一种用于压缩机筒体生产线的筒体内径自动测量系统技术方案

本发明专利技术涉及机械零部件测量检测技术领域，具体的讲是一种用于压缩机筒体生产线的筒体内径自动测量系统，包括：工作台、测子可控接触式气动量仪、自动装卸件装置、由上‑下位机组成的增强型二级控制系统和SPC分析系统，工作台上安装有测子可控接触式气动量仪和环绕主轴线布置的自动装卸件装置，工作台一侧固定有下位机，在工作台的附近位置设有外置的上位机以及可组成筒体生产线的定径设备、移载机械手及辅助设备，由此构成了筒体内径测量、整定、调整、移载及不合品隔离处置的全自动生产线，保证了对筒体内径测量的精度、合理的过程能力与动态可控性。

An Automatic Measuring System of Cylinder Diameter for Compressor Cylinder Production Line

The invention relates to the technical field of measuring and testing mechanical parts. Specifically, it is an automatic measuring system for cylinder diameter of compressor barrel production line, which includes: worktable, controllable contact pneumatic momentum meter for measuring elements, automatic loading and unloading device, enhanced two-stage control system and SPC analysis system composed of upper and lower computer. The worktable is equipped with controllable contact pneumatic measuring elements. The measuring instrument and the automatic loading and unloading device arranged around the main axis are fixed with the lower machine on one side of the workbench, and the outer upper machine and the sizing equipment, load-shifting manipulator and auxiliary equipment which can form the cylinder production line are installed near the workbench. Thus, the full automatic production line for measuring, setting, adjusting, shifting and isolating the cylinder body diameter is formed, which ensures that the cylinder is separated from the non-product. Accuracy, reasonable process capability and dynamic controllability of internal diameter measurement.

【技术实现步骤摘要】
一种用于压缩机筒体生产线的筒体内径自动测量系统
本专利技术涉及机械零部件测量检测
，具体的讲是一种用于压缩机筒体生产线的筒体内径自动测量系统。
技术介绍
压缩机筒体内径测量的约定含义是在规定的几个垂直于筒体轴线的横向截面上，每个截面测量多个直径，再计算出筒体内表面的多项评价直径及形状误差等数据，为筒体内径整定和后序装配提供依据。常规测量方法:1.人工测量：使用内径量表人工测量垂直于工件轴向多个截面的多个直径并进行相关计算，工效极低且易出差错。2.气动量仪：釆用气动量仪对上述各横截面进行测量和计算分析/判断。但由于非接触测量仪的气体喷嘴与工件内表面的间隙很小；或接触式气动量仪的测子与工件始终保持接触，均难以釆用移载装置自动装卸工件，需人工辅助装/卸，工效也很低，而且容易损坏气动量仪相关零部件，失去应有精度，因而不能满足自动化生产线的需要。如果简单加大上述喷嘴与工件内表面的间隙，又会导致测量的非线性误差加大，失去合理的测量精度和使用意义。在过程能力的控制上，往往采用人工计算，输出结果滞后，不能有效保证可靠的动态过程能力。为此设计一种可以自动装卸工件，用于压缩机筒体自动生产线的筒体内径自动测量系统是十分有必要的。
