用要求。

传统的检测方法是通过人工使用机械工具进行检测与筛选，但这种方式生产效率低下，劳动强度大且不能保证检测结果的准确可靠性。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种蜗轮检测筛选装置，实现蜗轮产品智能化、自动化筛选，减少人力资源的投入，避免人工筛选出现错检、漏检。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种蜗轮检测筛选装置，用于蜗轮的尺寸检测、拟合分析和自动筛选，包括机架装置、上料下料装置；

所述机架装置包括整机底座、固定在整机底座顶部的整机机架、固定于整机底座上方中部的检测装置基座，机架装置上分别安装有进料出料装置、装夹旋转装置、检测装置；

所述装夹旋转装置固定于检测装置基座的侧面、整机底座的顶面中部，用于待检测的蜗轮的夹持及蜗轮检测位置的定位；

所述进料出料装置固定于整机底座的顶面、装夹旋转装置的横向两侧，用于待检测的蜗轮的逐个送进及检测后的蜗轮的逐个送出；

所述检测装置位于检测装置基座的中部、并固定于整机底座的顶面，其与装夹旋转装置配合实现蜗轮的各尺寸参数的检测；

所述上料下料装置位于整机底座的纵向一侧、检测装置基座的横向两侧，用于待检测的蜗轮的上料及检测后的蜗轮的下料。

进一步的，所述上料下料装置包括上料托盘堆垛机、下料托盘堆垛机、上料机械手、下料机械手、剔料机械手；

所述上料托盘堆垛机上设置有多个层叠放置的上料托盘，上料托盘堆垛机的上方设置有固定于整机机架的顶部并沿纵向布置的上料机械手导轨，所述上料机械手安装于上料机械手导轨的底部；

所述下料托盘堆垛机上设置有多个层叠放置的下料托盘，下料托盘堆垛机的上方设置有固定于整机机架的顶部并沿纵向布置的下料机械手导轨，所述下料机械手安装于下料机械手导轨的底部；

所述剔料机械手固定于整机底座的顶面、进料出料装置的出料段一侧，剔料机械手的一侧设置有位于检测装置基座中部的剔料托盘。

进一步的，所述进料出料装置包括进料组件、出料组件；

所述进料组件包括固定于整机底座顶面的步进进料机构、固定于步进进料机构顶部纵向两侧边缘处的进料导轨；

所述出料组件包括固定于整机底座顶面的步进出料机构、固定于步进出料机构顶部纵向两侧边缘处的出料导轨。

进一步的，所述进料导轨、出料导轨在进料出料装置传输方向上的投影重合，且进料导轨、出料导轨的内壁上均设置有软支撑层。

进一步的，所述出料导轨的外壁上沿进料出料装置的传输方向分别设置有红外探测传感器和红外计数传感器。

进一步的，所述装夹旋转装置包括旋转组件、装夹组件，旋转组件位于装夹组件的正上方；

所述旋转组件包括垂直固定于检测装置基座侧面顶部的第一线性模组、由第一线性模组驱动的第一安装体，第一安装体的底部转动连接有旋转滚轮，第一安装体的侧面安装有驱动旋转滚轮转动的旋转驱动电机；

所述装夹组件包括垂直固定于检测装置基座中部的第二线性模组、由第二线性模组驱动的第二安装体，第二安装体的顶部转动连接有两个装夹支撑轮。

进一步的，所述第二安装体的顶部两侧固定连接有定位板。

进一步的，所述旋转滚轮的轴线在水平面内的投影位于两个装夹支撑轮的轴线在水平面内投影的中间位置。

进一步的，所述装夹支撑轮的外圆面中心位置设置有环形的定位凸起，定位凸起的表面与蜗轮的外齿表面凹槽相匹配。

进一步的，所述检测装置包括内孔检测机构、厚度检测机构、齿廓检测机构；

所述内孔检测机构位于装夹旋转装置的纵向一侧，包括固定于整机底座顶面的第三线性模组、由第三线性模组驱动的探头支架，探头支架的端部嵌装有内孔检测传感器；

所述厚度检测机构位于装夹旋转装置的纵向两侧，包括固定于整机底座顶面的第一安装架、第二安装架，第一安装架顶部安装有第一厚度检测传感器，第二安装架顶部的安装有第二厚度检测传感器；

