一種用于大尺寸階梯型軸的多參數非接觸在線檢測裝置制造方法
【專利摘要】一種用于大尺寸階梯型軸的多參數非接觸在線檢測裝置，包括底座、龍門架、裝載與卸載機構、工件升降機構、工件的夾具旋轉機構和檢測機構,底座為長方體鑄造結構，龍門架由立柱結構和橫梁結構兩部分組成，裝載與卸載機構包括輸入/輸出平行導軌Ⅰ和輸入/輸出平行導軌Ⅱ、圓弧形吊鉤Ⅰ和圓弧形吊鉤Ⅱ、吊鉤驅動電機Ⅰ和吊鉤驅動電機Ⅱ，工件升降機構包括設置在開口槽內部與底座垂直設置的液壓缸和V型支座，工件的夾具旋轉機構包括頭架和尾架，檢測機構包括測量軸的直徑、徑向跳動、長度、圓柱度和端面跳動。本發明可實現直徑、長度、徑向跳動、端面跳動和圓柱度等多項軸類零件的外形參數測量，檢測全程自動化控制，檢測科學可靠。
【專利說明】一種用于大尺寸階梯型軸的多參數非接觸在線檢測裝置
【技術領域】
[0001]本發明屬于光學儀器測量【技術領域】，特別是涉及到一種針對大尺寸階梯型軸類的多種結構參數的測量。
【背景技術】
[0002]大尺寸階梯型軸類零件多用于大型機械設備，例如核電站裝備的轉子軸、大型水電(風力)發電機轉軸、石化行業的筒狀容器、大型艦船的螺旋槳軸、大型軋機支撐軸以及火車和重型運輸設備的車軸等，作為核心配件，軸的各部分尺寸精度將直接影響到此類設備的安全運行。目前，大尺寸階梯型軸類零件的各個參數測量仍然使用傳統機械式外徑千分尺。這種測量工具無可靠的定位機構，測量定位完全憑操作者的視覺和感覺來判斷，測量過程中操作者的經驗、精神狀態以及周圍環境都會對測量值的準確性產生很大影響，從而無法保證測量值的一致性，必然存在較大的隨機誤差，且分散性較大。此外，現有非接觸測量法如激光掃描、CCD影像法等，不但可測量的尺寸小，且針對階梯型軸類零件的各段各參數檢測時，效率低，精度相對較低，已經不能滿足工藝和高效率的生產和使用要求，無法保證此類零件的質量，給此類零件在設備中的使用帶來故障隱患。而目前，針對大尺寸階梯型軸類零件的多參數綜合測量的檢測裝置尚未見報道。因此，現有技術當中亟需要一種新型的技術方案來解決這一問題。
【發明內容】
[0003]本發明所要解決的技術問題是:提供一種用于大尺寸階梯型軸的多參數非接觸在線檢測裝置，可實現直徑、長度、徑向跳動、端面跳動和圓柱度等多項軸類零件的外形參數測量，檢測全程自動化控制，無人為干擾檢測結果，檢測結果科學可靠。
[0004]一種用于大尺寸階梯型軸的多參數非接觸在線檢測裝置，包括底座、龍門架、裝載與卸載機構、工件升降機構、工件的夾具旋轉機構和檢測機構；
[0005]所述底座為長方體鑄造結構，底座的上平面沿軸向方向上固定設置有固定式平行導軌，底座的上表面中間位置上設置有開口槽，所述開口槽內部安裝有液壓缸和設置在液壓缸上端的V型支座；
[0006]所述龍門架由立柱結構和橫梁結構兩部分組成，所述立柱結構與底座固定垂直設置，所述橫梁結構的下平面安裝有一個軸向移動導軌，所述軸向移動導軌上設置有光柵尺I，軸向移動導軌上懸掛有四參數側頭I和四參數側頭II，所述的四參數側頭I和四參數側頭II分別設置于軸向驅動電機I和軸向驅動電機II上，且軸向驅動電機I和軸向驅動電機II在軸向移動導軌上橫向移動；所述軸向移動導軌的兩個端側分別安裝有徑向移動導軌I和徑向移動導軌II，并且徑向移動導軌I上懸掛有一個一參數側頭I1、一個光柵尺II和一個徑向驅動電機II，徑向移動導軌II上懸掛有一個一參數側頭1、一個光柵尺II和一個徑向驅動電機I;
