本实用新型涉及轴承钢球检测技术领域，尤其涉及一种钢球自动化检测装置。
背景技术：
随着现代化工业进程的不断深入，对机械提出了高性能化、高速度化等新的发展要求，对机械零部件的质量标准要求也越来越高。作为机械工业核心基础的零部件，轴承被广泛应用于国民经济的各行各业中，而球轴承在所有种类轴承中应用最为广泛。钢球作为球轴承的关键零件，它的质量对球轴承的精度、传动性能和使用寿命有着重要影响。当钢球处于高速重载条件下工作时，它表面或者内部如果存在微小的气孔或裂纹等质量问题极易致使缺陷扩大、延伸，最终导致轴承失效，严重者将会造成重大安全事故，危害生命健康以及财产安全。
目前国内绝大数企业仍然采用的是人工检测法进行钢球质量缺陷检测。这种检测方法不仅需要投入大量的劳动力，效率极低，而且检测质量受工人的情绪、责任心以及技术水平等影响很大，很容易造成误检和漏检，影响企业的产品质量和生产效益，此外，工人长时间在强光源的条件下工作极容易对眼睛造成伤害。国内外的许多专家学者已经成功应用机器视觉法、光电检测法、超声检测法以及涡流检测法对钢球进行缺陷检测，但是未能基于这些技术开发出相应的钢球自动化检测装置。在钢球的自动化检测装置领域，我国主要还是依靠进口国外设备，这些设备不仅售价高昂，而且存在售后成本高、部件易损耗等缺陷。
基于此，研制开发出适合我国国情的钢球自动化检测装置，对节约资源、降低生产成本、保证生产安全等方面具有重要意义。
技术实现要素：
本实用新型的目的在于提供一种钢球自动化检测装置，解决上述相关检测方法检测精度低、效率低、外购设备成本高的问题，基于正交螺旋展开方法对钢球表面、内部进行全面自动化检测。
为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：
一种钢球自动化检测装置，其包括机架及设置于机架上的送料机构、多工位检测机构、下料分选机构，多工位检测机构包括超声检测箱和分别设置于超声检测箱两侧的第一传料手、第二传料手，第一传料手与送料机构对接，第二传料手与下料分选机构对接，第一传料手与第二传料手于超声检测箱的检测区域对接，第一传料手配合第二传料手采用正交螺旋的方式将钢球表面在检测区域内进行全展开检测，下料分选机构根据检测结果将合格钢球和不合格钢球分隔开。
其中，第一传料手、第二传料手均包括横移部件、摆动部件和夹料部件；
横移部件包括与超声检测箱同轴线设置的直线导轨、设置于直线导轨上的滑块以及滑块驱动气缸，滑块驱动气缸平行设置于直线导轨的一侧，且滑块驱动气缸的输出杆与滑块通过连接板固连，第一传料手的滑块由送料机构处至第一位置处往复运动，第二传料手的滑块由第二位置处至下料分选机构处往复运动，第一传料手的滑块位于第一位置且第二传料手的滑块位于第二位置时，第一传料手与第二传料手对接；
摆动部件包括摆动驱动电机、电机安装座、支撑座和传动轴，支撑座固定于滑块上，摆动驱动电机固定于电机安装座上，电机安装座固定于支撑座的一侧，传动轴可旋转地穿设于支撑座上且一端与摆动驱动电机的输出轴通过联轴器连接；
夹料部件包括阔形手指气缸，阔形手指气缸固定于传动轴上，阔形手指气缸的两端延伸有夹紧臂，一个夹紧臂的外侧设置有旋转驱动电机，旋转驱动电机的输出轴穿过夹紧臂且连接有第一顶紧块，另一个夹紧臂的内侧对应第一顶紧块可旋转地同轴设置有第二顶紧块。钢球由旋转驱动电机驱动旋转，实现在X方向的360°运动展开。
其中，第一传料手与第二传料手摆动对接，实现钢球在Y方向的180°运动展开，且第一传料手与第二传料手存在10°重叠摆动角度。10°公共区域以避免漏检。
其中，第一顶紧块和第二顶紧块的夹持面均设为球面。
其中，超声检测箱包括底板、固定于底板上的水箱、设置于水箱上的蓄水槽和设置于水箱内部的超声探头，超声探头设置有两个，一个超声探头的声源轴线与钢球球心共线，另一个超声探头的声源轴线偏离钢球球心，底板上设置有调节板，超声探头通过探头安装架固定于调节板上，超声探头的声源轴线与钢球球心在同一平面内。一个超声探头用以检测钢球的内部缺陷，另一个超声探头用以检测钢球的表面缺陷，两个共同检测，以提高检测精度。
其中，调节板上对应探头安装架安装位置的安装孔设为U型孔。方便调节超声探头与钢球球心的相对位置。
其中，多工位检测机构通过基板固定于机架上。
其中，送料机构包括推料驱动气缸、气缸安装座和托料架，推料驱动气缸固定于气缸安装座上，气缸安装座固定于机架上，托料架与推料驱动气缸的输出杆连接，推料驱动气缸驱动托料架由钢球排料道处至第一传料手处往复移动，基板上对应托料架开设有走位缺口。
