一种夹片外形自动检测系统

技术领域

本发明涉及一种夹片外形自动检测系统。

背景技术

夹片式锥套是预应力锚具系统的核心关键组件，其外形结构呈圆锥台形，通常是由等分的两瓣或者三瓣夹片组合而成，各夹片上均设置有内螺纹，组合在一起形成圆柱形的内螺纹孔。现有技术中夹片式锥套的二等分夹片的结构如图1和图2所示，夹片具有大头端和小头端，夹片包括外锥面1204、内螺纹1202、两个断面1201以及大头端端面1205。如图2所示，当夹片“平躺”且内螺纹朝上时，夹片长度为L，夹片的内螺纹相当于是在凹槽中加工出来的，凹槽的槽宽为a（锥套二等分时，凹槽的槽宽即为内螺纹孔的孔径），夹片的最高部分位于大头端，大头端高度为h，由于两个夹片组合成一个锥套，因此大头端高度h=（大头端直径Φ/2）-1。

夹片式锥套在使用过程中，需要依靠内螺纹将钢绞线卡住，所以其螺纹牙型质量非常重要，需要对其内螺纹牙型进行100%检验。目前，现有的检验方式都是人工检测，检测时需要一个又一个的手动拿起夹片，凭目测和经验来判定螺纹牙型是否合格，不但检测标准不统一、人为检测误差大，而且人工劳动强度也比较大、检测效率低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种夹片外形自动检测系统，以解决现有技术中依靠人工经验和目测检测而导致人为检测误差大、人工劳动强度大的问题。

为实现上述目的，本发明中的夹片外形自动检测系统采用如下技术方案：

一种夹片外形自动检测系统，包括：

振动送料装置，用于使夹片统一按照内螺纹朝上的姿态输出；

带式输送机，设置在振动送料装置的出料口处，用于接收和输送夹片，带式输送机的输送带上设置有用于与夹片的外锥面定位配合的定位结构；

内螺纹采集装置，设置在带式输送机的旁边，具有朝向所述输送带以对输送带上夹片的内螺纹信息进行采集的采集部件；

不合格品剔除装置，设置在带式输送机的旁边且位于内螺纹采集装置的下游，用于将不合格品从输送带上剔除；

控制装置，用于接收内螺纹采集装置所采集的信息，与标准的夹片内螺纹信息进行比对后，得出合格品和不合格品，并针对不合格品向不合格品剔除装置发出指令，控制其将不合格品剔除。

上述夹片外形自动检测系统的技术方案的有益效果在于：通过振动送料装置可以将夹片统一按照内螺纹朝上的姿态输出，而设置在振动送料装置出料口处的带式输送机则可以对夹片进行稳定的输送，并且输送带上还设置了定位结构，专门对外表面是锥面的夹片进行定位，这样夹片在输送过程中不会移动，从而方便内螺纹采集装置对夹片的内螺纹信息进行采集，当控制装置接收采集信息后，通过与标准的夹片内螺纹信息进行比对，就可以得出合格品和不合格品，并控制不合格品剔除装置将不合格品剔除，从而留下合格品，完成夹片外形的自动检测过程。本发明的自动检测系统是与标准的夹片内螺纹信息进行比对，检测标准是统一的，不存在人为检测误差，并且完全代替了人工检测，大大降低了人工劳动强度，检测效率高。

进一步的，为了方便定位结构的设置，所述定位结构为开设在输送带上的定位槽。

进一步的，为了获得更好的夹片定位效果，所述定位槽有多个且间隔设置。

进一步的，为了更好的检测夹片的内螺纹，定位槽的槽口为供夹片大头端的局部嵌入的三角形槽口，定位槽的槽壁包括用于与夹片大头端的局部外锥面形状相适配以支撑夹片大头端的弧形壁、以及用于与夹片大头端的端面挡止配合的挡止壁，以使夹片的轴线呈水平状态。