[0007]所述裝載與卸載機構包括輸入/輸出平行導軌1、輸入/輸出平行導軌I1、圓弧形吊鉤1、圓弧形吊鉤I1、吊鉤驅動電機I和吊鉤驅動電機II，所述輸入/輸出平行導軌I和輸入/輸出平行導軌II上放置被測軸，所述吊鉤驅動電機I和吊鉤驅動電機II分別控制圓弧形吊鉤I和圓弧形吊鉤II的轉動；
[0008]所述工件升降機構包括液壓缸和V型支座，且液壓缸和V型支座設置于開口槽內部與底座垂直，所述V型支座是由兩個V型金屬塊和一塊金屬板焊接組成；
[0009]所述工件的夾具旋轉機構包括頭架和尾架，所述頭架和尾架設置在底座上的固定式平行導軌上，頭架平行于底座的上平面上安裝有頭架頂尖，尾架平行于底座的上平面上安裝有尾架頂尖，頭架和尾架內部設置有驅動頭架頂尖和尾架頂尖伸縮的液壓缸，所述尾架上安裝有尾架頂尖轉動驅動電機，驅動尾架頂尖轉動；
[0010]所述檢測機構測量軸的直徑、徑向跳動、長度、圓柱度和端面跳動，其中四參數側頭I和四參數側頭II測量軸的直徑、徑向跳動、長度和圓柱度；一參數側頭I和一參數側頭II測量軸的端面跳動。
[0011]所述固定式平行導軌是在底座的鑄造體上面一次性直接加工而成的，底座中間位置設置的開口槽是固定式平行導軌加工完畢后進行加工而成。
[0012]所述一參數側頭I和一參數側頭II在測量完端面跳動后，由徑向驅動電機I和徑向驅動電機II控制，均沿徑向退出，四參數側頭I和四參數側頭II分別由軸向驅動電機I和軸向驅動電機II控制，從被測軸中間位置分別向軸的兩側移動，依次測量被測軸各段的直徑、徑向跳動、長度和圓柱度。
[0013]通過上述設計方案，本發明可以帶來如下有益效果:一種用于大尺寸階梯型軸的多參數非接觸在線檢測裝置，可實現直徑、長度、徑向跳動、端面跳動和圓柱度等多項軸類零件的外形參數測量，檢測全程自動化控制，無人為干擾檢測結果，檢測結果科學可靠。各階梯直徑、徑向跳動、長度以及圓柱度各參數，由一對測頭從轉動的被檢測軸的中間向兩端依次、一次檢測完成，檢測效率與精度高；工件的旋轉機構和檢測機構中測頭的移動均設計為手/自兩種驅動模式，若驅動電機無法正常工作情況，也可實現手動操作；檢測結果以數字信號實時輸出，可以滿足大批量工件的在線檢測要求。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]以下結合附圖和【具體實施方式】對本發明作進一步的說明:
[0015]圖1為本發明一種用于大尺寸階梯型軸的多參數非接觸在線檢測裝置正面結構示意圖。
[0016]圖2為本發明一種用于大尺寸階梯型軸的多參數非接觸在線檢測裝置側面結構示意圖。
[0017]圖3為本發明一種用于大尺寸階梯型軸的多參數非接觸在線檢測裝置俯視結構示意圖。
[0018]其中1-底座、2-龍門架、3-輸入/輸出平行導軌1、4_輸入/輸出平行導軌I1、5-液壓缸、6-V型支座、7-頭架、8-尾架、9-頭架頂尖、10-尾架頂尖、11-尾架頂尖轉動驅動電機、12-—參數側頭1、13-—參數側頭I1、14-四參數側頭1、15_四參數側頭I1、16-軸向移動導軌、17-軸向驅動電機1、18-軸向驅動電機I1、19-徑向驅動電機1、20_徑向驅動電機I1、21-圓弧形吊鉤1、22_圓弧形吊鉤I1、23-吊鉤驅動電機1、24_吊鉤驅動電機I1、25-光柵尺1、26_光柵尺I1、27_光柵尺II1、28-徑向移動導軌1、29_徑向移動導軌I1、30-固定式平行導軌。
