一种基于漏磁信号的锻件齿轮损伤检测流水线设备

技术领域

本发明涉及一种齿轮损伤检测设备，尤其是一种基于漏磁信号的锻件齿轮损伤检测流水线设备。

背景技术

公知的，在机械行业内，齿轮的应用相当广泛，无论大大小小的机器都会用到齿轮，齿轮传动又是机械传动的主要形式之一，裂纹失效是齿轮失效比较严重的一种失效形式，裂纹如果进一步扩展，就可能导致轮齿疲劳折断，甚至引起整个齿轮的完全失效，导致机械故障甚至瘫痪，严重影响设备的安全运行，所以对于齿轮缺陷的检测是至关重要的。

漏磁检测是指铁磁材料被磁化后，因试件表面或近表面的缺陷而在其表面形成漏磁场，人们可以通过检测漏磁场的变化进而发现缺陷。漏磁检测技术由于自动化程度较高，受环境影响因数较小，检测信号精确，检测成本低等特点被广泛应用于无损检测中，漏磁检测技术相对于最传统的机械裂纹无损检测技术的渗透检测技术、磁粉检测技术具有绝对的优势，在缺陷检测中，不仅能够检测裂纹、凹坑、腐蚀，而且能够检测气孔、应力变形、磨损槽等缺陷。

现有的齿轮检测设备中，缺少一整套运用漏磁检测技术对齿轮做无损检测的流水线设备，也无法同时针对不同尺寸的齿轮进行批量化的检测，不同的齿轮还需要不同的夹具，大大增加了检测成本，检测效率也不高。

发明内容

为了克服相关技术的上述不足，本发明提供一种基于漏磁信号的锻件齿轮损伤检测流水线设备，该设备能够适应不同尺寸大小的齿轮，能实现批量齿轮的高度自动化检测，可大大减少齿轮检测的成本，同时可大幅提升齿轮检测的效率及准确性。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：包括底座，所述底座上依次设有清洗单元、磁化单元、漏磁检测单元和标记单元，所述齿轮由夹具单元装夹固定，所述清洗单元、磁化单元、漏磁检测单元和标记单元通过安装在所述底座上的传送带机构彼此串接、依次传送所述夹具单元，所述夹具单元在所述清洗单元、磁化单元、漏磁检测单元和标记单元所停留的位置分别为清洗工位、磁化工位、漏磁检测工位和标记工位；一批齿轮随所述夹具单元依次被固定在所述清洗工位、磁化工位、漏磁检测工位和标记工位进行自动清洗、磁化、检测和标记，同时齿轮保持自动旋转。

相比相关技术，本发明上述技术方案的一种基于漏磁信号的锻件齿轮损伤检测流水线设备，基于夹具单元和传送带机构，将设置的清洗单元、磁化单元、漏磁检测单元和标记单元构建成了完整的齿轮裂纹检测流程，能实现批量齿轮的高度自动化检测，大大减少了齿轮检测的成本，也提升了齿轮检测的效率；同时，本检测技术是利用锻件齿轮剩磁强的特性对齿轮表面进行的检测，准确性可大幅提高。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明一个实施例的结构示意图。

图2a是本发明一个实施例中夹具单元的结构示意图。

图2b是图2a中旋转内撑夹具主体的结构示意图。

图3a是本发明一个实施例中输送传动件的结构示意图。

图3b是发明一个实施例中传送带本体的使用结构示意图。

图4a是本发明一个实施例中清洗单元的结构示意图。

图4b是图4a中清洗箱部分的侧视图。

图4c是本发明一个实施例中清洗单元的第一操作控制件的结构示意图。

图5a是本发明一个实施例中磁化单元的主视图。

图5b是本发明一个实施例中磁化单元的侧视图。

图5c是本发明一个实施例中磁化单元的第二操作控制件的结构示意图。

图6a是本发明一个实施例中漏磁检测单元的主视图。

图6b是本发明一个实施例中漏磁检测单元的侧视图。

图6c是本发明一个实施例中漏磁检测单元的第三操作控制件的结构示意图。

附图标记说明：

1、底座，11、第一支撑杆，12、第二支撑杆，13、第三支撑杆，14、第四支撑杆，15、第五支撑杆；

2、夹具单元，21、旋转内撑夹具主体，211、撑杆，212、圆周面，22、套筒，23、中心旋转轴，24、弹性触发开关件，241、伸缩按钮，242、插销组件，25、电源，26、驱动件；

