一种平行度检测装置及方法

文档序号:132166 发布日期:2021-10-22 浏览:46次 >En<

阅读说明:本技术 一种平行度检测装置及方法 (Parallelism detection device and method ) 是由 冯自立 孙道永 向琴 李钊 魏志欣 于 2020-04-13 设计创作,主要内容包括:本发明涉及一种平行度检测装置及方法,包括:上下料机构,用于将被测工件移送至固定驱动装置;固定驱动装置,用于固定被测工件并驱动被测工件在水平面上旋转;测量机构,包括分设在被测工件上方和下方的上测量机构及下测量机构,所述上测量机构及下测量机构可选择地与被测工件的上下表面接触,对上下表面的平行度进行测量;控制中心,用于控制各机构动作,采集、分析测量数据、输出测量结果信息。本发明使被测工件可以实现自动上下料、自动检测和数据的采集分析,整个测量过程稳定可靠,而且具有操作方便、检测精确度和检测效率高的特点。(The invention relates to a parallelism detection device and a method, comprising the following steps: the feeding and discharging mechanism is used for transferring the workpiece to be measured to the fixed driving device; the fixed driving device is used for fixing the workpiece to be measured and driving the workpiece to be measured to rotate on a horizontal plane; the measuring mechanism comprises an upper measuring mechanism and a lower measuring mechanism which are respectively arranged above and below the workpiece to be measured, and the upper measuring mechanism and the lower measuring mechanism can be selectively contacted with the upper surface and the lower surface of the workpiece to be measured to measure the parallelism of the upper surface and the lower surface; and the control center is used for controlling the actions of all mechanisms, collecting and analyzing the measurement data and outputting the measurement result information. The invention can realize automatic feeding and discharging, automatic detection and data acquisition and analysis of the workpiece to be detected, has stable and reliable whole measurement process, and has the characteristics of convenient operation, high detection accuracy and high detection efficiency.)

一种平行度检测装置及方法

技术领域

本发明属于测量技术领域,特别涉及一种对检测轨道车辆轮装制动盘进行平行度检测的平行度检测装置及方法。

背景技术

轮装制动盘的平行度是评价轮盘制造、组装精度的综合指标之一。平行度过大,制动作用时闸片与制动盘直接作用力不稳定,无法形成持续有效的制动力,直接影响列车运行安全。

原有制动盘平行度检测采用人工手持专用工具,如专利号为201920803623.0中公开的一种平行度检测装置,包括C形架,C形架的两个悬臂的端部分别安装有基准板和检测仪表,基准板和检测仪表分别与待测的两个平面贴合,该装置沿轮盘圆周移动进行检测。但采用人工作业的方式检测平行度,存在手法稳定性较低、重复性较差的问题。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是,提供一种测量稳定可靠,检测精度和检测效率高的平行度检测装置及方法。

为实现上述目的,本发明的技术方案是:

一种平行度检测装置,包括:上下料机构,用于将被测工件移送至固定驱动装置;固定驱动装置,用于固定被测工件并驱动被测工件在水平面上旋转;测量机构,包括分设在被测工件上方和下方的上测量机构及下测量机构,所述上测量机构及下测量机构可选择地与被测工件的上下表面接触,对上下表面的平行度进行测量;控制中心,用于控制各机构动作,采集、分析测量数据、输出测量结果信息。

进一步,所述上下料机构包括轨道、移动架、升降架和固定装置,所述移动架通过移动机构安装在轨道上,所述升降架可升降安装在移动架上,所述固定装置安装在升降架上,所述被测工件通过固定装置固定;

优选地,所述轨道为两个平行的轨道,所述移动架为龙门架,龙门架的两侧立柱的底部与轨道通过移动机构连接,在两侧的立柱上分别安装有升降架,每个所述升降架上安装有固定装置,所述被测工件利用两侧的固定装置固定。

进一步,所述升降架至少包括有水平升降板,所述水平升降板包括连接部及设置在连接部前端的安装部,所述固定装置与安装部固定连接,所述连接部具有开口,所述开口穿过龙门架立柱,所述升降板利用升降机构实现升降;