【具體實施方式】
[0019]一種用于大尺寸階梯型軸的多參數非接觸在線檢測裝置，如圖1、圖2、圖3所示，包括底座1、龍門架2、裝載與卸載機構、工件升降機構、工件的夾具旋轉機構和可檢測出軸的五種參數的檢測機構，這五種參數包括:直徑、徑向跳動、長度、圓柱度和端面跳動。其中龍門架2由立柱和橫梁構成；裝載與卸載機構由工件的輸入/輸出平行導軌I 3、輸入/輸出平行導軌II 4、圓弧形吊鉤I 21、圓弧形吊鉤II 22和吊鉤驅動電機I 23、吊鉤驅動電機
II24構成；工件升降機構由液壓缸5、V型支座6構成；工件的夾具旋轉機構由頭架7、尾架8組成；可檢測出軸的五種參數的檢測機構由可測量軸的直徑、徑向跳動、長度、圓柱度四種參數的四參數檢測機構和可測量軸的端面跳動的一種參數的一參數檢測機構構成。
[0020]所述的底座I為鑄造結構體，在底座I的上平面直接加工出用于放置頭架7和尾架8的固定式平行導軌30，這個固定式平行導軌30可保證頭架7和尾架8沿被測軸的軸向移動，底座上平面中段加工有開口槽，開口槽內安裝有工件升降機構。
[0021]所述龍門架2由立柱和橫梁構成。橫梁的下平面位于被測軸的正上方，安裝有一個可沿被測軸的軸向運動的軸向移動導軌16，軸向移動導軌16上配置有一個光柵尺I 25和可實現四參數測頭I 14、四參數側頭II 15橫向移動的軸向驅動電機I 17、軸向驅動電機II 18 ;在軸向移動導軌16的兩個端側,安裝有垂直于軸向移動導軌16的徑向移動導軌I 28、徑向移動導軌II 29，每個徑向移動導軌上分別配置有一個光柵尺和一個可實現一參數測頭的徑向移動的徑向驅動電機。
[0022]所述裝載與卸載機構主要的功能是將被測軸放到底座I上平面中間的工件升降機構上面和將測試完畢的軸從工件升降機構上面取下來。輸入平行導軌位于底座I的一偵牝在輸入平行導軌的遠離底座的輸入端配置有圓弧形吊鉤和一個吊鉤驅動電機，這兩個圓弧形吊鉤安裝在同一個轉動軸上，這個轉動軸通過這個吊鉤驅動電機控制旋轉，從而實現兩個圓弧形吊鉤的轉動。被測軸未進入底座I前，先通過兩個圓弧形吊鉤將被測軸鉤住放在輸入平行導軌的輸入端，保持靜止。從輸入平行導軌的輸入端到底座I設計成一個向下5°的坡度，這樣就可以保證，當保持靜止的被測軸在圓弧形吊鉤轉動放下時，由于重力作用，被測軸可緩慢滾動到底座I中間的工件升降機構上。而輸出平行導軌安裝在底座I的另一側，配置有同樣的圓弧形吊鉤和吊鉤驅動電機，但與輸入平行導軌的不同在于，輸出平行導軌的兩個圓弧形吊鉤和一個吊鉤驅動電機安裝在靠近底座I的一端，同時這一端高于輸出平行導軌的另一端(稱為輸出端)，也就是說當被測件檢測完畢后，由圓弧形吊鉤從工件升降機構的V型支座6上鉤起，放到輸出平行導軌上，當吊鉤驅動電機控制吊鉤轉動后，被測軸會沿著5°的輸出平行導軌從底座上面滾動出來。
