R型銷類零件裝配到位判定方法

張攀 張勇 榮溪超 馮勇 吳斌 陳學軍 / 西北機電工程研究所

0 引言

R型銷是一種軸向限位類零件，其作用與開口銷類似，廣泛應用于帶孔銷的軸向限位上。R型銷一般采用彈簧鋼制作而成，具有彈性功能。R型銷的彈性性能使之能在裝配到位的情況下自動固定在所裝銷軸的軸端，但同時存在裝配不到位和未裝配R型銷的狀態(tài)。本文所論述的方法正是用于檢測R型銷是否裝配到位。

1 傳統(tǒng)方法

在實際裝配過程中，一般采用人工判定或CCD自動檢測來判定。人工由于本身的缺陷：疲勞、自身素質等因素，在大規(guī)模生產中很難控制判定質量；CCD自動檢測是將實際裝配圖像與系統(tǒng)存儲的標準裝配圖像進行對比，來判定裝配狀態(tài)。目前市場上CCD價格基本都在幾萬元，甚至十幾萬元以上，采用CCD進行判定，成本很高。而且，某些特殊的環(huán)境及狀況下，采用CCD進行判定比較困難。比如：狹小空間、檢測零件的顏色及表面反光影響圖像質量。基于以上狀況及需求，提出了本文中的判定設備。

2 數學原理

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

如圖1所示，圓心為O，半徑為OR的圓容納了R型銷裝配到位后的空間范圍，當R型銷卡滯到O'點時，其整體會向左偏移OO'長度，此時R型銷將會從圓OR的范圍中出來。

圖1 判定設備的數學原理示意圖

給出兩組開關檢測信號，分別對應圓OR和圓OP的到位與否，通過開關信號有、無的兩兩組合所產生的三種有效形式（剩余一種組合無效，舍棄），就可以檢測上述三種工況。

3 判定機構

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

圖2 R型銷

圖3 R型銷裝配到位狀態(tài)

圖4 R型銷裝配臨界狀態(tài)

圖5 缺少安裝R型銷

基于以上數學原理及R型銷最終裝配所實際呈現的三種狀態(tài)，筆者研發(fā)了一種自動化檢測設備，其核心部分如圖6所示。

圖6 R型銷裝配到位設備結構圖

4 設備說明

內套10通過過渡板5、內套運動導向軸13與內套感應板2剛性連接；內套感應傳感器3與固定板14剛性連接，內套感應板2與固定板14可以相對運動，其緩沖力通過內套緩沖彈簧4提供。所以，內套感應傳感器3通過檢測內套感應板2的運動變化即可反應內套10相對于固定板14的運動變化。

外套9與內套10可以軸向滑動，其緩沖力通過外套緩沖彈簧12提供，外套感應傳感器6與過渡板5剛性連接，外套感應板7與外套9剛性連接，所以，外套感應傳感器6通過檢測外套感應板7的運動變化即可反映外套9與內套10軸向滑動的運動變化。

設備判定測驅動元件1的運動部件與固定板14剛性連接。

5 原理動作

判定設備初始位置：內套緩沖彈簧4、外套緩沖彈簧12通過相連接的零件分別將內套10及外套9推向最下端位置。此時兩個傳感器3和6不會感應到信號。

當設備判定驅動元件1驅動固定板14到需判定零件的相對固定位置時，內套10從帶孔銷的軸端插入后，分別會有以下三種狀態(tài)。

（1）當R型銷裝配處于圖3狀態(tài)時，內套10會被R型銷8軸向推起R型銷8的厚度距離，即內套感應板2相對于固定板14上升R型銷8的厚度距離，此時，內套感應傳感器3會感應到信號，判定設備判定此裝配存在R型銷8；由于R型銷8裝配到位，R型銷8相對于帶孔銷中心形成的最大圓小于外套9的內圓，所以，外套9不會被推起，即外套感應板7不會被推起，外套感應傳感器6不會感應到信號。即，當內套感應傳感器3感應到信號而外套感應傳感器6沒有感應到信號時，判定為裝配到位。

（2）當R型銷裝配處于圖4狀態(tài)時，同上，判定設備判定此裝配存在R型銷8；但是，由于R型銷8裝配不到位，R型銷8相對于帶孔銷中心存在偏心，其所形成的最大圓會增大。此時，外套9的內圓小于其最大圓，所以，外套9會被推起R型銷8的厚度距離，即外套感應板7會被推起R型銷8的厚度距離，外套感應傳感器6會感應到信號。即，當內套感應傳感器3感應到信號同時外套感應傳感器6也感應到信號時，判定為裝配臨界。

（3）當R型銷裝配處于圖5狀態(tài)時，同上原理，即內套感應傳感器3和外套感應傳感器6都不會感應到信號，判定為缺少安裝。

歸納為表1所示。

表1 兩支傳感器信號有無所對應的判定結果

因此，當內套感應傳感器3感應到信號，而外套感應傳感器6沒有感應到信號時，R型銷8裝配到位，即合格，否則，即不合格。

6 結語

本套設備設計緊湊，安裝、維護方便。在自動化生產過程中可快速完成判定，提高了生產效率，其誤差率極低，極大降低了人工檢測成本。在設備的使用壽命內，對運動部件定期維護，可確保設備長期穩(wěn)定地工作。