基于伺服换位的V带轮几何尺寸的在线检测流水线装备

摘要

本发明公开的基于伺服换位的V带轮几何尺寸的在线检测流水线装备，V带轮输送线包括空隙，举升回转机构对应位于空隙的下方，且举升回转机构包括举升回转杆，举升回转杆顶端设置有圆台体，圆台体的下端最大直径大于V带轮的中心孔直径，圆台体的上端最小直径小于V带轮的中心孔直径，伺服抓取提升机构包括升降驱动装置、伺服旋转控制装置和与V带轮的中心孔对应的V带轮抓取手指，尺寸在线检测机构对应位于空隙处旁侧，尺寸在线检测机构包括碟形圆盘、在线检测装置和往复平移装置。其利用自动上料、自动装夹和自动检测达到降低了人工成本，尤其是对于自动装夹、下料和检测采用无人化操作，使得检测效率和检测精度得到大幅度提升的技术效果。

说明书

技术领域

本发明涉及一种V带轮圆度自动化检测技术领域，尤其是基于伺服换位的V 带轮几何尺寸的在线检测流水线装备。

背景技术

目前在测量V带轮的V型槽圆度时，通常采用人工将V带轮装夹在圆度仪上可旋转的夹具上，圆度仪上的百分表探头或长度传感器的探头插入V型槽内，然后手动转动夹具使得V带轮进行旋转，以进行检测V带轮的V型槽圆度，然而该结构方式仍然需要人工上料装夹及卸料，并且装夹时还需对圆心，从而使得检测效率低下，并且检测时人工劳动强度较大，同时大批量生产检测时必须每台圆度仪进行配备一个工人，使得人工成本提升，因此不适宜作大批量生产检测。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述技术的不足而设计的一种提升检测效率，降低检测工序中的人工成本的基于伺服换位的V带轮几何尺寸的在线检测流水线装备。

本发明所设计的基于伺服换位的V带轮几何尺寸的在线检测流水线装备，包括：

V带轮输送线，其包括空隙，V带轮输送线将至少一个V带轮输送至空隙位置；

对应位于空隙下方的举升回转机构，其包括举升回转杆，举升回转杆顶端设置有圆台体，圆台体的下端最大直径大于V带轮的中心孔直径，圆台体的上端最小直径小于V带轮的中心孔直径，且举升回转杆举升后，圆台体上端插入V 带轮的中心孔内将V带轮定位在圆台体后，空隙处的V带轮被举升托举至指定位置，并且圆台体的锥面抵靠V带轮的中心孔下口沿；

对应位于空隙处V带轮的中心孔上方的伺服抓取提升机构，伺服抓取提升机构包括升降驱动装置、伺服旋转控制装置和与V带轮的中心孔对应的V带轮抓取手指，伺服旋转控制装置安装于升降驱动装置的升降部上，V带轮抓取手指安装于伺服旋转控制装置的旋转部上，以驱动V带轮抓取手指旋转，升降驱动装置驱动V带轮抓取手指下降至预设位置，并将举升的V带轮进行抓取，使V 带轮在V带轮抓取手指和举升回转杆的圆台体之间得到装夹，且V带轮抓取手指连带V带轮上升后举升回转杆的圆台体也随之上升，使V带轮在装夹状态下实现V带轮的多个V型槽位置由上至下切换；

对应位于空隙处旁侧的尺寸在线检测机构，其包括碟形圆盘、在线检测装置和往复平移装置，在线检测装置安装于往复平移装置上，碟形圆盘安装于在线检测装置上，往复平移装置驱动在线检测装置上的碟形圆盘插入空隙处V带轮的V型槽内，此时举升回转杆和伺服旋转机构同步旋转以驱动装夹在举升回转杆与V带轮抓取手指之间的V带轮旋转，在线检测装置进行在线实时检测V 带轮的V型槽圆度。

