专利名称：轴件量测系统与方法
技术领域：
本发明是有关于 一 种轴件量测系统与方法，且特
别是有关于 一 种非接触式的轴件量测系统与方法。
背景技术：
目前，制造业于轴件加工后的品质判定方式有两 种。传统上是以机械式量表来判定尺寸合格与否，其 主要是运用在生产线接触式的检验量测。较先进的则 是以非接触式的量测仪扫描整个轴件外型以判断尺寸 大小。
以机械式量表判别时，必须将轴件固定以进行量 测，再根据量表的读值去人工判断该轴件的量测值是 否超出上下限。若是超出上下限，则必须将不合格的 轴件剔除。虽然此种判别方法的治具准备容易且成本 低廉，然而，若是轴件表面精度要求高或不允许有刮 痕存在，由于治具是直接接触轴件，则将有刮伤轴件 表面的风险。至于以非接触式的量测仪检测的方法虽然精度较
高，然而其操作繁复耗时， 一 般较常用于少量或是抽 样的测量，并不适合在生产线上大量且全面的检测。
发明内容
本发明是有关于 一 种轴件量测系统与方法，是以 非接触的方式对轴件进行量测，不仅可立即得知轴件 的型貌与尺寸，亦可判断轴件加工后的尺寸是否合格。 此外，轴件量测系统是可直接整合于生产线上以全面 且实时地检测轴件。
本发明提出 一 种轴件量测系统，此系统包括 一 自
动送料模组、 一 量测模组、 一 控制模组与 一 异常品分 类模组。自动送料模组用以输送至少一轴件。量测模
组用以量测轴件的至少 一 尺寸，并于量测后对应输出 一量测数据。控制模组是接收该量测数据并据以判断 轴件的尺寸是否合格。异常品分类模组用以于控制模 组判断轴件不合格时，将不合格的轴件移出自动送料 模组。
本发明另提出 一 种轴件量测方法，此方法包括先
输送至少 一 轴件至 一 量测区域，并将轴件实质上水平 地固定于量测区域中；接着，量测实质上被水平地固
定的该轴件的至少 一 尺寸，并于量测后对应产生 一 量测数据；然后，根据量测数据判断轴件的尺寸是否合 格，若该尺寸不合格，则移除该不合格的轴件。
为让本发明的上述内容能更明显易懂，下文特举 较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下，其中
图1 A绘示依照本发明较佳实施例的轴件量测系 统的俯视图。
图IB绘示图1 A的轴件量测系统的正视图。 图2绘示图1 A的控制模组的组件方块图。 图3绘示依照本发明较佳实施例的轴件量测方法 的流程图。
图4 A绘示图1 A的顶心装置夹住轴件的侧视图。
图4 B绘示图1 B的异常品分类模组勾住轴件的侧 视图。
具体实施例方式
请参照图1 A 图1 B ，图1 A绘示依照本发明较佳 实施例的轴件量测系统的俯视图，图1 B绘示图1 A的 轴件量测系统的正视图。如图1 A 图1 B所示，轴件 量测系统1包括 一 自动送料模组1 0 、 一量测模组20 、 一控制模组3 Q与 一 异常品分类模组4 Q 。自动
送料模组1 0用以输送至少 一 轴件P 。量测模组2 0用 以量测轴件P的至少一尺寸或几何公差，并于量测后
对应输出 一 量测数据。控制模组3 0是接收该量测数 据并据以判断轴件P的尺寸是否合格。异常品分类模 组4 0用以于控制模组3 0判断轴件P不合格时，将 不合格的轴件P移出自动送料模组10 。
轴件P是水平地置放于自动送料模组1 0中，由 自动送料模组1 0沿着 一 输送方向D 1输送轴件P 。于 本实施例中，是以水平置放的轴件P的轴心延伸方向D 2垂直于该输送方向D 1为例作说明，然本发明并不以 此为限定。当轴件P被送至量测模组2 0所处的一量 测区域I中时，自动送料模组1 0会实质上垂直地移 动轴件P 。量测模组2 0还用以实质上水平地固定被垂
