全自动换向器检测装置及其检测方法与流程

本发明涉及一种全自动换向器检测装置及其检测方法，属于换向器检测技术领域。

背景技术：

换向器（英文：commutator）俗称整流子，是直流永磁串激电动机上为了能够让电动机持续转动下去的一个部件，换向器由几个接触片围成圆型，分别连接电动机转子上的每个触头，外边连接的两个电极称为电刷。换向器工作原理为：当电动机线圈通过电流后，会在永久磁铁的作用下，通过吸引和排斥力转动，当它转到和磁铁平衡时，原来通着电的线较对应换向器上的触片就与电刷分离开，而电刷连接到符合产生推动力的那组线圈对应的触片上，这样不停的重复下去，直流电动机就转起来了。

换向器在出厂前，需要进行一系列尺寸检测（换向器的高度、内径、外径、沟槽精度等）和绝缘耐压性检测等。传统的换向器检测一般采用手工或者通过不同的仪器单独分开测试，存在检测效率低、可靠性差、人工成本高等缺陷。

有鉴于此，本发明人对此进行研究，专门开发出一种全自动换向器检测装置及其检测方法，本案由此产生。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种全自动换向器检测装置及其检测方法，能同时对换向器的气规、沟槽夹角、片间电性能等进行检测，并对检测后的换向器自动进行分类，具有测量精度高、稳定性好、故障率低等特点。

为了实现上述目的，本发明的解决方案是：

全自动换向器检测装置，包括底座，以及安装在底座上的上料机构、气规检测机构、移送机构、片间电性能检测机构、沟槽夹角检测机构和排料机构，所述底座的工位台上分别设有与上述各个检测机构对应的气规检测工位、片间电性能检测工位和沟槽夹角检测工位。

作为优选，所述上料机构包括水平设置的振动条，以及设置在振动条末端的托板，所述振动条低于换向器检测工位台，所述托板与一升降气缸相连，通过升降气缸和托板将位于振动条末端的待测换向器送入工位台；所述上料机构还包括一弧形导槽，所述导槽垂直设置在振动条末端与工位台始端之间；所述振动条的后端设有并排安装的第一调节气缸和第二调节气缸，且第二调节气缸位于第一调节气缸的输送前方，所述第一调节气缸用于控制待测换向器的移动，第二调节气缸用于控制待测换向器的移动。

作为优选，所述气规检测机构包括位于气规检测工位上方的气规检测组件和安嵌在气规检测工位上的气规钩定位座，所述气规检测组件包括支架、气规测头、气规上气缸和带动气规测头转动的旋转部件，所述支架固定安装在换向器检测装置的基座上，气规测头通过连接件滑动安装在支架上，所述气规上气缸与连接件相连，通过气规上气缸伸缩带动气规测头上下运动；所述气规钩定位座为圆环形，包括环形主体，以及设置在环形主体内壁上的若干个用于容纳换向器钩部的凹槽；所述旋转部件包括安装在气规测头上端的齿轮，与齿轮相啮合的齿条，以及带动齿条运动的齿条气缸，齿条气缸带动齿条运动，齿轮随之旋转，从而带动气规测头转动一定角度。

作为优选，所述气规检测组件还包括气规挡条和气规挡条气缸，所述气规挡条与气规挡条气缸相连，气规挡条位于气规检测工位侧边。

作为优选，所述气规钩定位座的下方设有气规下气缸，用于推送检测完成后的换向器；所述气规上气缸采用具有2个伸缩行程的二级气缸，可以测量换向器上下2个横截面。

作为优选，所述气规钩定位座环形主体的上端面与气规检测工位上表面齐平。

作为优选，所述片间电性能检测机构包括位于片间电性能检测工位上方的片间检测组件和安嵌在片间电性能检测工位上的片间钩定位座，所述片间检测组件包括支架、电性能检测头和片间上气缸，所述支架固定安装在换向器检测装置的基座上，电性能检测头滑动安装在支架上，所述片间上气缸与电性能检测头相连；所述片间钩定位座为圆环形，包括环形主体，以及设置在环形主体内壁上的若干个可容纳换向器钩部的凹槽；所述电性能检测头为绝缘材料，底部设有与换向器钩部一一对应的弹性探针。