作为优选，举升回转机构还包括固定台板、举升气缸、旋转伺服电机、固定于上举升台板上的定位套筒、以及位于固定台板上方的下举升台板和上举升台板，举升气缸固定于固定台板上，举升气缸的活塞杆端部与下举升台板固定连接，上举升台板通过支柱与下举升台板固定相连，旋转伺服电机也固定于下举升台板上，上举升台板上设置有与定位套筒的内孔位置对应的通孔，通孔与定位套筒的内孔相互对应形成通道，且举升回转杆插入通道内，举升回转杆的上端台阶与定位套筒的上端面抵靠，圆台体位于上端台阶的上方，旋转伺服电机的转轴通过同步带传动机构与举升回转杆的下端轴体传动连接。

作为优选，圆台体包括上圆台体和下圆台体，上圆台体的最大直径小于下圆台体的最小直径，使上圆台体和下圆台体之间形成限位台阶。

作为优选，举升回转机构还包括导向杆、导向套和位于固定台板下方的升降板，固定台板上设置有导向孔；导向套固定于固定台板上，且对应位于导向孔处；导向杆插入导向套内，其下端贯穿导向孔后与升降板固定相连，其上端与上举升台板或下举升台板固定相连。

作为优选，举升气缸固定于固定台板的下侧面，其活塞杆端部贯穿固定台板后与下举升台板固定相连，且升降板设置有供举升气缸穿过的穿孔。

作为优选，下举升台板上固定有编码器，编码器的转轴通过同步带传动机构与举升回转杆的下端轴体传动连接。

作为优选，伺服旋转控制装置包括升降架、固定于升降架上的伺服旋转电机和扭矩传感器，升降架固定于升降驱动装置的升降部上，伺服旋转电机的转轴与扭矩传感器的传动轴的上端固定；V带轮抓取手指包括固定于升降架上的安装架、摆臂气缸、回转轴和滑动套筒，摆臂气缸呈竖直倾斜状固定于安装架的外侧端，升降架的下端固定有铰接架和轴承座，安装架对应位于铰接架的上方，且摆臂的一端与铰接架的销轴铰接，摆臂气缸的活塞杆端部与摆臂的另一端销轴铰接，滑动套筒位于铰接架的旁侧，铰接架上通过轴安装有滚轮，滑动套筒上设置有环槽，滚轮置于环槽内，回转轴置于滑动套筒内，回转轴的上端贯穿轴承座上的轴承后与扭矩传感器的传动轴下端固定相连，回转轴的下端设置有内孔和三个环形阵列设置并与内孔连通的长形通孔，各长形通孔内分别设置有手指，各手指的下端分别设置有夹紧块，夹紧块的外侧设置有弧形面，长形通孔的上端固定有使三个手指的下端均向外扩张的动力弹簧片，手指上端与动力弹簧片的下端固定，手指的上端与长形通孔的内壁销轴铰接，手指的外侧设置有第一斜面，滑动套筒的下端内壁设置有与第二斜面对应匹配的第一斜面，滑动套筒下降后，利用第一斜面与第二斜面配合使三个向外扩张的手指下端相互合拢，且三块夹紧块相互合并。

作为优选，在线检测装置包括安装于往复平移装置上的基板、弹性机构、检测杆和位移传感器，弹性机构固定于基板的前端，且检测杆固定于弹性机构上，位移传感器通过架体固定于基板上，且位移传感器位于弹性机构的后方，检测杆的后端与位移传感器的探头接触，碟形圆盘旋转式安装于检测杆的前端。

作为优选，弹性机构包括两块相互平行且倾斜设置的弹性板，基板的前端固定有定位板，两块弹性板的下端分别固定于定位板的前后两端，两块弹性板的上端之间固定有固定架，固定架与检测杆固定相连。

作为优选，往复平移装置包括导向底板、滑动板和推进气缸，基板安装于滑动板上，导向底板上设置有导向轨道，且滑动板置于导向轨道内滑动，推进气缸固定于导向底板上的导向轨道后端，其活塞杆端部与滑动板后端固定相连。

