CN101464133A - 弹性环周向间隙检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种弹性环周向间隙检测装置，包括支架，支架上转动装配有由一驱动电机驱动的检测环，检测环的内环面用于安装被测零件，在检测环的端侧正对检测环内环面与被测零件交界处的位置上设有光电传感器组，光电传感器组的发光单元和光电接收单元分置于检测环的两端侧；所述驱动电机固设于支架上，驱动电机的输出轴上传动连接有编码器。本发明可以自动测量如活塞环的弹性环漏光部位的位置及间隙的大小，并可用极坐标形式直观地表达出来，测量结果与目前国标规定的检测方法的测量结果有很好的对应关系，实现了从人工目测光密封度转变为依靠仪器进行测量，从定性判定转变为定量判定，检测结果准确、一致性好，并且结构简单，使用方便。
Description
技术领域
本发明涉及一种检测装置，特别是一种利用光学方法进行检测的弹性环周向间隙检测装置，可用以发动机活塞环的光密封度的检测。
背景技术
活塞环是保证内燃机正常工作的关键密封件，它的密封好坏将直接影响内燃机的工作效率和排放性能，因此活塞环密封性的检测是其生产过程中的一个重要环节。GB/T1149.1-94中规定：“对于外圆面珩磨活塞环的光密封度应为外圆面周长的100％；外圆面镀层并经磨削而无珩磨带的锥面环，其光密封度应大于或等于外圆周长的95％；其余活塞环外圆面光密封度应大于或等于外圆周长的90％。”目前，大部分生产厂家依据GB/T1149.6-94，主要采用传统的漏光法来判断，即将活塞环装入标准环规中，用白炽灯做光源，以人眼观察工件与环规的贴合程度。这种检测方法在实际应用中有一定的局限性，首先，这种方法只检测漏光弧长，而不考虑漏光间隙的大小，有时小弧长大漏光间隙的漏气量会更加严重；其次，对于点状和模糊光线的评判标准的确定比较困难；再者，由于漏光度是凭人用肉眼来观察，因此受操作者经验、当时的精神状态等因素影响，有一定的偶然性。
近些年出现了利用光学测量方法直接测量光密封度的装置和技术，例如，中国专利ZL93238721.7公开的内燃机活塞环质量自动检测及其自动分选装置，利用CCD成像技术对活塞环的漏光度进行检测，其机构复杂且灵敏度不高；又如，中国专利ZL94246087.1中公开的发动机活塞环检测仪，其利用激光光源和光电转换器检测活塞环，该检测仪对安装精度要求较高，且光电池组光电性能的一致性较难保证，从而影响测量精度。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够测量如发动机活塞环等弹性环类零件漏光部位的位置及漏光间隙大小的弹性环周向间隙检测装置。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：弹性环周向间隙检测装置，包括支架，支架上转动装配有由一驱动电机驱动的检测环，检测环的内环面用于安装被测零件，在检测环的端侧正对检测环内环面与被测零件交界处的位置上设有光电传感器组，光电传感器组的发光单元和光电接收单元分置于检测环的两端侧；所述驱动电机固设于支架上，驱动电机的输出轴上传动连接有编码器。
所述检测环外环面上具有传动齿，驱动电机的输出轴上传动安装有传动齿轮，驱动电机通过传动齿轮与传动齿的啮合驱动检测环转动。
检测环上于传动齿的两边设有支撑环轨，检测环通过支撑环轨与转动设于支架上的承托轮滚动配合。
在同一个方位上承托各支撑环轨的承托轮同轴装配。所述承托轮为轴承。
所述检测环由外齿圈和装设于外齿圈内环面上的环规构成，环轨与外齿圈同步运动，环规的内环面为检测环的内环面，检测环上的支撑环轨设于外齿圈上。所述环规与外齿圈的内环面之间为可拆卸配合。
所述光电传感器组通过一U形的传感器座固装于支架上，传感器座开口的两端部对应置于检测环的两个端侧，发光单元和光电接收单元相应装设在传感器座两端部相对的侧面上。
所述驱动电机为伺服电机。
本发明在使用时，将被测的弹性环类零件如活塞环装于检测环内，驱动电机开启后，编码器和检测环同时被驱动，检测环带着活塞环同步地转动，光电传感器组对活塞环整个外圆周与检测环接触部位的漏光情况进行检测，当被检测部位有间隙时，发光单元发出的部分光线就会穿过此间隙被光电接收单元检测到并转换成电压信号，其幅值与此间隙的大小成对应关系；与此检测过程同时进行的是编码器提供检测环的旋转角度数据，以活塞环开口作为参照基准，通过编码器可以方便地获取漏光部位所对应的角度位置信息。通过对上述所测得的活塞环漏光部位的角度位置信息及表示漏光部位间隙大小的电压幅值用极坐标形式进行叠加，就可以清楚、直观地得到被测活塞环的漏光程度及其所在的位置，角度射线上偏离基圆部分的长度反映了漏光间隙的大小。
本发明采用编码器和光电传感器组作为测量元件，可以自动测量活塞环漏光部位的位置及间隙的大小，并用极坐标形式直观地表达出来，测量结果与目前国标规定的检测方法的测量结果有很好的对应关系，实现了从人工目测光密封度转变为依靠仪器进行测量，从定性判定转变为定量判定，检测结果准确、一致性好，并且结构简单，使用方便。
本发明中，检测环采用外齿圈和环规组合的结构形式，并且环规为可拆卸安装，这样在实际使用时，可根据待测活塞环直径的大小而选相应规格的环规装入外齿圈中，实现对不同规格活塞环光密封度的检测，提高了该检测装置的适用性能。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是用极坐标形式表示的漏光部位及漏光间隙大小的实测值。
