一种发动机缸套自动测量设备的制作方法

本发明涉及工件测量设备，尤其涉及一种发动机缸套自动测量设备。

背景技术：

随着cnc加工加工行业的高速发展，cnc加工机床在加工行业中所占的比重越来越大，相对于原来的普通机床，cnc机床能大幅降低人工，如普通机床需1机1人，而采用数控机床后可以2到3机1人，节省人力较为明显。虽然在cnc机床操作方面的人工已明显减少，但在cnc加工完成后，需检验人员对工件采用人工用专用量具、通止规和专用检具等对关键加工部件进行尺寸公差检测，但此类人工检测效率低，要达到产量必须采用较多的人工，用人量约占部生产人数的4到5成或以上。同时随着检具的长时间使用发生磨损或人工受情绪等的影响都会产生误判，由此导致的不良品流出也会给生产企业造成损失。另外，在cnc加工刀具加工一段时间后，刀具都存在磨损，刀具磨损后cnc机床加工出来的工件的尺寸会整体偏大或偏小，需人工依测量的数据手动对机床进行刀具磨损补偿，这也增加工了人工的工作量。

目前，行业内已有企业采用“气动量仪”和“ccd图像测量”的检测设备，“气动量仪”主要作为人工操作的检测设备，检测效率低，无法实现无人全自动测量。“ccd图像测量”的检测设备对检测环境的要求高，易受外界环境的干扰，适合在无尘和恒温检测室内使用。

现有技术中的一种测量方式包括：上针对汽车发动机相关工件的cnc加工件主要采用专用量具人工测量或气动量仪等，“气动量仪”，该设备主要组成为：由与测量部、量仪本体，稳压器和过滤器等组成。其工作原理是以空气为介质，利用空气流动时的特性，把补测量的尺寸变化转换为相应的空气流量变化的一种仪器，当压缩空气通过锥度玻璃管时，流量的变化就使得浮在玻璃管内的浮标位置发生相应的变化，通过刻度尺上浮标位置的变化量就可以直接读出被测量尺寸的变化值，以此值来判定所测量尺寸是否在公差范围内。此检测设备因人工使用简单，成本低而较广泛地应用于汽车制造业，测量的环境也影响检测的精度，主要用在专业的计量室内使用，另外因其需要过多的人工参与检测过程，故不适合进行用于无人全自动化的检测系统。

由此可见，现有的测量方式，存在如下缺陷：首先，对环境要求较高，因环境中灰尘较多会影响气动量仪测量精度，故一般需在计量室或环境灰尘较少的车间中使用；其次，气动量仪因其测量是通过气流量的变化来实现的，所以当所校对规或测工件存在温度变化时会影响测量结果。此外，全部为人工操作检测，且测量时需等待气流稳定一段时间后才可读数，测量耗时长，测量效率低。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足，提供一种可实现发动机缸套cnc工件全部加工尺寸的自动化测量、对测量环境的要求较低、测量结果准确、测量效率高的发动机缸套自动测量设备。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案。

一种发动机缸套自动测量设备，其包括有机座，所述机座上设有移载机构、缸套内径测量机构、全长测量机构、缸套端面测量机构和测量控制器，所述机座上固定有第一升降机构和第二升降机构，所述缸套内径测量机构和全长测量机构安装于第一升降机构上，且由所述第一升降机构驱动缸套内径测量机构和全长测量机构上升或下降，所述缸套端面测量机构安装于第二升降机构上，且由所述第二升降机构驱使缸套端面测量机构上升或下降，所述缸套内径测量机构和全长测量机构的下方设有第一平移机构，所述缸套端面测量机构的下方设有第二平移机构，所述移载机构上设有用于夹持工件的夹爪，所述第一平移机构上设有设有用于放置工件的第一治具，所述第二平移机构上设有用于放置工件的第二治具，所述移载机构用于驱使夹爪夹取工件并放置于第一治具或第二治具，所述第一平移机构通过驱使第一治具平移而将工件传输至缸套内径测量机构和全长测量机构的下方，所述第一升降机构驱使缸套内径测量机构和全长测量机构下降而对第一治具上的工件进行缸套内径测量和全长测量，所述第二平移机构通过驱使第二治具平移而将工件传输至缸套端面测量机构的下方，所述第二升降机构驱使缸套端面测量机构下降而对第二治具上的工件进行缸套端面测量。

