CN109682458B - 一种检测机床及其用于检测零件固有频率的装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于检测零件固有频率的装置，包括：底座；用以撞击零件的碰撞头；与所述碰撞头相连、用以驱动所述碰撞头撞击零件的驱动部件；设于所述底座、用以支撑所述驱动部件的第一支撑部；用以与零件抵贴并测量零件固有频率的固频测头；其中，所述第一支撑部包括：设于所述底座的第一直线轴；套装于所述第一直线轴、用以安装所述驱动部件并沿所述第一直线轴上下运动的第一安装座；套装于所述第一直线轴、且设于所述第一安装座底部的第一弹性件。上述装置结构简单，适用性好，检测结果更精准，解决了零件在检测过程中被顶起的问题。此外，本发明还公开了一种包括上述装置的检测机床。

Description

一种检测机床及其用于检测零件固有频率的装置

技术领域

本发明涉及机械零件检测技术领域，特别是涉及一种用于检测零件固有频率的装置。本发明还涉及一种包括上述装置的检测机床。

背景技术

在制造出机械零件之后，需要对机械零件进行各种类型的检测，以判断其性能是否符合使用的要求。以检测零件的固有频率为例，固有频率是指零件做自由振动时，其位移随时间按正弦或余弦规律变化，振动的频率与初始条件无关，而仅与零件本身固有的性质(如材料、硬度和形状等)有关，因此，检测零件的固有频率有助于判断零件的某些物理性能是否能够满足实际的需要。

目前，一种固有频率检测器，包括用于撞击零件的碰头和测量零件固有频率的测头，对于一些质量较小的零件来说，在碰头撞击零件的过程中，零件极易被碰头顶起，这样会使零件与测头分离，当零件下落并与测头接触时，会使测头受到零件下落的冲击力，若冲击力较小，会造成测头的测量数据不准确的问题，若冲击力较大，会直接造成测头损坏，使得无法对零件的固有频率进行检测。此外，零件下落还会撞击碰头，并可能造成碰头及其相关部件的损坏。

因此，如何避免碰头将零件顶起以保证零件固有频率检测的精准性是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于检测零件固有频率的装置，该装置结构简单，适用性好，检测结果更精准，解决了零件在检测过程中被顶起的问题。本发明的另一个目的是提供一种包括上述装置的检测机床。

为实现上述目的，本发明提供一种用于检测零件固有频率的装置，包括：底座；用以撞击零件的碰撞头；与所述碰撞头相连、用以驱动所述碰撞头撞击零件的驱动部件；设于所述底座、用以支撑所述驱动部件的第一支撑部；用以与零件抵贴并测量零件固有频率的固频测头；其中，所述第一支撑部包括：设于所述底座的第一直线轴；套装于所述第一直线轴、用以安装所述驱动部件并沿所述第一直线轴上下运动的第一安装座；套装于所述第一直线轴、且设于所述第一安装座底部的第一弹性件。

优选地，所述第一安装座包括：套装于所述第一直线轴、用以沿所述第一直线轴上下运动的第一直线轴承；套装于所述第一直线轴承、用以安装所述驱动部件的第一支座。

优选地，所述第一支撑部还包括设于所述第一直线轴且位于所述第一直线轴承顶部、用以调整所述碰撞头高度的第一限位件。

优选地，所述第一支撑部还包括设于所述第一直线轴且与所述第一弹性件底部相连、用以支撑所述第一弹性件并调整所述第一弹性件被压缩程度的第一支撑件。

优选地，还包括：设于所述底座、用以支撑所述固频测头的第二支撑部；其中，所述第二支撑部包括：垂直于所述底座设置的第二直线轴；套装于所述第二直线轴、用以安装所述固频测头的第二安装座；套装于所述第二直线轴、且设于所述第二安装座底部的第二弹性件。

