一种螺杆轴冷精挤加工的自动检测方法与装置

本发明属于螺杆轴加工技术领域，特别涉及螺杆轴精挤加工后的直线度检测方法与装置。

背景技术：

线控制动系统来源于航空领域的线控技术，近年来正逐步应用于汽车领域，它具有传统制动控制系统无法比拟的优点，如系统结构简单、制动响应时间短、性能高、环境好、耐久性能良好、便于与其他功能快速集成等等。线控制动系统作为汽车技术的发展方向之一，其安全性和可靠性是目前面临的最大挑战。

线控制动系统包括具有电子传感器的制动踏板、中央控制器、制动执行模块、通信单元和电源。当制动踏板被踩下时，位移、角度和加速度等等传感器检测出的制动动作及力度，为下一步的智能刹车提供重要依据。故而，制动踏板的精确控制对智能制动尤为重要，而负责踏板行程的关键核心零件是中空螺杆轴。

中空螺杆轴的加工过程包括冷挤压、中心孔钻铰和螺纹倒角等系列工艺。目前，中空螺杆轴仅处于加工研制阶段，缺乏后续的加工、质量检测、一体化的自动生产线技术。

技术实现要素：

本发明目的是提供一种在能够保证稳定加工质量的同时，可极大提高生产效率、降低成本的螺杆轴冷精挤加工的自动检测方法与装置，解决了螺杆轴生产流水线上的直线检测难题。

本发明主要包括侧板、伺服电机、激光束发射装置和激光束接收装置。

其中，两个伺服电机分别与对应的侧板相连，两侧板的下部之间有空隙，两侧板形成v型槽。通过伺服电机控制侧板的旋转角度，保证两侧板在每次旋转后均能达到同一位置。激光束发射装置和激光束接收装置置于螺杆轴的两端。

螺杆轴冷精挤加工的自动检测方法，包括以下步骤：

步骤(1)输送螺杆轴：在生产线上对螺杆轴螺纹冷挤压处理后，将螺杆轴输送至两侧板组成的v型槽内，螺杆轴的轴向与v型槽脊线相平行；

步骤(2)对螺杆轴的直线检测：螺杆轴到达两侧板组成的v型槽的指定位置后，启动已装配的激光束发射装置和激光束接收装置，判断螺杆轴的直线度是否在误差范围内；

步骤(3)输送检测后的螺杆轴：完成对螺杆轴的质量检测后，将质量合格的螺杆轴送到下一工序。

优选地，激光束发射装置由均匀分布的四个激光束发射器组成，激光束接收装置由均匀分布的四个激光束接收器组成。

优选地，激光束接收装置的激光束接收器前端或激光束发射装置的激光束发射器前端设有螺帽。

优选地，根据检测需要，螺帽的中心孔的孔径可比激光束接收装置的激光束接收器的激光光斑直径小，螺帽的中心孔的孔径可比激光束发射装置的激光发射收器的激光光斑直径小，以适应较高直线精度的检测要求。

优选地，在输送螺杆轴的步骤(1)中，两侧板需具有一定的刚度和硬度，避免过度的磨损和变形。两个伺服电机分别控制对应的侧板旋转，保证两侧板组成的v型槽在每次开合后，均能达到同一位置。两侧板的下部之间即在两侧板形成v型槽脊线处留有空隙，以避免干涉，便于输送经过质量检测后的螺杆轴。

优选地，在对螺杆轴直线检测的步骤(2)中，为了适应较高长直线精度的检测要求，使用激光束接收器前端的螺帽或激光束发射器前端的螺帽，接收或发射激光。

优选地，在对螺杆轴直线检测的步骤(2)中，装配的激光束发射装置发射的激光束与两侧板组成的v型槽脊线相平行。

优选地，在对螺杆轴直线检测的步骤(2)中，激光束发射装置的四个激光束发射器发射的激光束内径围成的最大轮廓，即为允许的直线度的误差范围，允许的直线度误差范围应根据实际加工水平和装配需要确定。通过激光束在激光束发射器和激光束接收器之间的可达性，来判断螺杆轴的质量是否合格。若所有的激光接收器均接收到激光发射器发出的激光，则螺杆轴质量合格，反之螺杆轴不合格。