作为优选，所述片间检测组件还包括片间挡条和片间挡条气缸，所述片间挡条与片间挡条气缸相连，片间挡条位于片间电性能检测工位侧边。

作为优选，所述片间钩定位座的下方设有片间下气缸，用于推送检测完成后的换向器。

作为优选，所述片间钩定位座环形主体的上端面与片间电性能检测工位上表面齐平。

作为优选，所述沟槽夹角检测机构，包括位于沟槽夹角检测工位上方的沟槽检测组件和安嵌在沟槽夹角检测工位上的检测工装，所述沟槽检测组件包括支架、压块和分度上气缸，所述支架固定安装在换向器检测装置的基座上，压块滑动安装在支架上，所述分度上气缸与压块相连；所述检测工装为圆环形，包括环形主体，以及设置在环形主体内壁上的若干个钩部检测齿，所述钩部检测齿的内壁上还设有槽检测片；检测工装的下方设有分度下气缸。

作为优选，所述沟槽检测组件还包括沟槽挡条和沟槽挡条气缸，所述沟槽挡条与沟槽挡条气缸相连，沟槽挡条位于沟槽夹角检测工位侧边。

作为优选，所述检测工装环形主体的上端面与沟槽夹角检测工位上表面齐平。

作为优选，所述全自动换向器检测装置还包括内径检测机构、外径检测机构、高度检测机构、片间耐高压检测机构、片轴耐高压检测机构中的其中一个或多个。

上述全自动换向器检测装置的检测方法，包括如下步骤：

1）上料步骤：振动条按设定频率振动，带动待测换向器向传输末端移动，此时，第一调节气缸和第二调节气缸的伸缩杆均为伸出状态，当待测换向器到达第二调节气缸处时，伸缩杆缩回，换向器移向第一调节气缸，接着第二调节气缸伸缩杆再次伸出，阻挡后一个换向器前进，第一调节气缸伸缩杆缩回，使换向器继续前进，移送到托板上，最后托板上升，将待测换向器沿着导槽移送到换向器检测装置工位台；

2）气规检测步骤：待测换向器通过移送机构定位部件定位后移送到气规检测工位处，挡条气缸缩回，挡条后退，让出换向器下沉的空间；气规下气缸缩回，待测换向器落入钩定位座，换向器的各个钩部进入钩定位座凹槽内，定位结束；接着，气规上气缸下降到最低状态，此时气规测头伸入到换向器内孔；齿条气缸伸出，通过齿条推动齿轮，从而带动气规测头在换向器内孔的一个截面内转一圈，与气规测头顶部相连的气规量仪通过气压变化，得到换向器该测量截面内孔大小值并筛选，气规上气缸缩回，然后再次伸出，到第二段行程，齿条气缸缩回，通过齿条推动齿轮，从而带动气规测头在换向器内孔的另一个截面内转一圈，气规量仪通过气压变化，得到换向器另一个截面的内孔大小值并筛选；气规上气缸再次缩回，气规下气缸伸出，推动测量完的换向器，进行后序检测；

3）片间电性能检测步骤：待测换向器通过移送机构定位部件定位后移送到片间电性能检测工位处，片间挡条气缸缩回，挡条后退，让出换向器下沉的空间；片间下气缸缩回，待测换向器落入钩定位座，换向器的各个钩部进入钩定位座凹槽内，此时，各个钩部精确定位好；片间上气缸动作，推动电性能检测头，使得探针和换向器钩部表面接触，通电(通过耐压试验仪或者电阻检测仪500v高压），检测换向器接触片之间的漏电电流和/或电阻值。

4）沟槽夹角检测步骤：定位好的待测换向器移送到钩槽夹角检测工位处，分度挡条气缸缩回，挡条后退，留出待测换向器下沉空间；分度下气缸缩回（初始状态为伸出），将待测换向器带入检测工装内；分度上气缸伸出（通过内部链接的调压阀，能控制下压力的大小），通过压块推动待测换向器缓慢进入检测工装内部，先检测待测换向器的钩夹角：待测换向器的各个钩部是否与检测工装的钩部检测齿完全对应，并通过分度上气缸的伸入距离判断钩夹角是否合格；如果钩夹角合格，分度上气缸继续下降，将待测换向器往下推，槽检测片开始进入待测换向器的槽，若待测换向器能顺利通过整个检测工装，则说明槽检测合格；检测完成后，所述分度上气缸向上缩回，分度下气缸向上伸出，将待测换向器送回钩槽夹角检测工位。