优选地,所述安装部为U形结构,所述固定装置通过螺栓固定在所述安装部的U形结构内。

进一步,所述固定驱动装置包括安装架、旋转机构及夹紧固定机构,所述被测工件通过夹紧固定机构固定,所述夹紧固定机构安装在旋转机构上,所述旋转机构带动夹紧固定机构和被测工件旋转,所述旋转机构安装在安装架上,所述安装架固定在工作台上;

优选地,所述夹紧固定机构包括自定心卡盘及夹紧驱动电机,所述夹紧驱动电机驱动自定心卡盘的三个卡爪移动,所述自定心卡盘卡固在所述被测工件上。

进一步,所述上测量机构包括第一支撑架和第一探头,所述下测量机构包括第二支撑架和第二探头,所述第一支撑架和第二支撑架固定在工作台上,所述第一探头和第二探头分别通过水平移动机构和竖直移动机构安装在第一支撑架和第二支撑架上,所述第一支撑架和第二支撑架分设在所述轨道的内外两侧或设置在所述轨道的同侧。

进一步,所述第一探头和第二探头在同一垂直线上,或所述第一探头和第二探头在被测表面上的接触点与被测工件的中心点连线之间具有角度α;

优选地,所述角度α为90°。

进一步,所述上测量机构和/或下测量机构中还包括影像装置,所述影像装置与控制中心连接,所述影像装置安装在第一支撑架和/或第二支撑架上,所述影像装置用于自动采集被测工件表面的特征点位置;

优选,所述特征点包括凸出点、凹陷点及分体过渡位置的断开点。

进一步,所述控制中心将某一特征点位置作为被测工件的测量参考零位。

本发明的另一个技术方案是:

一种平行度检测方法,其特征在于,包括如下步骤:

S1、将被测工件安装在上下料机构上;

S2、移动上下料机构将被测工件送至固定驱动装置,利用固定驱动装置固定待测工件,并将上下料机构移出。

S3、将上测量机构和下测量机构中的第一探头和第二探头伸出与被测工件的上下表面接触;

S4、控制固定驱动装置带动被测工件旋转至少一周,利用上测量机构和下测量机构检测被测工件的上下被测表面的平行度;

S5、测量结束后,移入上下料机构与被测工件固定连接,并带动被测工件移出。

进一步,在步骤S3中还包括利用影像装置获取被测工件表面特征点的步骤,将获取的某一特征点作为被测工件的测量参考零位,控制中心控制所述第一探头和第二探头在垂向上伸缩动作以避开特征点位置。

综上内容,本发明所述的一种平行度检测装置及方法,与现有技术相比,具有如下优点:

(1)本发明通过上下料机构、固定驱动装置及测量机构的整体设计,使被测工件可以实现自动上下料、自动检测和数据的采集分析,整个测量过程稳定可靠,而且具有操作方便、检测精确度和检测效率高的特点。

(2)本发明能够实现径向或横向跨度较大工件的上下两表面之间平行度的直接测量,适用范围广。

(3)本发明可自动识别被测工件中紧固件安装位置及分体过渡位置处的断开点等特征点,借助检测过程中测量机构中探头的自动伸缩功能,实现紧固件安装位置、分体连接过渡部位的自动跨越,进一步提升了该装置的检测精度。

附图说明

图1是本发明检测装置的结构示意图;

图2是本发明上下料机构结构示意图;

图3是本发明固定驱动装置结构示意图。

如图1至图3所示,轮装制动盘1,上下料机构2,固定驱动装置3,上测量机构4,下测量机构5,轨道6,移动架7,立柱7a,底座7b,升降架8,连接部8a,安装部8b,固定装置9,移动机构10,驱动电机11,齿条传动机构12,安装架13,支撑腿13a,支撑板13b,旋转机构14,夹紧固定机构15,自定心卡盘16,调平装置17,第二支撑板18,第一支撑架19,第一探头20,第二支撑架21,第二探头22,影像装置23,水平驱动电机24,水平传动机构25,竖直驱动电机26,竖直传动机构27,滑杆28。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述:

