球體表面展開裝置及應(yīng)用該裝置的球體表面缺陷檢測設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種球體表面展開的機械裝置及應(yīng)用該裝置的檢測設(shè)備，主要用于對軸承鋼球、陶瓷球、玻璃球、塑料球等產(chǎn)品的質(zhì)量檢測。
【背景技術(shù)】
[0002]生產(chǎn)和生活中有大量的球體，為了保證產(chǎn)品的質(zhì)量，通常需要對球體表面進行缺陷檢測。不同于平面目標，球體表面分布于三維空間中。通常把球面分解為多個曲面的組合，然后對每個曲面單獨檢測。檢測過程中，檢測單元一般固定不動，通過多次轉(zhuǎn)動球體，將球面的每個曲面都呈現(xiàn)到檢測區(qū)。這個過程也被稱之為“展開”，如果展開之后的面積等于球體表面積，則稱之為“完全展開”。以往，球體的表面展開依賴于人力。由檢測人員將球體多次翻轉(zhuǎn)，效率低下，不利于大批量產(chǎn)品檢測。以軸承鋼球行業(yè)為例，鋼球產(chǎn)量極其龐大，鋼球在加工、運輸、儲存過程中，難以避免會產(chǎn)生表面撞傷、劃痕、凹陷、銹斑、污漬等缺陷。這些缺陷對于軸承是致命的，極大地損害了產(chǎn)品質(zhì)量。要求球面每一個點都被檢測到，必須保證球面被“完全展開”，僅依靠人力是極不可靠的。
[0003]國內(nèi)已經(jīng)有部分企業(yè)開始采用自動化儀器，批次展開并檢測鋼球質(zhì)量。
[0004]專利1 (申請?zhí)朇N201520225765.5)采用非對稱布置的左右展開輪、支撐輪和主動輪實現(xiàn)球面展開。檢測過程中，需要將每一顆鋼球單獨放置于展開輪、主動輪和支撐輪之間，然后由主動輪搓動鋼球翻轉(zhuǎn)，將鋼球表面每一個缺陷呈現(xiàn)于檢測區(qū)。左右展開輪分別具有錐面，相對連接軸非對稱布置，使得貼合的球體做變軸線轉(zhuǎn)動，能保證“完全展開”。但是成本高，易損耗，并且每次只能檢測一顆球，檢測速度慢。
[0005]專利2 (申請?zhí)朇N201420650461.9)采用一個圓形的檢測盤，檢測盤外圓周均布圓錐形通孔。檢測盤的一側(cè)，有一個平行安裝的圓形展開盤，展開盤的一部分伸展到檢測盤下方。檢測過程，球體落入檢測盤的圓錐形通孔中，底部與展開盤接觸。展開盤在凸輪連桿機構(gòu)驅(qū)動下做圓周運動的同時不停做直線往復運動。由于展開盤運動的隨機性，導致球體表面“不完全展開”，有部分曲面上的點無法被檢測到，會出現(xiàn)一定比例的“漏檢”。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中球體表面缺陷檢測設(shè)備中存在的展開不完全、漏檢、結(jié)構(gòu)復雜、效率低、速度慢、精度低等問題，本發(fā)明提供一種高效、準確、結(jié)構(gòu)簡單的球體表面展開裝置及應(yīng)用該裝置的球體表面缺陷檢測設(shè)備。
[0007]本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)的。
[0008]—種球體表面展開裝置，包括檢測盤、檢測槽、摩擦盤、側(cè)摩擦機構(gòu)、檢測盤驅(qū)動電機、摩擦盤驅(qū)動電機、安裝板，所述的檢測盤是一個齒形的圓盤，所述的檢測槽均布于檢測盤的外圓柱上，所述的摩擦盤是一個圓盤，位于所述的檢測盤下方，且兩者同軸線；所述的側(cè)摩擦機構(gòu)平行于檢測盤，所述的檢測盤嵌入在側(cè)摩擦機構(gòu)中能夠自由轉(zhuǎn)動；所述的檢測盤、摩擦盤、側(cè)摩擦機構(gòu)、檢測盤驅(qū)動電機、摩擦盤驅(qū)動電機安裝在安裝板上，所述的安裝板傾斜放置。