5）当换向器经过所有检测机构后，最后在移送机构的移送下达到对应的不合格或合格品工位，并通过排料机构的推送气缸，推入对应的不合格或合格品料槽，完成检测。

与现有技术相比，上述全自动换向器检测装置及其检测方法具有如下优点：

1.通过各个检测机构，可以一次性自动完成上料、气规检测、片间电性能检测、沟槽夹角检测等步骤，并通过排料机构实现不合格品自动归类；

2、所述上料机构，通过振动条和可上下移动的托板，实现换向器检测工位与换向器生产前道工序顺利对接，省去中间积料及搬料过程，提高了工厂的自动化程度，节约人力成本；此外，还克服了传送带传送容易打滑的现象，每个工件都能被准确送到检测工位，减少机械运行的故障率；

3、所述气规检测机构检测精度高，分辨率能达到0.1um，人为误差较小，不会影响测量精度，能准确分选出合格/不合格产品；气规检测能实现气规测头与被测表面不直接接触，减少测量力对测量结果的影响，同时避免划伤被测件内孔；由于非接触测量，气规测头可以减少磨损，延长使用期限；根据换向器本身的特征，采用钩定位座接触换向器弯钩对工件角度进行精确定位；

4、所述片间电性能检测机构通过钩定位座，可实现换向器钩部和钩定位座凹槽的精确定位，进行实现电性能检测头弹性探针与换向器钩部的一一对应，且测量过程中不会发生偏移，保证检测的准确性；此外，还具有检测效率高，易更换，安全性高等特点；

5、所述沟槽夹角检测机构，可自动实现换向器沟槽夹角检测，大幅度提高了检测效率，提高了检测的稳定性，且减少了人力成本及人员工作强度。

以下结合附图及具体实施例对本发明做进一步详细描述。

附图说明

图1为本实施例的全自动换向器检测装置立体结构示意图；

图2为本实施例的上料机构立体结构图；

图3为本实施例的振动条和托板配合安装图；

图4为本实施例的另一种振动条和托板配合安装图；

图5为本实施例气规检测机构立体图；

图6为本实施例的气规检测机构主视图；

图7为本实施例的气规钩定位座立体图；

图8为本实施例的沟槽夹角检测机构立体图；

图9为本实施例的检测工装立体图；

图10为本实施例的检测工装俯视图；

图11为本实施例的片间电性能自动检测机构立体图；

图12为本实施例的片间电性能自动检测机构主视图；

图13为本实施例的片间钩定位座立体图。

具体实施方式

如图1所示，全自动换向器检测装置，包括底座1，以及依次安装在底座上的上料机构2、移送机构3、气规检测机构4、沟槽夹角检测机构7、片间电性能自动检测机构8和排料机构10。图1中进一步显示了内径检测机构5、外径检测机构6和轴间耐高压检测机构9。

为避免灰尘和水汽进入各个检测机构，影响检测效果，所述底座1上进一步可设置外罩。所述底座1的工位台11上分别设有与上述各个检测机构对应的气规检测工位、内径检测工位、沟槽夹角检测工位、片间电性能自动检测工位、轴间耐高压检测工位。所述检测装置进一步包括控制单元，控制单元通过信号线分别与气规检测机构4、内径检测机构5、外径检测机构6、沟槽夹角检测机构7、片间电性能自动检测机构8、轴间耐高压检测机构9和排料机构10相连，用于控制各个机构动作。本发明所述的气规检测机构4、内径检测机构5、外径检测机构6、沟槽夹角检测机构7、片间电性能自动检测机构8、轴间耐高压检测机构9在工位台11上的安装顺序可以根据需要进行调整，也可以选择性安装，或者通过控制单元单独开启或关闭某个或某几个检测检测机构。

