用於快速檢驗精密零件的公差的設備的製作方法

2024-02-09 11:24:15

專利名稱：用於快速檢驗精密零件的公差的設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於小型精密部件的檢查機械，更具體地說，涉及一種光學和機械檢查站，其能迅速分選和低到0. 0001」的高水平公差核查(將厚度控制到非常嚴格的公差) 並能壓制(coining)成理想變形的、彎曲的或過大的部件。

發明內容
本發明是一種自動系統，其包括用於小公差檢查的精密機械測量站(gauge stations)和光學檢查站及用來修復彎曲的、變形的或過大(非常厚)的部件的壓制站的組合。附加的機械測量站根據具體公差來檢驗被修復的部件。該系統的體系結構 (architecture)適用於檢查和修復任何具有小的或拋光表面特徵的精密金屬部件，尤其適用於檢查和修復可重新設定鑰匙的鎖芯(rekeyable lock cylinder)的齒條(rack)和鎖閂(locking bar)，以及適用於對其中的焊接銷進行檢查和分選。本發明的檢查站允許在 0. 7至2. 3秒的周期時間內對這些極小的部件進行部件公差檢驗，這能夠潛在地將產品從 IlOM部件/年(通過100%的人工檢查)提升到藉助自動檢查和部件「壓制」(修復)的 275M部件/年。壓制是公知的精密衝壓方法，其中工件受到足夠大的壓力以導致材料表面上的塑性流動。壓制被用於製造用於所有工業中的部件，在本說明書中暗含通過大大減輕或改變細微的特徵部以彌補缺陷而重新形成現存部件。因此，本系統是一種能夠對小精密部件進行檢測和彌補缺陷的大容量檢查系統。本發明的系統可包括目視檢查站(一個或多個)、機械檢查站(一個或多個)和壓制站的各種組合以適用於各種產品部件。這些站是模塊化的，因此，可以根據需求對齒條， 銷，和鎖閂的每一種有不同的生產方案。該系統的速度可通過新穎的超高速氣動分選/定位陣列來實現，該陣列能夠使零件重新定向於各相機檢查和機械測量檢查站中，用於將測量和目視公差核查組合。圖1以背景技術的形式示出了常規的可重新設定鑰匙的鎖芯，其包括塞栓組件 (plug assembly) 14、鎖芯本體12及保持夾16。塞栓組件14包括多個彈簧加載銷113。塞栓組件14包括匙槽(keyway)開口 52、重新設定鑰匙的工具開口 M和一對徑向朝外延伸、 用來接收防鑽滾珠軸承60的通道56。運載子組件42包括運載件90、多個齒條92、軸頸於運載件90內的並被彈簧95偏壓的彈簧加載鎖閂94、及回動彈簧98。運載子組件42和塞栓本體14組合以形成可裝配在鎖芯本體12內的鎖筒。為了重新設定鎖芯10，將有效鑰匙插入匙槽52並將鑰匙從起始位置逆時針或順時針旋轉大約90°。將記憶工具(learning tool)或其它尖端器械插入重新設定鑰匙的工具開口討內並將其推動抵靠運載件90，以使運載件90平行於鎖芯10的縱向軸線運動進入記憶模式。然後移除該有效鑰匙，再將第二有效鑰匙插入並順時針或逆時針旋轉。運載件90被回動彈簧98朝向塞栓組件14面偏壓，導致齒條92與銷113再次結合。每個齒條 92包括前面的銷結合表面，該銷結合表面包括多個被構造成與銷113的環形齒輪牙結合的齒輪牙、在底部處的半圓形凹陷、以及具有多個防撬凹槽和一對鎖閂結合凹槽的背側表面。 多個彈簧加載銷113大致呈圓柱形並具有環形齒輪牙和用於接納偏壓彈簧115的中心縱向孔。彈簧加載鎖閂94被構造成裝配於運載件90的凹陷內且還包括被構造成裝配於凹槽內的三角形邊緣。齒條92、銷113和鎖閂94是小的極精密部件，其必須被製造成具有非常嚴格的公差。在生產環境中，這需要進行仔細的100%的檢查，而且有時還需要在所述領域使用之前進行壓制，以滿足要求。從圖1中可以清晰地看到，在生產環境中，滿足要求的仔細的100% 的檢查是一項費時的工作。確實，傳統的檢查方法主要是人工操作。必須將每個分離的部件置於光學檢查站中和在放大的情況下參照測量儀進行目視檢查或必須根據幾何形狀和部件尺寸通過機械測量儀來測量。這種冗長乏味的過程將批量生產限制為大約30M部件/ 年。人們需要的是，通過帶有自動光學和機械檢查站的系統能夠徹底提升產量和質量水平的自動或半自動檢查工序，該系統利用適於檢查鎖閂、齒條、銷且能夠對彎曲的或超出繪製規格尺寸的過大齒條和鎖閂進行自動壓制(重新確定尺寸)和分選的配置來滿足嚴格公差。還期望的是，這種檢查系統是模塊化的。仔細檢查包括目視檢查和機械測量檢查的組合，隨後，任選地可對檢查不合格的零件進行壓制。齒條92、銷113和鎖閂92是不同的，生產要求也可能改變。由此得出結論，檢查和壓制的具體組合和順序可能變化。結果， 對於每個零部件來說，能夠用幾個合適的系統配置來滿足各種檢查和/或壓制的需要。