如图1所示,本实施例提供一种平行度检测装置,用于检测被测工件两个平面之间的平行度,本实施例中,被测工件为轮装制动盘1,该装置适用于各种型号的轨道车辆轮装制动盘组装到车轮上后两侧制动盘摩擦面之间平行度的检测。检测装置包括上下料机构2、固定驱动装置3、测量机构及控制中心(图中未示出)。

其中,上下料机构2用于将被测的轮装制动盘1移送至固定驱动装置3。固定驱动装置3用于固定轮装制动盘1并驱动轮装制动盘1在水平面上旋转。测量机构包括分设在轮装制动盘1上方和下方的上测量机构4及下测量机构5,上测量机构4及下测量机构5可选择地与轮装制动盘1的上下制动面接触,对上下制动面的平行度进行测量。控制中心用于控制以上各机构的动作,同时采集、分析测量数据、输出测量结果信息。

如图1和图2所示,上下料机构2包括轨道6、移动架7、升降架8和固定装置9,移动架7通过移动机构10安装在轨道6上,升降架8可升降安装在移动架7上,固定装置9安装在升降架8上,轮装制动盘1通过固定装置9固定。

具体地,轨道6可以通过螺栓直接固定在工作台上,也可以如图2所示,先将轨道6安装在安装座上,安装座再通过螺栓固定在工作台上,有利于增加轨道6与工作台之间的接触面积,提升整个上下料机构2的结构强度。本实施例中,由于轮装制动盘1的径向或横向跨度较大,重量也较大,移动架7优选采用龙门架,且更优选采用两个沿轨道6长度方向平行设置的龙门架,轨道6为两个平行的直线轨道,移动架7两侧立柱7a的底部与轨道6通过移动机构10连接,移动架7可沿轨道6作直线移动。当然,移动架7也可以只采用一个龙门架,也可以采用其它结构,如可以采用在每个轨道上设置一个龙门架,该龙门架与轨道平行。

移动机构10包括驱动电机11、齿条传动机构12,齿条传动机构12中的齿条安装在轨道6的内侧并与轨道6平行设置,移动架7的立柱7a的底部具有一底座7b,同侧的两个立柱7a和驱动电机11均安装在该底座7b上,底座7b安装在轨道6的上方。齿条传动机构12仅安装在一侧的轨道6上,该侧底座7b的底表面上具有与齿条相啮合的齿,驱动电机11通过减速机带动驱动齿轮旋转,驱动齿轮与轨道内侧面的齿条配合,驱动电机11带动齿条直线移动时带动移动架7沿轨道6方向移动。另一侧轨道6上安装有一,该侧底座7b上具有滑槽(图中未示出),滑杆28嵌入在滑槽内,该侧底座7b沿滑杆28滑动。该移动机构10有利于对上下料机构2的移动距离做精确控制,且移动稳定可靠。

在移动架7两侧的立柱7a上分别安装有升降架8,升降架8至少包括有水平升降板,水平升降板包括连接部8a及设置在连接部8a前端的安装部8b,固定装置9与安装部8b固定连接。安装部8b为U形结构,固定装置9通过螺栓固定在安装部8b的U形结构内。连接部8a具有两个开口,开口穿过两个龙门架同侧的立柱7a上,连接部8a与升降机构连接,升降机构可以是液压升降机构或电机传动升降机构,还可以为手动升降机构。为了提高升降架8的整体结构强度,在水平升降板的上方和下方还焊接有垂直的加强筋板。

每个升降架8上安装有固定装置9,固定装置9可以为一平板的结构,通过螺栓固定在升降架8的安装部8b上,轮装制动盘1通过两侧的固定装置9承托固定。固定装置9也可以在前端具有弧面,与车轮的轮毂面形状相匹配,利用两侧的固定装置9从两侧夹紧轮装制动盘1实现固定。将轮装制动盘1送至指定位置后,控制升降架8下降,使轮装制动盘1落在下方的固定驱动装置3上。