具体实施方式
图1所示的弹性环周向间隙检测装置，包括支架6，支架6上固装有驱动电机3，该驱动电机3的输出轴上同轴传动连接有传动齿轮2和编码器1，支架上还转动装配有检测环，该检测环由外齿圈4和可拆卸安装于外齿圈内环面上的环规10构成，环轨10与外齿圈4同步运动，环规10的内环面用于安装活塞环类的被测零件，驱动电机3通过传动齿轮2与外齿圈4上的传动齿啮合驱动检测环转动。在检测环的外齿圈上于传动齿的两边设有支撑环轨，检测环通过支撑环轨与转动设于支架不同方位上的承托轮7滚动配合，在同一个方位上承托各支撑环轨的承托轮7同轴装配，对检测环进行支撑和定位，在实施时，承托轮7可以直接采用轴承替代。上述驱动电机3采用伺服电机。
在检测环的端侧设置有光电传感器组8，该光电传感器组8通过一U形的传感器座5固装于支架6上，传感器座5开口的两端部对应设置于检测环的两个端侧，光电传感器组8的发光单元和光电接收单元相应装设在传感器座两端部相对的侧面上，发光单元与光电接收单元的连线垂直于环轨端面，并正对环轨内环面与被测零件的交界处。图1中，9是被测零件活塞环。
本发明目前主要适用于活塞环光密封度的检测，利用同轴安装的发光单元和光电接收单元组成的光电传感器组8检测活塞环9与环规10之间的间隙。在使用时，可根据待测活塞环9直径的大小选定相应规格的环规10并装入外齿圈4中，将被测活塞环9放入该环规10内即可进行检测，启动伺服电机3，伺服电机3通过传动齿轮2驱动外齿圈4转动，外齿圈4带动环规10同步转动，光电传感器组8测量活塞环9整个外圆周与环规10接触部位的漏光情况，当被检测部位有间隙时，发光单元发出的部分光线就会穿过此间隙被光电接收单元检测到并转换成电压信号，其幅值与此间隙的大小成对应关系；在伺服电机3驱动外齿圈4转动的同时，还同步驱动编码器1旋转，这样，以活塞环开口作为参照基准，通过编码器1就可以获取漏光部位所对应的角度位置信息。
通过对上述所测得的活塞环漏光部位的角度位置信息及表示漏光部位间隙大小的电压信号幅值用极坐标形式进行叠加，就可以清楚、直观地得到被测活塞环9的漏光程度及其所在的位置。具体方法是：以被测活塞环的名义外圆尺寸为基圆，把各个角度位置处所对应的电压信号强幅值按一定比例绘制到对应角度的射线上，然后把各个位置射线上表示电压幅值大小的点顺次连接起来，所形成的圆的圆周上若有偏离基圆的部分即为漏光部分，偏离部分的弧长即为漏光弧长，角度射线上偏离基圆部分的长度反映了漏光间隙的大小。
上述实施例仅是依据本发明的设计思想而设计出的一种较优的实施方式，其中一些细节上的结构是可以改变的，改变后并不会影响到本发明的目的，比如，检测环中，环规10可以采用固定安装在外齿圈4中的结构形式，环规10与外齿圈4也可以采用一体式的结构，即将外齿圈的内环面直接做成用于安装被测零件的基准环面；另外，伺服电机驱动检测环转动也可以采用其他的传动方式，如齿形带或者链传动方式或者齿条与齿圈啮合传动的方式；光电传感器组的安装可以采用其他方式，只要保证发光单元和光电接收单元的检测位置即可；另外，编码器还可以采用直线位移编码器，如此等等细节结构的改变都属于本实用新型的保护范围。
Claims (10)
1.弹性环周向间隙检测装置，包括支架，其特征在于：支架上转动装配有由一驱动电机驱动的检测环，检测环的内环面用于安装被测零件，在检测环的端侧正对检测环内环面与被测零件交界处的位置上设有光电传感器组，光电传感器组的发光单元和光电接收单元分置于检测环的两端侧；所述驱动电机固设于支架上，驱动电机的输出轴上传动连接有编码器。
2.根据权利要求1所述的弹性环周向间隙检测装置，其特征在于：所述检测环外环面上具有传动齿，驱动电机的输出轴上传动安装有传动齿轮，驱动电机通过传动齿轮与传动齿的啮合驱动检测环转动。
3.根据权利要求2所述的弹性环周向间隙检测装置，其特征在于：检测环上于传动齿的两边设有支撑环轨，检测环通过支撑环轨与转动设于支架上的承托轮滚动配合。
4.根据权利要求3所述的弹性环周向间隙检测装置，其特征在于：在同一个方位上承托各支撑环轨的承托轮同轴装配。
5.根据权利要求4所述的弹性环周向间隙检测装置，其特征在于：所述承托轮为轴承。
6.根据权利要求2-5中任一权利要求所述的弹性环周向间隙检测装置，其特征在于：所述检测环由外齿圈和装设于外齿圈内环面上的环规构成，环轨与外齿圈同步运动，环规的内环面为检测环的内环面，检测环上的支撑环轨设于外齿圈上。
7.根据权利要求6所述的弹性环周向间隙检测装置，其特征在于：所述环规与外齿圈的内环面之间为可拆卸配合。
8.根据权利要求6所述的弹性环周向间隙检测装置，其特征在于：所述光电传感器组通过一U形的传感器座固装于支架上，传感器座开口的两端部对应置于检测环的两个端侧，发光单元和光电接收单元相应装设在传感器座两端部相对的侧面上。
9.根据权利要求8所述的弹性环周向间隙检测装置，其特征在于：所述环规与外齿圈的内环面之间为可拆卸配合。
10.根据权利要求9所述的弹性环周向间隙检测装置，其特征在于：所述驱动电机为伺服电机。
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