五槽类电火工品自动互换性检测装置和方法与流程

1.本发明属于互换性检测技术领域，涉及一种五槽类电火工品自动互换性检测装置和方法，适用于五槽类航天电火工品互换性自动检测。


背景技术：

2.起爆(点火)器(图10)作为常见的航天火工产品，其互换性检测属于非常关键的检验要素，在成品检验环节需进行100％检测合格，且每发产品需要使用不少于3个连接插头，即检具(图11)进行互换性检测，保证产品插接端能可靠连接和自锁。
3.随着公司近年来型号任务逐年增加，起爆(点火)器类电火工品大批量上线，工作量大幅增加。其中，起爆(点火)器插接部位主要有五槽类、凸键类和标识槽类等3种插接形式，其五槽类产品最多，约占62％。目前，起爆(点火)器类火工品的互换性检查均靠人工旋进旋出进行，不仅费时费力，检测效率低，还存在着检测一致性差、可追溯性差的问题，这种传统的检验方式已经越来越无法适应新的生产模式，不能满足公司的高速发展和航天产品质量的新要求。
4.所以，五槽类电火工品自动互换性检测装置对于总体互换性设备至关重要。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于克服上述缺陷，提供一种五槽类电火工品自动互换性检测装置和方法，通过设计浮动装置和检具操作装置，使检具和待检测产品之间首先形成错位配合，再利用旋转电机和压缩弹簧弹力的共同作用，使检具和待检测产品之间进一步配合，并通过传感器对检具和待检测产品之间配合的紧密程度进行了有效检测，实现了产品互换性自动化检测操作，替代了传统的人工模式，并能配合多规格检具实现多规格产品检测。
6.为实现上述发明目的，本发明提供如下技术方案：
7.一种五槽类电火工品自动互换性检测装置，包括底座，浮动装置和检具操作装置；
8.浮动装置包括固定装置和压缩弹簧；所述固定装置滑动连接在底座上，用于固定待检测产品，所述压缩弹簧一端与底座连接，另一端与固定装置连接；
9.检具操作装置包括第一伸缩机构，旋转电机，检具固定件和传感器；第一伸缩机构与旋转电机连接，使旋转电机沿待检测产品的轴线方向往复运动；旋转电机输出轴与检具固定件固定连接，检具固定件用于固定检具，所述检具的轴线与待检测产品的轴线共线，旋转电机带动检具固定件旋转进而使检具绕自身轴线旋转，第一伸缩机构使旋转电机沿待检测产品的轴线方向往复运动从而带动检具与产品配合；所述传感器用于获取待检测产品与检具的配合状态。
10.进一步的，所述检具操作装置还包括导套，压板和浮动顶针，所述导套设有顶针孔，所述顶针孔为通孔，浮动顶针包括一端为椭球形的顶针杆，设于顶针杆另一端的圆盘形端头，和套于顶针杆外的顶针弹簧；顶针杆为阶梯轴结构，外部套有顶针弹簧的顶针杆与顶针孔配合，椭球形端伸出顶针孔并对准检具的销轴孔，顶针弹簧两端分别通过顶针杆阶梯
轴结构的轴肩和压板进行限位；当产品销轴旋入检具的销轴孔中，将顶住顶针杆椭球形端进而使浮动顶针整体沿顶针杆轴向移动，顶针弹簧受到压缩，当产品旋出，浮动顶针在顶针弹簧的弹力作用下恢复初始状态；
11.所述传感器为激光位置传感器，激光位置传感器与旋转电机输出轴固定连接，旋转电机带动检具旋转，旋转扭矩达到设定值，固定装置松开产品，旋转电机带动检具及旋入的产品再次旋转，使激光位置传感器对准浮动顶针的圆盘形端头，通过检测圆盘形端头的位移变化获取待检测产品与检具的配合状态。
12.进一步的，所述固定装置包括抓手和气缸，所述抓手与气缸连接，抓手包括第一抓手和第二抓手，所述气缸分别驱动第一抓手和第二抓手进行相向运动以及沿待检测产品的轴线方向的往复运动，所述第一抓手和第二抓手配合后形成与待检测产品匹配的六方孔。