發明內容
本系統可實現上述對於可重新設定鑰匙的鎖芯的零件的要求，這些零件包括必須製造成非常嚴格的公差的齒條、銷和鎖閂以及任何其他小的高精密部件。系統呈模塊化且便於重新配置以適應在系統配置和操作方面的一些可能的改變。無論期望的檢查次數或順序如何，依然需要對通過和進入多個檢查/壓制站中的每一個內的零件進行分選、輸送和定向。此處的高速分選、輸送和定向利用超高速氣動分選/定位陣列來實現，該陣列能夠將零件重新定向到各相機檢查和測量站內，用於組合的測量和目視公差核查。通過目視和機械測量檢查的組合來辨別瑕疵，並將零件分選到三類容器中1)等外品；幻合格部件；3) 用於壓制的部件。分選器將零件定向並饋送到分配器，分配器將長隊中已分選的零件分配為單列。不只是分選用於壓制的零件，還可將系統構造成具有用於重新確定部件尺寸的一體的壓制站，隨後是用來核查壓制結果的機械厚度測量儀。自動光學和機械測量檢查站 (一個或多個)、零件分選器和零件分配器、以及壓制站適用於上面示出的各種用於每一種鎖閂、齒條和銷零件的機械配置，而在本說明書中將以鎖閂系統配置形式描述，該系統配置包括用於沿X方向對鎖閂厚度及平直度進行分選的機械測量儀和目視檢查站，用於使部件旋轉90°的零件分選器，然後是用於沿Y方向對厚度及平直度進行分選的另外的機械測量儀和目視檢查站。對於每種零部件來說，可以有多種合適的系統配置用來滿足各種檢查和/或壓制需求。例如，本系統的以下配置適用於如下所述的各種零件1.齒條系統配置(3個實例)a.目視檢查站加用於厚度及平直度檢查和分選的機械測量儀；b.帶有用於重新確定部件尺寸的壓制站的機械測量儀，和用於分選被重新確定尺寸的部件的另外的機械測量儀；c.帶有機械測量儀的目視檢查站和用於重新確定部件尺寸的壓制站，以及用於分選被重新確定尺寸的部件的另外的機械測量儀。2.銷系統配置(兩個實例)a.從單一銷中分離出不需要焊接的銷(由金屬注射模製(「MIM」)燒結工藝引起)的供料鬥；b.已焊接銷分離器和目視檢查站。3.鎖閂系統配置(3個實例)a.帶有用於沿X平面對鎖閂厚度及平直度進行分選的機械測量儀的目視檢查站， 90°部件旋轉器，和帶有用於沿Y平面對厚度及平直度進行分選的機械測量儀的目視檢查站；b.帶有用於重新確定部件尺寸的壓制部的機械測量儀，隨後是用於分選被重新確定尺寸的部件的機械測量儀；c.帶有機械測量儀和用於重新確定部件尺寸的壓制部的目視檢查站，隨後是用於分選被重新確定尺寸的部件的機械測量儀。在每種所述系統配置中，可以電子啟動或電子取消啟動所有站或某些站。例如，對於鎖閂系統配置(a)來說，可以關閉目視檢查站而保留機械測量儀工作，或反之亦然。該系統作為整體的公差核查能夠低到0. 00011811」，重複性為0. 00005906。


通過下面結合附圖對一些優選實施例和某些改型例的詳細描述，本發明的其他目的、特徵和優點將更為清晰。附圖中圖1示出了常規的可重新設定鑰匙的鎖芯，其具有各種緊公差的零件；圖2為一種自動機械的透視圖，其具有一個光學檢查站、部件旋轉器和兩個機械式厚度測量儀，其適用於檢查本發明一實施例的鎖閂；圖3為分選組件40的頂視圖，其包括超高速氣動分選/定位陣列60 ；圖4、6和7相繼的頂視圖示出了通過高速氣動分選/定位陣列60的零件？；圖5示出了用相機豎直地及隨後沿水平位置旋轉90°後捕獲的鎖閂的圖像；圖8示出了用於光纖傳感器的放大器，該傳感器能感測鎖閂在其通過氣動空氣噴射器從站運送到站時的位置；圖9示出了兩個可編程控制器70屏幕的照片，其示出了用於建立和校準鎖閂分選器的設置參數(set up parameters)；
圖10示出了兩個放大器，它們用於控制供料鬥的進料速率和用於定向和分配鎖閂的線性軌道；圖11為壓制站80的全貌透視圖。
