一种弹簧毛坯端部标记检测设备及标记检测方法与流程

本发明涉及工件标记和检测设备技术领域，尤其涉及一种重型弹簧毛坯端部标记检测设备及标记检测方法。

背景技术：

高铁动车组机车轮对减振弹簧的质量要求较高，为了对弹簧进行质量控制和追踪，每一件弹簧的都要进行标记，标记的主要内容包括厂标和生产序列号码；此外，高铁动车组轮对减振弹簧的两端面的平行度要求较高，影响弹簧端面平行度的一个因素在于弹簧毛坯的生产过程中碾压端部的斜度的精确程度，具体如图1所示。现有的弹簧毛坯端部标记、检测设备自动化程度较低，检测的精度较差。如何设计一种集合打标、斜度检测为一体的弹簧毛坯端部标记、检测设备及标记、检测方法成为亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种弹簧毛坯端部标记检测设备及标记检测方法，从而解决现有技术中存在的前述问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种弹簧毛坯端部标记检测设备，包括：

一伺服送料装置，所述伺服送料装置包括机架和与所述机架可平移连接的至少两个夹具；和，

一标记装置；和，

一斜度检测装置，所述伺服送料装置、斜度检测装置和所述标记装置具有相同的工作中心线；以及，

一控制器，所述控制器分别与所述伺服送料装置、所述斜度检测装置和所述标记装置信号连接。

优选地，还包括零点标定装置，所述零点标定装置包括挡板、升降缸、支撑板和传感器，所述支撑板与所述机架连接，所述升降缸的缸筒与所述机架连接，所述升降缸的活塞杆向上，所述升降缸的活塞杆的端部与所述传感器连接，所述传感器的检测杆与所述挡板连接，所述挡板朝向所述夹具方向，所述传感器与所述支撑板可上下滑动连接。

优选地，还包括视觉检测装置，所述视觉检测装置设于所述机架的上方，用于读取所述弹簧毛坯端部的标记信息、并将所述标记信息传送给所述控制器，所述控制器判断所述标记信息是否正确。

优选地，所述伺服送料装置还包括一伺服电机、齿条和行走架，

所述齿条与所述机架固定连接，

所述行走架与所述机架可水平移动连接，

所述伺服电机与所述行走架固定连接，所述伺服电机的输出轴通过齿轮与所述齿条传动连接；

所述行走架与所述夹具通过连接杆固定连接。

优选地，所述夹具包括支撑本体、夹紧缸、第一夹具、第二夹具、第一齿条、第二齿条和齿轮；

所述夹紧缸的缸体与所述支撑本体连接，其活塞杆与所述第一齿条连接；

所述第一夹具与所述支撑本体可直线移动连接，所述第二夹具与所述支撑本体可直线移动连接；

所述第一齿条与所述第二齿条平行且两者的有齿面相向设置，所述第一齿条与所述第一夹具连接，所述第二齿条与所述第二夹具连接；

所述齿轮与所述支撑本体可旋转连接，其一侧与所述第一齿条啮合，另一侧与第二齿条啮合。

优选地，所述标记装置包括打标装置，用于打印厂标；和，

打码装置，所述打码装置用于打印生产序列码；

所述打标装置和所述打码装置具有相同的工作中心线。

优选地，所述斜度检测装置包括：

一固定基板，所述固定基板的中心具有工件孔；和，

八个位移检测装置，八个所述位移检测装置对称设置于所述固定基板的两面上，每一面为四个，每一面的四个所述位移检测装置呈十字形对称布置；

所述位移检测装置的检测方向朝向所述工件孔。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种弹簧毛坯端部标记检测方法，主要包括以下步骤：

s1、夹持弹簧毛坯：伺服送料装置的夹具夹持住弹簧毛坯；

s2、标定零点：伺服送料装置的伺服电机运转，通过所述夹具将所述弹簧毛坯输送至所述弹簧毛坯的端部与零点标定装置的挡板接触；

s3、打标记：伺服送料装置将所述弹簧毛坯的端部输送至标记装置进行打标记；

s4、检测斜度：伺服送料装置将所述弹簧毛坯的端部输送至斜度检测装置进行端部的斜度检测。

优选地，还包括：

s5、视觉检测：视觉检测装置读取所打标记，并将读取的标记信息传送至控制器，所述控制器判断所打标记是否正确。

具体地，步骤s4包括：

s41，调定各位移检测装置的零点，相对的两个位移检测装置的检测头的原始间距分别为：lac，lbd，leg和lfh；

s42，驱动各所述位移检测装置直到其检测头碰触到所述弹簧毛坯端部的斜面，此时，各位移检测装置检测到的位移信号分别为：la1，lb1，lc1，ld1，le1，lf1，lg1和lh1;

s43，计算斜率k1,k2：

;