直地移动后的轴件P并进行量测。当轴件P不合格时， 量测模组2 0便会释放轴件P至异常品分类模组4 0中。
自动送料模组1 0包括 一 输送组件1 1 0与 一 抬 升装置1 2 0 (如图1 B所示)。输送组件1 1 0用以 提供轴件P至少 一 承靠面并沿着输送方向D 1输送轴件 P。抬升装置l 2 0包括一气压缸1 2 2与一承靠座1 2 4 。气压缸1 2 2是用以带动承靠座1 2 4沿着抬升方向D 3移动，使承靠座1 2 4由水平置放的轴件P 下方顶住轴件P 。较佳地，输送组件1 1 o是 一 中空输
送带或是由二条平行的输送带组成，使轴件p的二端
承靠于输送组件1 1 0上，而抬升装置1 2 0的承靠 座1 2 4能够从输送组件1 1 0的中空部分向上顶住 轴件P，以进 一 步将轴件P向上抬升至量测模组2 0上。 于量测模组2 0中饰可装设至少 一 个顶心装置以 水平固定住轴件P (轴件 一 端以顶心装置固定，轴件的 另一端则以其它夹持装置固定)，或是以其它装置固定 轴件P 。于本实施例中是以二个顶心装置作说明。如图
1 A所示，量测模组2 0包括二个顶心装置2 1 0及2
2 0 ，用以将轴件P实质上水平地固定。较佳地，二 个顶心装置2 1 0及2 2 Q是可动地设置于量测模组 2 0的 一 承载平台2 3 0上。二个顶心装置2 1 0及
2 2 0用以从轴件P的二端将轴件P夹置住。量测模
组2 0包括至少 一 气压缸，是连接至二个顶心装置2
1 0 、 2 2 0的至少其中之 一 ，气压缸用以调整所连 接的顶心装置的位置。本实施例是以二个顶心装置2
1 0 、2 2 0各别连接至 一 个气压缸作说明。气压缸
2 4 2 、 2 4 4分别用以调整顶心装置2 1 0 、 22 0于承载平台2 3 0上的位置。较佳地，二个顶心装 置2 1 0 、 2 2 0是可分别装设于线性滑轨组2 5 2 、0 、 2 2 0线性移动 的特性。
另外，量测模组2 0较佳地还包括 一 旋转装置，
是用以带动该轴件P旋转以利于量测轴件P的 一 偏摆 度。本实施例的旋转装置是以旋转马达作说明。于顶
心装置2 2 0与气压缸2 4 4之间装设 一 旋转马达2
6 0 ，而气压缸2 4 4例如是同时带动顶心装置2 2
0与旋转马达2 6 0移动。
如图1B所示，量测模组2 O还包括一测微光学模 组2 7 0 ，其是与轴件P相隔 一 距离，并以可沿着轴件 P的轴心延伸方向D 2 (见图1 A )移动的方式设置于 量测区域中。测微光学模组2 7 0是用以量测轴件P
的至少一截面相关参数与至少一边缘长度。测微光学 模组2 7 0包括一光信号发送组件2 7 2与一光信号 接收组件2 7 4 。光信号发送组件2 7 2发出的 一 光 信号的行进路径的方向D 4是实质上垂直于被量测模
组2 0固定的轴件P的轴心延伸方向D 2 。在本实施例 中，光信号发送组件2 7 2与光信号接收组件2 7 4 是设置于一 U字型的移动组件2 7 6上，并使移动组
件2 7 6装设于 一 线性滑轨组2 7 8 。于量测时，移
动组件2 7 6是跨过轴件P ，使光信号发送组件2 7 2 与光信号接收组件2 7 4位于轴件P的二侧。较佳地，量测模组2 0还包括 一量尺2 8 0 ，其可以是一光学尺
或 一 磁性尺，量尺2 8 0是用以量测该测微光学模组
2 7 0沿着轴件P的轴心延伸方向D 2移动的位移量。 至于异常品分类模组4 0 ，其是可由旋转、平移
或旋转加平移的方式带走不合格轴件。本实施例是以 异常品分类模组4 0由平移的方式将不合格轴件带走 作说明。异常品分类模组4 0包括至少 一 个勾型组件， 于此是以异常品分类模组4 0包括至少二个勾型组件