所述齿廓检测机构位于装夹旋转装置的横向两侧，包括固定于整机底座顶面的第四线性模组、第五线性模组、由第四线性模组驱动的第一安装板、由第五线性模组驱动的第二安装板，第一安装板的顶部靠近装夹旋转装置一侧安装有第一齿廓检测传感器，第二安装板的顶部靠近装夹旋转装置一侧安装有第二齿廓检测传感器。

进一步的，所述第一齿廓检测传感器、第二齿廓检测传感器的检测位置与夹持后的蜗轮的轴线位于同一水平面内、并分别位于与夹持后的蜗轮轴线方向上的不同位置。

本发明的有益效果如下：

1、本发明提供的蜗轮检测和筛选装置，采用机械手自动上下料，减轻了工人的劳动强度，提高了生产效率；

2、本发明提供的蜗轮检测和筛选装置，采用红外传感器监测不合格产品的输出，通过自动机械手自动剔除不合格产品，实现合格产品与不合格产品的严格分离，有效避免人工检测时的错检漏检所导致的不合格产品混入合格产品中，保证了检测和筛选结果的准确可靠性；

3、本发明提供的蜗轮检测和筛选装置，采用步进送料机构将蜗轮逐个从送料轨道送入装夹支撑轮上，实现自动对中定位，由检测旋转装置将蜗轮压紧在装夹支撑轮上，实现蜗轮的夹紧，避免使用额外的专用夹具，简化了检测装置的复杂程度，降低了设备的成本投入；

4、本发明提供的蜗轮检测和筛选装置，采用步进送料机构将待检测的蜗轮逐个送入检测工位，检测完成的蜗轮被送入下一个待检测蜗轮推出检测工位，并进入步进出料机构中，无需使用额外的转移装置实现蜗轮在不同工位之间的位置切换，提高了设备使用率和工作效率；

5、本发明提供的涡轮检测和筛选装置，采用多传感器同时工作来采集数据，减少了检测环节的时间，极大提高了检测效率和生产效率。

附图说明

图1为本发明的立体结构示意图；

图2为所述机架装置的立体结构示意图。

图3为所述上料下料装置的立体结构示意图；

图4为所述送料出料装置的立体结构示意图；

图5为所述装夹旋转装置的立体机构示意图；

图6为所述检测装置的立体结构示意图；

图中：1机架装置、11整机机架、12检测装置基座、13整机底座、2上料下料装置、21上料托盘堆垛机、22上料托盘、23上料机械手导轨、24下料托盘堆垛机、25下料托盘、26下料机械手导轨、27上料机械手、28下料机械手、29剔料机械手、210剔料托盘、3进料出料装置、31进料组件、310步进进料机构、311进料导轨、32出料组件、320步进出料机构、321出料导轨、4装夹旋转装置、41旋转组件、411第一线性模组、412第一安装体、413旋转驱动电机、414旋转滚轮、421第二线性模组、422定位板、423第二安装体、424装夹支撑轮、42装夹组件、5检测装置、51内孔检测机构、511第三线性模组、512内孔检测传感器、513探头支架、52厚度检测机构、521第一安装架、522第二安装架、523第一厚度检测传感器、524第二厚度检测传感器、53齿廓检测机构、531第四线性模组、532第五线性模组、533第二齿廓检测传感器、534第一安装板、535第一齿廓检测传感器、536第二安装板、6蜗轮。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

