同步器齿套用综合通端塞规自动检测机的制作方法

本发明属于机械加工自动检测领域，尤其是涉及一种快速检测同步器齿套内花键作用齿槽宽最小值的检测机床。

背景技术：

目前高精度同步器齿套类产品为了控制内花键的作用齿槽宽最小值，在成品包装之前会增加一个100％过综合通端花键塞规的工序。即事先制作好综合通端花键塞规，将待检验的工件水平放在检验平台上，然后手持将综合通端塞规头部对准工件内花键垂直放入通过。当工件尺寸处于技术要求下限时，因为操作者手法与感知存在的差异，手动操作时对于同一个工件有的操作者会感觉紧而判定不通过，而有的可能会判定通过，其标准不能完全统一。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明旨在提出一种同步器齿套用综合通端塞规自动检测机，以规范同步器齿套类产品花键的检验标准，同时也减少劳动强度，降低检验成本，且可实现自动上下料、自动检测，自动判断工件的合格与否并区分处理，极大的提高了生产效率。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种同步器齿套用综合通端塞规自动检测机，包括：机床上的自动式上料装置、检测装置以及检测后的分选装置；

所述上料装置设置在检测装置前端，使得工件经上料装置传送至检测装置部分进行自动检测，所述分选装置设置在检测装置后端；用于对检验后的工件的合格性进行区分筛选；

所述检测装置包括：机械手机构、塞规升降机构以及塞规旋转机构；所述机械手机构设有两个，一个用于将工件从上料滑道上取至检测装置处，衔接自动上料装置和检测装置，另一个用于将检验后的工件从检测装置上取至检验后的分选装置处，所述塞规升降机构带动检测用的塞规结构件进行上下运动，使塞规结构件与工件待检部位配合；所述塞规旋转机构带动塞规结构件转动，辅助塞规升降机构将塞规结构件与工件配合；

进一步的，所述自动上料装置包括：上料滑道，所述上料滑道用于输送待检的同步器齿套样件；

进一步的，所述机械手机构包括：用于取放待检工件的第一机械手组件和用于取放已检工件的第二机械手组件；所述第一机械手组件和第二机械手组件共设置在一组平行的导轨模组上，进行水平滑动；所述导轨模组包括驱动齿部和支撑滑动部，驱动齿部为现有技术，即所述导轨模组为现有技术的导轨；第一机械手组件和第二机械手组件的间距和待检件与检验装置的间距匹配，并列平行，能使第一机械手组件和第二机械手组件对待检工件和已检工件实现同步循环取放；

进一步的，所述第一机械手组件和/或第二机械手组件，包括：控制机械手上下运动的升降气缸，和用于固定升降气缸的升降气缸连接座，和限制固定升降气缸的机械手组件上方托架板，和机械手组件上方托架板两侧的用于支撑上下滑动的机械手升降导杆，和设置在机械手升降导杆末端的固定作用的机械手组件下方固定支板，和固定在机械手组件下方固定支板下方的用于驱动机械手卡爪的卡爪气缸，所述机械手卡爪与工件的作用面半圆型结构件用于夹持同步器齿套工件；其中，升降气缸动作可拖动机械手组件上方托架板，带动整个机械手组件实现上下方向的运动定位，卡爪气缸动作可实现卡爪的张开与闭合，完成工件的抓取与放开；

进一步的，所述机械手组件上方托架板限制在由锁紧螺丝固定在机械手升降导杆上的锁紧套下，且机械手组件上方托架板与机械手升降导杆间设有第二滑动套，所述第二滑动套能使机械手组件上方托架板在机械手升降导杆上自由上下滑动；在第二滑动套下端设有弹簧，弹簧的另一端固接有导杆支撑座，所述导杆支撑座内空腔能容纳机械手升降导杆，且导杆支撑座固接在机械手组件下方固定支板上；