优选地，所述第二安装座包括：套装于所述第二直线轴、用以沿所述第二直线轴上下运动的第二直线轴承；套装于所述第二直线轴承、用以安装所述固频测头的第二支座。

优选地，所述第二支撑部还包括设于所述第二直线轴且位于所述第二直线轴承顶部、用以调整所述固频测头高度的第二限位件。

优选地，所述第二支撑部还包括设于所述第二直线轴且与所述第二弹性件底部相连、用以支撑所述第二弹性件并调整所述第二弹性件被压缩程度的第二支撑件。

优选地，还包括设于所述底座且与所述第一支座和所述第二支座均卡接、用以避免所述第一支座和所述第二支座旋转的限位板。

相对于上述背景技术，本发明提供的用于检测零件固有频率的装置通过第一支撑部避免碰撞头将零件顶起。具体来说，当碰撞头向上运动并撞击零件时，若碰撞头仍有向上运动的趋势，因受到零件的反作用力，碰撞头将向下压缩第一弹性件，使第一弹性件形变以补偿碰撞头向上运动的行程，进而使零件不会被碰撞头顶起，进而保证固频测头能够精准地检测零件的固有频率。

本发明还提供一种检测机床，包括：机床支架；设于所述机床支架、如上述任一项所述的用于检测零件固有频率的装置；设于所述机床支架、用以夹取零件的机械臂。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明所提供的用于检测零件固有频率的装置的轴测图；

图2为图1的正视图；

图3为图1的俯视图；

其中，

1-底座、2-支撑柱、3-碰撞头、4-驱动部件、5-第一直线轴、6-第一弹性件、7-第一直线轴承、8-第一支座、9-第一限位件、10-第一支撑件、11-固频测头、12-第二直线轴、13-第二弹性件、14-第二直线轴承、15-第二支座、16-第二限位件、17-第二支撑件、18-限位板。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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，都属于本发明保护的范围。

为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1至图3，图1为本发明所提供的用于检测零件固有频率的装置的轴测图；图2为图1的正视图；图3为图1的俯视图。

本发明所提供的一种用于检测零件固有频率的装置，如图1至图3所示，该装置包括：底座1；设于底座1、用以支撑零件的支撑柱2，其中，支撑柱2优选垂直于底座1设置，支撑柱2优选设置四个；用以撞击零件的碰撞头3；与碰撞头3相连、用以驱动碰撞头3撞击零件的驱动部件4；设于底座1、用以支撑驱动部件4的第一支撑部；用以与零件抵贴并测量零件固有频率的固频测头11；其中，第一支撑部包括：设于底座1的第一直线轴5，其中，第一直线轴5优选垂直与底座1设置；套装于第一直线轴5、用以安装驱动部件4并沿第一直线轴5上下运动的第一安装座；套装于第一直线轴5、且设于第一安装座底部的第一弹性件6。

具体来说，将底座1水平设置，将零件放置在支撑柱2上，固频测头11与零件的下表面抵贴，以检测零件的固有频率，碰撞头3与驱动部件4的伸缩臂相连，该伸缩臂优选沿垂向设置，以供碰撞头3沿上下方向运动并对零件的下表面进行撞击，用于固定驱动部件4的第一安装座套装于垂向设置的第一直线轴5，且第一安装座的底部还设有套装于第一直线轴5的第一弹性件6，以供第一安装座能够沿第一直线轴5上下运动。当碰撞头3向上运动撞击零件的下表面时，若驱动部件4的伸缩杆仍具有继续延伸的趋势，在伸缩杆在继续延伸的过程中，零件会向碰撞头3施加向下的作用力，这个向下的作用力依次通过驱动部件4和第一安装座被传递至第一弹性件6，第一弹性件6受力压缩，使第一安装座沿第一直线轴5向下运动，以补偿驱动部件4继续延伸的行程，这样使得零件的高度不会发生改变。若零件质量较大，上述过程可以避免使驱动部件4的电机堵转甚至烧损，延长驱动部件4的使用寿命；若零件质量较小，一方面，上述过程可以避免零件被顶起使固频测头11与零件分离，使检测结果更加精准，另一方面，上述过程可以避免零件下落将固频测头11砸坏，延长固频测头11的使用寿命。

可以看出，本装置能够适用于各种质量大小的零件，且使用寿命长，检测结果更精准。

需要说明的是，如图1至图3所示，上述第一安装座包括：套装于第一直线轴5、用以沿第一直线轴5上下运动的第一直线轴承7；套装于第一直线轴承7、用以安装驱动部件4的第一支座8。具体来说，第一直线轴承7内设有滚珠，以便于其在第一直线轴5上运动；第一支座8与第一直线轴承7的外侧面抵贴并与第一直线轴承7固定连接，使第一支座8随第一直线轴承7同步运动。