4 1 0 (因视角关系，于图1 B中仅绘示出 一 个勾型组
件4 1 0 )作说明，勾型组件4 1 0用以选择性地钩 住轴件P的二端。勾型组件4 1 0是装设于 一 线性滑
轨组4 2 0上，由此可沿着移动方向D 5移近轴件P的 位置，或是沿着移动方向D 6将轴件P带出。同样地， 亦可由例如是气压缸驱动勾型组件4 1 0线性移动，
或是由其它连杆机构、旋转机构等装置驱动勾型组件
4 1 0移动。
异常品分类模组4 0是将不合格轴件带至 一 异常 品收集区4 3 0中。于异常品收集区4 3 0中是可装 设其它输送组件(例如前述的输送皮带)，以将不合格 轴件输送到其它轴件加工装置进行其它加工处理，或 是将不合格轴件移至 一 异常品收集组件中，待不合格 轴件的数量达 一 定量时再 一 并淘汰。请参照图2 ，其绘示图1 A的控制模组的组件方块 图。控制模组30包括 一 偏移校正单元310、一储
存单元3 2 0与 一 判断单元3 3 0 。偏移校正单元3 1 0用以校正轴件P由量测模组2 0实质上水平地固
定时的 一 水平偏移量。储存单元3 2 Q用以储存有至 少 一 预定尺寸数据，以及于量测轴件后所得的至少一 量测数据。判断单元3 3 Q用以根据轴件P的量测数 据与预定尺寸数据，以判断轴件P的该尺寸是否合格。
另外，控制模组3 0还可包括 一 统计单元(未绘 示)，其用于统计不合格轴件的数量以计算轴件加工的 良率，如此便可作为制程改良的参考依据。
请参照图3 ，其绘示依照本发明较佳实施例的轴 件量测方法的流程图。轴件量测方法包括步骤S 1 0 S3 0:步骤S1 O是先输送至少一轴件至一量测区域，
并将轴件实质上水平地固定于量测区域中；步骤S 2 0
是量测实质上被水平地固定的该轴件的至少 一 尺寸， 并于量测后对应产生一量测数据；步骤S3 0是根据量 测数据判断轴件的尺寸是否合格，若轴件的尺寸不合 格，则移除该不合格的轴件。
于步骤S 1 Q中，如图1 A所示，轴件P是水平地 设置于自动送料模组1 0的输送组件1 1 Q上，由输
送组件1 1 0沿着输送方向D 1移动轴件P 。当轴件P移至量测区域I中，如图1 B所示，抬升装置1 20的
气压缸1 2 2会带动承靠座1 2 4沿着抬升方向D 3 移动，由此由轴件P的下方顶住轴件P向上移动。当 抬升装置1 2 0将轴件P抬升至 一 量测高度(即对应
于图1 B中顶心装置2 1 0的位置)后，气压缸2 4 2 、
2 4 4会各别驱动顶心装置2 1 0 、2 2 0向轴件 P
移动，直到顶心装置2 1 0 、 2 2 0与轴件P 二端的 中心孑L P 1 0 、 P 2 0结合。
请参照图4 A ，其绘示图1 A的顶心装置夹住轴件 时，轴件量测系统的侧视图。如图4 A所示，轴件P是 被顶心装置2 1 0 、2 2 0水平地固定于量测模组2 0中。此时，测微光学模组2 7 0的光信号发射组件
2 7 2与光信号接收组件2 7 4 (见图1 B )是分别位 于轴件P的二侧。
于步骤S 2 0中，是由测微光学模组2 7 0量测实 质上被水平地固定的轴件P的至少 一 尺寸，并于量测 后对应产生 一 量测数据。当移动组件2 7 6带动光信 号发射组件2 7 2与光信号接收组件2 7 4沿着轴心 延伸方向D 2于线性滑轨组2 7 8上移动时，光信号发 射组件2 7 2是持续发射光信号，并由光信号接收组
件2 7 4接收光信号。光信号的行进路径的方向D 4 (见图1 B )与轴心延伸方向D 2实质上为垂直。由于光信号发射组件2 7 2发射的部分光信号会被轴件P
阻挡，如此 一 来，便可由光信号接收组件274所接
受到的光信号的区域范围，来得到轴件P的至少一截