作为优选，还包括固定于滑动板上的锁位气缸、转动轴承和限位块，锁位气缸的活塞杆端部与基板的后端销轴铰接，基板的下侧面设置有转动轴，转动轴固定于转动轴承的内圈中，限位块位于基板前端的旁侧。

作为优选，V带轮输送线包括两组相互平行并间隔设置的带输送装置，带输送装置的输送带上侧带体下侧设置有支撑块，输送带的外侧设置有挡条，两组带输送装置之间形成间距，空隙位于间距的中部；两带输送装置上的挡条中部均固定有位置相互对应的第一限位气缸，第一限位气缸的活塞杆上固定有第一限位杆，两带输送装置上的挡条一端均固定有位置相互对应第二限位气缸，第二限位气缸的活塞杆上固定有第二限位杆，空隙的上方设置有支撑架，支撑架固定于挡条上，且止推件固定于支撑架上。

本发明所设计的基于伺服换位的V带轮几何尺寸的在线检测流水线装备，其利用自动上料、自动装夹和自动检测来实现仅一专业操作工人即可实现多台检测设备对于V带轮的V型槽圆度检测，并且无需人工进行对圆心，从而降低了人工成本，尤其是对于自动装夹、下料和检测采用无人化操作，使得检测效率和检测精度得到大幅度提升。

附图说明

图1是整体结构示意图(一)；

图2是A处放大图；

图3是整体结构示意图(二)；

图4是B处放大图；

图5是整体结构示意图(三)；

图6是整体结构示意图(四)；

图7是伺服抓取提升机构结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例：

如附图所示，本实施例所描述的基于伺服换位的V带轮几何尺寸的在线检测流水线装备，包括工作台1、V带轮输送线2、举升回转机构3、伺服抓取提升机构5和尺寸在线检测机构4，V带轮输送线2、举升回转机构3和尺寸在线检测机构4均安装于工作台1上；V带轮输送线2包括空隙20，V带轮输送线2 将至少一个V带轮100输送至空隙20位置；举升回转机构3对应位于空隙20 的下方，且举升回转机构3包括举升回转杆30，举升回转杆30顶端设置有圆台体303，圆台体303的下端最大直径大于V带轮100的中心孔101直径，圆台体 303的上端最小直径小于V带轮100的中心孔101直径，伺服抓取提升机构5对应位于空隙20处V带轮101的中心孔101上方，伺服抓取提升机构5包括升降驱动装置51、伺服旋转控制装置52和与V带轮100的中心孔101对应的V带轮抓取手指53，伺服旋转控制装置52安装于升降驱动装置51的升降部上，V带轮抓取手指53安装于伺服旋转控制装置52的旋转部上，以驱动V带轮抓取手指53旋转，尺寸在线检测机构4对应位于空隙20处旁侧，且尺寸在线检测机构4包括碟形圆盘41、在线检测装置42和往复平移装置43，在线检测装置42 安装于往复平移装置43上，碟形圆盘41安装于在线检测装置42上，往复平移装置43和升降驱动装置51安装于工作台1上。

基于上述结构实现的工作原理：举升回转杆30举升后，圆台体303上端插入V带轮100的中心孔101内将V带轮100定位在圆台体303后，空隙20处的 V带轮100被举升托举至与V带轮抓取手指53的手指接触，且V带轮抓取手指 53的手指插入V带轮100的中心孔101内动作，而将V带轮涨紧式抓取，使V 带轮在V带轮抓取手指53和举升回转杆30的圆台体303之间得到装夹，此时，位于最上部的V型槽102与碟形圆盘41位置对应，然后往复平移装置43驱动在线检测装置42上的碟形圆盘41插入最上部的V型槽102内，此时举升回转杆30和伺服旋转机构52同步旋转以驱动装夹在举升回转杆30与V带轮抓取手指52之间的V带轮100旋转，然后在线检测装置42进行在线实时检测V带轮 100的V型槽102圆度，最上部V型槽102检测完成后，V带轮抓取手指53连带V带轮100上升后举升回转杆30的圆台体303也随之上升，使V带轮100在装夹状态下实现V带轮100的多个V型槽102位置由上至下切换，即中部的V 型槽或下部的V型槽与碟形圆盘41对应，并依上述同样的检测步骤进行中部或下部的V型槽圆度检测。