作为优选，驱动部件4具体为气缸，当然，驱动部件4也可以选用油缸等能够驱动碰撞头3沿上下运动的其他器件。

如图1至图3所示，第一支撑部还包括套装于第一直线轴5且位于第一直线轴承7顶部、用以调整碰撞头3高度的第一限位件9。具体来说，有些零件的下表面存在凸出的部分(且撞击的位置位于该凸出部分)，若不将碰撞头3的高度下调，则驱动部件4的电机会发生堵转现象。为了调整碰撞头3的高度适宜，通过第一限位件9向下调整第一直线轴承7的位置，使碰撞头3的高度位于零件下表面的下方；当更换其他下表面平整(且撞击的位置位于该平整部分)或有凹陷部分(且撞击的位置位于该凹陷部分)的零件时，再通过第一限位件9向上调整碰撞头3的位置，以避免驱动部件4的行程不足以供碰撞头3接触到零件的下表面。

可以看出，通过第一限位件9调整碰撞头3的高度能够使本装置撞击下表面形状不定的零件，扩大了本装置的适用范围。

如图1至图3所示，第一支撑部还包括设于第一直线轴5且与第一弹性件6底部相连、用以支撑第一弹性件6并调整第一弹性件6被压缩程度的第一支撑件10。具体来说，相比于第一弹性件6的底部与底座1相抵，将第一支撑件10设于第一直线轴5来支撑第一弹性件6的底部可以缩短第一弹性件6的长度。

此外，由于在第一限位件9向下调整第一安装座的位置时会使得第一弹性件6本身受到压缩，在碰撞头3向上运动撞击零件时，若要通过继续压缩第一弹性件6来保证质量较小的零件不被碰撞头3顶起，则需要克服很大的弹性力才能够进一步压缩第一弹性件6，若该弹性力大于零件的重力，仍然会使零件被顶起并与固频测头11分离。因此，通过下调第一支撑件10在第一直线轴5的位置，使第一弹性件6舒张，这样一方面能够保证第一弹性件6的压缩程度足以补偿当碰撞头3已撞击到零件时驱动部件4的伸缩杆需继续延伸的行程，另一方面能够延长第一弹性件6的寿命。

可以看出，通过第一支撑件10调整第一弹性件6底部的高度位置可以缩短第一弹性件6的长度以节约制造成本，延长驱动部件4和第一弹性件6的使用寿命，使固频测头11的检测结果更加精准，使本装置能够检测质量较小的零件的固有频率。

在零件受到碰撞头3的冲击而振动的过程中，当零件的振幅向上时，会使固频测头11与零件的下表面仅处于接触的状态但没有相互作用的作用力，甚至会与零件的下表面分离；此外，固频测头11会受到振动而使整个装置都会随着零件的振动而振动，长此以往，本装置的刚性性能会下降，相应地降低了本装置的使用寿命。

为了避免上述情况的发生，如图1至图3所示，本装置还包括：设于底座1、用以支撑固频测头11的第二支撑部；其中，第二支撑部包括：垂直于底座1设置的第二直线轴12；套装于第二直线轴12、用以安装固频测头11的第二安装座；套装于第二直线轴12、且设于第二安装座底部的第二弹性件13。具体来说，固频测头11通过第二支撑部来实现与零件的下表面抵贴，第二弹性件13预先受到压缩并与第二安装座相抵，使第二安装座受到方向向上的弹性力并产生向上的运动趋势，当零件的振幅向上时，第二安装座利用其向上运动的趋势使固频测头11始终与零件的下表面相抵，进而使固频测头11能够测得该零件整个周期完整的固有频率的数据，以保证检测数据的精准；当零件的振幅向下时，零件会给固频测头11向下的作用力，这个向下的作用力通过第二安装座到达第二弹性件13处，使第二弹性件13被进一步压缩，以吸收零件撞击固频测头11所产生的振动冲击，进而保证了本装置的刚性性能，也即延长了本装置的使用寿命。

当然，上述第二直线轴12也可以倾斜设置，这样仍能够使固频测头11始终与零件的下表面相抵并对零件的固有频率进行检测。

需要说明的是，如图1至图3所示，第二安装座包括：套装于第二直线轴12、用以沿第二直线轴12上下运动的第二直线轴承14；套装于第二直线轴承14、用以安装固频测头11的第二支座15。具体来说，与第一直线轴承7相同，第二直线轴承14内也设有滚珠，以便于其在第二直线轴12上运动；第二支座15与第二直线轴承14的外侧面抵贴并与第二直线轴承14固定连接，以供第二支座15随第二直线轴承14同步运动。