13.进一步的，所述固定装置还包括固定板，所述固定板设于气缸朝向待检测产品一侧且垂直待检测产品轴线，固定板设有与待检测产品匹配的产品定位孔，所述待检测产品远离检具的一端与产品定位孔配合，实现待检测产品的定位。
14.进一步的，所述底座包括底板，支架和定位轴，支架垂直安装于底板上，定位轴一端与支架连接且与待检测产品的轴线共线；
15.所述固定装置和伸缩机构与底板连接，压缩弹簧一端与定位轴另一端固定连接。
16.进一步的，所述浮动装置还包括弹簧保护罩，所述弹簧保护罩罩于压缩弹簧外部且可沿定位轴滑动。
17.进一步的，所述浮动装置还包括第二伸缩机构，所述第二伸缩机构与弹簧保护罩固定连接；第二伸缩机构使弹簧保护罩沿待检测产品的轴线向待检测产品的方向推动固定装置，用于固定装置复位或补偿压缩弹簧回弹时对待检测产品的弹力；
18.第二伸缩机构使弹簧保护罩沿待检测产品的轴线远离固定装置，减小压缩弹簧时弹簧保护罩对固定装置的阻力；
19.所述第二伸缩机构为气缸。
20.进一步的，所述检具操作装置中的第一伸缩机构包括气缸和滑台，所述气缸与底座固定连接，旋转电机与滑台连接，所述气缸驱动滑台，进而带动旋转电机沿待检测产品的轴线方向往复运动。
21.进一步的，所述检具固定件包括本体和固定销，所述本体上设有检具安装孔和销孔；
22.所述检具安装孔设于本体朝向待检测产品的一侧，为沉孔，用于与检具配合；销孔与检具安装孔垂直，为通孔，与固定销配合后实现检具的固定。
23.进一步的，所述检具固定件还设有l型伸缩缝，所述l型伸缩缝与检具安装孔相交，通过l型伸缩缝的伸缩对检具和检具安装孔的配合状态进行微调，并通过螺栓固定l型伸缩缝的伸缩状态。
24.一种五槽类电火工品自动互换性检测方法，采用上述一种五槽类电火工品自动互换性检测装置实现，包括以下步骤：
25.s1第一伸缩机构使旋转电机沿待检测产品的轴线方向向待检测产品运动，带动检具与待检测产品进行初步配合,检具与待检测产品处于错位状态；
26.s2第一伸缩机构进一步带动检具推动固定装置使压缩弹簧压缩，直至检具到达预
设位置后停止运动；
27.s3旋转电机带动检具固定件旋转进而使检具旋转，使检具与待检测产品对位成功；
28.s4压缩弹簧释放弹性势能，使待检测产品向检具移动，检具与待检测产品在压缩弹簧对待检测产品的弹力和旋转电机对检具的扭矩的共同作用下进一步配合，通过传感器获取待检测产品与检具的配合状态。
29.本发明与现有技术相比具有如下有益效果：
30.(1)本发明通过设计浮动装置和检具操作装置，使检具和待检测产品之间首先形成错位配合，再利用旋转电机和压缩弹簧弹力的共同作用，使检具和待检测产品之间进一步配合，首次实现了五槽类起爆(点火)器成品互换性自动化检测，替代了传统的人工模式，并配合多规格检具实现多规格产品检测，降低劳动强度、提高检验效率；
31.(2)本发明一种五槽类电火工品自动互换性检测装置中利用压缩弹簧、第一伸缩机构和旋转电机的相互配合，通过传感器对检具和待检测产品之间配合的紧密程度进行了有效检测；
32.(3)本发明一种优选的方案中，设计了浮动顶针的具体结构，将检具和待检测产品之间配合的紧密程度反映到浮动顶针的位移上，并结合激光位置传感器进行了检测，实现了对检具和待检测产品之间是否可靠连接和自锁的便捷判断且判断结果可靠性高；