请参阅图1、图2，一种蜗轮检测筛选装置，用于蜗轮6的尺寸检测、拟合分析和自动筛选，包括机架装置1、上料下料装置2。机架装置1包括整机底座13、固定在整机底座13顶部的整机机架11、固定于整机底座13上方中部的检测装置基座12，机架装置1上分别安装有进料出料装置3、装夹旋转装置4、检测装置5。本实施例中，检测装置基座12的中部开设有方形缺口，缺口的底面与整机底座13的顶面位于同一水平面内。

请参阅图3，上料下料装置2位于整机底座13的纵向一侧、检测装置基座12的横向两侧，用于待检测的蜗轮6的上料及检测后的蜗轮6的下料，其具体结构包括上料托盘堆垛机21、下料托盘堆垛机24、上料机械手27、下料机械手28、剔料机械手29。

上料托盘堆垛机21上设置有多个层叠放置的上料托盘22，下料托盘堆垛机24上设置有多个层叠放置的下料托盘25。本实施例中，上料托盘堆垛机21和下料托盘堆垛机24均采用现有技术的结构，其上设置有步进输送装置和定位机构，保证上料托盘22的连续送进、自动定位，以及下料托盘25的自动堆垛，此处不作详细赘述。上料托盘22、下料托盘25上均设置有7*6矩形排列的放置槽，可同时容纳42个蜗轮6。

整机机架11的顶部设置有沿纵向布置的上料机械手导轨23和下料机械手导轨26，上料机械手27安装于上料机械手导轨23的底部，下料机械手28安装于下料机械手导轨26的底部，上料机械手27可同时抓取上料托盘22上的一排7个蜗轮6并放置在进料出料装置3的进料端，下料机械手28可同时抓取进料出料装置3的出料端上的7个蜗轮6并放置在下料托盘5的放置槽中。此外，下料机械手28的抓取部位设置有多个分隔板，保证7个蜗轮6在抓取后的排列间距满足下料托盘5上准确放置的要求。

剔料机械手29固定于整机底座13的顶面、进料出料装置3的出料段一侧，剔料机械手29的一侧设置有位于检测装置基座12侧面缺口内的剔料托盘210，剔料机械手29用将检测分析后不合格的蜗轮6抓取并放置于剔料托盘210中。本实施例中，上料机械手27、下料机械手28、剔料机械手29均采用现有技术，其上均设置有相应的执行机构和控制模块，此处不作详细赘述。

请参阅图4，进料出料装置3固定于整机底座13的顶面、装夹旋转装置4的横向两侧，用于待检测的蜗轮6的逐个送进及检测后的蜗轮6的逐个送出，其具体结构包括进料组件31、出料组件32。

进料组件31包括固定于整机底座13顶面的步进进料机构310、固定于步进进料机构310顶部纵向两侧边缘处的进料导轨311，出料组件32包括固定于整机底座13顶面的步进出料机构320、固定于步进出料机构320顶部纵向两侧边缘处的出料导轨321。本实施例中，步进进料机构310和步进出料机构320均采用步进电机驱动的传送带输送机构，通过传送带与放置在其上的蜗轮6之间的摩擦力，驱动蜗轮6沿进料导轨311输送至装夹旋转装置4处或驱动装夹旋转装置4上的蜗轮6沿出料导轨321输送至出料位置。

优选的，进料导轨311、出料导轨321在进料出料装置3传输方向上的投影重合，保证蜗轮6由进料导轨311上进入装夹旋转装置4再进入出料导轨321上的过程能够顺利衔接。进料导轨311、出料导轨321的内壁上均设置有软支撑层，此处采用橡胶层，保证蜗轮6在进料导轨311或出料导轨321内不会自由滚动，必须由步进进料机构310的驱动实现逐个送入、由步进出料机构320的驱动实现逐个送出。

此外，出料导轨321的外壁上沿进料出料装置3的传输方向分别设置有红外探测传感器(图中未显示)和红外计数传感器(图中未显示)，红外探测传感器安装于剔料机械手29的抓取位置，用于检测不合格的蜗轮6是否到达，并控制不合格的涡轮6到达抓取位置后步进出料机构320暂停工作以及启动剔料机械手29的抓取过程。红外计数传感器用于记录达到步进出料机构320上合格的蜗轮6的数量，当合格的蜗轮6的计数为7时，启动下料机械手28的抓取过程，并重新计数。

