偏心弹簧空间位置检测装置、公差确定方法、检测系统及检测方法.pdf

1、10申请公布号CN104215152A43申请公布日20141217CN104215152A21申请号201310215881422申请日20130603G01B5/08200601G01B5/1620060171申请人上海中国弹簧制造有限公司地址201901上海市宝山区蕴川路291号72发明人朱海章钱德明74专利代理机构上海华祺知识产权代理事务所31247代理人刘卫宇54发明名称偏心弹簧空间位置检测装置、公差确定方法、检测系统及检测方法57摘要本发明公开了一种偏心弹簧空间位置检测装置，包括偏心弹簧定位机构和用于测量偏心弹簧的弹簧圈的二维坐标的坐标测量机构。该偏心弹簧定位机构包括一对支架、转轴

2、、可控制转轴的转动角度的转轴驱动机构以及用于分别将偏心弹簧的两端定位的一对定位盘；转轴可转动地支承于该一对支架上，一对定位盘均套设在转轴上，并可随转轴一起转动。本发明还公开了一种用上述的偏心弹簧空间位置检测装置确定偏心弹簧的节距公差和外径公差的方法以及一种偏心弹簧检测系统及其检测方法。本发明依靠偏心弹簧定位机构和坐标测量机构能够方便、迅速地获得偏心弹簧的弹簧圈的空间坐标位置，从而确定节距和外径的公差。51INTCL权利要求书2页说明书5页附图4页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书2页说明书5页附图4页10申请公布号CN104215152ACN104215152A1/2页

3、21一种偏心弹簧空间位置检测装置，其特征在于，包括偏心弹簧定位机构，所述的偏心弹簧定位机构包括一对支架、转轴、可控制转轴的转动角度的转轴驱动机构以及用于分别将偏心弹簧的两端定位的一对定位盘；所述的转轴可转动地支承于该一对支架上，所述的一对定位盘均套设在所述的转轴上，并可随转轴一起转动；坐标测量机构，用于测量偏心弹簧的弹簧圈的二维坐标。2如权利要求1所述的偏心弹簧空间位置检测装置，其特征在于，所述的一对定位盘包括第一定位盘和第二定位盘；所述第一定位盘的表面设有可将偏心弹簧一端的端部弹簧圈套于其上的凸台，所述第二定位盘的表面设有可将偏心弹簧另一端的端部弹簧圈嵌入其中的螺旋凹槽。3如权利要求1所述的

4、偏心弹簧空间位置检测装置，其特征在于，所述的坐标测量机构包括直角测量头、可带动该直角测量头沿着平行于转轴的X轴方向移动和沿着垂直于转轴的Y轴方向移动的二维平移机构以及用于确定直角测量头的测量点的坐标值的测量装置所述的直角测量头包括基座部和凸起部；所述的凸起部凸设在基座部的顶部，该凸起部的一条侧边为测量边，该测量边与基座部的顶边相互垂直；在测量时该测量边和该顶边同时与偏心弹簧的弹簧圈相切。4如权利要求1所述的偏心弹簧空间位置检测装置，其特征在于，所述的转轴驱动机构为分度盘，所述的分度盘套设在所述的转轴上，并通过键槽连接的方式与转轴连接。5一种用如权利要求1所述的偏心弹簧空间位置检测装置确定偏心弹

5、簧的节距公差和外径公差的方法，其特征在于，包括以下步骤步骤1，随机选取8根以上的偏心弹簧；步骤2，将其中任意一根偏心弹簧穿套在转轴上，并将该偏心弹簧的两端分别定位在一对定位盘上；步骤3，通过转轴驱动机构驱动转轴转动，使偏心弹簧在N个测量位置之间切换，N为大于等于4的整数，相邻的每两个测量位置之间的切换可通过转轴驱动机构驱动转轴转过角实现，其中，360/N；坐标测量机构在偏心弹簧的每一个弹簧圈处于每一个测量位置时，均在该弹簧圈上确定一测量点，并测量出该测量点的坐标值；步骤4，将完成测量的偏心弹簧从转轴上取下，依次将其余的偏心弹簧逐一安装到弹簧定位机构上，每安装一根偏心弹簧，重复上述的步骤2和步骤