具體實施例方式本發明是一種自動的光學和機械檢查、分選及壓制系統，其能夠進行高速分選及低到0. 0001」的小公差核查，加上對彎曲部件弄直或過大的部件壓制和重新檢查。光學/ 機械檢查和壓制系統使用合適的多個站的體系結構，該體系結構適用於光學和機械檢查以及壓制和重新檢查，特別適用於可重新設定鑰匙的鎖芯的鎖閂、齒條、銷、及其他小部件的每一種。例如，在授權於Armstrong等人的美國專利6，862，909示出的可重新設定鑰匙的鎖芯零件，和重現於本說明書中的圖1。再者，圖1示出了這種可重新設定鑰匙的鎖芯，其具有齒條92、銷113和鎖閂94，藉助本系統更便於滿足所有這些部件的光學和機械檢查、分選和壓制的需求。本系統包括可配置的一系列光學和機械檢查站，加上分選和壓制站，其能夠在1.5秒(最大2. 3秒)的平均周期時間內檢驗極小部件的部件公差，且能夠實現低到 0. 00011811」的公差核查，並具有0. 00005906」的可重複性。系統周期時間可在0. 7至2. 3秒的範圍內改變，且取決於以下條件1.選定的用於光學檢查、機械測量和壓制的分選站的數量；2.必須通過相機進行光學檢查的每種零件的面積數；3.期望的零件產額。圖2是本發明的一個示例性實施例的用於檢查和分選圖1所示鎖閂94的自動光學檢查系統的透視圖，其包括目視檢查站加用於沿X平面對厚度及平直度進行分選的機械測量站，隨後是90°部件旋轉器，接著是另一目視檢查站加用於沿Y平面對厚度和平直度進行分選的機械測量站。圖示的檢查系統通常包括用來將鎖閂震動地饋送到內嵌單列輸送機(inline single-file conveyor) 20的震動供料鬥10。輸送機20運送單個鎖閂並將它們一個接一個地以標記方式橫向進給到分選組件40。分選組件40包括超高速氣動分選/定位陣列60， 該陣列將所述零件重新定向於各相機檢查和機械測量檢查站，用於組合測量和目視公差核查。具體地說，單列輸送機20使每個鎖閂運動進到分選組件40的分選/定位陣列60內， 然後其使每個鎖閂運動到相機30下方的第一目視檢查站，以便進行光學檢查。光學攝影圖像由安裝在杆上的高架(mast-mounted overhead)光學檢查相機30提供，該光學檢查相機 30與遠程顯示器，例如，膝上型計算機90通訊。根據光學檢查的期望數量，需要一個或兩個安裝在杆上的高架光學檢查相機30。兩個相機光學檢查可出現於兩個不同平面內。具體地說，相機30給出鎖閂沿X平面的圖像，以便相對於計算機90上顯示的梯度標度進行目視公差核查。然後分選/定位陣列60使每個鎖閂在90°部件旋轉器處旋轉到其側面，並使其運動到第二目視檢查站(在第二相機30之下)，以便再次相對於計算機90上顯示的梯度標度進行沿Y平面的目視公差核查。分選/定位陣列60然後引導零件通過兩個預先校準的機械測量站61、62，每個機械測量站包括調節固定尺寸通過門的數字輸出測微計(將在下面描述)。鎖閂通過第一機械測量站61以便沿X平面進行厚度及平直度的分選。然後，分選/定位陣列60使每個鎖閂在90°部件旋轉器處旋轉到其側面，之後使其相繼運動到第二機械測量站62以便沿Y平面進行厚度及平直度的分選。在組合的目視和機械測量檢查中被識別出的瑕疵品被饋送到壓制站80，然後被送到增補的機械測量站63，以便進行自動壓制(再製造)和對被壓制的部件進行重新檢查。具有觸控螢幕顯示器70的可編程控制器使整個操作同步。通過了組合的目視和機械測量檢查的鎖閂、被成功壓制的鎖閂、和壓制不成功的鎖閂被分送到收集站50內的三類容器中1)機械測量為等外品的部件被分送到容器51 ；2)合格部件(包括不合格的被壓制的部件和時下合格的部件)被分送到容器52 ；以及幻光學檢查為等外品的部件被分送到容器53。本系統作為整體能夠實現低至0. 00011811」的公差核查，並具有0. 00005906的可重複性。雖然在這裡圖示和描述的實施例適用於檢查鎖閂，本自動檢查、分選和壓制系統適用於鎖閂、齒條和銷零件中的每種的最小改型。震動供料鬥10接收震動鬥上抵靠圓形側壁對齊的散裝零件。抵靠側壁排列的零件被連續地饋送到內嵌單列饋送震動輸送機20上(布置為線性軌道)。震動供料鬥10以可調節的震動頻率和饋送速率連續運動。可使用市售的多種震動饋送器並可用作震動供料鬥10，只要其能夠進行分選、定向和單列地將鎖閂(或其它部件)饋送到輸送機20。由饋送輸送機20饋送的零件呈單列和連續流的形式。