进一步的，所述弹簧的常态为压缩状态，相对于机械手组件上方托架板静止状态，所述弹簧最终的作用可使得机械手升降导杆向下运动，当机械手升降导杆运动到机械手升降导杆与锁紧套锁紧位置时停止，整体达到一种平衡状态；此时弹簧的预紧力不大，可调整弹簧长度来实现调整；检测工件时，当机械手卡爪在受到向上方向大阻力时，所述机械手卡爪组件会克服自身重力与弹簧施加的合力，机械手卡爪组件会顺着机械手升降导杆方向一起向上运动，因为机械手升降导杆通过的第二滑动套，摩擦阻力可忽略不计，弹簧的阻力事先调整的很小，此时即升降气缸向下的力只有一小部分作用在转动的塞规上，塞规的受力只是弹簧力的一部分，这样机械手卡爪在升降气缸向下动作时，一旦受到阻力过大后，综合起来的结果就是机械手卡爪会停在阻力方向上，不再继续向下动作，这样就可以避免碰伤工件了，该结构设计简洁，成本低，实用性强；

进一步的，所述塞规升降机构,包括：两根导向杆上端由两个法兰式固定支座固定在机床箱体上，导向杆下端穿过固定板上的预留孔，将固定板调平后锁紧固定；在固定板中部下端固定一个气缸，气缸通过连接部组件与两个双立方板固接，所述双立方板上端固接有架板，所述架板两侧通过第一滑动套套设在导向杆上；所述连接部组件包括两块连接板和夹持在连接板间的单点式测力传感器；所述气缸的驱动轴端固接在下部的连接板；实现气缸联动连接板动作，联动双立方板动作，进而带动旋转电机的平台架板通过第一滑动套顺着导向杆上下运动，以此实现塞规升降机构垂直于机床的上下动作，所述单点式测力传感器分别与上下连接板连接后，通电后，可测量显示架板承受的载荷力；当所测力大于事先设定值时，可发出信号输入给PLC输入点来控制后续的分选推料的动作，该工件会视为不合格件最终落到不合格件滑道上；

进一步的，所述塞规旋转机构，包括：输出动力的伺服电机和固定于双立方板之间的用于固定伺服电机的电机固定支架板，伺服电机的输出轴穿过架板中部的圆孔与塞规驱动主轴连接，且在塞规驱动主轴末端固接有塞规结构件连接座；所述塞规驱动主轴和塞规结构件连接座设置在塞规检验台内，所述塞规检验台为框架结构；所述塞规结构件连接座与同步齿套内圈及键槽配合，不同型号的齿套内圈及键槽选用不同尺寸检测用的塞规结构件连接座；

进一步的，在伺服电机的输出端连接有扭力限制器，扭力限制器的另一端为输出端；所述扭力限制器一端与主轴相连，另一端与伺服电机相连，正常情况下伺服电机通电后旋转，通过扭力限制器连接驱动塞规主轴旋转，当塞规主轴旋转过程中受到的阻力超过一定(事先调整好的)量时，扭力限制器会实现上下两端的脱节，即扭力限制器下端会与电机主轴一起旋转，上端与下端脱节，不能带动塞规主轴旋转，这样就可以避免工件的旋转过程中的伤齿现象；扭力限制器为现有技术中的器件，通常状态下钢球一部分含在下卡槽内，另一部分含在上卡槽内，使得上下连接同步转动，当上半轴所受阻力超过预定范围时，钢球会向上滑动脱离下卡槽，推块对钢球起到推动作用，这时下半轴不能带动上半轴运动，只能空转，上半轴静止不动；

进一步的，在塞规驱动主轴与架板之间，还包括：固定在架板上的主轴支架座和用于支撑转动的轴承件，所述塞规驱动主轴通过轴肩结构及深沟球轴承限制在主轴支架座内，且能够随着扭力限制器的输出端一起以主轴支架座中心为轴进行自由旋转，塞规驱动主轴贯通于主轴支承座的下端与深沟球轴承为过盈配合，且所述主轴支撑架通过锁紧螺栓锁紧固定在架板上，最终实现塞规驱动主轴垂直于机床箱体，即垂直于架板且垂直于工件；

进一步的，所述分选装置包括检测件分选台，用于筛选推动合格件和不合格件的合格件分选推料装置、不合格件分选推料装置，以及用于输送检验后的工件的合格件滑道和不合格件滑道，所述合格件滑道与不合格件滑道互相平行，且合格件分选推料装置与不合格件分选推料装置的行进动作方向互相垂直，这样有效节省工位所占空间；