参阅图5，装夹旋转装置4固定于检测装置基座12的侧面、整机底座13的顶面中部，用于待检测的蜗轮6的夹持及蜗轮6检测位置的定位，其具体结构包括旋转组件41、装夹组件42，旋转组件41位于装夹组件42的正上方。

旋转组件41包括垂直固定于检测装置基座12侧面顶部的第一线性模组411、由第一线性模组411驱动的第一安装体412，第一安装体412的底部内侧转动连接有旋转滚轮414，通过第一线性模组411驱动旋转滚轮414将蜗轮6夹紧在装夹组件2上。第一安装体412的侧面安装有旋转驱动电机413，旋转驱动电机413的输出轴端通过位于第一安装体412内的传动机构与旋转滚轮414的中段轴部连接，旋转驱动电机413驱动旋转滚轮414转动，从而驱动蜗轮6在装夹位置沿自身轴线转动。

装夹组件42包括垂直固定于检测装置基座12侧面中部的第二线性模组421、由第二线性模组421驱动的第二安装体423，第二安装体423的顶部内侧转动连接有两个装夹支撑轮424，两个装夹支撑轮424在第二安装体423内并列分布，且外径相同、轴线位于同一水平面内，可保证蜗轮6放置时位置的自动对中。

优选的，所述装夹支撑轮424的外圆面中心位置设置有环形的定位凸起(图中未显示)，定位凸起的表面与蜗轮6的外齿表面凹槽相匹配，使得蜗轮6放置在两个装夹支撑轮424上之后，蜗轮6的与轴线垂直的中心面与装夹支撑轮424的中心面自动地重合，保证蜗轮6的轴向位置在定位组件22上是唯一确定的，且蜗轮6在转动检测过程中不会出现轴线方向上的偏移。

优选的，第二安装体423的顶部两侧固定连接有定位板422，用于蜗轮6被送至装夹旋转装置时的自动定位。旋转滚轮414的轴线在水平面内的投影位于两个装夹支撑轮424的轴线在水平面内投影的中间位置，使得蜗轮6在夹持位置受力均衡、转动平稳。

请参阅图6，检测装置5位于检测装置基座12的中部、并固定于整机底座13的顶面，其与装夹旋转装置4配合实现蜗轮6的各尺寸参数的检测，其具体结构包括内孔检测机构51、厚度检测机构52、齿廓检测机构53。

内孔检测机构51位于装夹旋转装置4的纵向一侧，用于检测蜗轮6内孔结构的尺寸参数，包括固定于整机底座13顶面的第三线性模组511、由第三线性模组511驱动的探头支架513，探头支架513的端部嵌装有内孔检测传感器512，内孔检测传感器512的检测位置位于蜗轮6的轴线上，通过第三线性模组511驱动内孔检测传感器512伸入蜗轮6的内孔内，配合蜗轮6的转动，检测内孔的孔径尺寸。

厚度检测机构52位于装夹旋转装置4的纵向两侧，用于检测蜗轮6端面结构的尺寸参数，包括固定于整机底座13顶面的第一安装架521、第二安装架522，第一安装架521顶部安装有第一厚度检测传感器523，第二安装架522顶部的安装有第二厚度检测传感器524，第一厚度检测传感器523和第二厚度检测传感器524的检测位置位于同一水平面内。

齿廓检测机构53位于装夹旋转装置4的横向两侧，用于检测蜗轮6齿形轮廓结构的尺寸参数，包括固定于整机底座13顶面的第四线性模组531、第五线性模组532、由第四线性模组531驱动的第一安装板534、由第五线性模组532驱动的第二安装板536。第一安装板534的顶部靠近装夹旋转装置4一侧安装有第一齿廓检测传感器535，第四线性模组531驱动第一齿廓检测传感器535沿蜗轮6的轴线方向移动，并以蜗轮6的轴向中间面位置为检测采样点。第二安装板536的顶部靠近装夹旋转装置4一侧安装有第二齿廓检测传感器533，第五线性模组532驱动第二轮廓检测传感器533沿蜗轮6的轴线方向移动，并以与第一齿廓检测传感器535水平间距一定距离的位置为检测采样点。