[0023]所述的工件升降機構的功能是將被測軸升起或放下，垂直安裝在底座的中間槽內。工件升降機構由垂直設置的液壓缸5與由兩個V型金屬塊與一塊金屬板組裝的V型支座6構成。當被測軸滾動到V型支座6上后，通過液壓缸5控制V型支座6的高低，將被測軸從底座I上平面推高到被測軸的夾緊高度，夾緊后，V型支座6又被控制下降到不影響被測軸轉動的高度。當被測軸檢測完畢后，V型支座6再次上升到被測軸的夾緊高度接住被測軸，然后同被測軸一起降到底座I上平面。
[0024]所述工件的夾具及旋轉機構由頭架7和尾架8兩部分構成，這個機構的作用就是將被測軸夾緊或放開，并且保證被測軸按照一定轉速轉動。頭架7與尾架8放置在底座上平面直接加工出的固定式平行導軌30上面。頭架7與尾架8分別配置有平行于底座上平面的頭架頂尖9和尾架頂尖10，頭架7與尾架8內部分別安裝有一個平行于底座I上平面的頂尖液壓缸。頭架頂尖9和尾架頂尖分10別通過兩個頂尖液壓缸控制伸縮。尾架上還安裝有一個尾架頂尖轉動驅動電機11，尾架頂尖10通過彈性聯軸器與尾架頂尖轉動驅動電機11相連，當被測軸被兩個頂尖夾緊后，這個尾架頂尖轉動驅動電機11將控制頂尖帶著被夾緊的被測軸一起轉動。
[0025]所述可檢測出軸的五種參數的檢測機構又包括兩種分檢測機構，一個分檢測機構是可測量軸的直徑、徑向跳動、長度、圓柱度四種參數的四參數檢測機構，這個四參數檢測機構由軸向移動導軌16、懸掛在這個軸向移動導軌16上面的兩個四參數測頭和兩個軸向驅動電機構成。另一個分檢測機構是可測量軸的端面跳動的一參數檢測機構，這個一參數檢測機構由兩個徑向移動導軌、懸掛在每個徑向導軌上面的兩個一參數測頭和兩個徑向驅動電機構成。
[0026]實際使用時，可測量軸的端面跳動的一參數檢測機構首先對轉動狀態下的被測軸進行端面跳動量的測量，這時兩個徑向驅動電機控制導軌上懸掛的兩個一參數測頭分別移動到端面跳動量可檢測到的有效位置，在得到端面跳動量的數據后，兩個一參數測頭分別被各自的徑向驅動電機控制，沿徑向方向移動，遠離被測軸，這時的徑向移動距離可保證下一步軸向移動導軌16帶動的兩個四參數測頭，在從被測軸中間向兩邊推移過程中，不被徑向移動導軌懸掛的一參數測頭影響到。
[0027]本發明適用于生產線現場檢測，其長度檢測范圍:0?3000mm，精度< ±10μπι;直徑檢測范圍φ 100?Φ450mm，精度彡±2 μ m ;徑向和端面跳動檢測精度彡0.03mm;圓柱度檢測精度彡0.015mm ;檢測速度彡6.5分鐘/件。
[0028]本發明的工件的夾具旋轉機構和檢測機構中側頭的移動均設計為手動和自動兩種驅動模式，在驅動電機無法正常工作的情況下，可以采用手動操作實現對工件參數的測量。
【權利要求】
1.一種用于大尺寸階梯型軸的多參數非接觸在線檢測裝置，其特征是:包括底座(I)、龍門架(2)、裝載與卸載機構、工件升降機構、工件的夾具旋轉機構和檢測機構； 所述底座(I)為長方體鑄造結構，底座(I)的上平面沿軸向方向上固定設置有固定式平行導軌(30)，底座(I)的上表面中間位置上設置有開口槽，所述開口槽內部安裝有液壓缸(5)和設置在液壓缸(5)上端的V型支座(6)； 所述龍門架(2)由立柱結構和橫梁結構兩部分組成，所述立柱結構與底座(I)固定垂直設置，所述橫梁結構的下平面安裝有一個軸向移動導軌(16)，所述軸向移動導軌(16)上設置有光柵尺I (25)，軸向移動導軌(16)上懸掛有四參數側頭I (14)和四參數側頭II (15)，所述的四參數側頭I (14)和四參數側頭II (15)分別設置于軸向驅動電機I (17)和軸向驅動電機II (18)上，且軸向驅動電機I (17)和軸向驅動電機II (18)在軸向移動導軌(16)上橫向移動；所述軸向移動導軌(16)的兩個端側分別安裝有徑向移動導軌I (28)和徑向移動導軌II (29)，并且徑向移動導軌I (28)上懸掛有一個一參數側頭II (13)、一個光柵尺II (26)和一個徑向驅動電機II (20)，徑向移動導軌II (29)上懸掛有一個一參數側頭I (12)、一個光柵尺II (27)和一個徑向驅動電機I (19)； 所述裝載與卸載機構包括輸入/輸出平行導軌I (3)、輸入/輸出平行導軌II (4)、圓弧形吊鉤I (21)、圓弧形吊鉤II (22)、吊鉤驅動電機I (23)和吊鉤驅動電機II (24)，所述輸入/輸出平行導軌I (3)和輸入/輸出平行導軌II (4)上放置被測軸，所述吊鉤驅動電機I (23)和吊鉤驅動電機II (24)分別控制圓弧形吊鉤I (21)和圓弧形吊鉤II (22)的轉動； 所述工件升降機構包括液壓缸(5)和V型支座￠)，且液壓缸(5)和V型支座(6)設置于開口槽內部與底座(I)垂直，所述V型支座(6)是由兩個V型金屬塊和一塊金屬板焊接組成； 所述工件的夾具旋轉機構包括頭架(7)和尾架(8)，所述頭架(7)和尾架(8)設置在底座(I)上的固定式平行導軌(30)上，頭架(7)平行于底座(I)的上平面上安裝有頭架頂尖(9)，尾架(8)平行于底座(I)的上平面上安裝有尾架頂尖(10)，頭架(7)和尾架(8)內部設置有驅動頭架頂尖(9)和尾架頂尖(10)伸縮的液壓缸，所述尾架(8)上安裝有尾架頂尖轉動驅動電機(11)，驅動尾架頂尖(10)轉動； 所述檢測機構測量軸的直徑、徑向跳動、長度、圓柱度和端面跳動，其中四參數側頭I(14)和四參數側頭II (15)測量軸的直徑、徑向跳動、長度和圓柱度；一參數側頭I (12)和一參數側頭II (13)測量軸的端面跳動。
2.根據權利要求1所述的一種用于大尺寸階梯型軸的多參數非接觸在線檢測裝置，其特征是:所述固定式平行導軌(30)是在底座(I)的鑄造體上面一次性直接加工而成的，底座(I)中間位置設置的開口槽是固定式平行導軌(30)加工完畢后進行加工而成。
3.根據權利要求1所述的一種用于大尺寸階梯型軸的多參數非接觸在線檢測裝置，其特征是:所述一參數側頭I (12)和一參數側頭II (13)在測量完端面跳動后，由徑向驅動電機I (19)和徑向驅動電機II (20)控制，均沿徑向退出，四參數側頭I (14)和四參數側頭II(15)分別由軸向驅動電機I (17)和軸向驅動電機II (18)控制，從被測軸中間位置分別向軸的兩側移動，依次測量被測軸各段的直徑、徑向跳動、長度和圓柱度。
【文檔編號】G01B21/00GK104197882SQ201410483439
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年9月19日 優先權日:2014年9月19日
【發明者】段潔, 曹維國, 溫培培, 林昀 申請人:長春理工大學
專業數控銑床產品供應商
20年生產經驗，實力工廠，精工品質，質量有保障