33.(4)本发明一种五槽类电火工品自动互换性检测装置，在一种优选的方案中，引入了第二伸缩机构，一方面能够使固定装置复位或补偿压缩弹簧回弹时对待检测产品的弹力，另一方面减小压缩弹簧时固定装置所受阻力；
34.(5)本发明一种五槽类电火工品自动互换性检测装置，在一种优选的方案中，设计了检具固定件的结构，使检具稳定装夹，且设计了l型伸缩缝，使检具固定件在伸缩缝位置产生分离，便于通过l型伸缩缝的伸缩对检具和检具安装孔的配合状态进行微调；
35.(6)本发明一种五槽类电火工品自动互换性检测装置，采用合理、可靠的结构化设计，利用气缸施加两边抓手作用力，使夹具能稳定可靠的夹紧待检测产品，并确保待检测产品轴线与检具轴线共线，保障检测质量。
附图说明
36.图1为本发明图一种五槽类电火工品自动互换性检测装置的三维示意图；
37.图2为本发明一种五槽类电火工品自动互换性检测装置的俯视图；
38.图3为本发明一种五槽类电火工品自动互换性检测装置的侧视图；
39.图4为本发明一种五槽类电火工品自动互换性检测装置的剖面图；
40.图5为本发明检具固定件的三维示意图；
41.图6为本发明检具固定件的剖面图；
42.图7为本发明导套的三维示意图；
43.图8为本发明浮动顶针的三维示意图；
44.图9为本发明压板的三维示意图；
45.图10为现有技术中典型五槽类产品起爆(点火)器的三维示意图；
46.图11为现有技术中典型五槽类产品起爆(点火)器的检具三维示意图；
47.图12为本发明导套、压板和浮动顶针组合的三维示意图；
48.图13为本发明导套、压板和浮动顶针组合的剖面图。
具体实施方式
49.下面通过对本发明进行详细说明，本发明的特点和优点将随着这些说明而变得更为清楚、明确。
50.在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。
51.本发明设计一种五槽类电火工品自动互换性检测装置，以实现产品互换性自动化检测操作，替代了传统的人工模式，并配合多规格检具实现多规格产品检测。
52.本发明一种五槽类电火工品自动互换性检测装置，包括底座1，还包括浮动装置5和检具操作装置4；浮动装置5包括用于固定待检测产品2的固定装置51和压缩弹簧52，固定装置51滑动连接在底座1上，压缩弹簧52一端连接在固定装置51上，一端与设置在底座1中的支架11连接；检具操作装置4包括第一伸缩机构、旋转电机42、传感器支座46和检具固定件43，第一伸缩机构包括伸缩件41滑台44，伸缩件41固定安装在底座1上且与滑台44固定连接，伸缩件41使滑台44整体在沿待检测产品2的轴线方向往复运动，旋转电机42的输出轴上设置有传感器支座和检具固定件43。
53.固定装置51包括两个抓手511以及用于驱动抓手511移动的气缸512，抓手511滑动连接在气缸512上，气缸512一侧与压缩弹簧52连接，且另一侧设置有固定板513，固定板513上设置有产品定位孔514，实现待检测产品2的固定及定位。
54.定位轴12一端与支架11连接，另一端连接有弹簧保护罩53，弹簧保护罩53和定位轴12滑动连接，压缩弹簧52的设置在所述弹簧保护罩53内部的弹簧保护腔内；支架11和弹簧保护罩53之间还连接有第二伸缩机构54，弹簧保护罩53和定位轴12滑动连接，实现固定装置51左右移动。
55.第一伸缩机构包括伸缩件41滑台44，伸缩件41固定安装在底座1上且与滑台44固定连接，旋转电机42固定连接在滑台44上，实现旋转电机42、传感器支座和检具固定件43左右移动。