进一步的，为了在检测夹片内螺纹质量的同时，还能够检测夹片外锥面的粗糙度，并将不合格品剔除，夹片外形自动检测系统还包括粗糙度检测仪，粗糙度检测仪用于对夹片外锥面的粗糙度进行检测并将检测信息传递给控制装置，所述不合格品剔除装置有两个并分别设置在粗糙度检测仪和内螺纹采集装置的旁边，以分别剔除内螺纹不合格品和粗糙度不合格品。

进一步的，为了将内螺纹不合格的夹片首先剔除出去，粗糙度检测仪设置在内螺纹采集装置的下游。

进一步的，为了方便统计受检测夹片的总数、内螺纹合格品的总数、内螺纹和粗糙度均合格的总数，粗糙度检测仪的下游、粗糙度检测仪和内螺纹采集装置之间、以及内螺纹采集装置的上游均设置有计数器。

进一步的，为了方便检测内螺纹，保证检测精度，所述采集部件为轮廓测量仪。

附图说明

图1为现有技术中一种夹片的立体结构图；

图2为图1中的夹片的另一个姿态的立体结构图；

图3为本发明中夹片外形自动检测系统的实施例一的俯视图；

图4为本发明中夹片外形自动检测系统的实施例一的主视图；

图5为图3和图4中带式输送机的立体结构图；

图6为本发明中夹片外形自动检测系统的控制装置的结构示意图；

图7为本发明中夹片外形自动检测系统的实施例一中的振动盘的局部结构图（夹片通过状态）；

图8为本发明中夹片外形自动检测系统的实施例一中的振动盘的局部结构图（夹片挡落状态）；

图9为图7和图8中移动挡板和固定挡板的一种实施例的配合结构图；

图10为图7和图8中移动挡板和固定挡板的另一种实施例配合结构图；

图11为本发明中夹片外形自动检测系统的实施例二中的振动盘的局部结构图（夹片通过状态）；

图12为本发明中夹片外形自动检测系统的实施例二中的振动盘的局部结构图（夹片挡落状态）。

图中：1.轮廓测量仪；2.粗糙度检测仪；301.第一计数器；302.第二计数器；303.第三计数器；4.第二安装架；5.第一安装架；6.控制装置；601.操作面板；7.振动盘；701.支撑限位槽；702.阻挡板；703.过渡梁；704.固定挡板；7041.倾斜面；704＇.固定挡板；7041＇.倾斜面；705.移动挡板；7051.迎料面；705＇.移动挡板；7051＇.迎料面；706.弹簧；707.侧壁；708.支撑壁；709.挡止面；710.挡块；711.引导斜面；8.机架；9.带式输送机；10.工件周转箱；1101.第一剔除装置；1102.第二剔除装置；12.夹片；1201.断面；1202.内螺纹；1203.轴线；1204.外锥面；1205.大头端端面；13.电机；14.输送带支架；15.输送带；1501.定位槽；h.大头端高度；L.夹片长度；Φ.大头端直径；a.槽宽。

具体实施方式

本发明中夹片外形自动检测系统的实施例一如图3和图4所示，本实施例中的夹片外形自动检测系统检测的是二等分的夹片，夹片外形自动检测系统包括机架8，机架8上设置有振动送料装置，本实施例中的振动送料装置为振动盘7，振动盘7的下游设置有检测线，检测线包括设置在振动盘7出料口处的带式输送机9，从振动盘7输出的夹片12统一都是内螺纹朝上、小头端朝前的姿态，这样统一的姿态可以方便后续的检测。如图5所示，带式输送机9包括设置在机架8上的输送带支架14，输送带支架14上安装有输送带15和电机13，电机13运转时，可以驱动输送带15转动，从而带动输送带上的夹片12自右至左移动。

沿着带式输送机9的输送方向，机架8上依次设置有第一安装架5和第二安装架4，第一安装架5上安装有轮廓测量仪1，第二安装架4上安装有粗糙度检测仪2。其中轮廓测量仪1作为内螺纹采集装置的采集部件，设置在输送带的正上方，用于对输送带上夹片的内螺纹1202进行检测，作为一种选择，可以选用基恩士LJ-V7000系列高速轮廓测量仪，该测量仪通过激光扫描内螺纹的轮廓信息，从而得到内螺纹的螺距、牙齿表面、牙齿完整性、牙高等牙型信息。

