R型銷(xiāo)類(lèi)零件裝配到位判定方法

張攀 張勇 榮溪超 馮勇 吳斌 陳學(xué)軍 / 西北機(jī)電工程研究所

0 引言

R型銷(xiāo)是一種軸向限位類(lèi)零件，其作用與開(kāi)口銷(xiāo)類(lèi)似，廣泛應(yīng)用于帶孔銷(xiāo)的軸向限位上。R型銷(xiāo)一般采用彈簧鋼制作而成，具有彈性功能。R型銷(xiāo)的彈性性能使之能在裝配到位的情況下自動(dòng)固定在所裝銷(xiāo)軸的軸端，但同時(shí)存在裝配不到位和未裝配R型銷(xiāo)的狀態(tài)。本文所論述的方法正是用于檢測(cè)R型銷(xiāo)是否裝配到位。

1 傳統(tǒng)方法

在實(shí)際裝配過(guò)程中，一般采用人工判定或CCD自動(dòng)檢測(cè)來(lái)判定。人工由于本身的缺陷：疲勞、自身素質(zhì)等因素，在大規(guī)模生產(chǎn)中很難控制判定質(zhì)量；CCD自動(dòng)檢測(cè)是將實(shí)際裝配圖像與系統(tǒng)存儲(chǔ)的標(biāo)準(zhǔn)裝配圖像進(jìn)行對(duì)比，來(lái)判定裝配狀態(tài)。目前市場(chǎng)上CCD價(jià)格基本都在幾萬(wàn)元，甚至十幾萬(wàn)元以上，采用CCD進(jìn)行判定，成本很高。而且，某些特殊的環(huán)境及狀況下，采用CCD進(jìn)行判定比較困難。比如：狹小空間、檢測(cè)零件的顏色及表面反光影響圖像質(zhì)量?；谝陨蠣顩r及需求，提出了本文中的判定設(shè)備。

2 數(shù)學(xué)原理

R型銷(xiāo)實(shí)際卡裝到位的位置位于圖1的O點(diǎn)位，在自動(dòng)化快速裝配中，由于R型銷(xiāo)具有彈性功能，在彈性作用下，以及R型銷(xiāo)本身的形狀及安裝工件（帶孔銷(xiāo)）的形狀等綜合因素，R型銷(xiāo)裝配后會(huì)存在O點(diǎn)、O'點(diǎn)位及未裝配R型銷(xiāo)等三種情況。

如圖1所示，圓心為O，半徑為OR的圓容納了R型銷(xiāo)裝配到位后的空間范圍，當(dāng)R型銷(xiāo)卡滯到O'點(diǎn)時(shí)，其整體會(huì)向左偏移OO'長(zhǎng)度，此時(shí)R型銷(xiāo)將會(huì)從圓OR的范圍中出來(lái)。

圖1 判定設(shè)備的數(shù)學(xué)原理示意圖

給出兩組開(kāi)關(guān)檢測(cè)信號(hào)，分別對(duì)應(yīng)圓OR和圓OP的到位與否，通過(guò)開(kāi)關(guān)信號(hào)有、無(wú)的兩兩組合所產(chǎn)生的三種有效形式（剩余一種組合無(wú)效，舍棄），就可以檢測(cè)上述三種工況。

3 判定機(jī)構(gòu)

圖2為R型銷(xiāo)，圖3為R型銷(xiāo)裝配到位狀態(tài)，即位于圖1中的O點(diǎn)；圖4為R型銷(xiāo)裝配臨界狀態(tài)，即位于圖1中的O'點(diǎn)，此狀態(tài)屬于不穩(wěn)定狀態(tài)；圖5為缺少安裝R型銷(xiāo)，即未進(jìn)入圖1中的圓心為O、半徑為OR的圓內(nèi)。

圖2 R型銷(xiāo)

圖3 R型銷(xiāo)裝配到位狀態(tài)

圖4 R型銷(xiāo)裝配臨界狀態(tài)

圖5 缺少安裝R型銷(xiāo)

基于以上數(shù)學(xué)原理及R型銷(xiāo)最終裝配所實(shí)際呈現(xiàn)的三種狀態(tài)，筆者研發(fā)了一種自動(dòng)化檢測(cè)設(shè)備，其核心部分如圖6所示。

圖6 R型銷(xiāo)裝配到位設(shè)備結(jié)構(gòu)圖

4 設(shè)備說(shuō)明

內(nèi)套10通過(guò)過(guò)渡板5、內(nèi)套運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向軸13與內(nèi)套感應(yīng)板2剛性連接；內(nèi)套感應(yīng)傳感器3與固定板14剛性連接，內(nèi)套感應(yīng)板2與固定板14可以相對(duì)運(yùn)動(dòng)，其緩沖力通過(guò)內(nèi)套緩沖彈簧4提供。所以，內(nèi)套感應(yīng)傳感器3通過(guò)檢測(cè)內(nèi)套感應(yīng)板2的運(yùn)動(dòng)變化即可反應(yīng)內(nèi)套10相對(duì)于固定板14的運(yùn)動(dòng)變化。