技术实现思路
本专利技术突破了现有技术的难题，设计了一种可以自动装卸工件，用于压缩机筒体自动生产线的筒体内径自动测量系统。为了达到上述目的，本专利技术设计了一种用于压缩机筒体生产线的筒体内径自动测量系统，主要包括：工作台、测子可控接触式气动量仪、自动装卸件装置、由上-下位机组成的二级控制系统和SPC分析系统，其特征在于：所述工作台上固定有测子可控接触式气动量仪，所述测子可控接触式气动量仪的周围设有自动装卸件装置，所述自动装卸件装置则安装在工作台上，工作台一侧固定有下位机，在工作台的附近位置设有外置的上位机以及可组成筒体生产线的定径设备、移载机械手、辅助设备。所述测子可控接触式气动量仪主要由基础支架、气动测量环、拉杆组件、气动测量气管路和数据处理模块组成，所述气动测量环固定在基础支架上，所述测子可控接触式气动量仪为测子可收放的接触式气动量仪，所述基础支架主要由立柱、支承座、导向帽、自润滑轴承一、自润滑轴承二组成，支承座上表面的中心位置设有一凸起圆锥体，起到导向和定位作用；所述支承座的中央设有通孔一，通孔一内嵌设有自润滑轴承一，围绕支承座的中心轴线均布有3个立柱，所述立柱的底端穿过支承座釆用螺纹固定，立柱的顶端固定在导向帽中，所述导向帽的上部为圆锥体，作为装件时的导向，导向帽的下部为圆柱体，配合自动装卸件装置作为浮动定位的轴线基准之一，所述导向帽的中心位置开设有台阶孔，台阶孔中嵌设有自润滑轴承二，拉杆组件的拉杆顶端嵌设在自润滑轴承中，拉杆组件的拉杆底端嵌设在自润滑轴承一中，所述拉杆组件的拉杆底端与浮动接头的顶端相连接。所述工作台的台面中央开设有通孔二，所述拉杆组件上套设有气动测量环，所述拉杆组件的拉杆上还开设有数对环槽，所述每对环槽的开设位置对应于气动测量环的位置，所述在台阶孔的顶部盖设有顶盖，所述拉杆组件主要是由拉杆、驱动盘、橡胶-金属连接件、卡环组成，所述橡胶-金属连接件是由橡胶弹簧与金属法兰之间采用硫化的方式形成的整体，所述控制气缸的缸体则采用弹性元件与工作台挠性连接，控制气缸的活塞杆与浮动接头相连，所述驱动盘套设在拉杆上，且驱动盘位于两道环槽之间，两道环槽中均嵌设有卡环，位于上方的卡环的外缘卡设在金属法兰上，位于下方的卡环则托住驱动盘的底面，使驱动盘位于位于两道环槽之间，并进行预紧；所述金属法兰的下表面与驱动盘的上表面之间设有橡胶弹簧。所述自动装卸件装置主要由升降板、举升爪、升降气缸、直线导轨组成，升降板采用固定螺栓与贯穿工作台台面的直线导轨、升降气缸相连，在靠近气动测量仪方向的升降板的下表面采用螺钉固定有可沿径向调整以适应不同壁厚的工件定位的举升爪，所述举升爪上端接近工件的一侧设有导向角，所述导向角的角度相对主轴线为3°~15°；由导向帽的圆柱表面、升降爪径向/轴向定位面和支承座的圆锥表面构成工件装卸/上下移动过程中的浮动定位。所述上-下位机可以采用增强型集散式(DCS)系统组态，也可采用现场总线系统组态；所述增强型集散式系统，主要在下位机中植入了X-MR单值移动极差过程能力分析控制软件和动态合格率控制程序，当短期内动态过程能力和/或动态合格率出现异常，不满足设定指标时，下位机及时进行报警，并可根据设定方案选择自动停止相关设备运行，提高了下位机自主控制能力，防止当上位机或传输系统发生故障时，导致产品发生批量质量缺陷，当上位机及传输系统发生故障时，通过切换，下位机和直径整定设备及移载装置也可应急组合运行，上位机可通过输入输出模块，和相关外围设备组成增强型DCS或FCS自动控制系统。所述SPC分析系统主要装备于上位机中，可对短期\中长期过程能力进行统计分析和控制，可分别评价各类测量数据的均值、偏离量、离散度指标，并可直接显示表征正态分布状态的直方图，表征均值-极差变化状态的-R控制图，以提供对影响过程能力各因素的分析研究的依据；部分短期动态控制功部分短期动态控制功能，分散至下位机，作为二级控制系统的冗余配置，并增强了测量系统的自主分析/控制能力。