6、3；步骤5，根据测量出的多根偏心弹簧的测量点的坐标数据，确定偏心弹簧的每一弹簧圈的每一个测量点的外径公差和节距公差。6如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述的坐标测量机构包括直角测量头、可带动该直角测量头沿着平行于转轴的X轴方向移动和沿着垂直于转轴的Y轴方向移动的二维平移机构以及用于确定该直角测量头的坐标位置的测量装置所述的直角测量头包括基座部和凸起部；所述的凸起部凸设在基座部的顶部，该凸起部的一条侧边为测量边，该测量边与基座部的顶边相互垂直；在所述的步骤3中，在偏心弹簧的每一个弹簧圈处于每一个测量位置时，直角测量头的测量边和顶边同时与偏心弹簧的弹簧圈相切，该坐标测量机构确定同时与测量边及顶

7、边权利要求书CN104215152A2/2页3相切的弹簧圈横截面的圆心为测量点。7一种偏心弹簧检测系统，其特征在于，包括偏心弹簧定位机构，所述的偏心弹簧定位机构包括一对支架、转轴、可控制转轴的转动角度的转轴驱动机构以及用于分别将偏心弹簧的两端定位的一对定位盘；所述的转轴可转动地支承于该一对支架上，所述的一对定位盘均套设在所述的转轴上，并可随转轴一起转动；所述的一对定位盘包括第一定位盘和第二定位盘；所述的第一定位盘和第二定位盘的圆周面上均设有N个沿径向方向延伸的卡板容置槽，该N个卡板容置槽一一对应于偏心弹簧的N个测量位置，相邻的每两个卡板容置槽之间的夹角为，其中，N为大于等于4的整数，360/N

8、；N个节距卡板，分别与N个测量位置的偏心弹簧外轮廓一一对应；每一节距卡板的侧面开设有用于一一对应地分别卡入偏心弹簧的多个弹簧圈的多个卡槽，每一所述卡槽的槽口宽度等于对应弹簧圈在与该节距卡板相应的测量位置的节距公差；该节距卡板包括基体部和分别位于该基体部两端的第一端齿部和第二端齿部，用于卡入偏心弹簧两端的端部弹簧圈的卡槽分别位于该第一端齿部和第二端齿部上；第一定位盘的卡板容置槽和第二定位盘的卡板容置槽可分别容置该第一端齿部和第二端齿部。8如权利要求7所述的偏心弹簧检测系统，其特征在于，每一卡槽包括相互间隔的两条侧边，其中至少一条侧边的底部设有凹槽，所述凹槽的槽口宽度等于对应弹簧圈在与该节距卡板相

9、应的测量位置的外径公差。9一种用如权利要求7所述的检测系统检测偏心弹簧的方法，其特征在于，包括以下步骤步骤1，将待测偏心弹簧穿套在转轴上，并将待测偏心弹簧的两端分别定位在一对定位盘上；步骤2，通过转轴驱动机构驱动转轴转动，使偏心弹簧在N个测量位置之间切换；在偏心弹簧处于每一个测量位置时，将与该测量位置相对应的节距卡板的第一端齿部和第二端齿部分别伸入到第一定位盘的卡板容置槽内和第二定位盘的卡板容置槽内，同时使该节距卡板的多个卡槽分别去卡偏心弹簧的多个弹簧圈；如果待测偏心弹簧的任何一个弹簧圈不能放入节距卡板上相对应的卡槽内，则判断待测偏心弹簧的节距尺寸不合格。10如权利要求9所述的检测偏心弹簧的方

10、法，其特征在于，每一卡槽包括相互间隔的两条侧边，其中至少一条侧边的底部设有凹槽，所述凹槽的槽口宽度等于对应弹簧圈在与该节距卡板相应的测量位置的外径公差；在所述的步骤2中，在偏心弹簧处于每一个测量位置时，将与该测量位置相对应的节距卡板的第一端齿部和第二端齿部分别伸入到第一定位盘的卡板容置槽内和第二定位盘的卡板容置槽内，并使该第一端齿部和第二端齿部的顶部分别与所对应的卡板容置槽的槽底相接触；如果任何一个端齿部的顶部不能与所对应的卡板容置槽的槽底相接触，或者是待测偏心弹簧的任何一个弹簧圈的外轮廓面没有位于所对应的凹槽的槽口的投影区域内，则判断待测偏心弹簧的外径尺寸不合格。权利要求书CN1042151