;

其中，l-固定基板两侧的位移检测装置的中心距；

s44,步骤s43中所计算出的斜率k1,k2分别与设定的合格的斜率范围k10和k20进行比较，判定是否在合格范围之内。

本发明的有益效果是：

1）本发明集成打标记、斜度检测和标记检测为一体，自动化程度高。

2）本发明的零点标定装置对弹簧毛坯的端部进行零点标定，从而提高了弹簧毛坯端部打标记及斜度检测的精确度。

3）本发明的视觉检测装置可读取标记信息，并将标记信息发送给控制器，控制器判断所述标记信息是否正确，从而完成了标记信息的检验，提高了标记的准确性。

4）本发明的伺服送料装置在控制器的控制下，夹持工件，为标记装置和斜度检测装置输送工件，提高了自动化程度。

5）本发明的的夹具仅通过一个夹紧缸即可实现同步夹紧，同步性好。采用直线导轨作为夹紧装置的导轨，直线性好，结构稳定可靠。万向接头可以在夹紧时起到修正夹持偏角的作用，可提高使用寿命。

6）本发明一次检测即可完成弹簧毛坯端部四个斜面的斜率检测，检测效率和检测精度都得到提升；本发明的隔热连接件可起到隔热作用，保护位移传感器，避免位移传感器被弹簧毛坯端部碾头加工后的余热损伤；散热槽可提高隔热连接件的散热效率，散热风扇进一步对隔热连接件进行冷却，进一步的提高了散热效率。

7）本发明集成打标装置和打码装置为一体，打标和打码工序在一次装夹中完成，工作效率高，打印的厂标和生产序列码位置尺寸精确。

附图说明

图1是弹簧毛坯端部结构及打码位置示意图；

图2是本发明的主视图；

图3是图2的后视图；

图4是图2的立体图；

图5是本发明的电气原理图；

图6是本发明的零点标定装置的主视图；

图7是图6的右视图；

图8是夹具的主视图；

图9是图8的左视图；

图10是图8的后视图；

图11是图8的立体图；

图12是斜度检测装置的主视图；

图13是图12的左视旋转图；

图14是图12的立体图；

图15a和图15b是斜度监测点的示意图；

图16是斜度检测装置置于箱体中的结构示意图；

图17是标记装置的主视图；

图18是图17的立体图。

图中标记如下：

1-伺服送料装置，101-机架，102-伺服电机，103-齿条，104-行走架，105-连接杆；106-夹具，1061-夹紧缸，1062-万向接头，1063-第一直线导轨，1064-第二直线导轨，1065-第一齿条，1066-第二齿条，1067-齿轮，1068-第一滑动基板，1069-第二滑动基板，10610-第一夹具，10611-第二夹具，10612-支撑本体，10613-齿轮支撑法兰，10614-轴承；107-零点标定装置，1071-挡板，1072-升降缸，1073-支撑板，1074-直线导轨，1075-传感器；108-支撑轮。

2-斜度检测装置，201-位移传感器，202-气缸，203-散热风扇，204-隔热连接件，2041-散热槽，205-检测头,206-固定基板，207-工件孔，208-直线导轨，209-第一滑块，2010-第二滑块，2011-箱体，2012-支架，2013-位移检测装置。

3-标记装置,31-打标装置，311-第一导向柱，312-第一升降台，313-第一压头，314-第一固定板，315-第一驱动缸；32-打码装置，321-第二导向柱，322-第二压头，323-第二升降台，324-旋转打码头，325-传动带，326-刹车电机，327-第二固定板，328-第二驱动缸；33-固定平台。

4-显示器。

5-控制器。

6-视觉检测装置。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参考图1中所示，重型弹簧毛坯的端部一般加工为具有四个斜面的扁平状，生产过程中有对弹簧毛坯的端部进行打标、打码和斜面精度检测的工序，标记位设在图1中示出的位置a处。

为了便于表述，在以下说明中称伺服送料装置1位于右侧，斜度检测装置2位于左侧。

如图2所示，一种弹簧毛坯端部标记检测设备，主要包括伺服送料装置1、斜度检测装置2和标记装置3，三者具有相同的工作中心线，其中，伺服送料装置1位于最右侧、标记装置3与伺服送料装置1相邻，斜度检测装置2位于最左侧。