外套9與內(nèi)套10可以軸向滑動(dòng)，其緩沖力通過(guò)外套緩沖彈簧12提供，外套感應(yīng)傳感器6與過(guò)渡板5剛性連接，外套感應(yīng)板7與外套9剛性連接，所以，外套感應(yīng)傳感器6通過(guò)檢測(cè)外套感應(yīng)板7的運(yùn)動(dòng)變化即可反映外套9與內(nèi)套10軸向滑動(dòng)的運(yùn)動(dòng)變化。

設(shè)備判定測(cè)驅(qū)動(dòng)元件1的運(yùn)動(dòng)部件與固定板14剛性連接。

5 原理動(dòng)作

判定設(shè)備初始位置：內(nèi)套緩沖彈簧4、外套緩沖彈簧12通過(guò)相連接的零件分別將內(nèi)套10及外套9推向最下端位置。此時(shí)兩個(gè)傳感器3和6不會(huì)感應(yīng)到信號(hào)。

當(dāng)設(shè)備判定驅(qū)動(dòng)元件1驅(qū)動(dòng)固定板14到需判定零件的相對(duì)固定位置時(shí)，內(nèi)套10從帶孔銷(xiāo)的軸端插入后，分別會(huì)有以下三種狀態(tài)。

（1）當(dāng)R型銷(xiāo)裝配處于圖3狀態(tài)時(shí)，內(nèi)套10會(huì)被R型銷(xiāo)8軸向推起R型銷(xiāo)8的厚度距離，即內(nèi)套感應(yīng)板2相對(duì)于固定板14上升R型銷(xiāo)8的厚度距離，此時(shí)，內(nèi)套感應(yīng)傳感器3會(huì)感應(yīng)到信號(hào)，判定設(shè)備判定此裝配存在R型銷(xiāo)8；由于R型銷(xiāo)8裝配到位，R型銷(xiāo)8相對(duì)于帶孔銷(xiāo)中心形成的最大圓小于外套9的內(nèi)圓，所以，外套9不會(huì)被推起，即外套感應(yīng)板7不會(huì)被推起，外套感應(yīng)傳感器6不會(huì)感應(yīng)到信號(hào)。即，當(dāng)內(nèi)套感應(yīng)傳感器3感應(yīng)到信號(hào)而外套感應(yīng)傳感器6沒(méi)有感應(yīng)到信號(hào)時(shí)，判定為裝配到位。

（2）當(dāng)R型銷(xiāo)裝配處于圖4狀態(tài)時(shí)，同上，判定設(shè)備判定此裝配存在R型銷(xiāo)8；但是，由于R型銷(xiāo)8裝配不到位，R型銷(xiāo)8相對(duì)于帶孔銷(xiāo)中心存在偏心，其所形成的最大圓會(huì)增大。此時(shí)，外套9的內(nèi)圓小于其最大圓，所以，外套9會(huì)被推起R型銷(xiāo)8的厚度距離，即外套感應(yīng)板7會(huì)被推起R型銷(xiāo)8的厚度距離，外套感應(yīng)傳感器6會(huì)感應(yīng)到信號(hào)。即，當(dāng)內(nèi)套感應(yīng)傳感器3感應(yīng)到信號(hào)同時(shí)外套感應(yīng)傳感器6也感應(yīng)到信號(hào)時(shí)，判定為裝配臨界。

（3）當(dāng)R型銷(xiāo)裝配處于圖5狀態(tài)時(shí)，同上原理，即內(nèi)套感應(yīng)傳感器3和外套感應(yīng)傳感器6都不會(huì)感應(yīng)到信號(hào)，判定為缺少安裝。

歸納為表1所示。

表1 兩支傳感器信號(hào)有無(wú)所對(duì)應(yīng)的判定結(jié)果

因此，當(dāng)內(nèi)套感應(yīng)傳感器3感應(yīng)到信號(hào)，而外套感應(yīng)傳感器6沒(méi)有感應(yīng)到信號(hào)時(shí)，R型銷(xiāo)8裝配到位，即合格，否則，即不合格。

6 結(jié)語(yǔ)

本套設(shè)備設(shè)計(jì)緊湊，安裝、維護(hù)方便。在自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程中可快速完成判定，提高了生產(chǎn)效率，其誤差率極低，極大降低了人工檢測(cè)成本。在設(shè)備的使用壽命內(nèi)，對(duì)運(yùn)動(dòng)部件定期維護(hù)，可確保設(shè)備長(zhǎng)期穩(wěn)定地工作。