进一步的，所述第一滑动套和第二滑动套为法兰式线性轴承，型号可选为LMK16LUU的线性轴承；

所述发明具体的工作过程及原理：将工件一次性多个码放到上料滑道上，机械手组件为并列两组，循环过程中，两组机械手同时动作，实现上料与卸料的同步循环功能，检测时机械手会在上料滑道的末端抓取工件移至到综合通端的塞规的正上方，塞规上升到位，塞规旋转(慢速)，机械手向下动作，机械手和塞规配合完成检测过程，检测完毕的工件会随着下一个抓取工件的过程，由机械手抓取后移到待分选检验台上，机床据检测过程中的数据反馈将该工件进行自动分选判定，移动到相应的滑道上来；合格件由合格件分选推料装置，动作工件会被移到合格件滑道上；检测后的工件为不合格则不合格件分选推料装置动作，工件移到不合格件滑道上。

结合上述，为达到检测过程的顺畅，同时避免在检测过程中磕伤工件，该发明的自动检测机机床在以下几个方面做了防错处理与设计：

1、为实现综合塞规花键齿厚对准工件花键的齿槽，综合塞规结构件在与工件接触的时需要设计有一个自动慢速旋转的功能，以便完成对齿功能；

2、塞规旋转驱动时，工件并没有完全在机械手上放开，为避免旋转过程中力过大而伤到花键齿的现象，机床有一个旋转扭力限制器装置，扭转阻力达到一定量时，扭力限制器装置会动作，使得塞规支架轴脱离驱动轴而保持静止，以此保证待检测的工件花键不被伤到；

3、当工件尺寸小于下限而不能套入检测塞规时，机械手同样布有防错装置来避免接触过紧的伤齿，并通过检测工件轴向方的受力大小来判断工件是否合格。

相对于现有技术，本发明所述的自动检测机具有以下优势：

所述检测机能够统一同步器齿套键槽的检验标准，同时也减少劳动强度，降低检验成本，且可实现自动上下料、自动检测，自动判断工件的合格与否并区分处理，极大的提高了生产效率；

所述检测机结构自动检验的可靠性高，在自动检测过程中不会碰伤工件，且本发明的检测机结构设计简洁，成本低，实用性强。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例所述的检测机俯视图；

图2为图1的K方向示意图；

图3为本发明实施例所述的升降台组件示意图；

图4为本发明实施例所述的塞规旋转驱动组件示意图；

图5为本发明实施例所述的机械手组件示意图；

图6为图5的右视图；

图7为本发明实施例所述的导轨模组示意图；

图8为本发明实施例所述的扭力限制器示意图；

图9为本发明实施例所述的卡爪示意图；

图10为本发明实施例所述的塞规主视图和侧面局部剖视图。

附图标记说明：

1-上料滑道；2-塞规检测台；3-第一机械手组件；4-第二机械手组件；5-检测件分选台；6-不合格件分选推料装置；7-合格件分选推料装置；8-合格件滑道；9-不合格件滑道；10-导轨模组；11-连接部组件；12-单点式测力传感器；13-连接板；14-驱动轴；15-双立方板；16-架板；17-第一滑动套；18-法兰式固定支座；19-导向杆；20-固定板；21-升降气缸；22-塞规驱动主轴；23-电机固定支架板；24-塞规结构件连接座；240-塞规；25-伺服电机；26-扭力限制器；27-深沟球轴承；28-锁紧螺栓；29-为主轴支架座；30-机械手卡爪；31-卡爪气缸；32-导杆支撑座；33-弹簧；34-第二滑动套；35-锁紧套；36-机械手升降气缸；37-机械手升降导杆；38-升降气缸连接座；39-机械手组件上方托架板；40-机械手组件下方固定支板；A-横跨板；B-工件；01-上卡槽；02-推块；03-钢球；04-下卡槽。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