雖然在本優選實施例中是震動輸送機(線性軌道)，饋送輸送機20可以是任何合適的小部件輸送機。震動供料鬥10 和震動輸送機20兩者的震動頻率和由此的饋送速率可由單獨的線性放大器(下面針對圖 10示出和描述)調節。圖3為分選組件40的頂視圖，該分選組件包括超高速氣動分選/定位陣列60，該陣列能夠將來自輸送機20的零件輸送並重新定向於各相機檢查和機械測量站，以便進行組合的機械測量和光學公差核查(通過一個或兩個安裝在杆上的高架光學檢查相機30 ( 一個或多個)(未示出)以及兩個機械測量儀61、6幻。零件以連續流、單列的方式以直立方位提供。氣壓滑動件101在可編程控制器的控制下門控單個部件進到陣列60內，這可在控制器的觸控螢幕顯示器70上監視。滑動件101氣動地前後滑動，當滑動件處於最右側位置時， 通過滑動件101門控這些部件。氣壓滑動件101向左運動，以便將由供料鬥20接收的零件流中的單個零件輸送到第一站(此處是第一機械測量站62以便沿X平面進行機械檢查)。 當滑動件101運動回到右側時其作用為關閉的門。設置有幾個這樣的滑動件101、102、103， 以促進通過各站的零部件的運動和門控，每個滑動件通過被可編程控制器70控制的氣壓動作缸作動。滑動位置(左或右)經由安裝在氣壓動作缸上的傳感器向可編程控制器70 報告。一旦來自輸送機20的零件被門控制於門63處，則零件可被氣動地吹過陣列60，並停止在第一機械測量站62處，以便進行機械檢查，然後通過氣壓滑動件101零件向左移動並被吹進第一相機站65以便進行光學檢查，機械和光學檢查兩者均沿X平面進行。之後， 零件在部件旋轉器67處被旋轉90度重新定向於其側面上，並通過氣壓滑動件102向左移動和被吹進第二機械測量站61，以便沿Y平面進行機械檢查，隨後在第二相機站64進行光學檢查。根據組合檢查的結果，零件通過氣壓滑動件103向左或右移動經過隔離零件的單一站68。如果通過檢查確定零件需要壓制，其被向左輸送到壓制站80，該站可實時地再製造(壓制)部件以重新確定它們的尺寸。部件被壓制然後被送到增補的機械測量儀63，以便對壓制操作進行質量核查。通過機械測量儀63的被壓制零件通過處於附圖下部處的出口門71被一個接一個單列地由門控制，這種門控制發生在可編程控制器70的控制之下。 不需要壓制的零件通過處於附圖下部的出口門69被一個接一個單列地由門控制，這種門控制也發生在可編程控制器70的控制之下。零件可被送到三類容器的一類容器內，機械測量為等外品的部件送到容器51 ；合格部件(不需壓制或需壓制的)被送入容器52 ；光學檢查為等外品的部件被送到容器53。可編程控制器70藉助控制門和氣動裝置保持同步操作。在每一站處完成的檢查導致樣品通過/不通過確定，最後可對合格部件、瑕疵品或適於壓制(再製造)的部件作出特殊標記。用於實現全部零件處理的陣列60包括基底80，該基底由多個固定位置的凸出行(水平延伸)限定，所述凸出行由處於其間的多個凹陷行隔開。 多個凹槽限定出氣動通路72A-C，它們豎直延伸並沿基底80從一端到另一端地橫過凸出的水平行。多個滑動嵌入件(slide inlay) 82A-C可滑動地安裝在基底80內，每個嵌入件座落於一凹陷行內。每個滑動嵌入件82A-C類似地包含限定氣動通路的凹槽，但是滑動嵌入件82A-C被相應的滑動件101-103氣動地前後移動，以使零件在氣動通路72A-C之間往返穿梭。每個滑動嵌入件82A-C包括形成有橫向延伸的零件通路的矩形構件。當滑動嵌入件 82A-C座落於基底80內時，形成在其中的零件通路與形成在基底80內的氣動通路72A-C相對應，由此提供一端到一端地橫過基底80延伸的直的橫向(straight-across)零件通路。 但是，當零件座落於滑動嵌入件82A-C內時，滑動嵌入件可氣動地左或右移動，以使零件運動到氣動通路72A-C中的不同的一條通路中。因此，氣動地運動穿過一條通路的零部件可通過滑動嵌入件82A-C的氣動移位而被偏移到另一條通路內。氣源包括三條聯接到歧管90 (在頂部)的氣動管線，用於將空氣提供到相應的通路72A-C內。類似地，十二條氣動管線被聯接到饋送氣壓滑動件101-103的氣壓動作缸(在右側)，這些氣壓動作缸被可編程控制器70控制，以便作動滑動嵌入件82A-C而促進和門控零部件通過各站。