如图2、图3和图4所示，所述伺服送料装置1下部为机架101，机架101右侧设置伺服电机102和行走架104，所述伺服电机102安装于行走架104下侧，行走架104与机架101之间通过直线导轨和滑块连接，伺服电机102输出轴端部的齿轮与设于机架101内侧的齿条103相啮合，伺服电机102在控制器5的控制下可以沿着机架101的左右方向移动。

如图4所示，机架101上方还设有至少两个夹具106，行走架104与夹具106之间通过连接杆105固定连接，也就是说，行走架104沿着机架101的左右方向行走时，夹具106也会随着机架104左右行走。夹具106的数量至少为两个，本实施例中为四个，夹具106与机架101之间也通过直线导轨和滑块连接。

本发明的电气原理图如图5所示，包括控制器5，所述控制器5用于控制伺服送料装置1、零点标定装置107、打标装置31、打码装置32、斜度检测装置2和视觉检测装置6协同工作，具体的工作过程将在下文中结合设备结构进行详细的描述；显示器4用于显示控制器5中的信息和向控制器输入指令。

夹具106的具体结构如图8至图11所示，其包括支撑本体10612、夹紧缸1061、第一夹具10610、第二夹具10611、第一齿条1065、第二齿条1066和齿轮1067；夹紧缸1061的缸体与支撑本体10612连接，其活塞杆与第一齿条1065连接；第一夹具10610与支撑本体10612可直线移动连接，第二夹具10611与支撑本体10612可直线移动连接；第一齿条1065与第二齿条1066平行且两者的有齿面相向设置，第一齿条1065与第一夹具10610连接，第二齿条1066与第二夹具10611连接；齿轮1067与支撑本体10612可旋转连接，其一侧与第一齿条1065啮合，另一侧与第二齿条1066啮合。

如图8所示，第一夹具10610与支撑本体10612通过第一直线导轨1063和第二直线导轨1064连接，第二夹具10611与支撑本体10612通过第一直线导轨1063和第二直线导轨1064连接。

如图8所示，夹紧缸1061的活塞杆与第一夹具10610通过万向接头1062连接。

如图8所示，第一夹具10610与第一滑动基板1068固定连接，第一滑动基板1068与第一直线导轨1063和第二直线导轨1064可直线移动连接；第二夹具10611与第二滑动基板1069固定连接，第二滑动基板1069与第一直线导轨1063和第二直线导轨1064可直线移动连接。

如图10所示，齿轮1067通过轴承10614与支撑本体10612上的齿轮支撑法兰10613连接。

作为优选，夹紧缸1061为气缸。

夹具106的工作原理是夹紧缸1061的活塞杆推动第一夹具10610向下移动，第一夹具10610带动第一齿条1065向下移动，第一齿条1065带动齿轮1067逆时针转动，齿轮1067进一步的带动第二齿条1066向上移动，第二齿条1066带动第二夹具10611同步上移，从而实现了同步夹紧。

斜度检测装置2的结构请参考图12和图13中所示，其包括：固定基板206，所述固定基板206的中心具有工件孔207和八个位移检测装置2013，八个所述位移检测装置2013对称设置于所述固定基板206的两面上，每一面为四个，每一面的四个所述位移检测装置2013呈十字形对称布置；所述位移检测装置2013的检测方向朝向所述工件孔207。

作为优选，如图12所示，所述固定基板206为十字形，与位移检测装置2013的布置位置相协调，可减轻设备的重量。

如图16所示，本实施例的斜度检测装置2还可包括箱体2011，固定基板206通过支架2012竖向设置于箱体2011中，箱体2011的中心设有用于通过工件的圆孔。

作为优选，如图14所示，所述位移检测装置2013包括位移传感器201和气缸202；所述位移传感器201与所述固定基板206可移动连接；所述气缸202的缸筒与所述固定基板206固定连接，所述气缸202的活塞杆的端部与所述位移传感器201固定连接。

作为优选，如图14所示，所述位移检测装置2013还包括隔热连接件204和检测头205，所述位移传感器201的检测杆101的端部通过隔热连接件204与所述检测头205连接。

作为优选，如图14所示，所述隔热连接件204上设置有若干个散热槽2041。

作为优选，如图14所示，所述固定基板206上位于所述隔热连接件204的一侧设有散热风扇203。

作为优选，如图14所示，还包括与所述固定基板206固定连接的直线导轨208，所述位移传感器201通过第一滑块209与所述直线导轨208连接，所述隔热连接件204通过第二滑块2010与所述直线导轨208连接。

标记装置3的结构请参考图17和图18所示，其包括打标装置31、打码装置32和固定平台33；打标装置31固定设置于固定平台33的一侧，用于在弹簧毛坯端部打印厂标；打码装置32固定设置于固定平台33的另一侧，用于在弹簧毛坯端部打印生产序列码。