如图1和图2所示，一种同步器齿套用综合通端塞规自动检测机，包括：自动式上料装置、检测装置以及检测后的分选装置；所述上料装置设置在检测装置前端，使得工件B经上料装置传送至检测装置部分进行自动检测，所述分选装置设置在检测装置后端；用于对检验后的工件的合格性进行区分筛选；

所述自动上料装置包括：上料滑道1，所述上料滑道1用于输送待检的同步器齿套样件；

所述检测装置包括：机械手机构、塞规升降机构以及塞规旋转机构；

如图1和2所示，所述机械手机构包括：用于取放待检工件的第一机械手组件3和用于取放已检工件的第二机械手组件4；所述第一机械手组件3和第二机械手组件4共设置在一组平行的导轨模组10上，进行水平滑动；所述导轨模组10包括驱动齿部和支撑滑动部，图8所示为现有技术中的驱动齿部，即所述导轨模组10为现有技术的导轨；第一机械手组件3和第二机械手组件4的间距和待检件与检验装置的间距匹配，并列平行，能使第一机械手组件3和第二机械手组件4对待检工件和已检工件实现同步循环取放；

如图5和6所示，所述第一机械手组件3和/或第二机械手组件4，包括：控制机械手上下运动的升降气缸36，和用于固定升降气缸的升降气缸连接座38，和限制固定升降气缸36的机械手组件上方托架板39，和机械手组件上方托架板39两侧的用于支撑上下滑动的机械手升降导杆37，和设置在机械手升降导杆37末端的固定作用的机械手组件下方固定支板40，和固定在机械手组件下方固定支板40下方的用于驱动机械手卡爪30的卡爪气缸31，所述机械手卡爪30与工件接触的作用面为半圆形结构，用于夹持同步器齿套工件B，如图9所示；其中，升降气缸36动作可拖动机械手组件上方托架板39，带动整个机械手组件实现上下方向的运动定位，卡爪气缸31动作可实现卡爪的张开与闭合，完成工件的抓取与放开；

进一步的，所述机械手组件上方托架板39限制在由锁紧螺丝固定在机械手升降导杆37上的锁紧套35下，且机械手组件上方托架板39与机械手升降导杆37间设有第二滑动套34，所述第二滑动套34能使机械手组件上方托架板39在机械手升降导杆37上自由上下滑动；在第二滑动套34下端设有弹簧33，弹簧33的另一端固接有导杆支撑座32，所述导杆支撑座32内空腔能容纳机械手升降导杆37，且导杆支撑座32固接在机械手组件下方固定支板40上；

所述弹簧33的常态为压缩状态，相对于机械手组件上方托架板39静止状态，所述弹簧33最终的作用可使得机械手升降导杆37杆向下运动，当机械手升降导杆37运动到机械手升降导杆37与锁紧套35锁紧位置时停止，整体达到一种平衡状态；此时弹簧33的预紧力不大，可调整弹簧长度来实现调整；检测工件时，当机械手卡爪30在受到向上方向大阻力时，所述机械手卡爪组件会克服自身重力与弹簧33施加的合力，机械手卡爪组件会顺着机械手升降导杆37方向一起向上运动，因为机械手升降导杆37通过的第二滑动套34，摩擦阻力可忽略不计，弹簧的阻力事先调整的很小，此时即升降气缸向下的力只有一小部分作用在转动的塞规上，塞规的受力只是弹簧力的一部分，这样机械手卡爪在升降气缸36向下动作时，一旦受到阻力过大后，综合起来的结果就是机械手卡爪会停在阻力方向上，不再继续向下动作，这样就可以避免碰伤工件了，该结构设计简洁，成本低，实用性强；