本实施例中的举升回转机构3还包括固定于工作台1上的固定台板31、举升气缸35、旋转伺服电机39、固定于上举升台板33上的定位套筒36、以及位于固定台板31上方的下举升台板32和上举升台板33，举升气缸35固定于固定台板31上，举升气缸35的活塞杆端部与下举升台板32固定连接，上举升台板 33通过支柱34与下举升台板32固定相连，旋转伺服电机35也固定于下举升台板32上，上举升台板33上设置有与定位套筒36的内孔361位置对应的通孔331，通孔331与定位套筒36的内孔361相互对应形成通道，且举升回转杆30插入通道内，举升回转杆30的上端台阶302与定位套筒36的上端面抵靠，圆台体 303位于上端台阶302的上方，旋转伺服电机39的转轴通过同步带传动机构500 与举升回转杆30的下端轴体304传动连接，其结构旨在如何进行驱动举升回转杆作举升动作，而又能旋转，从而在此结构下，举升气缸的活塞杆伸缩来驱动下举升台板升降，进一步达到上举升台板、定位套筒和举升回转杆同步升降，以实现举升回转杆的举升，同时通过V带轮抓取手指53的手指537对V带轮100 的中心孔101进行涨紧式固定和圆台体303的锥面抵靠V带轮的中心孔下口沿的相互作用，以将输送过来的V带轮进行夹紧，从而旋转伺服电机的转轴旋转后通过同步带传动机构使得举升回转杆旋转，同时伺服旋转机构也同步驱动V 带轮抓取手指53旋转，进而达到V带轮得到转动后尺寸在线检测机构进行检测 V带轮的V型槽圆度，其中定位套筒使得举升回转杆旋转及举升动作更加稳定。

优选地，圆台体303包括上圆台体305和下圆台体306，上圆台体305的最大直径小于下圆台体306的最小直径，使上圆台体305和下圆台体306之间形成限位台阶307，其设置实现不同直径的中心孔均可达到在圆台体上进行定位并举升托举，使产品检测更为广泛。

进一步地，举升回转机构3还包括导向杆37、导向套38和位于固定台板 31下方的升降板39，固定台板31上设置有导向孔；导向套38固定于固定台板 31上，且对应位于导向孔处；导向杆37插入导向套38内，其下端贯穿导向孔后与升降板39固定相连，其上端与上举升台板33或下举升台板32固定相连；举升气缸35固定于固定台板31的下侧面，其活塞杆端部贯穿固定台板31后与下举升台板32固定相连，且升降板39设置有供举升气缸35穿过的穿孔391，其结构设置使得上举升台板、下举升台板和定位套筒进行同步升降更为稳定，提升使用效果。

进一步优选地，下举升台板32上固定有编码器7，编码器7的转轴通过同步带传动机构500与举升回转杆30的下端轴体304传动连接，其举升回转杆30 旋转后通过同步带传动机构500带动编码器7的转轴发生旋转，此时编码器可读取举升回转杆的旋转角度数据，从而进一步监测被举升回转杆举升定位的V 带轮是否已旋转360度。

在本实施例中，伺服旋转控制装置52包括升降架521、固定于升降架521 上的伺服旋转电机522和扭矩传感器523，升降架521固定于升降驱动装置51 的升降部上，伺服旋转电机522的转轴与扭矩传感器523的传动轴的上端固定，其中升降驱动装置51由固定于工作台1上的立柱511、升降驱动电机512和竖直设置的滚珠丝杠513和直线导轨514组成，竖直设置的滚珠丝杠513两端分别安装轴承座533，轴承座533固定于立柱511上，升降驱动电机512的转轴通过同步带传动机构500与滚珠丝杠513的一端传动连接，直线导轨514的滑块和滚珠丝杠513的滚珠滑块均与升降架521固定相连，基于此，升降驱动电机 511的转轴转动使得滚珠丝杠513旋转，以带动滚珠滑块作升降位移，从而实现升降架521的升降移动，或者升降驱动装置51亦可采用现有公知技术中的伺服滑台结构来驱动升降架的升降。