3、清洗单元，31、清洗单元电机，32、清洗单元转动轴，33、清洗箱，331、清洗箱轨道板，3311、第一操作控制件，3312、第一轨道，3313、第一通孔，3314、第一驱动开关，332、清洗喷头，333、清洗板，3331、折叠转动轮，3332、多边形撑杆，3333、复位弹簧，334、储水箱，335、连接杆；

4、磁化单元，41、磁化模块，411、永磁铁，4111、第二操作控制件，4112、第二轨道，4113、第二通孔，4114、第二驱动开关，412、钢刷，42、第一水平输送机构，421、第一传动丝杠，422、第一移动块；

5、漏磁检测单元，51、检测滑动块，511、第三操作控制件，512、第三轨道，513、第三通孔，514、第三驱动开关，52、漏磁检测探头，53、第二水平输送机构，531、第二传动丝杠，532、第二移动块；

6、标记单元；

7、传送带机构，71、传送带本体，711、半圆形凹槽，721、主动轮，722、传动轮，723、连杆，73、传送驱动件。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

本实施例提供了一种基于漏磁信号的锻件齿轮损伤检测流水线设备，包括底座1，所述底座1上依次设有清洗单元3、磁化单元4、漏磁检测单元5和标记单元6，所述齿轮由夹具单元2装夹固定，所述清洗单元3、磁化单元4、漏磁检测单元5和标记单元6通过安装在所述底座1上的传送带机构7彼此串接、依次传送所述夹具单元2，所述夹具单元2在所述清洗单元3、磁化单元4、漏磁检测单元5和标记单元6所停留的位置分别为清洗工位、磁化工位、漏磁检测工位和标记工位；一批齿轮随所述夹具单元2依次被固定在所述清洗工位、磁化工位、漏磁检测工位和标记工位进行自动清洗、磁化、检测和标记，同时齿轮保持自动旋转。

针对现在缺少一整套运用漏磁检测技术对齿轮做无损检测的流水线设备，本实施例公开的是一种基于漏磁信号的锻件齿轮损伤检测流水线设备，所述齿轮可以先由夹具单元2进行装夹固定，之后所述夹具单元2在传送带机构7的带动下，依次通过所述清洗单元3、磁化单元4、漏磁检测单元5和标记单元6完成自动清洗、磁化、检测和标记，自动化程度高，检测成本降低，检测效率提升，特别是漏磁检测是利用锻件齿轮剩磁强的特性对齿轮表面进行的检测，准确性也提高；期间齿轮能够根据需要保持自动旋转，从而进一步优化各个操作的质量和效率。

底座1上的所述夹具单元2、清洗单元3、磁化单元4、漏磁检测单元5和标记单元6，具体可以通过底座1内的第一支撑杆11，第二支撑杆12，第三支撑杆13，第四支撑杆14和第五支撑杆15来限定各个单元的垂直高度，并作为各个单元的固定基础。作为优选的配置方案，所述清洗工位、磁化工位、漏磁检测工位位于传送方向上游一侧的传送带机构7的垂直高度均大于其位于传送方向下游一侧的传送带机构7的垂直高度，且所述清洗工位、磁化工位、漏磁检测工位和标记工位的垂直高度依次降低，其中夹具单元2的垂直高度可以小于或等于清洗工位的垂直高度。如此配置，在输送过程中，所述齿轮及夹具单元2时能够更高效地在各个单元之间转运，还能够节约能耗。