11、52A1/5页4偏心弹簧空间位置检测装置、公差确定方法、检测系统及检测方法技术领域0001本发明涉及弹簧技术领域，尤其涉及偏心弹簧的质量检验技术。背景技术0002目前，对偏心弹簧主要用高度尺和游标卡尺分别检验偏心弹簧的外径和节距是否合格。这种检验方法需要检验人员逐一地对偏心弹簧的弹簧圈进行测量，而且需要人工调整偏心弹簧的测量位置，不仅检验效率低下，而且检验结果的准确性也难以得到保证。发明内容0003本发明所要解决的技术问题在于提供一种可方便、快速地测量偏心弹簧的二维坐标的偏心弹簧空间位置检测装置。0004本发明所要解决的又一技术问题在于提供一种可方便地确定偏心弹簧的节距公差和外径公差的方法。0

12、005本发明所要解决的又一技术问题在于提供一种可方便、快捷地检测偏心弹簧的节距和外径是否合格的检测系统及其方法。0006本发明提供了一种偏心弹簧空间位置检测装置，包括偏心弹簧定位机构，所述的偏心弹簧定位机构包括一对支架、转轴、可控制转轴的转动角度的转轴驱动机构以及用于分别将偏心弹簧的两端定位的一对定位盘；转轴可转动地支承于该一对支架上，一对定位盘均套设在转轴上，并可随转轴一起转动；坐标测量机构，用于测量偏心弹簧的弹簧圈的二维坐标。0007本发明还提供了一种用上述的偏心弹簧空间位置检测装置确定偏心弹簧的节距公差和外径公差的方法，包括以下步骤步骤1，随机选取8根以上的偏心弹簧；步骤2，将其中任意一

13、根偏心弹簧穿套在转轴上，并将该偏心弹簧的两端分别定位在一对定位盘上；步骤3，通过转轴驱动机构驱动转轴转动，使偏心弹簧在N个测量位置之间切换，N为大于等于4的整数，相邻的每两个测量位置之间的切换可通过转轴驱动机构驱动转轴转过角实现，其中，360/N；坐标测量机构在偏心弹簧的每一个弹簧圈处于每一个测量位置时，均在该弹簧圈上确定一测量点，并测量出该测量点的坐标值；步骤4，将完成测量的偏心弹簧从转轴上取下，依次将其余的偏心弹簧逐一安装到弹簧定位机构上，每安装一根偏心弹簧，重复上述的步骤2和步骤3；步骤5，根据测量出的多根偏心弹簧的测量点的坐标数据，确定偏心弹簧的每一弹簧圈的每一个测量点的外径公差和节距

14、公差。0008本发明提供了一种偏心弹簧检测系统，包括偏心弹簧定位机构，该偏心弹簧定位机构包括一对支架、转轴、可控制转轴的转动角度说明书CN104215152A2/5页5的转轴驱动机构以及用于分别将偏心弹簧的两端定位的一对定位盘；转轴可转动地支承于该一对支架上，一对定位盘均套设在转轴上，并可随转轴一起转动；该一对定位盘包括第一定位盘和第二定位盘；第一定位盘和第二定位盘的圆周面上均设有N个沿径向方向延伸的卡板容置槽，该N个卡板容置槽一一对应于偏心弹簧的N个测量位置，相邻的每两个卡板容置槽之间的夹角为，其中，N为大于等于4的整数，360/N；N个节距卡板，分别与N个测量位置的偏心弹簧外轮廓一一对应；

15、每一节距卡板的侧面开设有用于一一对应地分别卡入偏心弹簧的多个弹簧圈的多个卡槽，每一卡槽的槽口宽度等于对应弹簧圈在与该节距卡板相应的测量位置的节距公差；该节距卡板包括基体部和分别位于该基体部两端的第一端齿部和第二端齿部，用于卡入偏心弹簧两端的端部弹簧圈的卡槽分别位于该第一端齿部和第二端齿部上；第一定位盘的卡板容置槽和第二定位盘的卡板容置槽可分别容置该第一端齿部和第二端齿部。0009本发明还提供了一种用上述的检测系统检测偏心弹簧的方法，包括以下步骤步骤1，将待测偏心弹簧穿套在转轴上，并将待测偏心弹簧的两端分别定位在一对定位盘上；步骤2，通过转轴驱动机构驱动转轴转动，使偏心弹簧在N个测量位置之间切换