在本实施例中，各线性模组均采用伺服电机驱动的滚珠丝杠式线性模组，以具有导轨导向的移动拖板作为移动执行件，具有传动精度高、传动平稳、传动噪音小的特点，同时定位精度高。检测装置5中的所有传感器均采用激光传感器，通过采集蜗轮6各个预设的数据采集点的距离参数，并将参数收集汇总至计算机上的数据分析软件(如基于labview软件开发的数据采集和分析平台)，通过软件将采集的数据进行仿真拟合，并计算出蜗轮的各个检测尺寸，与理论上的蜗轮尺寸参数进行比较，可分析出被检测蜗轮各尺寸的合格情况。

本发明还提供了一种蜗轮检测筛选的方法，通过蜗轮检测筛选装置自动检测蜗轮的各尺寸参数，并通过数据分析对蜗轮进行自动筛选，具体的工作过程如下：

(1)上料、送料过程

将装有蜗轮6的上料托盘22堆放在待检测托盘库内，上料托盘堆垛机21将上料托盘22推送至上料机械手27的抓取位置，上料机械手27沿上料机械手导轨23运动并从上料托盘22内抓取一排7个待检测的蜗轮6送至进料轨道311处并释放，蜗轮6被放置在步进进料机构310内的输送带上，步进进料机构310工作，通过输送带进行步进送料，使蜗轮6到达装夹旋转装置4处。

(2)装夹定位过程

步进进料机构310将蜗轮6送至装夹旋转装置4处时，蜗轮6进入装夹支撑轮424上，启动第一线性模组工作，驱动旋转滚轮414向下移动直至将蜗轮6压紧在装夹支撑轮424上。而后第二线性模组工作、第一线性模组反向工作，同步将夹紧状态的蜗轮6推至检测位置，旋转驱动电机413工作驱动旋转滚轮414转动，从而带动蜗轮6在夹持位置原地旋转。此时，蜗轮6进入待检测状态。

(3)检测过程

蜗轮6装夹完成进入待检测状态后，分别启动各个检测装置中对应的激光传感器对蜗轮6的相应尺寸参数进行检测。

①蜗轮6内孔的孔径尺寸检测

启动内孔检测传感器512工作，通过第三线性模组511驱动探头支架513水平移动一定距离，使探头支架513上的内孔检测传感器512伸入至蜗轮6的内孔内，第三线性模组511暂停工作。由于内孔检测传感器512的检测位置位于蜗轮6的轴线位置，其检测位置距内孔的孔壁均为恒定值，在蜗轮6以一定转速进行转动的过程中，内孔检测传感器512以恒定的频率对蜗轮6的内孔表面进行采点检测。采集的数据点传输至计算机的数据分析软件中，可自动拟合出蜗轮6内孔的半径尺寸分布曲线。当内孔为圆孔时，采集点拟合出的曲线为近似水平线，当内孔为花键孔时，采集点拟合出的曲线为近似矩形方波。同时，由于蜗轮6的转速一定、内孔检测传感器512的检测频率固定，通过蜗轮6的转速以及内花键孔单个大径弧长范围、单个小径弧长范围内的采集点数，可通过软件自动计算出内花键孔的大径弧长和小径弧长，从而得出内花键孔的尺寸信息。