所述移送机构3包括移位片31和控制移位片31动作的左右移动部件和前后推送部件，所述移位片31下表面高于工位台11，移位片31上设有多个与各个工位相对应的凹槽32，用于将换向器输送到对应的工位上，在移位片31上设有定位部件33，所述定位部件33与换向器接触的面上设有一球形凸起，通过球形凸起与换向器相邻2个接触片之间间隙的配合，实现换向器的定位，进而使换向器能准确移送到对应的工位。所述左右移动部件（x向）包括第一推送气缸35，以及与第一推送气缸35相连的第一滑块36，所述前后推送部件（y向）包括第二推送气缸37，以及与第二推送气缸37相连的第二滑块34，所述第二滑块34通过连接片与移位片31相连，左右移动部件（x向）和前后推送部件（y向）用于带动移位片31的移动，移位片31通过两个气缸的动作，实现左右前后来回运动，将工位台11上的各个换向器移动到下一个工位。

所述排料机构10包括分别设置在内径检测工位、外径检测工位、沟槽夹角检测工位、片间电性能自动检测机构工位和轴间耐高压检测工位下一个工位的推料组件和料槽101，所述推料组件包括安装在工位台11上的推料块102，每个推料块均连接有一个推送气缸，料槽口正对推料块102下方，所述料槽101包括内径不合格槽、外径不合格槽、沟槽夹角不合格槽、片间电性能不合格槽、轴间耐高压不合格槽和合格品槽等，移位片31将检测后的换向器移动到推料块102前，然后由对应的推料块102推入对应的料槽101，实现对换向器的检测分类。

如图2-3所示，所述上料机构2包括水平设置的振动条21，以及设置在振动条21末端的托板22，所述振动条21低于换向器检测工位台11，所述托板22与一升降气缸23相连，通过升降气缸23和托板22可以将位于振动条21末端的待测换向器送入工位台。所述上料机构还包括一弧形导槽24，所述导槽24垂直设置在振动条21末端与工位台11始端之间，所述托板22设有与弧形导槽24相匹配的弧形凸部221，导槽24和弧形凸部221的设置，可以使的使换向器向上输送更稳定。

所述振动条21的后端设有第一调节气缸25和第二调节气缸26，所述第一调节气缸25和第二调节气缸26并排安装，且第二调节气缸26位于第一调节气缸25的输送前方，通过第一调节气缸25和第二调节气缸26伸缩杆的伸缩，可以非常方便地控制各个待测换向器的移动，从而实现有序精确的输送。

本实施例所述的换向器上料机构2，通过振动条21和可上下移动的托板22，实现换向器检测工位与换向器生产前道工序顺利对接，省去中间积料及搬料过程，提高了工厂的自动化程度，节约人力成本；此外，还克服了传送带传送容易打滑的现象，每个工件都能被准确送到检测工位，减少机械运行的故障率。

此外，如图4所示，所述托板22与振动条21的配合安装还可以这样设置：所述托板22与振动条21末端相衔接处设有一凹部222，所述振动条21末端设有与凹部222相匹配的凸部211，能使振动延续，确保待检换向器一定到达凹部222上方，将产品准确送到工位台11。

如图5-6所示，所述气规检测机构4包括包括位于气规检测工位上方的气规检测组件41和安嵌在气规检测工位上的气规钩定位座42。在本实施例中，所述气规检测组件41包括支架411、气规测头412、气规上气缸413和带动气规测头412转动的旋转部件，所述支架411固定安装在换向器检测装置的基座上，气规测头412通过连接件414和滑块415滑动安装在支架411上，所述气规上气缸413与连接件414相连，通过气规上气缸413伸缩带动气规测头412上下运动；所述旋转部件包括安装在气规测头412上端的齿轮416a，与齿轮416a相啮合的齿条416b，以及带动齿条416b运动的齿条气缸417。齿条气缸417带动齿条416b运动，齿轮416a随之旋转，从而带动气规测头412转动一定角度。所述气规上气缸413采用具有2个伸缩行程的二级气缸，2级伸缩可以测量换向器上下2个横截面。

所述气规检测工位上还设有气规挡条418，所述气规挡条418位于气规检测工位后侧，气规挡条418和气规挡条气缸419相连，通过气规挡条418可以固定待测换向器向后移动的距离，方便待测换向器的移位。