夹片外形自动检测系统还包括控制装置6，如图6所示，控制装置6内设置有控制器，控制器中储存有标准夹片的内螺纹信息，控制装置6还包括一个操作面板601。控制装置6接收轮廓测量仪1采集到的内螺纹信息，并与标准的夹片内螺纹信息进行比对，得出合格品和不合格品。

同理，控制器中还储存有标准夹片的外锥面粗糙度信息，粗糙度检测仪2将检测到的粗糙度信息传递给控制装置6，控制装置6经过比对后，也得出合格品和不合格品。当然，作为一种选择，可以选用基恩士VR-3200型等粗糙度测量仪对夹片外锥面进行表面粗糙度检测，其也是通过扫描的方式来获取目标信息。

采用轮廓测量仪1和粗糙度检测仪2来分别检测夹片的内螺纹和外锥面粗糙度，两个仪器均与控制装置连接，由控制装置自动比对出合格品和不合格品，检测标准是统一的，不存在人为检测误差，并且完全代替了人工检测，大大降低了人工劳动强度，检测效率高。

机架8上还设置有两个受控制装置6控制的不合格品剔除装置，分别是设置在轮廓测量仪1下游的第一剔除装置1101和设置在粗糙度检测仪2下游的第二剔除装置1102，本实施例中的第一剔除装置1101和第二剔除装置1102均为气缸。当控制装置6得出内螺纹不合格品时，控制第一剔除装置1101动作，气缸的推杆伸出，将对应的不合格夹片从带式输送机9上推落到机架8上。同理，当控制装置6得出粗糙度不合格品时，控制第二剔除装置1102动作，气缸的推杆伸出，将对应的不合格夹片推落。而内螺纹和外锥面粗糙度均合格的夹片则会继续向左输送，直至从带式输送机的末端掉落至工件周转箱10中。

为了方便统计夹片个数，在轮廓测量仪1的上游设置有第一计数器301，用于统计受检测夹片的总数；在第一剔除装置1101和粗糙度检测仪2之间设置有第二计数器302，用于统计内螺纹合格品的总数；在第二剔除装置1102的下游设置有第三计数器303，用于统计内螺纹和粗糙度均合格的总数。作为一种选择，三个计数器均可以采用COUNTER牌DHC1J型红外线计数器。

本实施例中振动盘7的局部结构如图7和图8所示，振动盘7上设置有螺旋形的振动送料轨道，振动送料轨道用于支撑夹片12并在振动作用下驱使夹片向前运动并盘旋上升。振动送料轨道包括支撑壁708和侧壁707，为了对夹片形成良好的支撑和限位效果，在支撑壁708上开设有连续的支撑限位槽701，支撑限位槽701呈V形，能够对夹片的外锥面进行支撑和限位，保证夹片能够被平稳的向前输送，使夹片不容易被振落，而没有被支撑限位槽701支撑的夹片则容易从振动送料轨道上振落，重新掉入振动盘内，并且支撑限位槽701和支撑壁708的延伸方向一致，所以能够使夹片的大头端或者小头端朝前进行移动。

沿着夹片12的移动方向，振动送料轨道上依次设置有阻挡板702、过渡梁703、固定挡板704和移动挡板705，其中，阻挡板702的一端固定在侧壁707上、另一端悬伸，阻挡板702水平设置，且阻挡板702至支撑壁708的距离小于夹片长度L，因此立式夹片无法通过阻挡板702，只能被阻挡板702挡落到振动盘中，或者是被挡倒呈卧式姿态，卧式夹片则能够通过阻挡板702，继续被向前输送。这样，就剔除了立式夹片，或者说筛选出了卧式夹片。