如图1至图3所示，第二支撑部还包括：设于第二直线轴12且位于第二直线轴承14顶部、用以调整固频测头11高度的第二限位件16。具体来说，有些零件的小表面存在凸出的部分(且检测的位置位于该凸出部分)，若不将固频测头11的高度下调，则零件无法安放与全部的支撑柱2上。为了调整固频测头11的高度适宜，通过第二限位件16向下调整第二直线轴承14的位置，使固频测头11的高度位于零件下表面的下方；当更换其他下表面平整(且检测的位置位于该平整部分)或有凹陷的部分(且检测的位置位于该凹陷部分)的零件时，再通过第二限位件16向上调整固频测头11的位置，以避免固频测头11无法接触到零件的下表面。

可以看出，通过第二限位件16调整固频测头11的高度能够使本装置检测下表面形状不定的零件，扩大了本装置的适用范围。

如图1至图3所示，第二支撑部还包括设于第二直线轴12且与第二弹性件13底部相连、用以支撑第二弹性件13并调整第二弹性件13被压缩程度的第二支撑件17。具体来说，相比于第二弹性件13的底部与底座1相抵，将第二支撑件17设于第二直线轴12来支撑第二弹性件13的底部可以缩短第二弹性件13的长度。

此外，由于第二限位件16向下调整第二安装座的位置时会使得第二弹性件13本身受到压缩，会使固频测头11受到较大的且方向向上的弹性力，而质量较小的零件会被固频测头11顶起并使零件脱离于某个或某些支撑柱2。因此，通过下调第二支撑件17在第二直线轴12的位置，使第二弹性件13舒张，这样一方面能够保证第二弹性件13的压缩程度不会使固频测头11将零件顶起，且仍能够保证固频测头11与零件的下表面始终保持接触的状态，另一方面能够延长第二弹性件13的寿命。

可以看出，通过第二支撑件17调整第二弹性件13底部的高度位置可以缩短第二弹性件13的长度以节约制造成本，延长第二弹性件13的使用寿命，使本装置能够检测质量较小的零件的固有频率。

需要说明的是，上述第一弹性件6和第二弹性件13优选为弹簧；上述第一限位件9和第二限位件16优选为限位螺母，具体来说，第一安装座和第二安装座均与限位螺母的下端面相抵，在第一直线轴5和第二直线轴12的顶部设置螺纹，通过旋进和旋出限位螺母来调整第一安装座和第二安装座的高度；上述第一支撑件10和第二支撑件17优选为支撑螺母，具体来说，弹簧的底部与支撑螺母的上端面相抵，在第一直线轴5和第二直线轴12靠下的部分设置螺纹，通过旋进和旋出支撑螺母来调整第一弹性件6和第二弹性件13被压缩的程度。

由于第一直线轴承7和第二直线轴承14能够分别绕第一直线轴5和第二直线轴12旋转，因此，第一支座8和第二支座15也相应地会发生旋转。为了避免固频测头11和碰撞头3的位置发生旋转式的改变，如图1和图3所示，本装置还包括：设于底座1且与第一支座8和第二支座15均卡接、用以避免第一支座8和第二支座15旋转的限位板18。具体来说，第一支座8的侧方和第二支座15的侧方均设有平面，使限位板18与第一支座8的侧平面和第二支座15的侧平面卡接，以限制第一支座8和第二支座15发生旋转。

为了方便制造限位板18，第一支座8的侧平面与第二支座15的侧平面优选在空间上共面，以减小限位板18的加工难度。

由于第一支座8和第二支座15会沿上下方向移动，因此，第一支座8和第二支座15均会与限位板18产生滑动摩擦，这种摩擦会产生一定的阻力，且该阻力不利于检测零件的固有频率。为了减小第一支座8和第二支座15与限位板18之间的摩擦力，限位板18设有用以与第一支座8的侧平面接触的第一滚动件；和用以与第二支座15的侧平面接触的第二滚动件。具体来说，相比于第一支座8和限位板18之间的滑动摩擦，第一支座8和第一滚动件之间的滚动摩擦更小，且第一滚动件可以实现第一支座8沿上下方向运动，并通过限位板18能够限制第一支座8旋转运动的趋势；第二滚动件也是同理，这里不再赘述。