V带轮抓取手指53包括固定于升降架521上的安装架532、摆臂气缸531、回转轴539和滑动套筒536，摆臂气缸531呈竖直倾斜状固定于安装架532的外侧端，升降架521的下端固定有铰接架534和轴承座533，安装架532对应位于铰接架534的上方，且摆臂535的一端与铰接架534的销轴铰接，摆臂气缸531 的活塞杆端部与摆臂535的另一端销轴铰接，滑动套筒536位于铰接架534的旁侧，铰接架534上通过轴546安装有滚轮，滑动套筒536上设置有环槽545，滚轮置于环槽545内，回转轴539置于滑动套筒536内，回转轴539的上端贯穿轴承座533上的轴承后与扭矩传感器523的传动轴下端固定相连，回转轴539 的下端设置有内孔547和三个环形阵列设置并与内孔547连通的长形通孔540，各长形通孔540内分别设置有手指537，各手指537的下端分别设置有夹紧块 538，夹紧块538的外侧设置有弧形面543，长形通孔540的上端固定有使三个手指537的下端均向外扩张的动力弹簧片541，手指537上端与动力弹簧片541 的下端固定，手指537的上端与长形通孔540的内壁销轴铰接，手指537的外侧设置有第一斜面542，滑动套筒536的下端内壁设置有与第二斜面543对应匹配的第一斜面542，滑动套筒536下降后，利用第一斜面542与第二斜面543配合使三个向外扩张的手指537下端相互合拢，且三块夹紧块538相互合并，在滑动套筒536的内壁与回转轴539的外壁之间设置滑动轴承549，使得回转轴的旋转更为顺畅，提升使用性能。

基于上述结构，在升降架下降至预设位置后，V带轮举升，且三个相互合并的手指插入V带轮的中心孔内，此时，升降气缸的活塞杆缩回使得摆臂另一端向上位移，并且滑动套筒上移，实现第一斜面与第二斜面分离，且三个手指在动力弹簧片的作用下向外扩张，使得夹紧块的外侧圆弧面与V带轮的中心孔内壁紧贴，从而实现对V带轮进行涨紧式抓取固定，基于手指的抓取以及举升回转杆的上顶而将V带轮装夹在手指和举升回转杆之间，由于举升气缸35的推力仅稍大于V带轮的重量，从而可实现对V带轮进行举升，并且在手指抵住V带轮的情况下，举升气缸35的推力无法再推动V带轮上升，在手指上升一段距离后V带轮也被推动上升一段距离后停止，从而实现V型槽位置切换，其结构充分实现可对V带轮上的每个V型槽进行圆度检测功能，同时切换为自动切换，解决了现有技术中需要手动切换并重新对基准而导致工作效率低下，检测精度下降的技术问题。