检测完成后，关闭内孔检测传感器512，启动第三线性模组反向转动，使内孔检测机构51的各组件复位。

②蜗轮6齿形轮廓的尺寸检测

启动第一齿廓检测传感器535、第二齿廓检测传感器533工作，通过第四线性模组531驱动第一安装板534水平移动预设的距离，使第一齿廓检测传感器535的检测位置到达夹持状态的蜗轮6的中间面位置，通过第五线性模组532驱动第二安装板535水平移动预设的距离，使第二齿廓检测传感器533到达与第一齿廓检测传感器535检测位置偏离一定距离的检测位置，蜗轮6以一定转速转动，第一齿廓检测传感器535、第二齿廓检测传感器533以恒定的频率分别对外齿面的两个采样部位进行采点检测。通过上述数据采集分析处理的方法，可以分别拟合出蜗轮6中间平面的齿型和另一检测位置的齿型。由于第一齿廓检测传感器535、第二齿廓检测传感器533检测位置的横向和纵向的间距均为已知，通过拟合出的蜗轮6中间平面的齿型和另一检测位置的齿型，可计算出对应的外齿螺旋角。

检测完成后，关闭第一齿廓检测传感器535、第二齿廓检测传感器533，启动第四线性模组531、第五线性模组532反向转动，使齿廓检测机构53的各组件复位。

③蜗轮6的厚度尺寸检测

当蜗轮1的内孔和外齿面检测完成后，关闭旋转驱动电机413，使蜗轮6停止转动。打开第一厚度检测传感器523、第二厚度检测传感器524，启动第一线性模组411和第二线性模组421工作，使第一安装体412、第二安装体423以相同速度向上移动，直至蜗轮6在夹紧状态下移动至蜗轮6的厚度尺寸检测位置。第一厚度检测传感器523、第二厚度检测传感器524分别检测出两个检测位置与蜗轮6两个之间的距离，由于第一厚度检测传感器523、第二厚度检测传感器524的两个检测位置的相对距离已知，则两个检测位置的间距分别减去两个检测位置的检测距离，即可得到蜗轮6的厚度尺寸。若若涡轮6存在r型槽、凸台等端面结构，可通过第一线性模组411和第二线性模组421的同步工作，改变蜗轮6在垂直方向上的检测采样位置，以上述相同的方法完成各结构在齿轮6厚度方向上的高度/深度。

检测完成后，关闭第一厚度检测传感器523、第二厚度检测传感器524，启动第一线性模组411和第二线性模组421工作，使装夹旋转装置4的各组件复位。此时，检测后的蜗轮6位于进料出料装置3的输送高度。

以上所有尺寸参数检测完成后，检测数据传输至计算机的数据分析处理软件中，进行蜗轮6各尺寸参数的拟合分析，并将拟合分析得出的结果与对应的蜗轮6理论参数尺寸进行对比分析，通过分析结果判断该蜗轮6的参数尺寸是否合格，并自动记录分析结果。

(4)出料、下料过程

上一个蜗轮6检测完成后，步进进料机构310工作，送进一个待检测的蜗轮6，则检测后的蜗轮6被自动推入至步进出料机构320上，步进出料机构320将检测后的蜗轮6向下料位置输送。若该蜗轮6的检测结果为不合格，则系统自动启动红外探测传感器工作，当检测不合格的蜗轮6到达时，并控制步进出料机构320暂停工作，并启动剔料机械手29工作，将不合格的蜗轮6抓取并放置在剔料托盘210内。剔料机械手29抓取完成后，红外探测器自动关闭。

若该蜗轮6的检测结果为合格，则步进出料机构320将检测后的蜗轮6直接输送至下料位置，输送过程中红外计数传感器记录通过的蜗轮6的数量，当合格的蜗轮6的计数为7时，则自动启动下料机械手28工作，将7个蜗轮6同时抓取，并放置在下料托盘25中。红外计数传感器重新计数，软件系统记录合格与不合格蜗轮6的数量。

显然地，本发明所提出的蜗轮检测筛选装置，对装夹旋转装置4稍作调整或更换，同样适用于其他类型的齿轮，以及链轮、同步轮、花键轴等结构的尺寸参数检测、外形曲线拟合以及检测结果的自动对比分析。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。