[0009]所述的檢測槽是貫穿檢測盤的方形槽，長、寬、深比待檢測球體直徑大0.5mm-2mm,待檢測球體放置在檢測槽中恰好能自由轉(zhuǎn)動；檢測過程中，球體底部與摩擦盤接觸，側(cè)面與側(cè)摩擦機構(gòu)接觸。
[0010]所述的檢測盤采用耐磨擦的自潤滑材料加工，所述的檢測槽內(nèi)壁光滑，相對45#鋼摩擦系數(shù)小于0.25。
[0011]所述的檢測盤驅(qū)動電機采用步進電機或伺服電機，檢測盤驅(qū)動電機的傳動軸垂直于檢測盤中心。
[0012]所述的摩擦盤驅(qū)動電機采用步進電機或伺服電機，摩擦盤驅(qū)動電機通過傳動機構(gòu)與摩擦盤相接。所述的傳動機構(gòu)是同步帶和同步輪。
[0013]所述的檢測盤和摩擦盤直徑相同，兩者之間存在間隙，間隙寬度小于待檢測球體直徑，檢測盤和摩擦盤平行，彼此能夠相互獨立地自由轉(zhuǎn)動。
[0014]所述的側(cè)摩擦機構(gòu)包括襯板和摩擦條，所述的襯板中心有一個比檢測盤直徑大的通孔，所述的摩擦條沿檢測盤外圓周安裝于襯板中心通孔的內(nèi)壁，所述檢測盤能夠剛好嵌入到通孔中自由轉(zhuǎn)動，摩擦條與檢測盤最外側(cè)之間的間隙寬度小于待檢測球體直徑。
[0015]所述的摩擦條高度與襯板厚度相同，襯板厚度大于等于檢測盤厚度。
[0016]所述的摩擦盤上表面采用低磨耗的防滑材料制作，相對45#鋼摩擦系數(shù)大于0.4 ;所述的側(cè)摩擦機構(gòu)中的摩擦條采用低磨耗的防滑材料制作，相對45#鋼摩擦系數(shù)大于0.4。
[0017]所述的安裝板相對水平面傾斜15-50度放置。
[0018]所述的展開裝置通過調(diào)整檢測盤與摩擦盤之間的轉(zhuǎn)速差，改變球體滾動方向，實現(xiàn)球體表面的完全展開。
[0019]為了將所述的展開裝置應(yīng)用在球體表面檢測領(lǐng)域，采用了如下的技術(shù)方案。
[0020]一種球體表面缺陷檢測設(shè)備，包括如上所述的展開裝置、入球機構(gòu)、檢測單元、出球機構(gòu)，所述的入球機構(gòu)包括儲球倉、入球通道、升降臺、升降電機、入球管；所述的入球通道采用V形軌道，并與儲球倉的出球孔相接；所述的升降臺與入球通道垂直；所述的入球管位于升降臺一側(cè)，緊貼升降臺；入球管的下端與展開裝置中最高點的檢測槽對齊；所述的出球機構(gòu)包括出球通道、分流盤、分流電機、雙孔漏斗；所述的出球通道位于側(cè)摩擦機構(gòu)的側(cè)方位，檢測盤中的待檢測球體能夠轉(zhuǎn)動到出球通道的入口 ；所述的分流盤位于出球通道下方；所述的雙孔漏斗位于分流盤下方。
[0021 ] 所述的儲球倉相對水平面傾斜放置。
[0022]所述的入球通道與儲球倉最低處的出球孔相接。
[0023]所述的升降臺截面是與入球通道一致的V形截面，升降臺在升降電機驅(qū)動下能夠上下移動，最低點與入球通道下端平齊，最高點與入球管上端開口平齊。
[0024]所述的入球管下端安裝于展開裝置的頂部，入球管末端對準最高位的檢測槽。入球管出口與檢測盤上平面齊平，管內(nèi)徑比球體尺寸路大，管壁光滑，待檢測球體沿入球管滑落到檢測盤的檢測槽中。隨著檢測盤的轉(zhuǎn)動，每次僅有一顆球落入下方的檢測槽。
[0025]所述的展開裝置中的檢測盤向著出球通道方向旋轉(zhuǎn)。