16、；在偏心弹簧处于每一个测量位置时，将与该测量位置相对应的节距卡板的第一伸出部和第二伸出部分别伸入到第一定位盘的卡板容置槽内和第二定位盘的卡板容置槽内，同时使该节距卡板的多个卡槽分别去卡偏心弹簧的多个弹簧圈；如果待测偏心弹簧的任何一个弹簧圈不能放入节距卡板上相对应的卡槽内，则判断待测偏心弹簧的节距尺寸不合格。0010本发明的有益效果是1本发明依靠偏心弹簧定位机构和坐标测量机构能够方便、迅速地获得偏心弹簧的弹簧圈的空间坐标位置，从而确定节距和外径的公差；2本发明的节距卡板能够一次完成对待测偏心弹簧的所有弹簧圈的节距及外径检验，而无需逐一地对偏心弹簧的弹簧圈进行测量，从而大大提高了检验效率和检验的准

17、确性，且操作非常简便。附图说明0011图1是本发明偏心弹簧空间位置检测装置的一个实施例的示意图。0012图2是根据本发明一实施例的第一定位盘的结构示意图。0013图3是根据本发明一实施例的第二定位盘的结构示意图。0014图4是根据本发明一实施例的直角测量头的结构示意图。0015图5是根据本发明一实施例的节距卡板的结构示意图。0016图6是根据本发明一实施例的节距卡板测量偏心弹簧的示意图。0017图7是图6的局部放大示意图。具体实施方式0018下面结合附图对本发明作出进一步说明。0019参考图1。根据本发明一实施例的偏心弹簧空间位置检测装置，包括偏心弹簧定位机构100和坐标测量机构200。偏心弹

18、簧定位机构100包括底座11、一对支架12、转轴13、说明书CN104215152A3/5页6可控制转轴13的转动角度的转轴驱动机构以及用于分别将偏心弹簧300的两端定位的一对定位盘。0020转轴13可转动地支承于该一对支架12上，在一种实施方式中，转轴13的两端设有顶针，该一对支架12上设有顶针槽，转轴13两端的顶针分别伸入该一对支架12的顶针槽内。转轴驱动机构为分度盘14，分度盘14套设在转轴13上，并通过键槽连接的方式与转轴13连接。当操作人员手工转动分度盘时，转轴13也随之转动。0021一对定位盘包括第一定位盘15和第二定位盘16。该一对定位盘均套设在转轴13上，并可随转轴13一起转动

19、。如图2和图3所示，在一种实施方式中，偏心弹簧的一端为平面，另一端为螺旋面；第一定位盘15的表面设有可将偏心弹簧一端的端部弹簧圈套于其上的凸台150，第二定位盘16的表面设有可将偏心弹簧另一端的端部弹簧圈嵌入其中的螺旋凹槽160，螺旋凹槽160的形状与偏心弹簧另一端的端部弹簧圈相适配。0022坐标测量机构200用于测量偏心弹簧的弹簧圈二维坐标。坐标测量机构200包括直角测量头21、可带动该直角测量头21沿着平行于转轴的X轴方向移动和沿着垂直于转轴的Y轴方向移动的二维平移机构以及用于确定该直角测量头的测量点的坐标值的测量装置。如图4所示，直角测量头21包括基座部211和凸起部212。凸起部212

20、凸设在基座部211的顶部，凸起部212的一条侧边为测量边214，测量边214与基座部的顶边213相互垂直，在测量时该测量边214和该顶边213同时与偏心弹簧的弹簧圈相切。二维平移机构包括底座221、设置在底座221上的纵向导轨223、可沿纵向导轨223滑移的第一滑块224、设置在第一滑块223上的横向导轨225、可沿横向导轨225滑移的第二滑块226。纵向导轨223和横向导轨225的延伸方向分别与所述的X轴方向和Y轴方向平行，直角测量头21固定在该第二滑块226上。0023上述的偏心弹簧空间位置检测装置确定偏心弹簧的节距公差和外径公差的方法，包括以下步骤步骤1，随机选取8根以上的偏心弹簧。00