如图18所示，打标装置31包括第一导向柱311、第一升降台312、第一压头313、第一固定板314和第一驱动缸315；第一导向柱311为多个，其底部与固定平台33连接，其顶部与第一固定板314连接，第一升降台312设于固定平台33与第一固定板314之间，并与第一导向柱311可上下滑动连接；第一固定板314上部设置第一驱动缸315，第一压头313固定设于第一驱动缸315的活塞杆下端，第一压头313与第一升降台312固定连接。

如图18所示，打码装置32包括第二导向柱321、第二压头322、第二升降台323、旋转打码头324、传动带325、刹车电机326、第二固定板327和第二驱动缸328；第二导向柱321为多个，其底部与固定平台33连接，其顶部与第二固定板327连接，第二升降台323设于固定平台33与第二固定板327之间，并与第二导向柱321可上下滑动连接；旋转打码头324固定设于第二升降台323的下侧，刹车电机326与第二升降台323固连，刹车电机326与旋转打码头324传动连接；第二固定板327上部设置第二驱动缸328，第二压头322固定设于第二驱动缸328的活塞杆下端，第二压头322与第二升降台323固定连接。

如图18所示，旋转打码头324中包括螺栓241，打标头242，弹簧243，连接板244和转盘245，其中打标头242与连接板244固定连接，打标头242穿设于转盘245的孔中，螺栓241穿过连接板244的法兰孔与转盘245螺纹连接，弹簧243穿设在螺栓241上位于螺栓头与连接板244之间。

如图2所示，本发明的零点标定装置107设置于伺服送料装置1的最左端。如图5和图7所示，本发明的零点标定装置107包括挡板1071、升降缸1072、支撑板1073、直线导轨1074和传感器1075，其中，支撑板1073与机架101连接，升降缸1072的缸筒也与机架101连接，设于所述机架101内，其活塞杆可向上伸出，升降缸1072的活塞杆与传感器1075连接，驱动1075向上或者向下运动，挡板1071设置于所述传感器1075的右侧，与传感器1075的检测杆连接。

作为优选，所述机架101的左端还设有支撑轮108。

如图2所示，夹具106用于将弹簧毛坯夹紧，伺服电机102带动夹具106向左侧运动，在控制器5的控制下，升降缸1072驱动传感器1075和挡板1071向上运动，当弹簧毛坯的端部碰触到挡板1071时，传感器1075向控制器5发送信号，控制器5控制伺服电机102停止，完成调零，升降缸1072带动挡板1071向下运动，撤出阻挡位置。

控制器5控制伺服电机102继续向左运动，完成设定的移动距离后停止，开始打标、打码工序。

标记装置的工作过程为：打标装置31中的第一驱动缸315带动第一压头313在弹簧毛坯端部打印厂标，然后抬起，其中，第一升降台312对第一压头313起到扶正导向作用；本发明的打码装置32中的刹车电机326带动旋转打码头324旋转，根据所设定的编码顺序将正确字码的打标头242旋转到第二压头322下方，第二驱动缸328带动第二升降台323向下移动，第二压头322对其下方打标头242施加压力，将字码打印到弹簧毛坯端部，完成打码后，第二驱动缸328带动第二升降台323向上移动一段，然后刹车电机326带动旋转打码头324旋转下一个正确字码至第二压头322下方，继续打码，直到完成所有字码的打印。

标记工序结束后，伺服电机102继续向左移动，将弹簧毛坯的端部移动到斜度检测工位，开始斜度检测。

一种弹簧毛坯端部斜度检测方法，如图15a和图15b所示，主要包括以下步骤：

s1，调定各位移检测装置2013的零点，相对的两个位移检测装置2013的检测头205的原始间距分别为：lac，lbd，leg和lfh；

s2，驱动各所述位移检测装置2013直到其检测头205碰触到所述弹簧毛坯端部的斜面，此时，各位移检测装置2013检测到的位移信号分别为：la1，lb1，lc1，ld1，le1，lf1，lg1和lh1;

s3，计算斜率k1,k2：

;

;

其中，l-固定基板206两侧的位移检测装置2013的中心距；

s4,步骤s3中所计算出的斜率k1,k2分别与设定的合格的斜率范围k10和k20进行比较，判定是否在合格范围之内。

斜度检测工序完成后，伺服电机102带动弹簧毛坯向右移动回到零点位置，设置于零点标定装置107上方的视觉检测装置6读取所打印的厂标和生产序列码，判断所打印的厂标和生产序列号是否正确。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本发明的保护范围。