面相关参数与至少 一 边缘长度。截面相关参数例如是
轴j牛p的截面直径、截面形状、面积等，边缘长it则
例如是截面轮廓线的长度。
举例来说，由于光是平行地发射至光信号接收组
件2 7: 4 ，因此光信号被遮住的范围，是与轴件P截 面的直径大小有关。因此，可以由所接收的光信号的 区域范围，来得到轴件P的直径。
较佳地，测微光学模组2 7 0是由对应至轴件P 的 一 端的位置，移动到对应至轴件P的另 一 端的位置， 使测微光学模组2 7 0可以量测到轴件P的完整轮廓。 本实施例举例说明的轴件P具有四个不同面积大小的 截面，当测微光学模组2 7 Q从轴件P —端移至轴件P 另 一 端后，便可得到这四个截面的相关参数，例如是 四个截面直径。
另外，测微光学模组2 7 0的量尺2 8 0是侦测 移动组件2 7 6的位移。由适当的定义测微光学模组 2 7 0相对于轴件P的初始位置，量尺2 8 0得以量 测出移动组件2 7 6沿着轴心延伸方向D 2的位移量， 如此便可获得轴件P的至少 一 长度尺寸。测微光学模组270所量测到的所有量测数据是
传送到控制模组3 0 (见图1 A )中。如步骤S3 0所
示，控制模组3 Q会根据量测数据判断轴件P的尺寸 是否合格，若尺寸不合格，则控制模组3 0将控制异
常品分类模组4 0移除不合格的轴件。
如图2所示，判断单元3 3 0会根据该量测数据 与储存单元3 2 0内储存的预定尺寸数据去判断轴件 P的尺寸是否合格。举例来说，量测数据是包括轴件P 的 一 截面直径大小，而于储存单元3 2 0内对应储存 的预定尺寸数据则包括该截面直径的尺寸上限值与尺 寸下限值。判断单元3 3 0会判断该截面直径大小是 否大于尺寸上限值或是小于尺寸下限值。当前述任一
情形发生时，判断单元3 3 0会判定该轴件不合格。
另夕卜，虽然轴件P已由顶心装置2 1 0 、2 2 0 水平夹持住，然而轴件P的中心孔P 1 0 、 P 2 0 (见 图1 A )与顶心装置2 1 0 、2 2 0连结处通常具有公
差，使轴件P会因其本身重量的关系或是重心不位于 中心位置的关系，会倾斜而产生水平偏移，而导致量 测数据与轴件的实际尺寸有误差产生。为避免量测数 据错误，可于量测时先计算轴件P的 一 水平偏移量， 并根据此水平偏移量校正该量测数据。之后，判断单 元3 3 0再根据校正后的量测数据来判断轴件是否合格。校正后的量测数据亦会储存在储存单元32Q中。
请参照图4 B，其绘示图1 B的异常品分类模组勾 住轴件的侧视图。当判断单元3 3 0判定轴件P不合 格时，判断单元3 3 0会驱动异常品分类模组4 0的 勾型组件4 1 0沿着移动方向D 5 (图1 B )移近轴件
P ，直至轴件P移入勾型组件4 1 Q中。量测模组2 0
会接着驱动气压缸2 4 2 、2 4 4带动顶心装置2 1
0 、 2 2 0朝远离轴件P的方向移动，由此以释放轴 件p于勾型组件4 1 0中。之后，勾型组件4 1 0便 沿着移动方向D 6 (见图1 B )将轴件P带出量测模组
2 0 ，并移至异常品收集区4 3 0中。
若是轴件P的尺寸合格，轴件P将被送回自动送 料模组1 0中。轴件P被送回自动送料模组1 0的方 式与轴件P被送出的方式相同，皆是利用抬升装置1
2 0 (见图1B)达成。抬升装置l 2 0是先将承靠座
1 2 4向上移动到轴件P的下方，而接着在量测模组
2 0释放轴件P到承靠座1 2 4上后，抬升装置1 2 0再承载轴件P向下移动，直到轴件P承靠于自动送 料模组1 0的输送组件1 1 0 。