所述气动测量环主要由弹性平衡环、支承环和气动测量模块组成，所述气动测量模块主要由测子座、喷嘴、气动量仪测子、防松螺套、进气口组成，所述测子座嵌设在支承环的滑槽中，构成仅可在所指定轴向平面内进行平动的运动副；支承环的底面采用带圆柱销的螺钉与测子座相固定，所述支承环内嵌设有气密性螺纹和指向并垂直于主轴线的气道，用于安装喷嘴和进气口，所述进气口利用测量气管路与电磁阀、压电传感器相连。所述测子座为带弹性铰链的杠杆，测子座外缘偏上的位置利用防松螺套固定有气动量仪测子，测子座的顶面靠近驱动盘压脚的位置开设有带有斜面的卡槽，卡槽的斜面可与驱动盘的压脚的斜面相配合，将轴向运动转化为径向运动，提供测子座和测子向内收缩的径向作用力，所述测子座的内圈靠上的位置开有凹槽，所述凹槽与弹性平衡环的边缘相卡合，并使弹性平衡环预紧，由弹性平衡环为主，向测子座及测子提供向外运动的弹性回复力；所述气动测量环中气动测量模块的数量由被检工件的检测要求确定，但必需为偶数，并且一对气动测量模块在同一直径上关于主轴线对称布置；所述弹性平衡环为横截面为矩形的圆环状金属弹簧。所述气动测量气管路连接如下：每个喷嘴通过支承环对应气道连接进气口，每个进气口串联一个压电传感器，位于同一直径所对应的2个压电传感器并联后和一个电磁阀串联，再连通至供气管路的三联件。各电磁阀的电磁线圈接入励磁电路，通断由下位机进行实时控制，所述支承座和所述导向帽的周边设有接近开关，向下位机提供工件的位置信号，作为控制励磁电流通/断的先决条件之一，每个压电传感器输出的电压信号接入信号传输线路输出至下位机的输入模块和数据处理模块；所述数据处理模块接收到由数据传输线路经下位机输入模块输入的对应测量值的电压信息后，分别计算工件各个受检横截面的关于直径的实时数据；每个受检横截面的测量值数据主要包括:同一截面上各指定方向上的直径;同一截面上的最大、最小直径和圆度;工件内表面的锥度以及轴线直线度检测项目；将实时数据输入下位机控制模块，进行X-M本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于压缩机筒体生产线的筒体内径自动测量系统，主要包括：工作台、测子可控接触式气动量仪、自动装卸件装置、由上‑下位机组成的二级控制系统和SPC分析系统，其特征在于：所述工作台（1）上固定有测子可控接触式气动量仪（2），所述测子可控接触式气动量仪（2）的周围设有自动装卸件装置（3），所述自动装卸件装置（3）则安装在工作台（1）上，工作台（1）一侧固定有下位机（4），在工作台（1）的附近位置设有外置的上位机（6）以及可组成筒体生产线的定径设备（7）、移载机械手（8）、辅助设备（9）。

【技术特征摘要】
1.一种用于压缩机筒体生产线的筒体内径自动测量系统，主要包括：工作台、测子可控接触式气动量仪、自动装卸件装置、由上-下位机组成的二级控制系统和SPC分析系统，其特征在于：所述工作台（1）上固定有测子可控接触式气动量仪（2），所述测子可控接触式气动量仪（2）的周围设有自动装卸件装置（3），所述自动装卸件装置（3）则安装在工作台（1）上，工作台（1）一侧固定有下位机（4），在工作台（1）的附近位置设有外置的上位机（6）以及可组成筒体生产线的定径设备（7）、移载机械手（8）、辅助设备（9）。2.根据权利要求1所述的一种用于压缩机筒体生产线的筒体内径自动测量系统，其特征在于：所述测子可控接触式气动量仪（2）主要由基础支架、气动测量环（2-9）、拉杆组件、气动测量气管路和数据处理模块组成，所述气动测量环（2-9）固定在基础支架上，所述测子可控接触式气动量仪(2)为测子可收放的接触式气动量仪，所述基础支架主要由立柱（2-4）、支承座（2-2）、导向帽（2-5）、自润滑轴承一(2-3)、自润滑轴承二(2-6)组成，支承座（2-2）上表面的中心位置设有一凸起圆锥体，起到导向和定位作用；所述支承座（2-2）的中央设有通孔一，通孔一内嵌设有自润滑轴承一（2-3），在支承座（2-2）上围绕支承座（2-2）的中心轴线均布有3个立柱（2-4），所述立柱（2-4）的底端穿过支承座（2-2）釆用螺纹固定，立柱（2-4）的顶端固定在导向帽（2-5）中，所述导向帽（2-5）的上部为圆锥体，作为装件时的导向，导向帽（2-5）的下部为圆柱体，配合自动装卸件装置（3）作为浮动定位的轴线基准之一，所述导向帽（2-5）的中心位置开设有台阶孔，台阶孔中嵌设有自润滑轴承二（2-6），拉杆组件的拉杆顶端嵌设在自润滑轴承（2-6）中，拉杆组件的拉杆底端嵌设在自润滑轴承一（2-3）中，所述拉杆组件的拉杆底端与浮动接头（2-8）的顶端相连接。3.