飛輪齒圈自動(dòng)檢測(cè)線

2019-12-25    click: 9712

 摘要：針對(duì)飛輪齒圈檢測(cè)項(xiàng)目多和測(cè)量裝夾難度大的問(wèn)題，本文在自動(dòng)生產(chǎn)線測(cè)量理念的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一臺(tái)上料，吹灰，測(cè)量，打標(biāo)，高壓油沖洗，合格與超差分組五項(xiàng)工作任務(wù)于一身的飛輪齒圈自動(dòng)檢測(cè)線。通過(guò)將流水線測(cè)量的項(xiàng)目分解成各種集成模塊及控制單元完成上述一些列功能需求。并在測(cè)量模塊中采用哈爾濱精達(dá)機(jī)械發(fā)展有限公司特有的“飛輪齒圈定位裝置結(jié)構(gòu)”，并增加了激光測(cè)量裝置以及精達(dá)發(fā)展公司特有的標(biāo)準(zhǔn)齒輪徑向偏差修正技術(shù)的飛輪齒圈綜合自動(dòng)檢測(cè)線，為此類(lèi)特殊的齒圈提供了方便，快捷，準(zhǔn)確的測(cè)量方法。

  關(guān)鍵詞：飛輪齒圈 檢測(cè)線 定位工裝

0.引言

  飛輪總成是汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)裝置中重要的一個(gè)部件，飛輪總成與離合器壓盤(pán)一并起到吸收振動(dòng)，儲(chǔ)存能量的作用。而薄壁齒圈又是飛輪總成部分的一個(gè)關(guān)鍵零件，由于其壁薄，齒多，直徑大等特點(diǎn)（如圖1所示），能夠使飛輪總成的安裝結(jié)構(gòu)緊湊，使用壽命長(zhǎng)，在汽車(chē)啟動(dòng)裝置中起到不可或缺的作用。然而由于這類(lèi)齒輪形狀的特殊性，環(huán)形齒輪齒厚變化較大，外形尺寸變形較為嚴(yán)重，導(dǎo)致齒輪的精度和各項(xiàng)指標(biāo)難于控制，這樣對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)的精度有直接影響，同時(shí)對(duì)于精準(zhǔn)的測(cè)量出其精度與參數(shù)也帶來(lái)了很大難度。  






   在廠家大批量生產(chǎn)的條件下，雖然齒圈通過(guò)機(jī)械加工可以達(dá)到比較高的精度，但是由于熱處理等后續(xù)加工導(dǎo)致比較大的變形，齒厚（以特定齒輪跨棒距來(lái)衡量）很難保證一致性，以齒輪雙嚙測(cè)量方式，由于內(nèi)徑變化比較大、零件受力變形等原因?qū)е聹y(cè)量時(shí)其定位難于實(shí)現(xiàn)，帶來(lái)測(cè)量結(jié)果變化大。并且缺少方便快捷的檢測(cè)方法，只能通過(guò)人工逐個(gè)檢測(cè)每個(gè)齒圈的跨棒距來(lái)判定工件是否合格。這種檢測(cè)方法成本高，效率低，耗費(fèi)大量的人工和時(shí)間，因此如何能將這類(lèi)齒輪高精度快速的檢測(cè)出來(lái)，成為了目前要解決的重點(diǎn)。本文所述自主研發(fā)的自動(dòng)檢測(cè)線是吉林大華機(jī)械制造有限公司所提出的檢測(cè)要求進(jìn)行研制設(shè)計(jì)的。該自動(dòng)檢測(cè)線測(cè)量部分針對(duì)此類(lèi)齒圈的定位裝置和裝夾方式特殊設(shè)計(jì)，配合精達(dá)發(fā)展公司獨(dú)有的標(biāo)輪徑向偏差修正技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)此類(lèi)齒圈M值，跨棒距，徑向誤差等多項(xiàng)參數(shù)精準(zhǔn)快速的測(cè)量。實(shí)現(xiàn)了測(cè)量速度快，檢測(cè)效率高，快速準(zhǔn)確分選，具有多種輔助功能的高品質(zhì)的自動(dòng)檢測(cè)線。為生產(chǎn)量大，檢測(cè)精度要求較高的客戶提供了新的檢測(cè)途徑，比較好的達(dá)到了客戶的使用要求，已經(jīng)成為客戶提升產(chǎn)品質(zhì)量必不可少的自動(dòng)檢測(cè)設(shè)備。