其中，下料分选机构包括下料道、料道安装座、拨料板和旋转气缸，下料道固定于料道安装座上，料道安装座固定于基板上，拨料板能够左右摆动地设置于下料道中间，位于拨料板上方的机架上设置有旋转气缸，拨料板与旋转气缸的旋转轴连接，下料道的出料口处分为第一出口和第二出口，拨料板择一闭合第一出口或第二出口。
其中，超声检测箱与旋转气缸的控制器通信连接。旋转气缸根据检测信号进行动作，实现对钢球的质量区分，剔除不合格品。
综上，本实用新型的有益效果为，与现有技术相比，所述基于正交螺旋展开方法的钢球自动化检测装置，可以对钢球表面及内部进行全方位的无损探伤，能够满足钢球生产线的自动化检测需求，显著提高了检测效率，避免漏检，适用于不同规格的钢球，通用性强，另外检测过程操作简单，易于实现高速自动化，系统自主创新性高、造价低，具有广阔的市场应用前景。
附图说明
图1是本实用新型具体实施方式提供的钢球自动化检测装置的总体结构示意图；
图2是本实用新型具体实施方式提供的钢球自动化检测装置的送料机构的结构示意图；
图3是本实用新型具体实施方式提供的钢球自动化检测装置的多工位检测机构的结构示意图；
图4是本实用新型具体实施方式提供的钢球自动化检测装置的横移部件的结构示意图；
图5是本实用新型具体实施方式提供的钢球自动化检测装置的摆动部件的结构示意图；
图6是本实用新型具体实施方式提供的钢球自动化检测装置的夹料部件的结构示意图；
图7是本实用新型具体实施方式提供的钢球自动化检测装置的超声检测箱的结构示意图；
图8是本实用新型具体实施方式提供的钢球自动化检测装置的下料分选机构的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。
请参阅图1至8所示，本实施例提供一种钢球自动化检测装置，包括机架1及设置于机架1上的送料机构2、多工位检测机构3、下料分选机构4。
机架1主要由铝合金型材搭建而成，铝合金之间通过标准型角座连接固定，具体的铝合金布置方式根据送料机构2、多工位检测机构3以及下料分选机构4之间的相对位置关系确定。为了方便安装，机架1上固定安装有基板11，将多工位检测机构3和下料分选机构4安装于基板11上。
送料机构2包括推料驱动气缸21、气缸安装座22和托料架23，推料驱动气缸21固定于气缸安装座22上，气缸安装座22固定于机架1上，托料架23与推料驱动气缸21的输出杆连接，推料驱动气缸21驱动托料架23由钢球排料道24处至第一传料手32处往复移动，基板11上对应托料架23开设有走位缺口。
在推料驱动气缸21的作用下完成将排料道24上的待检测钢球托送至指定位置，在送料过程中，托料架23与排料道24形成限位阻挡作用，将下一个待检测钢球阻停在排料道24上。气缸安装座22具体为焊接件，且有一安装斜板，推料驱动气缸21固定在安装斜板上。托料架23也为焊接件，托料架23的底面板向前倾斜，托料架23的后拖板与排料道24形成限位，托料架23的前拦板用于限位待测钢球，且前拦板上开有间隙，钢球无法从间隙中通过，间隙是留给顶紧块的动作空间，避免钢球夹取过程中与其他零部件的干涉。
多工位检测机构3包括超声检测箱31和分别设置于超声检测箱31两侧的第一传料手32、第二传料手33，第一传料手32与送料机构2对接，第二传料手33与下料分选机构4对接，第一传料手32与第二传料手33于超声检测箱31的检测区域对接，第一传料手32配合第二传料手33采用正交螺旋的方式将钢球表面在检测区域内进行全展开检测，下料分选机构4根据检测结果将合格钢球和不合格钢球分隔开。
第一传料手32、第二传料手33均包括横移部件、摆动部件和夹料部件。
以第一传料手32为例，横移部件321包括与超声检测箱31同轴线设置的直线导轨3211、设置于直线导轨3211上的滑块3212以及滑块驱动气缸3213，滑块驱动气缸3213平行设置于直线导轨3211的一侧，且滑块驱动气缸3213的输出杆与滑块3212通过连接板固连，第一传料手32的滑块3212由送料机构2处至第一位置处往复运动，第二传料手33的滑块由第二位置处至下料分选机构4处往复运动，第一传料手32的滑块3212位于第一位置且第二传料手33的滑块位于第二位置时，第一传料手32与第二传料手33对接。本实例中，考虑到基板11上合理排布，第一传料手32的滑块驱动气缸采用正向的LB安装方式，为托料架23留出动作空间，第二传料手33的滑块驱动气缸采用反向的LB安装方式。