21、24步骤2，将其中任意一根偏心弹簧穿套在转轴13上，并将该偏心弹簧的两端分别定位在一对定位盘15、16上。0025步骤3，通过转轴驱动机构驱动转轴13转动，使偏心弹簧300在N个测量位置之间切换，N为大于等于4的整数，相邻的每两个测量位置之间的切换可通过转轴驱动机构驱动转轴转过角实现，其中，360/N；坐标测量机构200在偏心弹簧的每一个弹簧圈处于每一个测量位置时，均在该弹簧圈上确定一测量点，并测量出该测量点的坐标值。在一个具体的实施方式中，在偏心弹簧的每一个弹簧圈处于每一个测量位置时，直角测量头的测量边214和顶边213同时与偏心弹簧的弹簧圈相切。在直角测量头21的测量边214和顶边213同

22、时与偏心弹簧的弹簧圈相切时，会发出测量坐标的信号给坐标测量机构的测量装置，该测量装置确定同时与测量边214及顶边213相切的弹簧圈横截面的圆心为测量点，测量装置的数显模块会显示出该圆心的坐标值。该坐标值例如是以定位盘16的圆心作为坐标原点的坐标值。0026在一种实施方式中，偏心弹簧具有4个测量位置，即0位置、90位置、180位置和270位置。在偏心弹簧处于0位置时，使坐标测量机构200依次分别测量每一弹簧圈的坐标。在坐标测量机构完成0位置的所有弹簧圈的坐标测量后，用转轴驱动机构驱动转说明书CN104215152A4/5页7轴转过90，然后坐标测量机构完成90位置的所有弹簧圈的坐标测量。依此类推

23、，坐标测量机构完成180位置和270位置的所有弹簧圈的坐标测量。0027步骤4，将完成测量的偏心弹簧从转轴上取下，依次将其余的偏心弹簧逐一安装到弹簧定位机构上，每安装一根偏心弹簧，重复上述的步骤2和步骤3。0028步骤5，根据测量出的多根偏心弹簧的测量点的坐标数据，确定偏心弹簧的每一弹簧圈的每一个测量点的外径公差和节距公差。该测量点的外径公差和节距公差也就是该弹簧圈在该测量点所在的测量位置的外径公差和节距公差，这样，就可以获得每一弹簧圈在0位置、90位置、180位置和270位置的外径公差和节距公差。在一种实施方式中，可采用矩阵法确定每一个测量点的外径公差和节距公差。矩阵的长边和短边的长度分别为

24、多根弹簧的该测量点的Y轴坐标的最大测量值与最小测量值之差和X轴坐标的最大测量值与最小测量值之差。0029根据本发明一实施例的偏心弹簧检测系统，包括图1中所示的偏心弹簧定位机构100和分别与N个测量位置的偏心弹簧外轮廓一一对应的N个节距卡板500（图5示出了其中一个节距卡板的结构示意图），其中，N为大于等于4的整数。偏心弹簧定位机构100包括底座11、一对支架12、转轴13、可控制转轴13的转动角度的转轴驱动机构以及用于分别定位偏心弹簧300的两端的一对定位盘。0030转轴13可转动地支承于该一对支架12上，在一种实施方式中，转轴13的两端设有顶针，该一对支架12上设有顶针槽，转轴13两端的顶针

25、分别伸入该一对支架12的顶针槽内。转轴驱动机构为分度盘14，分度盘14套设在转轴13上，并通过键槽连接的方式与转轴13连接。当操作人员手工转动分度盘时，转轴13也随之转动。0031一对定位盘包括第一定位盘15和第二定位盘16。该一对定位盘均套设在转轴13上，并可随转轴13一起转动。如图2和图3所示，在一种实施方式中，偏心弹簧的一端为平面，另一端为螺旋面；第一定位盘15的表面设有可将偏心弹簧一端的端部弹簧圈套于其上的凸台150，第二定位盘16的表面设有可将偏心弹簧另一端的端部弹簧圈嵌入其中的螺旋凹槽160，螺旋凹槽160的形状与偏心弹簧另一端的端部弹簧圈相适配。0032第一定位盘15的圆周面上设