本实施例所提出的轴件量测系统与轴件量测方法 是可整合于 一 具有轴件制造、加工或组装的生产线上。 当轴件的轮廓外型加工完成时，便可直接将轴件送入轴件量测系统中以非接触的方式判断轴件的尺寸、轮 廓外型是否有误。如此，除了得以实时、大量且快速 地检测轴件的生产及加工品质的外，所使用的检测方 式亦不会对轴件造成损害。此外，所得到的生产线上 的量测数据亦可以直接反应出生产线上加工轴件的外 型差异的变化趋势，以作为快速地从生产线源头修正 制造及加工轴件的尺寸差异依据，进而实时地修正生 产线的相关制造参数，来产生符合规格的轴件。本发 明具有提高制程良率，降低时间成本的优点。
综上所述，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上， 然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具 有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当 可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当 视后附的权利要求范围所界定的为准。
权利要求
1. 一种轴件量测系统，其特征在于，包括一自动送料模组，用以输送至少一轴件；一量测模组，用以量测该轴件的至少一尺寸，并于量测后对应输出一量测数据；一控制模组，是接收该量测数据并据以判断该轴件的该尺寸是否合格；以及一异常品分类模组，用以于该控制模组判断该轴件不合格时，将该不合格的轴件移出该自动送料模组。
2 .如权利要求1所述的轴件量测系统，其特征在 于，其中该自动送料模组还用以沿着一输送方向输送 该轴件，于被输送时，该轴件是水平地置放于该自动 送料模组中。
3 .如权利要求2所述的轴件量测系统，其特征在 于，其中该自动送料模组包括 一 输送组件，用以提供 该轴件至少 一 承靠面并沿着该输送方向输送该轴件。
4 .如权利要求2所述的轴件量测系统，其特征在 于，其中该自动送料模组还用以当该轴件被送至该量 测模组所处的 一 量测区域中时，实质上垂直地移动该 轴件。
5.如权利要求4所述的轴件量测系统，其特征在 于，其中该自动送料模组包括一抬升装置，包括一气压缸与一承靠座，该承靠 座是用以由该水平置放的轴件下方顶住该轴件，该气 压缸用以带动该承靠座向上抬升。
6.如权利要求2所述的轴件量测系统，其特征在于，其中该量测模组还用以实质上水平地固定被垂直 地移动后的该轴件并进行量测，且用以当该轴件不合 格时，释放该轴件至该异常品分类模组中。
7.如权利要求6所述的轴件量测系统，其特征在于，其中该量测模组包括至少 一 个顶心装置，设置于该量测区域中，该至 少 一 个顶心装置用以将该轴件实质上水平地固定。
8.如权利要求7所述的轴件量测系统，其特征在于，其中该量测模组还包括至少 一 气压缸，连接至该 顶心装置，该气压缸用以调整该顶心装置的位置。
9.如权利要求6所述的轴件量测系统，其特征在 于，其中该量测模组包括 一 旋转装置，用以带动该轴 件旋转。
10.如权利要求6所述的轴件量测系统，其特征 在于，其中该量测模组包括 一 测微光学模组，是与该 轴件相隔 一 距离，并以可沿着该轴件的轴心延伸方向移动的方式设置于该量测区域中，该测微光学模组是 测该轴件的至少 一 截面相关参数与至少 一 边缘移动的方用以量测长度
11.征在于，与光信信号的行固定的该 征在于，特征在于，其中该测微光学模组包括 一 光信号发送组件光与 一 光信号接收组件，该光信号发送组件发出的则模组
12 .如权利要求1 0所述的轴件量测系统，其特 征在于，其中该量测模组还包括 一 线性滑轨组，该测 微光学模组是装设于该线性滑轨组上。