本实施例的具体实施方式，所述夹具单元2包括设置在所述齿轮的内轴孔内的旋转内撑夹具主体21，所述旋转内撑夹具主体21的中心旋转轴23两端外延伸部分别设置在同轴的两个套筒22内，套筒22的端部设有与所述中心旋转轴23相关联的弹性触发开关件24，按压所述弹性触发开关件24所述中心旋转轴23的驱动件26获电启动旋转，再次按压所述弹性触发开关件24所述中心旋转轴23的驱动件26失电制动旋转。更具体地，作为所述中心旋转轴23的转动动力，所述驱动件26可为同轴连接的电动机，所述电动机及其电源25均设在所述套筒22内，所述弹性触发开关件24作为对电源25通断干涉的部分设置在所述套筒22内，作为直接操作的部分设置在所述套筒22外部并与套筒22相对滑动式安装。

通过旋转内撑夹具主体21从齿轮的内轴孔进行装夹，以内撑的形式从齿轮的内侧进行固定，不受尺寸大小的限制，成为适应不同规格齿轮的齿轮夹具，从而实现了针对不同尺寸的齿轮进行批量化的检测。

作为本实施例的可选实施方式，所述弹性触发开关件24可以包括相连的伸缩按钮241和插销组件242，所述伸缩按钮241的一端位于所述套筒22的外部，一端可滑动的连接在所述套筒22内并与内部的所述插销组件242连接，所述插销组件242与所述驱动件26的电源25关联，按压所述伸缩按钮241，所述插销组件242配合促使驱动件26的电源25接通，再次按压所述伸缩按钮241，所述插销组件242配合解除促使驱动件26的电源25断开，依此循环往复。至于所述插销组件242的具体结构形式不限，所述伸缩按钮241和所述插销组件242组合后的结构和工作原理与按压式圆珠笔一致，用来作为电源25通断的中间环节，例如所述伸缩按钮241为按钮+弹簧的结构形式，所述插销组件242为插销+挡板的结构形式，按钮连接着一个旋转的弹簧，弹簧一端连接有不规则形状的插销，按下按钮，插销穿过对应形状的挡板连通电源25使旋转内撑夹具主体21开始旋转，再次按下按钮，插销通过挡板缩回，断开电源25停止旋转。

在本实施例进一步的可选实施方式中，所述旋转内撑夹具主体21包括设置在所述中心旋转轴23四周的撑杆211，所述撑杆211的一端连接在中心旋转轴23上，另一端在弹簧等弹性件的限定下折叠，所述撑杆211被折叠的一端共同组成一个用于支持齿轮的圆周面212。旋转内撑夹具主体21可以自动打开旋转和关闭旋转，更方便了自动化检测。

旋转内撑夹具主体21通过多个撑杆211旋转撑开夹紧齿轮内径，撑杆211撑开程度不同适应不同尺寸的齿轮；当齿轮被夹装在旋转内撑夹具主体21上时，内部的撑杆211被弹簧等弹性件连接，当旋转内撑夹具主体21旋转时，通过旋转的离心力可以更好的夹紧齿轮防止其脱离。再进一步地，所述旋转内撑夹具主体21外表面可使用橡胶材质来增加与齿轮内径的摩擦力。

在本实施例的一个具体实施方式中，所述清洗单元3包括清洗单元电机31、清洗单元转动轴和清洗箱33，所述清洗单元转动轴32可转动的连接在所述底座1上并由固定在底座1上的清洗单元电机31驱动，所述清洗单元转动轴32设置在所述清洗工位上方，多个所述清洗箱33分别通过连接杆335设置在所述清洗单元转动轴32的同一垂直平面内，所有清洗箱33随所述清洗单元转动轴32轮流转动至所述清洗工位，所述齿轮随夹具单元2在所述清洗工位处由传送带机构7移动至所述清洗箱33内并被固定，随后所述齿轮在所述清洗箱33内自动清洗，再次到达所述清洗工位后，所述齿轮随夹具单元2离开所述清洗箱33滑入所述传送带机构7。