如图3所示，所述塞规升降机构,包括：两根导向杆19上端由两个法兰式固定支座18固定在机床箱体上，导向杆19下端穿过固定板20上的预留孔，将固定板20调平后锁紧固定；图中3中的升降气缸21固定在固定板20中部下端，升降气缸21通过连接部组件11与两个双立方板15固接，所述双立方板15上端固接有架板16，所述架板16两侧通过第一滑动套17套设在导向杆19上；所述连接部组件11包括两块连接板13和夹持在连接板13间的单点式测力传感器12；所述升降气缸21的驱动轴14端固接在下部的连接板13；实现升降气缸21联动连接板13动作，联动双立方板15动作，进而带动旋转电机的平台架板16通过第一滑动套17顺着导向杆19上下运动，以此实现塞规升降机构垂直于机床的上下动作，所述单点式测力传感器12分别与上下连接板连接后，通电后，可测量显示架板16承受的载荷力；当所测力大于事先设定值时，可发出信号输入给PLC输入点来控制后续的分选推料的动作，该工件会视为不合格件最终落到不合格件滑道9上；

如图3和4所示，所述塞规旋转机构，包括：输出动力的伺服电机25和固定于双立方板15之间的用于固定伺服电机25的电机固定支架板23，在伺服电机25的输出端连接有扭力限制器26，扭力限制器26的另一端输出轴穿过架板16中部的圆孔与塞规驱动主轴22连接，且在塞规驱动主轴22末端固接有塞规结构件连接座24；所述塞规驱动主轴22和塞规结构件连接座24设置在塞规检验台2内，所述塞规检验台2为框架结构；所述塞规结构件连接座24上套设有塞规240，如图10所示，且塞规240与同步齿套内圈及键槽配合，不同型号的齿套内圈及键槽选用不同尺寸检测用的塞规240；

如图4所示，在塞规驱动主轴22与架板6之间，还包括：固定在架板16上的主轴支架座29和用于支撑转动的轴承件，所述塞规驱动主轴22通过轴肩结构及深沟球轴承27限制在主轴支架座29内，且能够随着扭力限制器26的输出端一起以主轴支架座29中心为轴进行自由旋转，塞规驱动主轴22贯通于主轴支承座29的下端与深沟球轴承27为过盈配合，且所述主轴支撑架29通过锁紧螺栓28锁紧固定在架板16上，最终实现塞规驱动主轴22垂直于机床箱体，即垂直于架板16且垂直于工件B；

所述扭力限制器26一端与主轴相连，另一端与伺服电机相连，正常情况下伺服电机通电后旋转，通过扭力限制器连接驱动塞规主轴旋转，当塞规主轴旋转过程中受到的阻力超过一定(事先调整好的)量时，扭力限制器会实现上下两端的脱节。即扭力限制器下端会与电机主轴一起旋转，上端与下端脱节，不能带动塞规主轴旋转。这样就可以避免工件的旋转过程中的伤齿现象；扭力限制器26为现有技术中的器件，如图8所示，通常状态下钢球03一部分含在下卡槽04内，另一部分含在上卡槽01内，使得上下连接同步转动，当上半轴所受阻力超过预定范围时，钢球会向上滑动脱离下卡槽，推块02对钢球起到推动作用，这时下半轴不能带动上半轴运动，只能空转，上半轴静止不动；

所述分选装置包括检测件分选台5，用于筛选推动合格件和不合格件的合格件分选推料装置7、不合格件分选推料装置6，以及用于输送检验后的工件的合格件滑道8和不合格件滑道9，所述合格件滑道8与不合格件滑道9互相平行，且合格件分选推料装置7与不合格件分选推料装置6的行进动作方向互相垂直，这样有效节省工位所占空间；

所述第一滑动套17和第二滑动套34为法兰式线性轴承，型号可选为LMK16LUU的线性轴承；

所述发明具体的工作过程及原理：将工件一次性多个码放到上料滑道上，机械手组件为并列两组，循环过程中，两组机械手同时动作，实现上料与卸料的同步循环功能，检测时机械手会在上料滑道的末端抓取工件移至到综合通端的塞规的正上方，塞规上升到位，塞规旋转(慢速)，机械手向下动作，机械手和塞规配合完成检测过程，检测完毕的工件会随着下一个抓取工件的过程，由机械手抓取后移到待分选检验台上，机床据检测过程中的数据反馈将该工件进行自动分选判定，移动到相应的滑道上来；合格件由合格件分选推料装置，动作工件会被移到合格件滑道上；检测后的工件为不合格则不合格件分选推料装置动作，工件移到不合格件滑道上。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。