优选地，所述机座上设有载料台，所述载料台上用于放置工件，所述载料台与所述移载机构相邻设置，并且由所述移载机构向载料台取放工件。

优选地，所述第一升降机构上设有第一支座，所述缸套内径测量机构包括有第一支撑柱，所述第一支撑柱固定于第一支座上，所述第一支撑柱的下端设有圆筒形壳，所述圆筒形壳内设有连接块，所述圆筒形壳上穿设有至少两个对称设置的触头，且所述触头与所述圆筒形壳滑动连接，所述触头的第一端穿过圆筒形壳并且向外延伸预设长度，所述触头的第二端与连接块之间夹设有第一位移传感器，所述第一位移传感器电性连接于测量控制器，所述圆筒形壳的外直径小于工件的内直径，所述第一升降机构驱使第一支座下降时，所述圆筒形壳插入工件内，所述触头的第一端抵接于所述工件的内壁，以令所述第一位移传感器产生位移，所述第一位移传感器采集位移数据并以电信号的形式传输至测量控制器。

优选地，所述连接块为方形连接块。

优选地，所述圆筒形壳上穿设有4个触头，4个触头呈“十”形设置。

优选地，所述触头的第一端为球形端部。

优选地，所述全长测量机构包括有第一支撑板，所述第一支撑板固定连接于第一支座，所述第一支撑板上穿设有竖直设置的测量杆，且所述测量杆与第一支撑板滑动连接，所述第一支撑板的上方设有第二位移传感器，所述第二位移传感器与所述第一支座固定连接，所述第二位移传感器的探针与所述测量杆的上端相抵接，所述第一升降机构驱使第一支座下降时，所述测量杆的下端抵接于工件的端面，以令所述第二位移传感器的探针发生位移，所述第二位移传感器采集位移数据并以电信号的形式传输至测量控制器。

优选地，所述测量杆上形成有肩部，所述测量杆上套设有弹簧，所述弹簧夹设于肩部与第一支撑板之间。

优选地，所述第二升降机构上设有第二支座，所述缸套端面测量机构包括有第二支撑柱，所述第二支座上设有第二支撑板，所述第二支撑柱穿过所述第二支撑板且二者滑动连接，所述第二支座的上方设有第三位移传感器，所述第三位移传感器的探针与所述第二支撑柱的上端对齐，所述第二支撑柱的下端固定有碗状的测量罩，所述测量罩的开口朝下，所述测量罩下端开口的直径大于工件的外直径，所述第二升降机构驱使第二支座下降时，所述测量罩的内壁抵接于工件的端部，所述第二支撑柱的上端驱使第三位移传感器的探针产生位移，所述第三位移传感器采集位移数据并以电信号的形式传输至测量控制器。

优选地，所述测量罩的内壁呈锥形，所述测量罩的侧壁开设有多个狭槽，所述狭槽贯穿于测量罩的内外两侧。

本发明公开的发动机缸套自动测量设备中，利用移载机构和夹爪的配合夹取工件并放置于第一治具或第二治具，利用第一升降机构驱使缸套内径测量机构和全长测量机构下降而对第一治具上的工件进行缸套内径测量和全长测量，利用第二升降机构驱使缸套端面测量机构下降而对第二治具上的工件进行缸套端面测量。基于上述结构，使得本发明实现了实现发动机缸套cnc工件全部加工尺寸的测量，如内径、全长和外倒角端面圆直径，同时本发明能够进行自动化测量，自动判定检测工件的ok或ng，实现无人化自动检测，其次，本发明通过cnc加工的在线检测补偿，将检测的结果依刀具磨损的量在线补偿给cnc机床，进而提高测量结果的准确，此外，本发明对测量环境的要求较低，且测量效率高。