在更具体的实施中，所述清洗箱33上设有清洗箱轨道板331、清洗喷头332、清洗板333和储水箱334，一对所述清洗箱轨道板331平行间隔固定在所述连接杆335上，所述清洗箱轨道板331整体位于所述传送带机构7上方，所述清洗箱轨道板331上的第一轨道3312两端分别与清洗工位两侧的传送带机构7衔接，所述第一轨道3312的中间还设有固定中心旋转轴23的第一通孔3313；所述清洗箱轨道板331上设有按压所述弹性触发开关件24的第一操作控制件3311，在所述第一操作控制件3311的控制下，所述弹性触发开关件24在所述夹具单元2最初进入位于所述清洗工位的清洗箱33时被启动，在所述夹具单元2解除与所述清洗箱33的固定后所述弹性触发开关件24被停止；两个相对布置的所述清洗板333可滑动的连接在两个清洗箱轨道板331之间并由设置在两清洗板333之间的伸缩机构驱动相对靠近或远离，所述伸缩机构的第一驱动开关3314设置在所述第一通孔3313处，这里具体的可滑动连接形式，可以是所述清洗板333通过顶部设置在清洗箱33的顶板内壁的梯形滑槽内，所述清洗板333上设有与所述第一轨道3312位置、形状均一致的平行轨道，多个与所述储水箱334连接的清洗喷头332布置在一对清洗板333之间，所述清洗板333的工作面一侧设有柔性清洁头，这里的柔性清洁头可以选用海绵等。在本具体实施方式中，所述清洗箱33的具体构造可以是在传送方向上敞开的矩形箱体，这时所述清洗喷头332可以安装在箱体的边楞上，四个清洗喷头332所在的平面平行于清洗板333且位于两个清洗板333之间，所述连接杆335可以固定在箱体的顶板上，等等。

当夹具单元2滚动至第一倾斜滑槽内，伸缩机构的第一驱动开关3314被按压打开，将清洗板333贴紧齿轮表面，当夹具单元2松开第一驱动开关3314时，伸缩机构将两侧的清洗板333复位远离齿轮。

在本实施例的一个可选实施方式中，所述伸缩机构包括折叠转动轮3331、多边形撑杆3332和复位弹簧3333，所述折叠转动轮3331内切设置在所述多边形撑杆3332中，转动时所述折叠转动轮3331的外周打开对所述多边形撑杆3332形成推力，所述多边形撑杆3332的端部连接在两个清洗板333上并位于二者之间，所述清洗板333之间还通过复位弹簧3333相连，在所述复位弹簧3333的作用下，两个清洗板333彼此靠近，同时所述转动轮的外周闭合。使用时，通过复位弹簧3333和多边形撑杆3332夹紧齿轮的清洗板333，多边形撑杆3332可被折叠转动轮3331撑开来拉开折叠弹簧使清洗板333松开齿轮。

作为更具体的事实方式，所述第一轨道3312为设置在所述清洗箱轨道板331内壁的第一倾斜滑槽，所述第一通孔3313开设在第一倾斜滑槽的中间位置；所述第一操作控制件3311为可滑动的连接在所述清洗箱轨道板331外侧的第一滑板，所述第一滑板位于所述第一通孔3313靠近清洗单元转动轴32一侧，所述第一通孔3313设在所述第一滑板的运动行程上。作为一种可选的实现方式，所述第一滑板的运动实现结构可以是：第一滑板固定连接一个滑板转动轴，其转动速率与清洗单元转动轴32的转动速率相同，第一滑板的初始状态如图4c所示，即第一滑板的旋转与清洗单元转动轴32形成一定的时间差，当清洗单元转动轴32带动清洗箱旋转一周即将返回初始位置时，第一滑板已转动至第一通孔3313处按下弹性触发开关件24。