根据权利要求1所述的一种用于压缩机筒体生产线的筒体内径自动测量系统，其特征在于：工作台（1）的台面中央开设有通孔二（1-1），所述拉杆组件上套设有气动测量环（2-9），所述拉杆组件的拉杆(2-7)上还开设有数对环槽（2-11），所述每对环槽（2-11）的开设位置对应于气动测量环（2-9）的位置，所述在台阶孔的顶部盖设有顶盖（2-12），所述拉杆组件主要是由拉杆（2-7）、驱动盘（2-9-8）、橡胶-金属连接件、卡环（2-9-11）组成，所述橡胶-金属连接件是由橡胶弹簧(2-9-1)与金属法兰（2-9-9）之间采用硫化的方式形成的整体，所述控制气缸（2-1）的缸体则采用弹性元件与工作台（1）挠性连接，控制气缸（2-1）的活塞杆与浮动接头（2-8）相连，所述驱动盘（2-9-8）套设在拉杆（2-7）上，且驱动盘（2-9-8）位于两道环槽（2-11）之间，两道环槽（2-11）中均嵌设有卡环（2-9-11），位于上方的卡环（2-9-11）的外缘卡设在金属法兰（2-9-9）上，位于下方的卡环（2-9-11）则托住驱动盘（2-9-8）的底面，使驱动盘（2-9-8）位于两道环槽（2-11）之间，并进行预紧；所述金属法兰（2-9-9）的下表面与驱动盘（2-9-8）的上表面之间设有橡胶弹簧（2-9-1）。4.根据权利要求1所述的一种用于压缩机筒体生产线的筒体内径自动测量系统，其特征在于：所述自动装卸件装置（3）主要由升降板（3-1）、举升爪（3-4）、升降气缸（3-3）、直线导轨(3-2)组成，升降板（3-1）的中央采用固定螺栓与贯穿工作台（1）台面的直线导轨（3-2）、升降气缸（3-3）相连，在靠近气动测量仪方向的升降板（3-1）的下表面采用螺钉固定有可沿径向调整以适应不同壁厚的工件定位的举升爪（3-4），所述举升爪（3-4）上端接近工件的一侧设有导向角，所述导向角的角度相对主轴线为3°~15°；由导向帽(2-5)的圆柱表面、升降爪(3-4)径向/轴向定位面和支承座(2-2)的圆锥表面构成工件装卸/上-下移动过程中的浮动定位。5.根据权利要求1所述的一种用于压缩机筒体生产线的筒体内径自动测量系统，其特征在于：所述上-下位机可以采用增强型集散式(DCS)系统组态，也可采用现场总线系统组态；所述增强型集散式系统，主要在下位机中植入了X-MR单值移动极差过程能力分析控制软件和动态合格率控制程序，当短期内动态过程能力和/或动态合格率出现异常，不满足设定指标时，下位机及时进行报警，并可根据设定方案选择自动停止相关设备运行，提高了下位机自主控制能力，防止当上位机或传输系统发生故障时，导致产品发生批量质量缺陷，当上位机及传输系统发生故障时，通过切换，下位机和直径整定设备及移载装置也可应急组合运行，上位机可通过输入输出模块，和相关外围设备组成增强型DCS或FCS自动控制系统。6.根据权利要求1所述的一种用于压缩机筒体生产线的筒体内径自动测量系统，其特征在于：所述SPC分析系统主要装备于上位机中，可对短期\中长期过程能力进行统计分析和控制，可分别评价各类测量数据的均值、偏离量、离散度指标，并可直接显示表征正态分布状态的直方图，表征均值-极差变化状态的-R控制图，以提供对影响过程能力各因素的分析研究；部分短期动态控制功能，分散至下位机，作为二级控制系统的冗余配置，并增强了测量系统的自主分析/控制能力。7.根据权利要求2所述的一种用于压缩机筒体生产线的筒体内径自动测量系统，其特征在于：所述气动测量环（2-9）主要由弹性平衡环（2-10）、支承环（2-9-2）和气动测量模块组成，所述气动测量模块主要由测子座（2-9-3）、喷嘴（2-9-4）、气动量仪测子（2-9-6）、防松螺套、进气口（2-9-5）组成，所述测子座（2-9-3）嵌设在支承环（2-9-2）的滑槽中，构成仅可在所指定轴向平面内进行平动的运动副；支承环（2-9-2）的底面采用带圆柱销的螺钉与测子座（2-9-3）相固定，所述支承环（2-9-2）内嵌设有气密性螺纹和指向并垂直于主轴线的气道，用于安装喷嘴(2-9-4)和进气口(2-9-5)，所述进气口利用测量气管路与电磁阀、压电传感器（33）相连；所述测子座（2-9-3）为带弹性铰链的杠杆，...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱云飞，
申请(专利权)人：上海云飞工贸发展有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31