如图7所示，所述气规钩定位座42为圆环形，包括环形主体421，以及设置在环形主体内壁上的若干个用于容纳换向器钩部的凹槽422。所述气规钩定位座环形主体421的上端面与气规检测工位上表面齐平。待测容纳换的高度大于钩定位座42的高度，也大于气规检测工位板的高度。

所述气规钩定位座42的下方设有气规下气缸410，气规下气缸410的顶部设有推板420，通过气规下气缸410的伸缩，可以使推板420向上或向下运动，从而使实现检测完的换向器的推送。

本实施例所述的换向器气规检测机构，检测分辨率能达到0.1um，精度高，人为误差较小，不会影响测量精度，能准确分选出合格/不合格产品；而且气规检测能实现测量头与被测表面不直接接触，减少测量力对测量结果的影响，同时避免划伤被测件内孔，由于非接触测量，测量头可以减少磨损，延长使用期限；此外，根据换向器本身的特征，采用钩定位座接触换向器弯钩，从而可实现对工件角度的精确定位。

如图8-10所示，所述换向器沟槽夹角检测机构7包括位于沟槽夹角检测工位上方的沟槽检测组件71和安嵌在沟槽夹角检测工位上的检测工装72。在本实施例中，所述沟槽检测组件71包括支架711、压块712和分度上气缸713，所述支架711固定安装在换向器检测装置的基座上，压块712通过滑块714滑动安装在支架711上，所述分度上气缸713通过滑块714与压块712相连，随着分度上气缸713的伸缩，可实现压块712上下滑动。所述沟槽夹角检测工位上还设有沟槽挡条715，所述沟槽挡条715位于沟槽夹角检测工位后侧，沟槽挡条715和挡条气缸716相连，通过挡条715可以固定待测换向器向后移动的距离，方便待测换向器的移位。

所述检测工装72为圆环形，包括环形主体721，以及均匀设置在环形主体721内壁上的若干个钩部检测齿722，相邻2个钩部检测齿722之间的沟槽724用于容纳待测换向器的钩部，如果所有钩部都能顺利通过各个沟槽724，说明各个钩部分布均匀，即钩夹角一致，如果各个钩部不能顺利通过各自的沟槽724，则说明待测换向器钩夹角不均匀，为不合格产品；所述钩部检测齿722的内壁上还设有槽检测片723；所述槽检测片723用于检测换向器片间槽宽和槽深。所述检测工装环形主体721的上端面与沟槽夹角检测工位上表面齐平。

所述检测工装72的下方设有分度下气缸717，分度下气缸717的顶部设有推板718，通过分度下气缸717的伸缩，可以使推板718向上或向下运动，从而使实现检测完的换向器的推送。

本实施例所述的换向器沟槽夹角检测机构及方法，可自动实现换向器沟槽夹角检测，大幅度提高了检测效率，提高了检测的稳定性，且减少了人力成本及人员工作强度。

如图11-13所示，所述换向器片间电性能自动检测机构8包括位于片间电性能检测工位上方的片间检测组件81和安嵌在片间电性能检测工位上的片间钩定位座82，在本实施例中，所述片间检测组件81包括支架811、电性能检测头812和片间上气缸813，所述支架811固定安装在换向器检测装置的基座上，电性能检测头812通过滑块814滑动安装在支架811上，所述片间上气缸813通过滑块814与电性能检测头812相连，所述电性能检测头812为绝缘材料，底部设有与换向器钩部一一对应的弹性探针815。随着片间上气缸813的伸缩，可实现电性能检测头812上下滑动。所述片间电性能检测工位上还设有挡条816，所述挡条816位于片间电性能检测工位后侧，挡条816和挡条气缸817相连，通过挡条816可以固定待测换向器向后移动的距离，方便待测换向器的移位。

所述片间钩定位座82的下方设有片间下气缸818，片间下气缸818的顶部设有推板819，通过片间下气缸818的伸缩，可以使推板819向上或向下运动，从而使实现检测完的换向器的推送。

所述片间钩定位座82为圆环形，包括环形主体821，以及均匀设置在环形主体821内壁上的若干个可容纳换向器钩部的凹槽822，当换向器钩部均落入到凹槽822内时，可实现换向器的精确定位，此时换向器钩部与探针815上下一一对应。所述片间钩定位座82环形主体的上端面与片间电性能检测工位上表面齐平。