将齿轮用可自动旋转的夹具单元2夹紧放在装置的传送带机构7上，传送至清洗单元3，通过复位弹簧3333使两块清洗板333夹紧齿轮两端，喷射清洗液清洗齿轮。

该清洗单元3通过若干多个清洗箱33通过清洗单元转动轴32旋转可同时清洗多个旋转的齿轮，大幅增加了清洗效率。进一步的，可以将清洗单元转动轴32的旋转速率与传送带的传送速率设置对应速度，使得夹具单元2在靠近清洗箱33的第一轨道3312时，清洗箱33能够按时抵达传送带位置。

作为本实施例的具体实施方式，所述磁化单元4包括磁化模块41和第一水平输送机构42，两个所述磁化模块41相向布置并可滑动的连接在所述底座1上，所述第一水平输送机构42可带动所述磁化模块41彼此靠近或远离，具体的，所述磁化模块41可以沿底座1上的梯形滑槽相对运动；所述磁化模块41整体位于所述传送带机构7上方，所述磁化模块41的外侧下部设有两端分别与磁化工位两侧的传送带机构7衔接的第二轨道4112，所述第二轨道4112的中间设有固定中心旋转轴23的第二通孔4113；所述第一水平输送机构42的第二驱动开关4114设置在所述第二通孔4113处。

可选的，所述磁化模块41包括永磁铁411和固定在所述永磁铁411内侧的钢刷412，所述永磁铁411的上端连接所述第一水平输送机构42，下端与所述底座1可滑动连接。两个永磁铁411相互内靠紧齿轮，钢刷412贴紧齿轮表面，形成磁化回路，使齿轮被磁化至磁饱和状态，从而完成磁化。

可选的，所述永磁铁411的外侧下端设有按压所述弹性触发开关件24的第二操作控制件4111，在所述第二操作控制件4111的控制下，所述弹性触发开关件24在所述夹具单元2最初进入位于所述磁化工位的磁化模块41之间时被启动，在所述夹具单元2解除在所述磁化模块41上的固定后所述弹性触发开关件24被停止。

可选的，所述第二轨道4112为设置在所述永磁铁411内壁的第二倾斜滑槽，所述第二通孔4113开设在第二倾斜滑槽的中间位置；所述第二操作控制件4111为可滑动的连接在所述永磁铁411外侧的第二滑板，所述第二通孔4113设在所述第二滑板的运动行程上，所述第二滑板位于所述第二通孔4113远离传动带机构的一侧。参照图5c，作为一种可选的实现方式，所述第二滑板的运动实现结构可以是：所述第二滑板通过滑槽安装在永磁体上，第二滑板的行程另一端通过转动轴牵引同时通过复位弹性件固定，在复位弹性件的作用下所述第二滑板位于第二通孔4113的上方不产生干涉并位于滑槽的下端，当磁化完成后，转动轴启动，旋转拉动复位弹性件，使得第二滑板按照滑槽向下滑动按下夹具单元2上的弹性触发开关件24，当第二滑板位持续下滑，直到碰触并按下转动轴控制按钮时，转动轴反向转动，松开对第二滑板的牵引，使得第二滑板沿滑槽复位到初始状态。

在本具体实施例中，所述漏磁检测单元5包括漏磁检测模块和第二水平输送机构53，两个所述漏磁检测相向布置并可滑动的连接在所述底座1上，所述第二水平输送机构53可带动所述漏磁检测模块彼此靠近或远离，具体的，所述漏磁检测模块可以沿着设置在所述底座1上的梯形滑槽相对运动。