如图3所示,固定驱动装置3包括安装架13、旋转机构14及夹紧固定机构15,轮装制动盘1通过夹紧固定机构15固定,夹紧固定机构15安装在旋转机构14上,旋转机构14带动夹紧固定机构15和轮装制动盘1旋转,旋转机构14安装在安装架13上,安装架13固定在工作台上。

夹紧固定机构15包括自定心卡盘16及夹紧驱动电机(图中未标示),夹紧驱动电机驱动自定心卡盘16中的三个卡爪沿径向伸缩移动,自定心卡盘16卡固在轮装制动盘1的中心内孔处,实现轮装制动盘1的车轮内孔定心夹紧固定,进而实现该轮装制动盘1的径向定位。

安装架13由支撑腿13a、第一支撑板13b等组成,第一支撑板13b安装在四个支撑腿13a的顶部,支撑腿13a的底部通过螺钉固定在工作台上,安装架13安装在两个轨道6的中间。旋转机构14采用旋转电机,旋转电机安装在由支撑腿13a和第一支撑板13b围成的空间内。

本实施例中,在安装架13的第一支撑板13b上方还固定有四个调平装置17,调平装置17的顶部安装第二支撑板18,通过调节四个调平装置17使第二支撑板18处于绝对水平的状态,夹紧驱动电机和自定心卡盘16固定在第二支撑板18上,通过第二支撑板18实现轮装制动盘1的轴向定位。旋转电机的输出端穿过第一支撑板13b和第二支撑板18与自定心卡盘16连接,带动自定心卡盘16旋转。

上测量机构4包括第一支撑架19和第一探头20,下测量机构5包括第二支撑架21和第二探头22,第一支撑架19和第二支撑架21固定在工作台上,第一支撑架19和第二支撑架21分设在轨道6的内外两侧,如图1所示,第一支撑架19固定在轨道6的外侧,第二支撑架21固定在两个轨道6之间。当然,第一支撑架19和第二支撑架21也可以设置在轨道6的同侧,即同时设置在两个轨道6之间,或同时设置在轨道6的外侧。

本实施例中,上测量机构4中的第一支撑架19呈倒L形,第一支撑架19的水平边伸向轮装制动盘1,第一支撑架19的水平边和垂直边可以是固定连接,也可以是相对转动的结构,可以根据需要移入或移出轮装制动盘1的上方。

第一探头20通过水平移动机构和竖直升降机构安装在第一支撑架19上。水平移动机构安装在第一支撑架19的水平边上,使第一探头20可沿第一支撑架19的水平边移动,调节水平方向上的位置。水平移动机构包括水平驱动电机24和水平传动机构25,水平传动机构可以采用齿轮齿条传动机构,也可以采用涡轮涡杆传动机构,水平驱动电机24安装在第一支撑架19的顶部。竖直升降机构安装在水平移动机构上,竖直升降机构包括竖直驱动电机26和竖直传动机构27,竖直传动机构可以采用齿轮齿条传动机构,也可以采用涡轮涡杆传动机构。第一探头20安装在竖直升降机构上,安装后第一探头20轴向与轮装制动盘1的上制动面相互保持垂直,竖直升降机构带动第一探头20在垂向自动伸缩,水平移动机构带动第一探头20调节测量点的位置。

本实施例中,下测量机构5中的第二支撑架21呈倒U形,第二支撑架21的水平边和垂直边可以是固定连接,也可以是相对转动的结构,可以根据需要移入或移出轮装制动盘1的上方。第二支撑架21的一个垂直边固定在工作台上,另一个垂直边的底部固定在第一支撑板13b上。

第二探头22通过水平移动机构和竖直升降机构安装在第二支撑架21上。水平移动机构安装在第二支撑架21的水平边上,使第二探头22可沿第二支撑架21的水平边移动,调节水平方向上的位置,竖直升降机构安装在水平移动机构上,第二探头22安装在升降机构上,竖直升降机构带动第二探头22在垂直方向上自动伸缩。第二探头22安装在竖直升降机构上,安装后第二探头22轴向与轮装制动盘1的下制动面相互保持垂直。水平移动机构和竖直升降机构的结构与上测量机构4中的相同。