通過此方式，零件沿一條氣動通路72A-C開始行進，並藉助任意的滑動嵌入件82A-C在輸送中被移動到其他零件通路。所有氣動管線被連接到控制器的相應的數字式起動/停止氣壓動作缸控制。在所示實施例中，有四個滑動件101-104和相應的滑動嵌入件82A-D，因此有八個氣壓動作缸用於在每側左右運動四個滑動件。光纖傳感器被用來檢測部件進入和離開滑動嵌入件 101-104。檢測的信息被通訊到PLC控制器70，以使滑動件101-104同步運動。這樣，可經由光纖傳感器通過PLC70檢測到部件的堵塞。PLC70可使滑動件停止運動且可通過誤差信息報告阻塞情況。八個氣壓動作缸需要十六條空氣管線(每個氣壓動作缸需要兩條空氣管線)。這允許藉助可編程控制器70集中地自動高速同步起動/停止操作和壓力控制。氣壓動作缸可以是市售的作動器，例如，可從SMC公司購買的作動器。當鎖閂作為整體行進經過陣列60和系統時，可通過光纖追蹤單個零件位置。具體地說，圖8示出了用於光纖傳感器的放大器的正面圖，該傳感器在鎖閂藉助氣動空氣噴射器從站到站的輸送中感測鎖閂的位置。在系統安裝和校準的過程中設定獲得和觸發閥值的放大器。可根據各站的需要將目前的光纖傳感器調整為追蹤零件的進程。圖9為連接到可編程控制器的觸控螢幕顯示器70的照片。觸控螢幕顯示器70設有多種設置屏(setup screens)的用戶界面，兩者提供了所述過程時序建立的圖解說明，包括空氣壓力設定、延遲設定和最大等外品數。
圖10示出了用於控制震動供料鬥10和震動輸送機20兩者的震動頻率和由此控制饋送速率的放大器。圖11示出了為了拉直彎曲或過大部件用於壓制和重新檢查的壓制站80和增補的機械測量儀63。檢查(光學或機械)為等外品的零件被轉向離開氣動分選/定位陣列60 並被氣動輸送和重新定向於液壓機的壓制柱塞(ram)82下方的壓制模84內。壓制柱塞82 施加非常大的力使零件塑性變形，致使它們與模具84相符。壓機本身是市售的液壓作動壓機，可以使用已有的多種液壓機。對於當前的零件50噸壓機能滿足要求，而模具84可根據零件的類型改變。每個零件被壓制後被輸送到機械測量站63進行機械檢查。機械測量站 63與上述預先校準的機械測量站61、62相似，且同樣包括調節固定尺寸的通過門的數字輸出測微計，所述門確認壓制站80是合格的。如果零件再次不合格，其被分選到等外品部件容器51，如果其通過了，其被分選為合格部件送進容器52。回到圖3，對上述分選/定位陣列60作更詳細的解釋。陣列包括限定固定長度的小空間的氣動通路72A-C和滑動嵌入件82A-C的網紋圖形(cross-hatch pattern)，零件可被限制在這些小空間內的準確的靜止位置中。如果需要，可以改變通過氣動分選/定位陣列60的通路和小空間的具體數量和位置，在圖示實施例中兩個這種小空間限定出兩個相機光學檢查站64、65，兩個小空間限定出兩個機械測量站61、62。在這些站的每一個中，零件在可以被精確檢查的非常近的範圍內有效地保持靜止。零件從後面被紅燈照亮。640nm 紅光銳截止濾光器被附聯到相機的前面，以便降低環境光的幹擾。值得注意的是，兩個相機站64、65中的每一個的前面設有帶測量標識的塑料窗口，以便通過相機30A、30B進行光學檢查。兩個機械測量站61、62中的每一個包括調節固定尺寸通過門的數字輸出測微計。一旦門尺寸被測微計設定到部件的規格，部件能否通過表示其合格與否。如果部件彎曲或其太厚，門的標準規格板(gauge plates)臨時開啟，以允許部件通過。然而，標準規格板在過大部件通過後準確返回到初始位置。運動標準規格板的位置被高精密傳感器監測並被可編程控制器控制到0. 0001」。現將參考圖4-7描述零件行進通過高速氣動分選/定位陣列60的情況。概括地說，分選組件40完成以下步驟1)豎直定向鎖閂；2)每一鎖閂被單個化；3)輸送到相機1站65以便進行光學檢查；4)輸送到機械測量1站62以便進行機械檢查；幻使鎖閂旋轉90° ；6)輸送到相機2站64以便進行光學檢查；7)輸送到機械測量2站63以便進行機械檢查；8)輸送鎖閂到壓制站80以便進行壓制；9)將鎖閂分選進三類容器之一 1)機械測量儀為等外品部件進到容器51 ；2)壓制後的和當前合格的部件進到容器52 ；以及幻光學檢查為等外品的部件進到容器53。在步驟1，參考圖4，鎖閂藉助來自歧管90的空氣壓力被門控進入門63處的位置，初始時通過已移位的滑動嵌入件82A使鎖閂停止。門63的窄槽將鎖閂定向於豎直位置。在步驟2，鎖閂被單個化(例如，隔離成單個零件)。