作为实施例的一种可选方式，所述漏磁检测模块包括检测滑动块51和漏磁检测探头52，所述漏磁检测探头52布置在检测滑动块51的内表面，所述检测滑动块51的上端连接所述第二水平输送机构53，下端与所述底座1可滑动连接；所述漏磁检测模块整体位于所述传送带机构7上方，所述漏磁检测的外侧下部设有两端分别与漏磁检测工位两侧的传送带机构7衔接的第三轨道512，所述第三轨道512的中间设有固定中心旋转轴23的第三通孔513；所述第二水平输送机构53的第三驱动开关514设置在所述第三通孔513处。

可选的，所述检测滑动块的外侧下端设有按压所述弹性触发开关件24的第三操作控制件511，在所述第三操作控制件511的控制下，所述弹性触发开关件24在所述夹具单元2最初进入位于所述漏磁检测工位的磁化模块41之间时被启动，在所述夹具单元2解除在所述漏磁检测模块上的固定后所述弹性触发开关件24被停止。

进一步可选的，所述第三轨道512为设置在所述检测滑动块51内壁的第三倾斜滑槽，所述第三通孔513开设在第三倾斜滑槽的中间位置；所述第三操作控制件511为可滑动的连接在所述检测滑动块51外侧的第三滑板，所述第三通孔513设在所述第三滑板的运动行程上，所述第三滑板位于所述第三通孔513远离传动带机构的一侧。参照图6c，作为一种可选的实现方式，所述第三滑板的运动实现结构可以是：所述第三滑板通过滑槽安装在检测滑动块51上，其他结构原理同第二滑板，不再赘述。

具体的，所述第一水平输送机构42/所述第二水平输送机构53包括第一传动丝杠421/第二传动丝杠531和啮合在所述第一传动丝杠421/第二传动丝杠531上的两个第一移动块422/第二移动块532，该两个第一移动块422/第二移动块532具有旋向相反的内螺纹旋。

当夹具单元2滚动至第三倾斜滑槽内，第二水平输送机构53的第三驱动开关514打开，第二水平输送机构53传动使移动块内靠紧齿轮，移动块上的所述检测滑动块51上的检测探头贴紧齿轮表面，可增加齿轮检测精确度。

具体的，所述传送带机构7包括传送带本体71、输送传动件和传送驱动件73，所述输送传动件包括一个主动轮721、多个传动轮722及多个连杆723，主动轮721与第一个传动轮722的一侧通过一个水平布置的连杆723相连，所述第一个传动轮722与相邻的第二个传动轮722在另一侧也通过另一个水平布置的连杆723相连，依此类推，所有的传动轮722连接在一起，连杆723与主动轮721或传动轮722的铰接点均位于偏心位置，同一个轮子上的两个铰接点连线过轮心；所述传送驱动件73为驱动电机，固定在所述底座1上，所述驱动电机同轴连接所述主动轮721。最终该传送带本体71由主动轮721通过连杆723连接多个传动轮722，转动主动轮721旋转带动其他传动轮722旋转。

上述传送带本体71一般为两个，平行间隔排列，所述齿轮的轮体可沿两个传送带本体71间移动，所述传送带本体71的工作表面均设有沿长度方向连续布置的半圆形凹槽711供所述中心旋转轴23放置，方便夹具单元2两边卡住不会滚动，进一步的，工作表面材质选用橡胶，能够增加摩擦力的同时有一定的缓震作用。

在实施例的一个实施方式中，所述标记单元6包括设置在所述标记工位上方的喷料机构，所述喷料机构可转动式向外喷射颜料，所述喷料机构的动作与所述漏磁检测模块的检测结果相关联，当所述漏磁检测模块检测到齿轮有缺陷时，所述喷料机构对到来的齿轮进行颜料喷射，方便后续人工区分缺陷齿轮。具体的，当齿轮离开检测单元后，可以利用数据采集器将数据导入电脑进行分析缺陷是否存在，进而控制喷料机构作业。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质，对以上实施例所做出任何简单修改和同等变化，均落入本发明的保护范围之内。