附图说明

图1为本发明发动机缸套自动测量设备的立体图。

图2为缸套内径测量机构和全长测量机构的立体图。

图3为圆筒形壳的内部结构图。

图4为圆筒形壳的下端面结构图。

图5为圆筒形壳插入工件时的结构示意图。

图6为缸套端面测量机构的立体图一。

图7为缸套端面测量机构的立体图二。

图8为本发明发动机缸套自动测量设备的局部结构图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作更加详细的描述。

本发明公开了一种发动机缸套自动测量设备，结合图1至图8所示，其包括有机座1，所述机座1上设有移载机构2、缸套内径测量机构3、全长测量机构4、缸套端面测量机构5和测量控制器6，所述机座1上固定有第一升降机构7和第二升降机构8，所述缸套内径测量机构3和全长测量机构4安装于第一升降机构7上，且由所述第一升降机构7驱动缸套内径测量机构3和全长测量机构4上升或下降，所述缸套端面测量机构5安装于第二升降机构8上，且由所述第二升降机构8驱使缸套端面测量机构5上升或下降，所述缸套内径测量机构3和全长测量机构4的下方设有第一平移机构9，所述缸套端面测量机构5的下方设有第二平移机构10，所述移载机构2上设有用于夹持工件100的夹爪11，所述第一平移机构9上设有设有用于放置工件100的第一治具90，所述第二平移机构10上设有用于放置工件100的第二治具12，所述移载机构2用于驱使夹爪11夹取工件100并放置于第一治具90或第二治具12，所述第一平移机构9通过驱使第一治具90平移而将工件100传输至缸套内径测量机构3和全长测量机构4的下方，所述第一升降机构7驱使缸套内径测量机构3和全长测量机构4下降而对第一治具90上的工件100进行缸套内径测量和全长测量，所述第二平移机构10通过驱使第二治具12平移而将工件100传输至缸套端面测量机构5的下方，所述第二升降机构8驱使缸套端面测量机构5下降而对第二治具12上的工件100进行缸套端面测量。

上述发动机缸套自动测量设备中，利用移载机构2和夹爪11的配合夹取工件100并放置于第一治具90或第二治具12，利用第一升降机构7驱使缸套内径测量机构3和全长测量机构4下降而对第一治具90上的工件100进行缸套内径测量和全长测量，利用第二升降机构8驱使缸套端面测量机构5下降而对第二治具12上的工件100进行缸套端面测量。基于上述结构，使得本发明实现了实现发动机缸套cnc工件全部加工尺寸的测量，如内径、全长和外倒角端面圆直径，同时本发明能够进行自动化测量，自动判定检测工件的ok或ng，实现无人化自动检测，其次，本发明通过cnc加工的在线检测补偿，将检测的结果依刀具磨损的量在线补偿给cnc机床，进而提高测量结果的准确，此外，本发明对测量环境的要求较低，且测量效率高。

本发明发动机缸套自动测量设备的执行过程中，当cnc机床将加工好的缸套加工好后，由机械手取出并放到检测机“内径检测滑台治具”上，检测机治具检测到工件后，进行以下工作流程：1、吹气清洁工件治具台；2、搬送装置将工件放置在工件治具台上；3、移动到内径检查位置；4、气缸定位装置对工件进行中心定位；5、内径测量头从上方降下测量所设定的2个高度位置的内径；6、同时位移传感器测量高度；7、内径测量头与位移传感器向上移动到初始位置；8、工件返回到内径测量治具台的初始上料位置；9、移载机构将工件移动到端面倒角端面圆直径检测治具台的初始位置；10、工件移动到“外倒角端面圆直径测量部”的检测位；11、气缸定位装置对工件进行中心定位；12、倒角测量规下降测定倒角端面圆直径值；13、倒角测量规向上移动到初始位置，工件移动到“外倒角端面圆直径测量部”初始位；14、工件移动到外倒角端面圆直径测量部的初始位置；15、端面检测翻转机构将工件进行180°翻转；16、工件再次移动到“外倒角端面圆直径测量部”的检测位；17、重复上述步骤11-步骤14，完成另一端面倒角的测量；18、排出台依检测结果是否在公差范围内将工件自动排至ok工位或ng工位。