在步驟3，在可編程控制器70的控制下，滑動嵌入件82A被向下促動，由此使所述槽與相機1站65的槽對齊。來自歧管90的加壓空氣將鎖閂噴射到相機1站65以便進行光學檢查。注意，下一個相繼的滑動嵌入件82B最初在阻擋位置，將鎖閂捕獲於相機1站 65處。兩個安裝在杆上的高架光學檢查相機30A中的第一個調整鏡頭並通過窗口使鎖閂成像。圖5A示出了可提供給用戶的光學檢查圖像。相機1站65具有常駐控制器，該常駐控制器與可編程控制器以「握手(hand shake) 」通訊模式工作，使得圖像可在如計算機90 之類的平面屏幕監視器上被觀察到。具體地說，相機30沿X平面使鎖閂成像，以便相對於計算機90上顯示的梯度標度(gradient scale)對鎖閂進行目視公差檢查。在該實例中， 第二個用於成像的這種安裝在杆上的相機被設置在相機2站64處。分選/定位陣列60在 90°部件旋轉器處將每個鎖閂旋轉到其側面，並使每個鎖閂運動到第二目視檢查站64(在第二相機30之下)，以便再次相對於顯示在計算機90上的梯度標度進行沿Y平面的目視公差檢查。圖5B示出了在相機2站64處可提供給用戶的光學檢查圖像。在所示的配置中，兩個相機站的兩個相機具有它們的在其自身上的控制器，一旦設置了這些控制器，它們能夠獨立於主控制器工作。相機控制器經由任何適當的「握手」通訊協議(RS-232或其它方式)與主PLC控制器通訊。因此，相機將信號發送到主PLC控制，如「等待，我正在核查圖像」或「我已完成」，「合格部件或劣次部件」。主PLC控制器將回復「我已收到」，完成任務， 並告知相機(一個或多個)「執行下一任務」。相機1站65和相機2站64的控制器可以使用用於區分合格部件或劣次部件的軟體，因此其根本不需要向用戶提供光學檢查圖像。然而，出於原型的目的，單個IBM PC可與相機形成網絡以便對相機參數進行編程，而圖5中的光學檢查圖像被顯示在該IBM PC上。這些圖像起到顯示由相機站進行的光學檢查的作用。具體地說，鎖閂在相機1站65中保持豎直位置足夠長的時間，使相機1站65獲得靜止圖像，因此控制器完成精確的基於軟體的檢查而確保鎖閂配合在編程的網格線的預定映罩表面內。優選，駐留在控制器上的軟體賦予將零件與預存的網格線映罩表面數據進行自動比較的能力。現已存在多種為了這個目的的商用軟體包。軟體提供沿鎖閂的側-邊緣的全2D幾何學的檢查能力。軟體自動檢測通過/不通過，如果不通過，滑動嵌入件82B被移位而鎖閂移進等外品軌道，在該處被輸送到等外品容器51 (或可選地送到壓制容器53)。如圖6所看到的，在步驟4，隨著第一光學檢查成功完成，滑動嵌入件82B被移位一行而鎖閂由加壓空氣噴射到第一機械測量站61，以便由測微計77進行機械檢查。鎖閂位於第一機械測量站61的同時，在具有被數字測微計77固定尺寸的通過門處對鎖閂的寬度進行核查。如果鎖閂能夠通過該門，鎖閂可繼續運動到下一站。如果不能通過，滑動嵌入件82C被移位而鎖閂被移進等外品軌道，從那裡被輸送到等外品容器51 (或可選地送到壓制容器53)。在步驟5，在成功的機械測量後，鎖閂被輸送到旋轉站，在那裡鎖閂旋轉90°到其側面。通過利用空氣噴嘴87氣動地向上吹動鎖閂到其側面抵靠壁來實現所述旋轉，然後使其保持直立地在滑動嵌入件82C內的狹窄通道內行進。在步驟6，鎖閂被滑動件87C輸送到相機2站64，以便沿其Y軸線進行進行第二次光學檢查。來自歧管90的加壓空氣將鎖閂噴射到相機2站64內，下一個相繼的滑動嵌入件82D最初處於阻擋位置，將鎖閂捕獲在相機2站64處。兩個安裝在杆上的高架光學檢查相機30B中的第二個調整鏡頭並通過窗口使已旋轉的鎖閂成像。圖5B以與上面針對圖5A的描述相同的方式示出了向用戶提供的光學檢查圖像。 此時在相機2站64中鎖閂被保持在側向位置足夠長的時間以捕獲靜止圖像，因而駐留在控制器70上的軟體賦予與預先存在的網格線映罩表面數據進行自動比較的能力。相機軟體自動檢測通過/不通過，如果不通過，滑動嵌入件82D移位而鎖閂被移動到等外品軌道，從那裡被輸送到等外品容器51 (或可選地送到壓制容器5 。