1.自動(dòng)線總體介紹

  本文所述用于薄壁圓環(huán)類(lèi)齒圈檢測(cè)自動(dòng)檢測(cè)線，設(shè)計(jì)為多工位串行工作的方式，能夠?qū)崿F(xiàn)快速裝夾工件，測(cè)量，打標(biāo)，噴油清洗，分選等功能。該設(shè)備集合了計(jì)算機(jī)多點(diǎn)控制，多軸聯(lián)動(dòng)，齒輪雙嚙測(cè)量，激光測(cè)量，傳感器判斷，電動(dòng)，氣動(dòng)，液壓等多項(xiàng)先進(jìn)的技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了被測(cè)工件自動(dòng)上下料，零件相關(guān)誤差項(xiàng)檢測(cè)，方向判斷，翻轉(zhuǎn)打標(biāo)，高壓清洗，分選等功能。工件從上料到分選出合格不合格整個(gè)過(guò)程僅需20秒，檢測(cè)時(shí)間是人工檢測(cè)時(shí)間的1/5，是三坐標(biāo)檢測(cè)時(shí)間的1/10，而且三坐標(biāo)與人工只能測(cè)量一些外形誤差，無(wú)法測(cè)量齒輪的精度誤差，而此臺(tái)自動(dòng)線都可以滿足測(cè)量要求。圖2為自動(dòng)線整體結(jié)構(gòu)示意圖。針對(duì)該檢測(cè)線自主開(kāi)發(fā)相應(yīng)配套軟件詳情見(jiàn)圖3。








2.自動(dòng)線工作流程

  如圖4所示，自動(dòng)線由料倉(cāng)工位，吹灰工位，測(cè)量工位，翻轉(zhuǎn)打標(biāo)工位，高壓油清洗工位，分選工位等組成。



    （1）人工將被測(cè)齒圈放到圓形料倉(cāng)上，料倉(cāng)共3個(gè)上料裝置，料倉(cāng)下面裝有旋轉(zhuǎn)軸系從而實(shí)現(xiàn)3個(gè)上料裝置的自動(dòng)切換，傳感器檢測(cè)到上料裝置有工件時(shí)，升降平臺(tái)帶動(dòng)托盤(pán)上升到一定高度停止，機(jī)械手將工件抓取到吹灰工位。

  （2）機(jī)械手將工件放到吹灰工位后，三爪定位裝置帶動(dòng)工件旋轉(zhuǎn)，同時(shí)四周分布的高壓氣槍同時(shí)對(duì)工件進(jìn)行高壓氣吹，把工件的表面污物清理干凈達(dá)到可檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，被清理出的油污灰塵收集到污垢收集箱中（人工定期清理收集箱）。

  （3）工件吹凈后機(jī)械手將工件抓取到測(cè)量工位，工件就位后被自動(dòng)快速裝夾定位采用雙嚙的原理測(cè)量出齒輪的徑向誤差，采用激光測(cè)量出齒輪的內(nèi)徑尺寸，齒頂，齒根直徑等誤差，通過(guò)激光照射判斷出齒圈的正反面。

  （4）測(cè)量完畢，工件被抓取到翻轉(zhuǎn)打標(biāo)工位，如工件方向正確且檢測(cè)為合格零件則直接進(jìn)行打標(biāo)；如工件方向?yàn)榉聪蚯覚z測(cè)合格則翻轉(zhuǎn)夾爪先進(jìn)行零件翻轉(zhuǎn)后再進(jìn)行打標(biāo)；如工件檢測(cè)不合格無(wú)論工件擺放反正都不打標(biāo)，通過(guò)不同顏色的噴槍點(diǎn)在工件表面進(jìn)行標(biāo)記，這樣很容易分辨出齒圈哪項(xiàng)參數(shù)超差。

  （5）標(biāo)記完的工件被抓到清洗工位，不合格工件放到甩干工位不進(jìn)行高壓油沖洗甩干；合格的工件放到工位，倉(cāng)門(mén)閉合，高壓油進(jìn)行沖洗，沖洗完畢后，工件與三爪定位裝置高速旋轉(zhuǎn)把工件上殘留的油甩干。

  所有工序完成機(jī)械手根據(jù)工件檢測(cè)的結(jié)果進(jìn)行分組，分別將工件放置在合格與不合格的小推車(chē)上，工件裝滿后儀器提示工人將小車(chē)推走，卸料更換。

3.自動(dòng)線測(cè)量工位的設(shè)計(jì)