本发明的工作原理包括：当将缸套放入内径测量系统中的内径测量滑台治具后，即自动开始工作，分别完成内径的测量，全长的测量；再通过移载机完成缸套端面外倒角圆直径的测量，运算控制系统对所测量的各部数据进行计算；根据设定的工件公差判定标准对工件进行ok和ng的判定，并由排出机构将其排出至对应的ok或ng通道；同时运算控制系统将依加工工件的测量值计算出刀具的补偿值，并在n+2个工件加工前发送给机床以完成机床刀具磨损的自动补刀。各个测量系统的测量值是通过相对值比对的原理获得测量值的，在各系统开始工作前，需选对各测量传感器进行校0设定，如选用一标准工件，其内径、全长和2个端面倒角的尺寸均在尺寸公差带的中间值上，将各传感器通过与此校零规测得的数值作为0点值，之后进行自动测量时，检测机测量的各数值均是相对此“0点值”的差值，通过此值来判定工件是否在公差范围内，并作为计算刀具磨损自动补偿计算的原始数据。

本实施例中，所述机座1上设有载料台13，所述载料台13上用于放置工件100，所述载料台13与所述移载机构2相邻设置，并且由所述移载机构2向载料台13取放工件100。

作为一种优选方式，结合图1至图3所示，所述第一升降机构7上设有第一支座70，所述缸套内径测量机构3包括有第一支撑柱30，所述第一支撑柱30固定于第一支座70上，所述第一支撑柱30的下端设有圆筒形壳31，所述圆筒形壳31内设有连接块32，所述圆筒形壳31上穿设有至少两个对称设置的触头33，且所述触头33与所述圆筒形壳31滑动连接，所述触头33的第一端穿过圆筒形壳31并且向外延伸预设长度，所述触头33的第二端与连接块32之间夹设有第一位移传感器34，所述第一位移传感器34电性连接于测量控制器6，所述圆筒形壳31的外直径小于工件100的内直径，所述第一升降机构7驱使第一支座70下降时，所述圆筒形壳31插入工件100内，所述触头33的第一端抵接于所述工件100的内壁，以令所述第一位移传感器34产生位移，所述第一位移传感器34采集位移数据并以电信号的形式传输至测量控制器6。

进一步地，所述连接块32为方形连接块。本实施例中，所述圆筒形壳31上穿设有4个触头33，4个触头33呈“十”形设置。优选地，所述触头33的第一端为球形端部。

上述缸套内径测量机构的工作原理为：结合图4和图5所示，1、工件先在治具内定位；2、伺服升降机构带动内径测量头下降至缸套高度为h1的截面处，测量头上的位移传感器触头与缸套内壁相接触并产生相对位移；3、控制器将将触头位移量转换计算出内径的差值δda1和δda2；4、测量头控制器将δd1和δd2计算出h1截面处的平均直径差值δd1和圆度δa1，从而完成了缸套h1截面处内孔的测量；5、伺服升降机构带动内径测量头下降至缸套高度为h2的截面处；重复步骤3～5，计算出高度为h2的截面处的平均直径差值δd2圆度δa2，由此完成了缸套h2截面处内孔的测量；6、plc从内径测量控制器采集测量的数据；7、plc将所接收到的δd1、δa1、δd2和δa2同缸套加工的公差进行比较运算；8、plc依运算的结果，将超出公差范围的工件判定ng品并排至ng存料箱，对处在公差范围内的工件则判定为ok品排出至下一工序。9、刀具磨损补偿值的实现：plc将h1和h2截面所采集到的数值与公差带的中间值相减得到刀具磨损所需的补偿值，再经运算后通过cc-link将数据发送给机床，机床接收到“补偿值”后，当执行新的工件加工时会自动进刀完成刀具磨损的自动补偿。

作为一种优选方式，请参照图6，所述全长测量机构4包括有第一支撑板40，所述第一支撑板40固定连接于第一支座70，所述第一支撑板40上穿设有竖直设置的测量杆41，且所述测量杆41与第一支撑板40滑动连接，所述第一支撑板40的上方设有第二位移传感器42，所述第二位移传感器42与所述第一支座70固定连接，所述第二位移传感器42的探针与所述测量杆41的上端相抵接，所述第一升降机构7驱使第一支座70下降时，所述测量杆41的下端抵接于工件100的端面，以令所述第二位移传感器42的探针发生位移，所述第二位移传感器42采集位移数据并以电信号的形式传输至测量控制器6。