过渡梁703设置在阻挡板702的下游，过渡梁703属于支撑壁708的一部分，其宽度小于夹片凹槽的槽宽a，相当于是一截比较窄的支撑壁，并且过渡梁703的长度大于夹片长度L，这样当内螺纹朝上的夹片通过过渡梁703时，在支撑限位槽701的作用下，可以被支撑和继续输送。而内螺纹朝下的夹片通过过渡梁703时，一开始是“骑”在过渡梁703上，但是在振动作用下很容易就会绕过渡梁703转动而滑落。即使有个别夹片能够平稳的“骑”在过渡梁703上，当继续向前运动时，也会抵触到下一截支撑壁的端面（即挡止面709）上而掉落。这样，就筛选出了内螺纹朝上的夹片。

固定挡板704的一端固定在侧壁707上、另一端悬伸，移动挡板705沿上下方向导向移动安装在固定挡板704上，固定挡板704上设置有供移动挡板705上下导向移动的导向孔。如图9所示为固定挡板和移动挡板的一种配合形式，固定挡板704上的导向孔为孔口朝下的盲孔，导向孔的孔底和移动挡板705之间设置有弹簧706，弹簧706的一端固定在导向孔的孔底上、另一端固定在移动挡板705上，移动挡板705上相当于通过弹簧706吊装在固定挡板704上，当移动挡板704受到向上的作用力时，可以压缩弹簧706向上移动。

移动挡板705包括迎着来料方向倾斜设置的迎料面7051，并且在来料前，迎料面7051底端与支撑壁708之间的间距小于夹片的大头端高度h，这样当大头端朝前的夹片来料时，由于大头端较高，会抵触到倾斜设置的迎料面7051上，随后在振动作用下被引导从振动送料轨道上滑落。同时，迎料面7051底端与支撑壁708之间的间距大于夹片的小头端高度，这样当小头端朝前的夹片来料时，由于小头端较低，可以钻入移动挡板705的下方，并且由于夹片的断面在夹片平躺时处于倾斜状态，所以随着夹片继续向前移动，夹片的断面1201会对移动挡板705施加向上的作用力，迫使移动挡板705压缩弹簧706向上移动，最终夹片可以通过移动挡板705，随后移动挡板705在弹簧反作用力下复位。

此外，固定挡板704的迎着来料方向的侧面为倾斜面7041，倾斜面7041与迎料面7051平行设置，并且固定挡板704和支撑壁708之间具有设定的间距，这样一部分大头端朝前、且两个断面1201不在同一高度的夹片，也即两个断面1201一高一低、大头端整体更高的夹片会直接抵触到倾斜面7041上，并由倾斜面7041将其导落，而无需通过移动挡板705将其导落。

倾斜面7041的设置相当于分担了移动挡板705的一部分职责，这样固定挡板704的高度就不是太高，进而也就意味着，移动挡板705的长度不是太长，否则若只靠移动挡板705来挡落夹片的话，就需要将固定挡板704设置的高一些，进而移动挡板705需要设置的长一些，这样就会造成移动挡板705的重量增大，不利于其向上移动，甚至发生夹片无法将其顶起的情况。

如图10所示为固定挡板和移动挡板的另一种配合形式，移动挡板705＇的断面呈T形，固定挡板704＇上的导向孔为通孔，移动挡板705＇直接与固定挡板704＇导向滑动配合，此时移动挡板705＇在被夹片顶起后靠自重下落。并且同样的，移动挡板705＇上设置有迎料面7051＇、固定挡板704＇上设置有倾斜面7041＇，其原理同上，在此不再重述。

通过本发明的振动送料装置所输出的夹片统一都是内螺纹朝上、且小头端朝前的姿态，方便了后续的检测，由于夹片从振动盘7输出到带式输送机9上以后，需要接受轮廓测量仪1和粗糙度检测仪2的检测，所以夹片的稳定输送十分重要，为此在输送带15上设置有用于与夹片的外锥面定位配合的定位结构，本实施例中的定位结构为间隔设置在输送带15上的多个定位槽1501，每一个夹片输送到带式输送机上时，刚好被定位槽1501所定位。