13 .如权利要求1 0所述的轴件量测系统，其特 征在于，其中该量测模组还包括 一 量尺，用以量测该 测微光学模组的位移量。
14 .如权利要求6所述的轴件量测系统，其特征 在于，其中该异常品分类模组是以旋转、平移或旋转 加平移的方式带走该不合格轴件。
15 .如权利要求6所述的轴件量测系统，其特征 在于，其中该异常品分类模组包括 一 个勾型组件，用 以选择性地钩住该轴件的二端。
16 .如权利要求6所述的轴件量测系统，其特征在于，其中该控制模组包括 一 偏移校正单元，用以校正该轴件由该量测模组实质上水平地固定时的 一 水平 偏移量。
17 .如权利要求1 6所述的轴件量测系统，其特 征在于，其中该控制模组还包括一储存单元，用以储存有至少 一 预定尺寸数据及 该量测数据；以及一判断单元，用以根据该量测数据与该预定尺寸 数据，以判断该轴件的该尺寸是否合格。
18 . —种轴件量测方法，其特征在于，包括(a )输送至少 一 轴件至 一 量测区域，并实质上水 平地固定该轴件于该量测区域中；(b )量测实质上被水平地固定的该轴件的至少一 尺寸，并于量测后对应产生 一 量测数据；以及(c )根据该量测数据判断该轴件的该尺寸是否合 格，若该尺寸不合格，则移除该不合格的轴件。
19.如权利要求1 8所述的轴件量测方法，其特 征在于，其中该步骤(a )包括(a 1 )实质上水平地置放该轴件，并沿着 一 输送 方向输送该轴件；以及(a 2 )于该量测区域中，将该轴件向上抬升至一 量测咼度。
20 .如权利要求1 8所述的轴件量测方法，其特 征在于，其中该步骤(b )包括(b 1 )将 一 测微光学模组沿着该轴件的轴心延伸 方向移动以量测该轴件的至少 一 截面相关参数与至少 一边缘长度。
21 .如权利要求2 0所述的轴件量测方法，其特 征在于，其中该步骤(b )还包括(b 2 )根据该测微光学模组沿着该轴件移动的位 移量以判断该轴件的该至少 一 边缘长度。
22 .如权利要求2 0所述的轴件量测方法，其特 征在于，其中该测微光学模组是以收发光信号的方式 量测该轴件，于量测时该测微光学模组发出的 一 光信 号的行进路径的方向是实质上垂直于实质上被水平地 固定的该轴件的轴心延伸方向。
23 .如权利要求1 8所述的轴件量测方法，其特 征在于，其中于该步骤(c )中，是根据该量测数据与 一预定尺寸数据去判断该轴件的该尺寸是否合格。
24 .如权利要求1 8所述的轴件量测方法，其特 征在于，其中该轴件是水平置放，该步骤(c )包括 (c 1 )计算该轴件的 一 水平偏移量；以及 (c 2 )根据该水平偏移量校正该量测数据，并根 据校正后的该量测数据来判断该轴件是否合格。
25.如权利要求1 8所述的轴件量测方法，其特 征在于，其中于该步骤(C )中是以旋转、平移或旋转 加平移的方式将该轴件移出该量测区域。
26.如权利要求1 8所述的轴件量测方法，其特征在于，其中于该步骤(C )后还包括(d )将不合格的轴件收集至 一 异常品收集区。
全文摘要
本发明是揭露一种轴件量测系统与方法。轴件量测系统包括一自动送料模组、一量测模组、一控制模组与一异常品分类模组。自动送料模组用以输送至少一轴件。量测模组用以量测轴件的至少一尺寸，并于量测后对应输出一量测数据。控制模组是接收该量测数据并据以判断轴件的尺寸是否合格。异常品分类模组用以于控制模组判断轴件不合格时，将不合格的轴件移出自动送料模组。
文档编号G01B11/24GK101441061SQ20071019320
公开日2009年5月27日 申请日期2007年11月20日 优先权日2007年11月20日
发明者叶思辰, 洪登贵, 蔡耀毅, 陈俊贤, 陈石生, 陈继棠 申请人:财团法人工业技术研究院;和大工业股份有限公司