优选地，在输送检测后的螺杆轴的步骤(3)中，如螺杆轴直线度的误差在允许的误差范围内，则可通过伺服电机控制右侧的侧板旋转，使螺杆轴生产线的输送装置至下一道工序；如螺杆轴直线度的误差在超出允许的误差范围，则可通过伺服电机控制左侧的侧板旋转，使螺杆轴落入废料区。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

(1)质量检测是螺杆轴加工的必要工序，其自动化水平直接影响整体的加工效率；

(2)解决了螺杆轴生产流水线上的直线检测难题，在能够保证稳定加工质量的同时，可极大提高生产效率、降低成本。

附图说明

图1为本发明的v型槽的结构示意图；

图2为本发明的螺杆轴质量检测原理示意图；

图3为本发明的螺杆轴输送至下一工序的输送示意图；

图4为本发明螺杆轴质量检测的整体示意简图；

图中，1-伺服电机、2-侧板、3-激光束、4-螺杆轴、5-废料区、6-激光束发射装置、7-激光束接收装置、8-螺帽。

具体实施方式

在图1和图4所示的本发明的示意简图中，两个伺服电机1分别与对应的侧板2相连，两侧板的下部之间有空隙，两侧板形成v型槽。通过伺服电机控制侧板的旋转角度，保证两侧板在每次旋转后均能达到同一位置。激光束发射装置6和激光束接收装置7置于螺杆轴的两端。激光束发射装置由均匀分布的四个激光束发射器组成，激光束接收装置由均匀分布的四个激光束接收器组成。激光束接收装置的激光束接收器前端设有螺帽8，螺帽的中心孔的孔径可比激光束接收装置的激光束接收器的激光光斑直径小，螺帽的中心孔径即为激光接收装置接收的光斑直径。

在图2、图3和图4所示的本发明的示意简图中，螺杆轴冷精挤加工的自动检测方法，包括以下步骤：

步骤(1)输送螺杆轴：通过两个伺服电机分别控制两侧板到达设置的闭合位置，利用螺杆轴的重力作用自动落入两侧板组成的v型槽内。v型槽的夹角为120度，长度500mm，深度70mm，侧板厚度5mm，脊线处空隙宽10mm，材质为45钢，伺服电机为西门子1ft7034-5ak75-1mb2型。

步骤(2)对螺杆轴的直线检测：螺杆轴4到达两侧板组成的v型槽的指定位置后，启动已装配在固定支架上的激光束发射装置6和激光束接收装置7，采用pnp常开型/常闭型10v-30v供电12毫米激光对射传感器，光斑直径1.5mm，检测距离30m。400mm的螺杆轴直径度设置在0.1mm以内，激光接收端的螺帽中心孔径为0.1mm，孔中心位于激光束中心线，且激光束中心与螺杆轴平行。四根激光束3均匀分布在螺杆轴的圆周上，径向位置角分别为0度、90度、180度和270度，激光束的中心轴线与螺杆轴的最大轮廓之间的距离为0.1mm。

步骤(3)输送检测后的螺杆轴：当任意一个激光接收器没有接收到激光束的输入时，即为螺杆轴直线度不合格，此时伺服电机控制左侧的侧板打开，螺杆轴落入废料区5；当四个激光接收器全部接收到激光束的输入时，即为螺杆轴直线度合格，此时伺服电机控制右侧的侧板打开，螺杆轴进入到下一个工序。

技术特征：

1.一种螺杆轴冷精挤加工的自动检测装置，主要包括侧板、伺服电机、激光束发射装置和激光束接收装置，其特征在于：两个伺服电机分别与对应的侧板相连，两侧板的下部之间有空隙，两侧板形成v型槽，激光束发射装置和激光束接收装置置于螺杆轴的两端。

2.根据权利要求1所述的螺杆轴冷精挤加工的自动检测装置，其特征在于：激光束发射装置由均匀分布的四个激光束发射器组成，激光束接收装置由均匀分布的四个激光束接收器组成。