如图5所示，定位槽1501的槽口为供夹片大头端的局部嵌入的三角形槽口，定位槽1501的槽壁包括用于与夹片大头端的局部外锥面形状相适配以支撑夹片大头端的弧形壁、以及用于与夹片的大头端端面1205挡止配合的挡止壁，挡止壁呈月牙形，这样夹片大头端的局部可以稳定的嵌入定位槽1501中，夹片的轴线1203、以及两个断面1201都呈水平状态，从而便于轮廓测量仪1对内螺纹1202进行扫描，提高扫描精度和检测精度。

本发明中夹片外形自动检测系统的工作原理是：

检测时，将需要检测的夹片倒入振动盘7中，启动振动盘7，夹片沿着振动盘内壁上的螺旋形轨道逐渐盘旋上升，当经过阻挡板702时，直立姿态的夹片被挡落到振动盘中，卧躺姿态的夹片则通过阻挡板702继续输送。当经过过渡梁703时，内螺纹朝下的夹片滑落到振动盘中，内螺纹朝上的夹片则在支撑限位槽701的支撑下安全通过。当经过固定挡板704和移动挡板705时，大头端朝前的夹片被导落到振动盘中，小头端朝前的夹片则顺利通过，由此统一输出内螺纹朝上、小头端朝前的夹片。

当夹片从振动盘7的出料口过渡到带式输送机9上时，大头端的局部嵌入定位槽1501中，然后在输送带15的支撑下平稳移动。第一计数器301统计受检测夹片的总个数，当夹片经过轮廓测量仪1时，轮廓测量仪1对夹片的内螺纹进行扫描采集，并将采集到的信息传递给控制装置，控制装置经过与标准的夹片内螺纹比对后，得出合格品和不合格品，并控制第一剔除装置1101将内螺纹不合格的夹片剔除。第二计数器302统计内螺纹合格品的总数，随后由粗糙度检测仪对夹片的外锥面粗糙度进行检测，并由控制装置比对出合格品和不合格品，并且控制第二剔除装置1102将粗糙度不合格的夹片剔除。然后由第三计数器303统计内螺纹和粗糙度均合格的总数，最终的合格品掉落到工件周转箱10中，完成夹片外形的自动检测过程。

本发明中夹片外形自动检测系统的实施例二：本实施例与实施例一的不同之处在于振动盘的局部结构，具体是实现小头端朝前的夹片通过、大头端朝前的夹片被挡落的结构不同，如图11和图12所示，在振动送料轨道上于过渡梁703的下游设置有挡块710，挡块710设置在支撑限位槽701的一侧，挡块710面向支撑限位槽701的一侧设置有引导斜面711，引导斜面711的斜度与夹片外锥面的锥度相匹配，并且引导斜面711与支撑限位槽701之间具有设定的距离，也即越往前通道越窄。

这样，当大头端朝前的夹片来料时，大头端很快便抵触到引导斜面711上从而产生点接触，由于引导斜面711具有斜度，随着夹片继续向前移动，引导斜面711对夹片大头端产生挤推作用，由于受力点集中在大头端，夹片整体受力不均匀，很快便会脱离支撑限位槽701而发生偏斜，直至从振动送料轨道上滑落。

而当小头端朝前的夹片来料时，由于引导斜面711的斜度与夹片外锥面的锥度相匹配，所以一开始夹片并不会接触到引导斜面711，当夹片向前运动到某一时刻时，夹片的外锥面与引导斜面711之间产生线接触，随着夹片继续向前移动，引导斜面711对夹片外锥面产生挤推作用，由于受力部位分散在夹片外锥面呈一条直线，所以夹片的整体受力比较均匀，此时在振动作用下、以及支撑限位槽701限位的共同作用下，夹片不会被挤出支撑限位槽701，反而为了继续向前运动，不断调整自身姿态，产生绕自身轴线转动的效果，由平躺变为侧躺而通过挡块，通过后由于重力和振动作用，夹片慢慢又变为平躺，这样就筛选出了小头端朝前的夹片。