第一探头20和第二探头22的轴向可以在同一垂直线上,本实施例中,则优选第一探头20和第二探头22在被测制动表面上的接触点与轮装制动盘1的中心点连线之间具有角度α,更优选,角度α为90°,即上测量机构4中第一支撑架19的水平边与下测量机构5中第二支撑架21的水平边相互垂直。在轮装制动盘1旋转一周时,第一探头20和第二探头22分别与上下制动表面接触检测,检测数据传输至再控制中心,控制中心通过记录两侧第一探头20和第二探头22相对变动量,并根据第一探头20和第二探头22之间的夹角α对检测结果进行修正,读取两侧制动盘的相对跳动,进而确定上下制动表面的平行度。

本实施例中,在上测量机构4中还包括影像装置23,影像装置23与控制中心连接,影像装置23安装在第一支撑架19上,影像装置23用于自动采集轮装制动盘1上下制动表面的特征点位置,特征点包括如安装螺钉的凸出点、凹陷点及分体过渡位置的断开点等。控制中心将某一特征点位置作为轮装制动盘1的测量参考零位,检测时从该参考零位开始测量。同时,由控制中心根据影像装置2采集的数据,控制第一探头20和第二探头22垂向上自动抬起、落下以避开特征点位置,如可以避开紧固件的安装位置,同时可实现分体轮盘连接过渡部位自动跨越,避免因连接处沟槽影响检测精度。

一种平行度检测方法,包括如下步骤:

S1、利用人工将待检测的轮装制动盘1安装在上下料机构2上;

S2、设备启动,移动上下料机构2,将轮装制动盘1送至固定驱动装置3,降下升降架8,使轮装制动盘1落至固定驱动装置3上,启动夹紧驱动电机,驱动自定心卡盘16中的三个卡爪沿径向伸缩移动,自定心卡盘16卡固在轮装制动盘1的中心内孔处,实现轮装制动盘1的车轮内孔定心夹紧固定,完成轮装制动盘1的定心、夹紧,并将上下料机构2移出该工位。

S3、调节上测量机构3和下测量机构4中的第一探头20和第二探头22的位置和升降高度,使第一探头20和第二探头22伸出与轮装制动盘1的上下制动表面接触,探头自动伸出并自动置零。

在该步骤S3中还包括利用影像装置获取轮装制动盘1表面特征点的步骤,特征点包括如安装螺钉的凸出点、凹陷点及分体过渡位置的断开点等,获取的影像数据传至控制中心,控制中心将其中某一特征点作为轮装制动盘1的测量参考零位,检测时第一探头20从测量参考零位开始检测。

S4、启动固定驱动装置3中的旋转机构14,带动轮装制动盘1旋转至少一周,通过记录第一探头20和第二探头22的相对变动量,读取两侧制动表面的相对跳动,进而评价上下制动表面的平行度。

在旋转过程中,由控制中心根据影像装置2采集的数据,控制第一探头20和第二探头22垂向上自动抬起、落下以避开特征点的位置,如可以避开紧固件的安装位置,同时可以实现分体轮盘连接过渡部位自动跨越,避免因连接处沟槽影响检测精度。

S5、测量结束后,移入上下料机构2,将上下料机构2中的固定装置9与轮装制动盘1固定,利用上下料机构2带动轮装制动盘1移出该工位,自动完成轮装制动盘1下料。

该装置通过上下料机构2、固定驱动装置3及测量机构的整体设计,使被测的轮装制动盘1可以实现自动上下料、自动检测和数据的采集分析,整个测量过程稳定可靠,而且具有操作方便、检测精确度和检测效率高的特点。

该装置能够实现径向或横向跨度较大工件的上下两表面之间平行度的直接测量,适用范围广。

该装置可自动识别被测工件中紧固件安装位置及分体过渡位置处的断开点等特征点,借助检测过程中测量机构中探头的自动伸缩功能,实现紧固件安装位置、分体连接过渡部位的自动跨越,进一步提升了该装置的检测精度。

如上所述,结合附图所给出的方案内容,可以衍生出类似的技术方案。但凡是未脱离本是发明技术方案的内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。

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