  測(cè)量工位的設(shè)計(jì)是整個(gè)測(cè)量線的關(guān)鍵，如圖5所示為測(cè)量工位以及工件裝夾結(jié)構(gòu)示意圖，圖的右半部分采用的是精達(dá)發(fā)展公司獨(dú)有的單滑板雙嚙結(jié)構(gòu)，傳統(tǒng)雙嚙儀一般都是使用兩層滑板結(jié)構(gòu)（一層移動(dòng)滑板用于齒輪大小調(diào)整，一層浮動(dòng)滑板用于齒輪嚙合測(cè)量）結(jié)構(gòu)比較繁瑣，安裝起來(lái)比較麻煩，而單滑板雙嚙結(jié)構(gòu)化繁為簡(jiǎn)把兩層滑板融合到一層滑板使用，浮動(dòng)移動(dòng)使用一個(gè)光柵計(jì)數(shù)，這樣結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，便于安裝調(diào)整，節(jié)約成本，該結(jié)構(gòu)更適合應(yīng)用于自動(dòng)生產(chǎn)線中。

  圖5的左邊是工件的定位裝夾裝置，在底部的4個(gè)精密滑臺(tái)上有3個(gè)滑臺(tái)安裝著高精度的萬(wàn)向軸承（3個(gè)萬(wàn)向軸承的高度必須一致），根據(jù)被測(cè)工件的直徑大小調(diào)整每個(gè)精密滑臺(tái)的位置，用3個(gè)萬(wàn)向軸承支撐著工件表面使工件保持水平，并且能夠靈活的旋轉(zhuǎn)；在另一個(gè)滑臺(tái)上裝有高精度軸承，將滑臺(tái)調(diào)整到相應(yīng)位置鎖緊，當(dāng)機(jī)械手把工件放到測(cè)量位置時(shí)，標(biāo)輪向前移動(dòng)與工件嚙合后，繼續(xù)向前直到高精度軸承將工件擋住，開(kāi)始嚙合測(cè)量。由于此類(lèi)薄壁環(huán)形齒圈在熱處理時(shí)外形尺寸變形比較嚴(yán)重，所以測(cè)量時(shí)會(huì)出現(xiàn)擺動(dòng)現(xiàn)象，因此在中間安裝了一個(gè)型材滑軌和兩個(gè)滑塊?；瑝K1上安裝了一個(gè)彈性機(jī)構(gòu)，放工件前氣缸通氣將萬(wàn)向球1向后頂開(kāi)，工件就位后氣缸松開(kāi)萬(wàn)向球1通過(guò)彈簧的作用緊緊地頂在工件內(nèi)壁上，滑塊2上的萬(wàn)向球2則提前調(diào)整到固定位置鎖緊，通過(guò)萬(wàn)向球1和2的相互作用將工件撐起，固定在中心位置，確保了嚙合測(cè)量結(jié)果的穩(wěn)定性。在另一個(gè)型材滑軌上安裝著兩個(gè)激光位移傳感器。一個(gè)安裝在工件內(nèi)部，一個(gè)在工件外部分別測(cè)量齒圈的內(nèi)孔直徑與齒頂圓，齒根圓直徑等誤差項(xiàng)。

    在每個(gè)機(jī)械結(jié)構(gòu)相互配合下保證了測(cè)量結(jié)果的穩(wěn)定性，測(cè)量速度快，此結(jié)構(gòu)通過(guò)多次實(shí)驗(yàn)并與三坐標(biāo)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，該結(jié)構(gòu)測(cè)量齒圈的各項(xiàng)精度重復(fù)性在±0.01mm。






4.總結(jié)

  傳統(tǒng)的人工檢測(cè)方法已經(jīng)不在適合產(chǎn)量大，高節(jié)拍，高精度的生產(chǎn)需求。此類(lèi)薄壁環(huán)形齒圈自動(dòng)檢查線的應(yīng)用取得良好的效果，保證產(chǎn)品的檢查穩(wěn)定性和效率，提升了生產(chǎn)自動(dòng)化程度。隨著工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化水平的提高，這種智能一體化設(shè)計(jì)的檢測(cè)線越來(lái)越被認(rèn)可和需要，而自動(dòng)線的關(guān)鍵技術(shù)是根據(jù)被測(cè)工件的特定技術(shù)要求設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)的測(cè)量單元，在滿足測(cè)量效率的基礎(chǔ)上要求測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確，工件定位的穩(wěn)定可靠。該自動(dòng)測(cè)量線的應(yīng)用得到了客戶的認(rèn)可和好評(píng)。提高了檢測(cè)效率并降低了客戶的大量成本，成為了現(xiàn)代工業(yè)里控制質(zhì)量的最佳檢測(cè)方式之一。

參考文獻(xiàn)：

[1]張紅梅.齒圈類(lèi)零件的在線檢測(cè)及校正生產(chǎn)線的設(shè)計(jì). 哈爾濱精達(dá)機(jī)械發(fā)展有限公司, 2017.

[2]湯潔. 齒輪雙面嚙合多維測(cè)量理論及技術(shù)研究[D].北京工業(yè)大學(xué), 2009.