上述第一滚动件和第二滚动件可以为滚轮、滚轮组、滚珠或滚珠组。考虑到第一滚动件和第二滚动件分别与第一支座8和第二支座15接触时会发生磨损和噪音，为了避免这种情况，在第一支座8的侧平面和第二支座15的侧平面均设置表面平整的橡胶垫等减震件，以延长第一滚动件和第二滚动件的使用寿命。

本发明所提供的一种检测机床，包括：机床支架；设于机床支架、如上所述的用于检测零件固有频率的装置；设于机床支架、用以夹取零件的机械臂。具体来说，为了实现零件固有频率检测的自动化，设置机械臂将待测零件放置于用于检测零件固有频率的装置的支撑柱2上，并将被检测完毕的零件从支撑柱2取下，并根据检测结果将合格的零件和不合格的零件分类放置。其中，机床支架、机械臂以及检测机床的其他部分可以参照现有技术，本文不再赘述。

需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体与另外几个实体区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上对本发明所提供的检测机床及其用于检测零件固有频率的装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (2)

1.一种用于检测零件固有频率的装置，其特征在于，包括：

底座（1）；

用以撞击零件的碰撞头（3）；

与所述碰撞头（3）相连、用以驱动所述碰撞头（3）撞击零件的驱动部件（4）；

设于所述底座（1）、用以支撑所述驱动部件（4）的第一支撑部；

用以与零件抵贴并测量零件固有频率的固频测头（11）；

其中，所述第一支撑部包括：

设于所述底座（1）的第一直线轴（5）；

套装于所述第一直线轴（5）、用以安装所述驱动部件（4）并沿所述第一直线轴（5）上下运动的第一安装座；

套装于所述第一直线轴（5）、且设于所述第一安装座底部的第一弹性件（6）；当所述碰撞头（3）向上运动并撞击零件时，因受到零件的反作用力，所述碰撞头（3）将向下压缩所述第一弹性件（6），使所述第一弹性件（6）形变以补偿所述碰撞头（3）向上运动的行程，避免零件被所述碰撞头（3）顶起；

所述第一安装座包括：

套装于所述第一直线轴（5）、用以沿所述第一直线轴（5）上下运动的第一直线轴承（7）；

套装于所述第一直线轴承（7）、用以安装所述驱动部件（4）的第一支座（8）；

所述第一支撑部还包括设于所述第一直线轴（5）且位于所述第一直线轴承（7）顶部、用以调整所述碰撞头（3）高度的第一限位件（9）；

所述第一支撑部还包括设于所述第一直线轴（5）且与所述第一弹性件（6）底部相连、用以支撑所述第一弹性件（6）并调整所述第一弹性件（6）被压缩程度的第一支撑件（10）；

还包括：设于所述底座（1）、用以支撑所述固频测头（11）的第二支撑部；其中，所述第二支撑部包括：

垂直于所述底座（1）设置的第二直线轴（12）；

套装于所述第二直线轴（12）、用以安装所述固频测头（11）的第二安装座；

套装于所述第二直线轴（12）、且设于所述第二安装座底部的第二弹性件（13）；

所述第二安装座包括：

套装于所述第二直线轴（12）、用以沿所述第二直线轴（12）上下运动的第二直线轴承（14）；

套装于所述第二直线轴承（14）、用以安装所述固频测头（11）的第二支座（15）；所述第二支撑部还包括设于所述第二直线轴（12）且位于所述第二直线轴承（14）顶部、用以调整所述固频测头（11）高度的第二限位件（16）；所述第二支撑部还包括设于所述第二直线轴（12）且与所述第二弹性件（13）底部相连、用以支撑所述第二弹性件（13）并调整所述第二弹性件（13）被压缩程度的第二支撑件（17）；

还包括设于所述底座（1）且与所述第一支座（8）和所述第二支座（15）均卡接、用以避免所述第一支座（8）和所述第二支座（15）旋转的限位板（18）。

2.一种检测机床，其特征在于，包括：

机床支架；

设于所述机床支架如权利要求1所述的用于检测零件固有频率的装置；

设于所述机床支架用以夹取零件的机械臂。