如果通過，滑動嵌入件82D被部分地位移而鎖閂被移動到第二機械測量站62。如圖7所看到的，在步驟7，隨著第二光學檢查成功完成，滑動嵌入件82C被移位而鎖閂由加壓空氣噴射到第二機械測量站62，以便進行側向(旋轉後)機械檢查。鎖閂座落於第二機械測量站62中的同時，鎖閂的高度通過使其經過另一數字測微計65設定的通過門進行人工核查。如果鎖閂能夠通過該門，鎖閂可繼續行進。如果不能通過，鎖閂被移到等外品軌道，從那裡被輸送到等外品容器51 (或可選地送到壓制容器53)。最後，在步驟8，檢查過的零件被積聚在收集站50處的三類容器內1)等外品被送進容器51 ；2)合格部件被送進容器52 ；而幻光學檢查為等外品被送進容器53。圖9示出了可編程控制器70設置屏的兩幅照片，它們示出了利用設置用戶界面針對上述順序可以如何對所有定時參數(timing parameters)進行集中編程。此時應理解的是，上述目視檢查站(一個或多個)、機械檢查站(一個或多個)、壓制站(一個或多個)和零件分選器及零件分配器可提供各相機檢查和測量站中的零件的超高速氣動分選和重新定向，以便將測量和目視公差核查組合。本系統可裝配有一體的壓制站，以便重新確定有瑕疵的部件的尺寸(優選之後設有另外的機械厚度測量儀，以便核查壓制結果)。本系統能夠核查低至0.00011811」的公差，而重複性為0.00005906。雖然上述鎖閂系統配置包括目視檢查站和用於沿X平面的平直度和厚度分選的機械測量儀，隨後通過旋轉站旋轉，之後是另外的目視檢查站和用於沿Y平面的平直度和厚度分選的機械測量儀，所屬領域技術人員應理解的是，可以根據被檢查的具體零部件和操作者的檢查目的設置各種相關配置。具體地說，可以預計下面的組合適合所述相應的零部件1.齒條檢測配置a.目視檢查站加用於平直度和厚度分選的機械測量儀；b.帶有用於重新確定部件尺寸的壓制部的機械測量儀以及用於分選被重新確定尺寸的部件的另外的機械測量儀；c.具有機械測量儀和用於重新確定部件尺寸的壓制部的目視檢查站以及用於分選被重新確定尺寸的部件的另外的機械測量儀。2.銷檢測配置a.從單個銷中分離不需要焊接的銷(通過MIN燒結處理形成的)的供料鬥；b.經焊接的銷的分離器和目視檢查站。3.鎖閂檢測配置a.帶有用於沿X平面分選平直度和厚度的機械測量儀的目視檢查站，90°部件旋轉器以及帶有用於沿Y平面分選平直度和厚度的機械測量儀的目視檢查站；b.帶有用於重新確定部件尺寸的壓制部的機械測量儀，隨後是用於分選被重新確定尺寸的部件的機械測量儀；
c.具有機械測量儀和用於重新確定部件尺寸的壓制部的目視檢查站，隨後是用於分選被重新確定尺寸的部件的機械測量儀。所有上述示例性配置中，可以使所有或部分站為電子啟動或電子取消啟動。例如， 對於鎖閂系統而言，配置(a)，可以關閉目視檢查站而保留機械測量儀工作，或者反之亦然。上面已經基於本發明的構思對優選實施例和某些改型進行了全面陳述，顯然，所屬領域技術人員在理解所述構思的前提下，可以針對本說明書中示出和描述的實施例給出各種其他實施例以及某些改型和變換。因此，應理解的是，本發明除所附權利要求中具體提出的之外，還可以實施為其他方式。
權利要求
1.一種用於輸送和定位小零部件以便進行檢查的氣動分選陣列，包括具有一表面和至少兩個平行凹槽的基底，該表面由多個凸出行和處於所述凸出行之間的至少一個凹陷行限定，所述平行凹槽橫過每個所述凸出行並部分地限定第一氣動部件通路和第二氣動部件通路；可滑動地安裝在所述至少一個凹陷行處的第一滑動嵌入件，所述第一滑動嵌入件由橫過所述第一滑動嵌入件的平行凹槽限定，且當所述第一滑動嵌入件處於第一位置時完全限定所述第一氣動部件通路，而當所述第一滑動嵌入件處於第二位置時完全限定所述第二氣動部件通路；與所述第一氣動部件通路連通用於沿該通路吹動零部件的第一氣源； 與所述第二氣動部件通路連通用於沿該通路吹動零部件的第二氣源； 第一氣動作動器，其用於可選地使所述滑動嵌入件在所述第一和第二位置之間移動， 以使零部件在所述第一和第二氣動部件通路之間往返穿梭；及可編程邏輯控制器，其與所述氣動作動器及所述第一和第二氣源連通，用於控制所述被吹動的零部件向下橫過所述第一氣動部件通路，所述第二氣動部件通路，或所述第一和第二氣動部件通路的組合。