56.旋转电机42的输出轴通过联轴器45连接有传感器支座和检具固定件43；传感器支座包括第一传感器支座46和第二传感器支座47，第一传感器支座46与联轴器45连接，第二传感器支座47一端与第一传感器支座46连接，第二传感器支座47另一端安装激光位置传感器48；检具固定件43(可根据产品检具3不同，更换对应的检具固定件43，实现多规格产品检测；放置检具3时应将检具3的销轴孔35正对浮动顶针439位置)朝向待检测产品2的一侧设置有检具安装孔431和凹槽435，还设有与检具安装孔431垂直的销孔432，销孔432与固定销433配合实现检具3的固定，检具固定件43还设置有与检具安装孔431相交的l型伸缩缝434，l型伸缩缝434将检具固定件43分为两部分，两部分在设有l型伸缩缝434的位置分离，在未设l型伸缩缝434的位置仍保持连接，检具3与检具安装孔431配合后，将两部分之间螺栓连接，以固定l型伸缩缝434的伸缩状态，进而实现检具的固定，且通过旋转电机42实现检具3正转或反转操作；凹槽435用于连接固定浮动顶针439的导套436，导套436通过螺钉连接压
板438用于固定浮动顶针439，激光位置传感器48通过测量浮动顶针439位移，检测待检测产品2与检具3是否可靠连接和自锁(待检测产品2销轴23旋入到检具销轴孔35中，代表待检测产品2与检具3能可靠连接和自锁)。
57.非工作状态时，浮动装置5和检具操作装置4均处于各自所能移动的最右点位置，抓手511为初始状态，压缩弹簧52无弹性势能。
58.工作状态时，可首先利用固定装置51将待检测产品2定位并固定，此时检具3与待检测产品2处于错位的初始配合状态；其次，利用第一伸缩机构将检具3压向待检测产品2，迫使待检测产品2及固定装置51左移，压缩弹簧52被压缩产生弹性势能；然后启动旋转电机42，给检具3施加扭矩，使检具3相对于待检测产品2进行正转操作，两者之间由错位状态转变为配合状态，压缩弹簧52释放弹性势能，从而使待检测产品2右移，在一定扭矩下，检具3和待检测产品2之间配合的紧密程度最终反映到顶针浮动439的位移；最终，激光位置传感器48检测位移值是否满足要求，若满足要求，则待检测产品2具有互换性，若不满足要求，则待检测产品2不具有互换性。
59.实施例1
60.如图1、2、3、4所示，图中左边表示固定装置51固定待检测产品2的状态，图右边表示产品2旋入到检具3中的状态，实际情况中，整个装置只会存在一个产品，图中浮动装置和检具操作装置中的产品分别体现的是固定装置固定产品和产品旋入到检具中的一个示意图。
61.其中，如图1所示，本发明五槽类电火工品自动互换性检测装置，包括底座1、浮动装置5和检具操作装置4，底座1可采用钢制件，用于支撑浮动装置5和检具操作装置4。
62.底座1包括底板，支架11和定位轴12，支架11垂直安装于底板上，定位轴12一端与支架11连接且与待检测产品2的轴线共线；
63.浮动装置5包括固定待检测产品2的固定装置51和压缩弹簧52。固定装置51滑动连接在底座1上，用于将待检测产品2定位、固定，在检具3的压迫下，固定装置51使压缩弹簧52压缩，产生形变；压缩弹簧52一端连接在固定装置51上，一端与设置在底座1中的支架11连接。固定装置51包括抓手511、气缸512和固定板513。两个抓手511滑动连接在气缸512外表面，在气缸512的驱动下抓手511可沿待检测产品2轴线进行直线往复运动以及进行两个抓手511的相向运动，即可将待检测产品2夹紧、固定。气缸512朝向检具3的一侧还设置有固定板513，固定板513上设置有产品定位孔514，待检测产品2的一端卡在产品定位孔514内，起到对产品2的初步定位作用。