摆动部件322包括摆动驱动电机3221、电机安装座3222、支撑座3223和传动轴3224，支撑座3223固定于滑块3212上，摆动驱动电机3221固定于电机安装座3222上，电机安装座3222固定于支撑座3223的一侧，传动轴3224可旋转地穿设于支撑座3223上且一端与摆动驱动电机3221的输出轴通过联轴器3225连接。第一传料手32与第二传料手33摆动对接，实现钢球在Y方向的180°运动展开，且第一传料手32与第二传料手33存在10°重叠摆动角度，10°公共区域用于避免漏检。
夹料部件323包括阔形手指气缸3231，阔形手指气缸3231固定于传动轴3224上，阔形手指气缸3231的两端延伸有夹紧臂3232，一个夹紧臂3232的外侧设置有旋转驱动电机3233，旋转驱动电机3233的输出轴穿过夹紧臂3232且连接有第一顶紧块3234，另一个夹紧臂3232的内侧对应第一顶紧块3234可旋转地同轴设置有第二顶紧块3235，第一顶紧块3234和第二顶紧块3235的夹持面均设为球面，可进行调整以适应不同规格的钢球。钢球由旋转驱动电机3233驱动旋转，实现在X方向的360°运动展开。
超声检测箱31包括底板311、固定于底板311上的水箱312、设置于水箱312上的蓄水槽313和设置于水箱312内部的超声探头314，底板311上设置有调节板315，超声探头314通过探头安装架316固定于调节板315上，超声探头314的声源轴线与钢球球心在同一平面内，调节板315上对应探头安装架316安装位置的安装孔设为U型孔，方便调节超声探头314与钢球球心的相对位置。本实施例中，对应第一传料手32和第二传料手33设置有两个超声探头314，一个超声探头314的声源轴线与钢球球心共线，用以检测钢球的内部缺陷；另一个超声探头314的声源轴线偏离钢球球心一定距离，用以检测钢球的表面缺陷，两个共同检测，以提高检测精度。
下料分选机构4包括下料道41、料道安装座42、拨料板43和旋转气缸44，下料道41固定于料道安装座42上，料道安装座42固定于基板11上，拨料板43能够左右摆动地设置于下料道41中间，位于拨料板43上方的机架1上设置有旋转气缸44，拨料板43与旋转气缸44的旋转轴连接，下料道41的出料口处分为第一出口和第二出口，拨料板43择一闭合第一出口或第二出口，第一出口连接合格钢球料筒，第二出口连接不合格钢球料筒。为了实现自动剔出不合格件，超声检测箱31与旋转气缸44的控制器通信连接，旋转气缸44根据检测信号进行动作，实现对钢球的质量区分，剔除不合格品。
采用超声探伤的原理是：超声探头在激励源作用下产生超声波，超声波声束以水为介质传播，当声束进入钢球后，在钢球中超声波遇到缺陷后会发生反射，反射波经探头接收再转换成电信号，经接收电路放大、滤波和A/D转换后在计算机数据处理系统上显示。在钢球探伤过程中，保证超声探头的声源轴线与钢球球心的相对位置，可提高检测的灵敏度，同时提高缺陷检测的可靠性和稳定性。
该钢球自动化检测装置的动作过程如下：
(1)待测钢球自排料道24滚入送料机构2的托料架23上，托料架23上升，将待测钢球托送至第一传料手32处；
(2)第一传料手32经过其横移部件、摆动部件和夹料部件灵活地夹取到待测钢球，并向第二传料手33对接，期间，待测钢球平移、摆动、旋转地经过超声检测箱31的检测区域，进行部分表面、内部检测；
(3)第二传料手33经过其横移部件、摆动部件和夹料部件灵活地夹取到待测钢球，并移向下料分选机构4的下料道41，期间，待测钢球平移、摆动、旋转地经过超声检测箱31的检测区域，进行剩余部分表面、内部检测；
(4)检测完的钢球落入下料道41，根据检测结果受拨料板43控制滚入对应料筒内；
(5)所有部件复位，对下一个钢球进行检测。
综上所述，本实施例中的钢球自动化检测装置基于正交螺旋展开方法对钢球表面及内部进行全方位的无损探伤，能够满足钢球生产线的自动化检测需求，显著提高了检测效率，避免漏检，适用于不同规格的钢球，通用性强，另外检测过程操作简单，易于实现高速自动化，系统自主创新性高、造价低，具有广阔的市场应用前景。
以上实施例只是阐述了本实用新型的基本原理和特性，本实用新型不受上述事例限制，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还有各种变化和改变，这些变化和改变都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。