2.如權利要求1所述的氣動分選陣列，其中，還包括被定位在所述基底的凸出行中的一個凹槽內的控制門，該控制門與所述可編程邏輯控制器通訊用於中斷所述零部件的橫移並使所述部件定位以便進行檢查。
3.如權利要求1所述的氣動分選陣列，其中，所述基底還包括至少三個凸出行並在其間具有至少兩個凹陷行，所述第一滑動嵌入件可滑動地被安裝在所述凹陷行中的一個內， 而第二滑動嵌入件可滑動地被安裝在所述凹陷行的另一個內。
4.如權利要求3所述的氣動分選陣列，其中，還包括第二氣動促動器，其用於使所述第二滑動嵌入件可選地在第一和第二位置之間移動以使零部件往返穿梭。
5.用於檢查精密零件的自動系統，包括用於輸送和定位小零部件以便進行檢查的氣動分選陣列，該氣動分選陣列還包括 具有一表面和至少兩個平行凹槽的基底，該表面由多個凸出行和處於所述凸出行之間的至少一個凹陷行限定，所述平行凹槽橫過每個所述的凸出行並部分地限定第一氣動部件通路和第二氣動部件通路；可滑動地安裝在所述至少一個凹陷行內的第一滑動嵌入件，所述第一滑動嵌入件由橫過所述第一滑動嵌入件的平行凹槽限定，且當所述第一滑動嵌入件處於第一位置時完全限定所述第一氣動部件通路，而當所述第一滑動嵌入件處於第二位置時完全限定所述第二氣動部件通路；及至少一個檢查站，其沿所述第一零部件通路定位用於使所述部件保持靜止以便進行檢查；與所述第一氣動部件通路連通用於沿該通路吹動零部件的第一氣源； 與所述第二氣動部件通路連通用於沿該通路吹動零部件的第二氣源； 第一氣動作動器，其用於可選地使所述滑動嵌入件在所述第一和第二位置之間移動， 以使零部件在所述第一和第二氣動部件通路之間往返穿梭；可編程邏輯控制器，其與所述氣動作動器及所述第一和第二氣源連通，用於控制所述被吹動的零部件向下橫過所述第一氣動部件通路，所述第二氣動部件通路，或所述第一和第二氣動部件通路的組合。
6.如權利要求5所述的用於檢查精密零件的自動系統，其中，還包括當所述零部件靜止於第一檢查站處時對所述零部件成像的第一相機。
7.如權利要求6所述的用於檢查精密零件的自動系統，其中，所述第一相機被安裝在高架於所述第一檢查站的杆上。
8.如權利要求6所述的用於檢查精密零件的自動系統，其中，還包括當所述零部件靜止於第二檢查站處時對所述零部件成像的第二相機。
9.如權利要求8所述的用於檢查精密零件的自動系統，其中，所述第二相機被安裝在高架於所述第二檢查站的杆上。
10.如權利要求5所述的用於檢查精密零件的自動系統，其中，還包括部件旋轉器，其處於所述第一檢查站和所述第二檢查站之間，用於將每個零部件旋轉90°。
11.如權利要求5所述的用於檢查精密零件的自動系統，其中，還包括測微計，其用於在所述至少一個檢查站測量所述零部件。
12.如權利要求7所述的用於檢查精密零件的自動系統，其中，所述測微計校準處於所述第一氣動通路中的通過門。
13.如權利要求5所述的用於檢查精密零件的自動系統，其中，還包括壓制壓力機和模具，用於壓制檢查不合格的零件。
14.如權利要求5所述的用於檢查精密零件的自動系統，其中，所述零部件可以是可重新設定鑰匙的鎖芯的鎖閂、齒條和銷中的任何一種。
15.一種用於零部件的檢查、分選和壓制系統，包括高速氣動分選陣列，其用於使單個零部件運動到多個光學檢查站並用於將每個單獨的零件在所述光學檢查站重新定向，所述分選陣列包括基底和多個氣動通道，基底具有多個安裝在其內的氣壓滑動件，氣動通道由所述基底和滑動件限定，用於運載所述零部件，由此被氣動地運動通過一條通道的零部件可通過滑動件的氣動位移被偏移到另一條通道。
全文摘要
一種自動檢查系統，其用於在1.5秒的平均周期時間內檢查、分選和再壓制可重新設定鑰匙的鎖芯中的鎖閂、齒條和銷、以及其他小的緊公差零件中的每一種。該檢查系統包括高速氣動分選陣列，該分選陣列可將零件重新定向到多個相機檢查站、機械測量站、和/或壓制站，以將測量和目視公差核查及分選組合。藉助目視和機械測量檢查的組合可識別出瑕疵，已被分選的零件被分選到三類容器中等外品容器、合格品容器、和用於壓制的部件的容器。本檢查/分選系統能夠核查低至0.00011811」的公差，且具有0.00005906的重複性。
文檔編號G01M99/00GK102460093SQ201080028712
公開日2012年5月16日 申請日期2010年4月27日 優先權日2009年4月27日
發明者G.達米科拉斯 申請人:紐弗雷公司