64.如图4所示，定位轴12一端与支架11连接，另一端连接有弹簧保护罩53，弹簧保护罩53和定位轴12滑动连接，压缩弹簧52的设置在所述弹簧保护罩53内部的弹簧保护腔内，支架11和弹簧保护套53之间还设有第二伸缩机构54，第二伸缩机构54与弹簧保护罩53固定连接，第二伸缩件54可采用气缸，可驱动弹簧保护罩53沿定位轴12滑动，用于调整并定位弹簧保护罩53和压缩弹簧52的位置。
65.检具操作装置4包括第一伸缩机构、旋转电机42、传感器支座和检具固定件43。第一伸缩机构包括伸缩件41滑台44，伸缩件41固定安装在底座1上且与滑台44固定连接，伸缩件41使滑台44整体在沿待检测产品2的轴线方向往复运动，旋转电机42等设备固定连接在滑台44上，伸缩件41推动旋转电机42沿待检测产品2的中轴线向产品2移动或者复位；伸缩
件41可采用气缸，旋转电机42可采用伺服电机，可正转或者反转，用于带动检具固定件43旋转，从而使检具3进行正转或反转操作。
66.旋转电机42的输出轴通过联轴器45连接有传感器支座和如图5和图6所示的检具固定件43，传感器支座包括第一传感器支座46和第二传感器支座47，第一传感器支座46与联轴器45连接，第二传感器支座47一端与第一传感器支座46连接，第二传感器支座47另一端安装激光位置传感器48。检具固定件43朝向待检测产品2的一侧设置有检具安装孔431和凹槽435，还设有与检具安装孔431垂直的销孔432，销孔432与固定销433配合实现检具3的固定，检具固定件43还设置有与检具安装孔431相交的l型伸缩缝434，l型伸缩缝434将检具固定件43分为两部分，两部分在设有l型伸缩缝434的位置分离，在未设l型伸缩缝434的位置仍保持连接，检具3与检具安装孔431配合后，将两部分之间螺栓连接，以固定l型伸缩缝434的伸缩状态；凹槽435用于连接如图8所示的固定浮动顶针439的导套436，浮动顶针439穿入顶针孔437，如图7所示的导套436通过螺钉连接如图9所示的压板438用于固定浮动顶针439；如图12和图13所示，导套436设有顶针孔437，顶针孔437为通孔，浮动顶针439包括一端为椭球形的顶针杆，设于顶针杆另一端的圆盘形端头，和套于顶针杆外的顶针弹簧4310；顶针杆为阶梯轴结构，由椭球形端到圆盘形端头，阶梯轴的直径依次为第一小直径段，大直径段和第二小直径段，顶针孔437的通孔包括第一通孔段和第二通孔段，第一通孔段内径大于第二通孔段内径；第一通孔段与大直径段和第二小直径段配合，第二通孔段与第一小直径段配合，顶针弹簧4310位于第一通孔段内壁与第二小直径段外壁之间，椭球形端伸出顶针孔437并对准检具3的销轴孔35，顶针弹簧4310两端分别通过大直径段和第二小直径段之间的轴肩和压板438进行限位，压板438通过螺钉固定在导套436上；当产品2销轴23旋入检具3的销轴孔35中，将顶住顶针杆椭球形端进而使浮动顶针439整体沿顶针杆轴向移动，顶针弹簧4310受到压缩，当产品2旋出，浮动顶针439在顶针弹簧4310的弹力作用下恢复初始状态；
67.激光位置传感器48与旋转电机42输出轴固定连接，旋转电机42带动检具3旋转，旋转扭矩达到设定值，固定装置51松开产品2，旋转电机42带动检具3及旋入的产品2再次旋转，使激光位置传感器48对准浮动顶针439的圆盘形端头，通过检测圆盘形端头的位移变化获取待检测产品2与检具3的配合状态。