进一步地，所述测量杆41上形成有肩部43，所述测量杆41上套设有弹簧44，所述弹簧44夹设于肩部43与第一支撑板40之间。

所述全长测量机构的工作原理为：1、先将工件定好位；2、位移传感器随伺服升降机构下降；3、位移传感器触头压在缸套上端面上；4、位移传感控制器读取当前位移传感器相对校0点的数值δh；5、plc采集位移传感控制器测量的缸套全长数值δh；6、plc将所接收到的δh同缸套加工的公差进行比较运算；7、plc依运算的结果，将超出公差范围的工件判定ng品并排至ng存料箱，对处在公差范围内的工件则判定为ok品排出至下一工序；8、刀具磨损补偿值的实现：plc采集到的δh数值与公差带的中间值相减得到刀具磨损所需的补偿值，再经运算后通过cc-link将数据发送给机床，机床接收到“补偿值”后，当执行新的工件加工时会自动进刀完成刀具磨损的自动补偿。

作为一种优选方式，请参照图7，所述第二升降机构8上设有第二支座80，所述缸套端面测量机构5包括有第二支撑柱50，所述第二支座80上设有第二支撑板81，所述第二支撑柱50穿过所述第二支撑板81且二者滑动连接，所述第二支座80的上方设有第三位移传感器52，所述第三位移传感器52的探针与所述第二支撑柱50的上端对齐，所述第二支撑柱50的下端固定有碗状的测量罩51，所述测量罩51的开口朝下，所述测量罩51下端开口的直径大于工件100的外直径，所述第二升降机构8驱使第二支座80下降时，所述测量罩51的内壁抵接于工件100的端部，所述第二支撑柱50的上端驱使第三位移传感器52的探针产生位移，所述第三位移传感器52采集位移数据并以电信号的形式传输至测量控制器6。

进一步地，所述测量罩51的内壁呈锥形，所述测量罩51的侧壁开设有多个狭槽53，所述狭槽53贯穿于测量罩51的内外两侧。

所述缸套端面测量机构的工作原理为：1、先将工件定好位；2、倒角测量规随伺服升降机构下降；3、倒角测量规充分压紧在缸套的上端面上；4、倒角测量规的“量规位移杆”因工件外倒角端面圆外径的变化而产生位移；5、位移传感控制器的触头探测到“量规位移杆”的位移量；6、位移传感控制器读取当前位移传感器相对校0点的数值δcd1；7、plc采集位移传感控制器所测量出的数值δcd1；8、plc将采集到的δcd1进行转换计算，计算出外倒角端面圆直径的相对偏差值δc1；9、plc依计算出的δc1进行比较运算，将超出公差范围的工件判定ng品并排至ng存料箱，对处在公差范围内的工件则判定为ok品，并排出至下一工序；10、刀具磨损补偿值的实现：plc计算出的的δc数值与公差带的中间值相减得到刀具磨损所需的补偿值，再经运算后通过cc-link将数据发送给机床，机床接收到“补偿值”后，当执行新的工件加工时会自动进刀完成刀具磨损的自动补偿。

本发明公开的发动机缸套自动测量设备，其相比现有技术而言的有益效果在于，本发明实现了对汽车发动机缸套cnc工件全部加工尺寸的测量，如内径、全长和外倒角端面圆直径等，并且工件尺寸的全自动化测量和无人化检测，能进行自动判定检测工件的ok或ng；同时，本发明实现了cnc加工的在线检测，将检测的结果依刀具磨损的量在线补偿给cnc机床，实现cnc机床刀具磨损的自动补偿，对工作环境的适应性高，可在灰尘较多的环境缸套生产现场工作；此外，工件本身的温度变化对测量精度的基本无影响，且测量效率高。

以上所述只是本发明较佳的实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的技术范围内所做的修改、等同替换或者改进等，均应包含在本发明所保护的范围内。