3.根据权利要求1所述的螺杆轴冷精挤加工的自动检测装置，其特征在于：激光束接收装置的激光束接收器前端或激光束发射装置的激光束发射器前端设有螺帽。

4.根据权利要求1所述的螺杆轴冷精挤加工的自动检测装置，其特征在于：螺帽的中心孔的孔径比激光束接收装置的激光束接收器的激光光斑直径小，螺帽的中心孔的孔径比激光束发射装置的激光束发射器的激光光斑直径小，螺帽的中心孔径即为激光接收装置接收的光斑直径或激光发射装置发射的光斑直径。

5.应用权利要求1所述的螺杆轴冷精挤加工的自动检测装置的自动检测方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤(1)输送螺杆轴：在生产线上对螺杆轴螺纹冷挤压处理后，将螺杆轴输送至两侧板组成的v型槽内，螺杆轴的轴向与v型槽脊线相平行；

步骤(2)对螺杆轴的直线检测：螺杆轴到达两侧板组成的v型槽的指定位置后，启动已装配的激光束发射装置和激光束接收装置，判断螺杆轴的直线度是否在误差范围内；

步骤(3)输送检测后的螺杆轴：完成对螺杆轴的质量检测后，将质量合格的螺杆轴送到下一工序。

6.根据权利要求5所述的螺杆轴冷精挤加工的自动检测装置的自动检测方法，其特征在于：在输送螺杆轴的步骤(1)中，两侧板需具有刚度和硬度，两个伺服电机分别控制对应的侧板旋转，保证两侧板组成的v型槽在每次开合后，均能达到同一位置，两侧板的下部之间即在两侧板形成v型槽脊线处留有空隙，以避免干涉，便于输送经过质量检测后的螺杆轴。

7.根据权利要求5所述的螺杆轴冷精挤加工的自动检测装置的自动检测方法，其特征在于：在对螺杆轴直线检测的步骤(2)中，使用激光束接收器前端的螺帽或激光束发射器前端的螺帽，接收或发射激光。

8.根据权利要求5所述的螺杆轴冷精挤加工的自动检测装置的自动检测方法，其特征在于：在对螺杆轴直线检测的步骤(2)中，装配的激光束发射装置发射的激光束与两侧板组成的v型槽脊线相平行。

9.根据权利要求5所述的螺杆轴冷精挤加工的自动检测装置的自动检测方法，其特征在于：在对螺杆轴直线检测的步骤(2)中，激光束发射装置的四个激光束发射器发射的激光束内径围成的最大轮廓，即为允许的直线度的误差范围，允许的直线度误差范围应根据实际加工水平和装配需要确定，通过激光束在激光束发射器和激光束接收器之间的可达性，来判断螺杆轴的质量是否合格，所有的激光接收器均接收到激光发射器发出的激光，则螺杆轴质量合格，反之螺杆轴不合格。

10.根据权利要求5所述的螺杆轴冷精挤加工的自动检测装置的自动检测方法，其特征在于：在输送检测后的螺杆轴的步骤(3)中，如螺杆轴直线度的误差在允许的误差范围内，则通过伺服电机控制右侧的侧板旋转，使螺杆轴生产线的输送装置至下一道工序；螺杆轴直线度的误差在超出允许的误差范围，则通过伺服电机控制左侧的侧板旋转，使螺杆轴落入废料区。

技术总结
一种螺杆轴冷精挤加工的自动检测方法与装置，两个伺服电机分别与对应的侧板相连，两侧板的下部之间有空隙，两侧板形成V型槽。通过伺服电机控制侧板的旋转角度，保证两侧板在每次旋转后均能达到同一位置。激光束发射装置和激光束接收装置置于螺杆轴的两端。检测方法，包括以下步骤：步骤(1)输送螺杆轴；步骤(2)对螺杆轴的直线检测；步骤(3)输送检测后的螺杆轴。本发明解决了螺杆轴生产流水线上的直线检测难题，在能够保证稳定加工质量的同时，可极大提高生产效率、降低成本。质量检测是螺杆轴加工的必要工序，其自动化水平直接影响整体的加工效率。

技术研发人员：何建平;魏兆成;刘国龙;齐宏福;郭明龙
受保护的技术使用者：大连德迈仕精密科技股份有限公司;大连理工大学
技术研发日：2020.12.15
技术公布日：2021.04.30