[0026]所述的檢測單元是圖像傳感器、渦流傳感器、光學傳感器的任意一種或任意組合，數(shù)量為一個或多個。
[0027]所述的出球通道是貫穿于襯板的凹槽，凹槽的開口朝向檢測盤的圓心，開口寬度大于檢測槽寬度，開口中心點與檢測盤圓心的連線和襯板的中垂線所成的夾角范圍為45至75度；由檢測盤將待檢測球體轉(zhuǎn)動到出球通道入口，球體受重力滑出檢測槽，落入出球通道。
[0028]所述分流盤采用2個扇形分流葉片，每片葉片中各有一個比球體直徑大的通孔，這兩個通孔位于不同的半徑，其中一個通孔靠近分流盤的軸心，另一個通孔靠近分流盤外邊緣；分流盤轉(zhuǎn)動1個扇區(qū)，能夠使球落入不同的出球孔。
[0029]所述的雙孔漏斗中每個孔各對應(yīng)于分流盤一片葉片上的通孔，漏斗的末端連接有出球管。
[0030]所述的分流電機采用雙向旋轉(zhuǎn)電磁鐵，響應(yīng)時間短，速度快。
[0031]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下有益效果。
[0032]—、采用電機數(shù)字控制技術(shù)，模擬人手的翻轉(zhuǎn)，從兩個不同方向，相互組合地翻轉(zhuǎn)球體，能夠根據(jù)不同球體尺寸，精確控制球體的轉(zhuǎn)動方位，保證球面的完全展開，不存在“缺陷”沒有被翻轉(zhuǎn)到檢測區(qū)域的弊端。
[0033]二、相比其他方法，僅用兩個電機就能實現(xiàn)高效精準的展開，同時實現(xiàn)自動入球和出球。
[0034]三、檢測過程中，檢測盤不需要停止轉(zhuǎn)動，極大地提升了檢測效率。
[0035]四、入球機構(gòu)采用V形入球通道配合升降臺，控制入球數(shù)量，避免入料口堵塞，擠傷待檢測球體。
[0036]五、分流電機采用高速雙向旋轉(zhuǎn)電磁鐵，配合限位機構(gòu)限定轉(zhuǎn)動角度，能夠快速地將合格品和不合格品分開。
【附圖說明】
[0037]圖1是包括球體表面展開裝置的檢測設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0038]圖2是球體表面展開裝置沿轉(zhuǎn)動軸的俯視圖。
[0039]圖3是分流盤俯視圖。
[0040]圖4是分流盤左葉片的剖面圖。
[0041]圖5是分流盤右葉片的剖面圖。
[0042]圖中，1-檢測盤、2-摩擦盤、3-檢測槽、4-摩擦條、5-襯板、6_檢測盤驅(qū)動電機、7-摩擦盤驅(qū)動電機、8-安裝板、9-檢測單元、10-入球管、11-出球通道、12-分流盤、13-雙孔漏斗、14-分流電機、15-傳動機構(gòu)、16-升降電機、17-升降臺、18-入球通道、19-儲球倉、20-底座。
【具體實施方式】
[0043]實施例1:
一種球體表面展開裝置，如圖1-2所示，包括檢測盤1、檢測槽3、摩擦盤2、摩擦條4、襯板5、檢測盤驅(qū)動電機6、摩擦盤驅(qū)動電機7、傳動機構(gòu)15、安裝板8、底座20。
[0044]所述的檢測盤1是一個齒形的圓盤，可以采用低磨耗的自潤滑材料。檢測槽3是均布于檢測盤1外圓柱上的方形槽，其內(nèi)壁相對45#鋼摩擦系數(shù)小于0.25。優(yōu)選地，檢測盤采用相對45#鋼摩擦系數(shù)小于0.25的材料，然后沿外圓周加工檢測槽。所述的檢測槽長、寬、深比待檢測球體直徑大0.5mm-2mm，待檢測球體放置在檢測槽3中能自由轉(zhuǎn)動。檢測盤1中心有安裝孔，其通過傳動軸與安裝于檢測盤1