26、有N个沿径向方向延伸的卡板容置槽151，第二定位盘16的圆周面上均设有N个沿径向方向延伸的卡板容置槽161，该N个卡板容置槽一一对应于偏心弹簧的N个测量位置，相邻的每两个卡板容置槽之间的夹角为，其中，N为大于等于4的整数，360/N。0033每一节距卡板500的侧面开设有用于一一对应地分别卡入偏心弹簧的多个弹簧圈的多个卡槽53，每一卡槽的槽口宽度W等于对应弹簧圈在与该节距卡板相应的测量位置的节距公差。该节距卡板包括基体部50和分别位于基体部50两端的第一端齿部51和第二端齿部52，用于卡入偏心弹簧两端的端部弹簧圈的卡槽分别位于该第一端齿部51和第二端齿部52上。第一定位盘的卡板容置槽151和第

27、二定位盘的卡板容置槽161可分别容置该第一端齿部51和第二端齿部52。0034每一卡槽53包括底边533以及相互间隔的两条侧边531、532。在一种优选实施方式中，其中至少一条侧边的底部设有凹槽54，凹槽54的槽口宽度L等于对应弹簧圈在与该节距卡板相应的测量位置的外径公差。上述的节距公差和外径公差可通过前述的确定偏心弹簧的节距公差和外径公差的方法来获得。图中，卡槽的两条侧边531、532相互平行，在两说明书CN104215152A5/5页8条侧边的底部均设有凹槽54。凹槽54的两条侧边541、542相互平行，侧边541与卡槽的底边533共线，侧边542垂直于侧边531。0035上述的检测系统检

28、测偏心弹簧的方法，包括以下步骤步骤1，将待测偏心弹簧穿套在转轴13上，并将待测偏心弹簧的两端分别定位在一对定位盘15、16上。0036步骤2，通过转轴驱动机构驱动转轴转动，使偏心弹簧在N个测量位置之间切换；在偏心弹簧处于每一个测量位置时，将与该测量位置相对应的节距卡板500的第一端齿部51和第二端齿部52分别伸入到第一定位盘的卡板容置槽151内和第二定位盘的卡板容置槽161内，同时使该节距卡板的多个卡槽53分别去卡偏心弹簧的多个弹簧圈；如果待测偏心弹簧的任何一个弹簧圈不能放入节距卡板上相对应的卡槽内，则判断待测偏心弹簧的节距尺寸不合格，如果所有的弹簧圈都能放入对应的卡槽内，则判定为合格。如果需

29、要进一步判断偏心弹簧的弹簧圈的外径公差是否合格，在偏心弹簧处于每一个测量位置时，将与该测量位置相对应的节距卡板的第一端齿部51和第二端齿部52分别伸入到第一定位盘的卡板容置槽151内和第二定位盘的卡板容置槽161内，并使该第一端齿部和第二端齿部的顶部分别与所对应的卡板容置槽的槽底相接触；如果任何一个端齿部的顶部不能与所对应的卡板容置槽的槽底相接触（说明外径偏大，图6中示出了卡板容置槽151的槽底1510），或者是待测偏心弹簧的任何一个弹簧圈的外轮廓面没有位于所对应的凹槽54的槽口的投影区域内（说明外径偏小），则判断待测偏心弹簧的外径尺寸不合格；否则的话，判定为合格。0037在一种实施方式中，偏

30、心弹簧具有4个测量位置，即0位置、90位置、180位置和270位置。第一定位盘15和第二定位盘16的圆周面上分别设有4个沿径向方向延伸的卡板容置槽。节距卡板的数量为4块，分别与0位置、90位置、180位置和270位置的偏心弹簧的外轮廓相对应。与0位置相对应的节距卡板的卡槽53的槽口宽度W等于对应弹簧圈在0位置的节距公差，与0位置相对应的节距卡板的凹槽54的槽口宽度L等于对应弹簧圈在0位置的外径公差，其余依此类推。0038本发明的节距卡板能够一次完成对待测偏心弹簧的所有弹簧圈的节距及外径检验，而无需逐一地对偏心弹簧的弹簧圈进行测量，从而大大提高了检验效率和检验的准确性。说明书CN104215152A1/4页9图1说明书附图CN104215152A2/4页10图2图3说明书附图CN104215152A103/4页11图4图5图6说明书附图CN104215152A114/4页12图7说明书附图CN104215152A12