本实施例中，在线检测装置42包括安装于往复平移装置43上的基板421、弹性机构420、检测杆422和位移传感器423，弹性机构420固定于基板421的前端，且检测杆422固定于弹性机构420上，位移传感器423通过架体424固定于基板421上，且位移传感器423位于弹性机构420的后方，检测杆422的后端与位移传感器423的探头425接触，碟形圆盘41旋转式安装于检测杆422 的前端，优选地，弹性机构420包括两块相互平行且倾斜设置的弹性板424，基板421的前端固定有定位板426，两块弹性板424的下端分别固定于定位板426 的前后两端，两块弹性板424的上端之间固定有固定架425，固定架425与检测杆422固定相连。其结构旨在碟形圆盘插入V型槽内后与V型槽的底部内壁抵触，而V带轮发生旋转过程中利用位移传感器423来检测检测杆422是否发生跳动，以判别V带轮100的V型槽102圆度是否合格，从而在此结构下，往复平移装置42驱动基板421向V带轮100方向平移，使得碟形圆盘41对应插入V 型槽102内，并与V型槽102的底部内壁抵触，此间，V带轮旋转过程中通过弹性机构的弹性板来实现检测杆跳动位移(圆度不合格的情况下会发生检测杆的跳动位置)，然而跳动位移的数值由位移传感器监测得到，其中弹性板在具有弹性的同时还具有一定的刚性，从而保持检测杆处于水平状态，其中碟形圆盘的侧部截面呈三角形状，从而使得三角形状的碟形圆盘侧部正好与V型槽102对应匹配。

本实施例中，往复平移装置43包括固定于工作台1上的导向底板431、滑动板434和推进气缸433，基板421安装于滑动板434上，导向底板431上设置有导向轨道432，且滑动板434置于导向轨道432内滑动，推进气缸433固定于导向底板431上的导向轨道432后端，其活塞杆端部与滑动板434后端固定相连，其利用推进气缸433的活塞杆伸缩来驱动滑动板进行往复平移，从而达到基板和基板上的检测杆和碟形圆盘发生往复平移，然而采用气缸在伸出或复位时均一步到位，提升工作效率。

优选地，还包括固定于滑动板434上的锁位气缸46、转动轴承45和限位块 44，锁位气缸46的活塞杆端部与基板421的后端销轴铰接，基板421的下侧面设置有转动轴，转动轴固定于转动轴承45的内圈中，限位块44位于基板421 前端的旁侧，其利用锁位气缸433的活塞杆伸出来达到保持基板421和检测杆 422处于与举升回转杆30的中心轴线垂直状态，使得检测时的性能稳定。

本实施例中，V带轮输送线2包括两组相互平行并间隔设置的带输送装置21，工作台1上固定有固定架400，挡条212固定于固定架400上，挡条212的内侧进行安装带输送装置21，带输送装置21的输送带211上侧带体下侧设置有支撑块213，输送带211的外侧设置有挡条212，支撑块213固定于挡条212上，两组带输送装置21之间形成间距，空隙20位于间距的中部；两带输送装置21 上的挡条212中部均固定有位置相互对应的第一限位气缸200，第一限位气缸 200的活塞杆上固定有第一限位杆20，两带输送装置21上的挡条212一端均固定有位置相互对应第二限位气缸300，第二限位气缸300的活塞杆上固定有第二限位杆301，空隙20的上方设置有支撑架52，支撑架52固定于挡条212上，且止推件5固定于支撑架52上，其中的挡条212实现带输送装置21在输送V 带轮时对V带轮100进行侧面限位，防止输送过程中发生掉落的现象，支撑块对带输送装置的输送带上侧带体进行支撑，使得带输送稳定可靠，第一限位杆在伸出状态时，对到达空隙处的V带轮进行阻挡限位，使V带轮的中心孔与圆台体对应，以便于举升回转杆举升进行定位V带轮后进行托举，第二限位杆伸出状态时，对进入V带轮输送线进料端的V带轮进行阻挡限位，避免由于带输送装置的持续输送使未检测的V带轮与正在检测的V带轮发生碰撞而导致检测失败的情况发生，带空隙处的V带轮检测完毕后并下放至与带输送装置接触后，第一限位杆和第二限位杆均缩回复位，检测完毕的V带轮输送下料，未检测的V 带轮又一次被输送至空隙处进行检测，最后依上述检测步骤进行往复的自动化检测，第二限位杆的上方还设置有红外传感器，红外杆传感器通过支架与挡板固定相连，带输送装置21由两带轮和涨紧于两带轮上输送带211组成，且一带轮由电机驱动。

最后，上述中的固定可根据实际情况选择螺栓固定连接或焊接固定。

本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。