在夹片外形自动检测系统的其他实施例中：检测系统也可以检测三等分的夹片。

在夹片外形自动检测系统的其他实施例中：在需要的情况下，也可以使带式输送机上的夹片大头端朝前接受检测，比如可以将图3中的振动盘做个调整，使振动盘的出料口朝右，虽然夹片从振动盘中输出的时候是小头端朝前，但是落到带式输送机上以后，就是小头端朝右，大头端朝左，因此在带式输送机输送过程中，就是大头端朝前接受检测。

在夹片外形自动检测系统的其他实施例中：内螺纹采集装置的采集部件也可以是工业相机，通过拍照来获取夹片的内螺纹信息，并将信息传递给控制装置。

在夹片外形自动检测系统的其他实施例中：粗糙度检测仪也可以设置在内螺纹采集装置的上游，相应的计数器所统计数据的代表意义有所变化。

在夹片外形自动检测系统的其他实施例中：也可以仅设置两个计数器，一个设置在最右端，统计接受检测的夹片总数，另一个设置在最左端，统计最终合格品数，中间不设置计数器；或者仅在最左端设置一个计数器，仅统计最终合格品数；或者根本不设置计数器。

在夹片外形自动检测系统的其他实施例中：粗糙度检测仪也可以采用工业相机，通过拍照来获取外锥面的粗糙度信息，并将信息传递给控制装置；当然，夹片外形自动检测系统也可以不包括粗糙度检测仪，仅对夹片内螺纹进行检测。

在夹片外形自动检测系统的其他实施例中：当定位槽的槽口为三角形槽口时，定位槽的槽壁也可以是由一个底壁和三个侧壁构成，其中底壁呈三角形且倾斜设置，斜度与夹片外锥面的锥度相匹配，用于支撑夹片的外锥面，两个成夹角的侧壁用于对夹片的外锥面进行支撑限位，还有一个侧壁用于对夹片大头端的端面进行挡止，也即将实施例一中的弧形壁分解为一个三角形底壁和两个侧壁；当然，当定位槽的槽口为三角形槽口时，定位槽的内腔也可以是三棱柱的形状；当然，定位槽的槽口也可以是矩形，此时定位槽的槽壁包括一个底壁和三个侧壁，其中底壁呈矩形且倾斜设置，斜度与夹片外锥面的锥度相匹配，用于支撑夹片的外锥面，其中一个侧壁对夹片大头端的端面进行挡止；当然，定位槽的槽口还可以是椭圆形，只要能够供夹片大头端的局部嵌入即可。

在夹片外形自动检测系统的其他实施例中：定位槽可以不是间隔设置的多个，例如定位槽可以只有一个，是V形长槽且环绕输送带设置。

在夹片外形自动检测系统的其他实施例中：定位结构可以不是开设在输送带上的定位槽，例如可以是另外固定在输送带上的环绕输送带一周的定位板，定位板有两个且间隔平行设置，两个定位板用于支撑夹片的外锥面，以对夹片进行限位。

在夹片外形自动检测系统的其他实施例中：不合格品剔除装置也可以采用液压缸或者电动推杆将不合格品推走，当然也可以采用机械手将不合格品夹走，或者采用真空吸盘将不合格品吸走。

在夹片外形自动检测系统的其他实施例中：振动送料装置的具体形式可以不是振动盘，而是振动盘加直线振动送料器的组合形式，振动盘只负责将夹片盘旋上升输出出来，而支撑限位槽、阻挡板、过渡梁、移动挡板或挡块等一系列部件均设置在直线振动送料器上；或者，振动送料装置仅为直线振动送料器，上述一系列部件均设置在直线振动送料器上，此时可以在直线振动送料器的旁边设置一个机械手进行上料，或者在直线振动送料器的上方设置一个储存工件的料斗，工件从料斗中输出后落在直线振动送料器上。