本实施例所述的换向器片间电性能自动检测机构通过片间钩定位座82，可实现换向器的钩部和钩定位座凹槽的精确定位，进行实现电性能检测头弹性探针与换向器钩部的一一对应，且测量过程中不会发生偏移，保证检测的准确性；此外，还具有检测效率高，易更换，安全性高等特点。

上述全自动换向器检测装置的检测方法，检测顺序依次为：气规检测、内径检测、外径检测、沟槽夹角检测、片间电性能自动检测、轴间耐高压检测，具体步骤如下：

1）上料步骤：振动条21按设定频率振动，带动待测换向器向传输末端移动，此时，第一调节气缸25和第二调节气缸26的伸缩杆均为伸出状态，当待测换向器到达第二调节气缸26处时，伸缩杆缩回，换向器移向第一调节气缸26，接着第二调节气缸26伸缩杆再次伸出，阻挡后一个换向器前进，第一调节气缸25伸缩杆缩回，使换向器继续前进，直至移送到托板22上，最后托板22在升降气缸23的作用下上升，将待测换向器移送到工位台11。

2）气规检测步骤：待测换向器通过定位部件33定位后移送到气规检测工位处，气规挡条气缸419缩回，气规挡条418后退，让出换向器下沉的空间；气规下气缸410缩回，待测换向器落入钩定位座42，换向器的各个钩部进入钩定位座凹槽内，定位结束。接着，气规上气缸413下降到最低状态（初始状态缩回），此时气规测头412伸入到换向器内孔；齿条气缸417伸出（初始状态缩回），通过齿条416b推动齿轮416a，从而带动气规测头412在换向器内孔的一个截面内转一圈，与气规测头412顶部相连的气规量仪通过气压变化，得到换向器该测量截面内孔大小值并筛选，气规上气缸413缩回，然后再次伸出，到第二段行程，齿条气缸417缩回，通过齿条416b推动齿轮416a，从而带动气规测头412在换向器内孔的另一个截面内转一圈，气规量仪通过气压变化，得到换向器另一个截面的内孔大小值并筛选。气规上气缸413再次缩回，气规下气缸410伸出，推动测量完的换向器，进行后序检测。

3）沟槽夹角检测步骤：定位好的待测换向器移送到钩槽夹角检测工位处，此时，分度挡条气缸716缩回，挡条715后退，留出待测换向器下沉空间；分度下气缸731缩回（初始状态为伸出），将待测换向器带入检测工装72内；分度上气缸713伸出（通过调压阀可以控制下压力的大小，一般为1kg的下压力），压块712缓慢下移，将待测换向器缓慢推入到检测工装72内部，先检测待测换向器的钩夹角：待测换向器的各个钩部是否与检测工装72的钩部检测齿722完全对应，并通过分度上气缸713的伸入距离判断钩夹角是否合格；如果钩夹角合格，分度上气缸713继续下降，将待测换向器往下推，槽检测片723开始进入待测换向器的槽，若待测换向器能顺利通过整个检测工装，则说明槽检测合格；检测完成后，所述分度上气缸713向上缩回，分度下气缸717向上伸出，通过推板718将待测换向器送回钩槽夹角检测工位，然后通过检测装置的移送机构3进行后序检测。

4）片间电性能自动检测步骤：待测换向器通过定位部件33定位后移送到片间电性能检测工位处，片间挡条气缸817缩回，片间挡条816后退，让出换向器下沉的空间；片间下气缸818缩回，待测换向器落入钩定位座82，换向器的各个钩部进入片间钩定位座凹槽822内，此时，各个钩部精确定位好。片间上气缸813动作，推动电性能检测头812，使得探针815和换向器钩部表面接触，通电(通过耐压试验仪或者电阻检测仪500v高压），检测换向器接触片之间的漏电电流和/或电阻值。

5）当换向器经过所有检测机构后，最后在移送机构的移送下达到对应的不合格或合格品工位，并通过排料机构的推送气缸，推入对应的不合格或合格品料槽，完成检测。

上述实施例和图式并非限定本发明的产品形态和式样，任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本发明的专利范畴。