68.检具3属于量具，具有标准尺寸，可与标准尺寸的待检测产品2紧密配合。如图10所示，待检测产品2朝向检具3的一端为互换端21，互换端21内壁设置有五个键槽22，互换端21外壁设置有三个销轴23(三个销轴在同一圆环上均匀分布)，键槽22沿互换端21中轴线方向延伸且与互换端21端面相交形成开口；如图11所示，检具3包括外部的筒状结构31和设于筒状结构内部的芯体32，芯体32可相对于筒状结构31进行转动，芯体32与筒状结构31的内壁可转动连接，芯体32外壁设置有与键槽22配合的五个凸键33，筒状结构31内壁设置有与销轴23配合的三个螺旋槽34。检具3的筒状结构31和芯体32之间的缝隙可容互换端21插入，使检具3可以通过螺旋槽34与外表面带有销轴23的待检测产品2旋合，同时芯体32与筒状结构31转动连接。
69.初始状态下，检具3和待检测产品2同轴，检具3和待检测产品2的互换端21错位；
70.工作状态时，待检测产品2非互换端21(即螺纹端)正对放置于产品定位孔514，抓手511在气缸512的作用下夹紧待检测产品2，第一伸缩机构推动旋转电机42沿待检测产品2
的中轴线向待检测产品2移动，使检具3压向待检测产品2，迫使待检测产品2及固定装置51左移直至停止，压缩弹簧52被压缩产生弹性势能，所述停止位置为压缩弹簧52的最大弹性势能位置，或根据经验数据设定，上述过程检具3和待检测产品2同轴，但检具3和待检测产品2的互换端21错位，待检测产品2卡在检具3的端面处不能进入，此时形成初步配合，只有当检具3在旋转电机42的带动下旋转一定角度后，待检测产品2的键槽22与检具3的凸键33恰好对位时，检具3才能够与产品2形成进一步配合，待检测产品2开始进入检具3，形成配合后两者可以相对滑动。
71.检具3运动停止后，启动旋转电机42，旋转电机42给检具3施加扭矩，使检具3相对于待检测产品2进行正转，两者之间由错位配合状态变为对位配合状态时，凸键33卡进相应的键槽22里，同时销轴23卡入螺旋槽34的开口，压缩弹簧52释放弹性势能，在压缩弹簧52进行回弹的弹性势能作用下，待检测产品2右移，即向检具3滑动一段距离；旋转电机42继续施加扭矩，芯体32被待检测产品2卡住不再转动，互换端21持续转动，在压缩弹簧52的弹性势能作用下，待检测产品2继续向检具3滑动，销轴23在螺旋槽34内滑动，使待检测2与检具3进一步旋合，直到达到设定的扭矩最大值，固定装置51松开产品2，旋转电机42带动检具3及旋入的产品2再次旋转，使激光位置传感器48对准浮动顶针439的圆盘形端头。在此过程中，旋转电机42的扭矩值可在电机额定值范围内任意设定，可为0-5n〃m；待检测产品2与检具3的配合程度最终反映到浮动顶针439浮动的位移，使浮动顶针439正对激光位置传感器48测量点，并检测浮动顶针439位移(若待检测产品2的销轴23旋入到检具销轴孔35，将会迫使浮动顶针439上移，反之则浮动顶针439位移无变化)，位移值满足要求表示合格，反之为不合格。
72.以上结合具体实施方式和范例性实例对本发明进行了详细说明，不过这些说明并不能理解为对本发明的限制。本领域技术人员理解，在不偏离本发明精神和范围的情况下，可以对本发明技术方案及其实施方式进行多种等价替换、修饰或改进，这些均落入本发明的范围内。本发明的保护范围以所附权利要求为准。
73.本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。