CN103075953B - 一种活塞环槽径向跳动检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种活塞环槽径向跳动检测装置，所述检测装置包括设置在工作台上的第一安装部、位移传感器、传递单元以及处理单元；其中第一安装部用于安装并带动活塞绕自身轴线转动，位移传感器上设有的电感测头活塞环槽径向跳动信息进行检测，并且通过传递单元将信息进行传递处理单元进行处理，最终完成检测；本发明被检测的活塞是通过第一安装部带动，不需要人工转动，并且能够对环槽的径向跳动进行自动检测并进行数据记录和计算，提高了检测精度、减少人为误差，并且降低劳动强度、提高劳动效率。

Description

一种活塞环槽径向跳动检测装置

技术领域

本发明涉及活塞检测领域，特别是涉及一种活塞环槽径向跳动检测装置。

背景技术

活塞是发动机的核心部件，而环槽是影响其运动性能的关键位置，环槽的径向跳动是一个关键检测项目，它对装配活塞环后的运动和密封性能有重大影响。目前该项目一般采用杠杆百分表作为专用检测工具。该检测装置具有结构简单、价格低廉、使用方便的特点，但是，由于百分表属于机械式传动，不仅反应慢、精度低，而且需要人工转动零件、观察表针的变化，使得检测时间久，工作效率低，并且最终得出的测量结果只能作为参考使用。

发明内容

本发明的目的是提供一种能使被检测活塞自动转动并且能够自动进行测量的活塞环槽径向跳动检测装置。

为了实现上述目的，本发明提供了一种活塞环槽径向跳动检测装置，所述检测装置包括设置在工作台上的：

第一安装部，用于安装活塞，并带动活塞绕自身轴线转动；

位移传感器，所述位移传感器上设有电感测头，通过所述电感测头检测活塞环槽径向跳动信息；

传递单元，将所述信息进行传递；

处理单元，接收所述信息并将进行处理。

可选地，上述的装置中，所述第一安装部包括固定设置在工作台上的基准定位装置，所述基准定位装置上设有支撑板，所述支撑板具有旋转轴线并通过第一电动机和传动轴带动，所述活塞的一端固定在所述支撑板上。

可选地，上述的装置中，所述位移传感器通过第二安装部设置在所述工作台上，使得所述位移传感器能够在所述活塞轴向和径向方向上移动。

可选地，上述的装置中，所述第二安装部包括设置在工作台上的移动导轨，所述移动导轨通过第二电动机和传动螺杆驱动并在所述活塞径向方向上做往复运动；所述移动导轨上还设有与所述活塞轴线平行的支撑架，所述位移传感器活动设置在所述支撑架上。

可选地，上述的装置中，所述检测装置还包括角度传感器，对应的检测信息为活塞的转动角度；所述角度传感器设置在所述第一安装部的传动轴上。

可选地，上述的装置中，所述角度传感器与所述传递装置之间还设有信号编码器。

可选地，上述的装置中，所述传递单元包括信号放大器和模拟/数字转换器。

可选地，上述的装置中，所述处理单元包括微处理器。

本发明至少存在以下有益技术效果：

1）、本发明被检测的活塞是通过第一安装部带动，不需要人工转动，并且能够对环槽的径向跳动进行自动检测并进行数据记录和计算，提高了检测精度、减少人为误差，并且降低劳动强度、提高劳动效率；

2）、本发明活塞的支撑板是通过第一电动机和传动轴进行驱动，结构原理简单，节约成本；

3）、本发明的位移传感器安装简单，在第一电动机等部件作用下可以在活塞轴向和径向进行移动调整，使得检测调节更方便，也减少了人为干涉，保证检测精度；

4）、本发明电感测头可跟随位移传感器在活塞轴向和径向方向移动，使得该电感测头适用于各种规格的活塞，另外也可测试其它一些轴套类零件的跳动；

5）、本发明还通过角度传感器检测活塞的转动角度信息，与位移传感器的检测信息进行配合，能够得出活塞环槽径向跳动时的精确角度信息，确定相应的活塞位置；并且所述位移传感器和角度传感器的检测信息能够满足采用极坐标数学模型的条件，能够更准确通过使得最终的检测和计算地得出时；

6）、本发明的运动和测量装置采用活塞的周向旋转和径向位移，只需两套检测装置就能完成极坐标方程式的参数采集，既灵敏又简洁，能随时检测出环槽径向微小的变化，保证了环槽跳动的范围；

7）、本发明的在硬件和软件选用方面，采用目前成熟的电感测头产品、精密传感器技术、模拟/数字转换技术、计算机技术、常用办公软件等，只需要进行综合设计和组装使用即可，不需投入专门资金和精力研发各种配件，节约成本、保证质量且性能可靠。

附图说明

图1为本发明活塞环槽径向跳动检测装置的结构示意图；

图2为现有检测装置的结构示意图；

其中：

1-活塞，2-电感测头，3-位移传感器，4-支撑架，5-数据线，6-信号放大器，7-模拟/数字转换器，8-微处理器，9-基准定位装置，10-传动轴，11-第一电动机，12-信号编码器，13-角度传感器，14-移动导轨，15-传动螺杆，16-第二电动机，17-工作台，18-支撑板，19-底座，20-百分表，21-百分表测头。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对具体实施例进行详细描述。

如图1所示，本发明实施例提供了一种活塞环槽径向跳动检测装置，所述检测装置包括设置在工作台17上的：

第一安装部，用于安装活塞1，并带动活塞1绕自身轴线转动。

位移传感器3，在位移传感器3上设有电感测头2，通过电感测头2检测活塞环槽径向跳动信息。

传递单元，将活塞环槽径向跳动信息进行传递。

处理单元，接收活塞环槽径向跳动信息并将进行处理。

本发明被检测的活塞1是通过第一安装部带动，不需要人工转动，并且位移才传感器能够对环槽的径向跳动进行自动检测，后续再自动进行数据记录和计算，提高了检测精度、减少人为误差，并且降低劳动强度、提高劳动效率。另外，本例中能够带动活塞1绕自身轴线转动第一安装部可以是多种形式，并且还可以通过其他传感器检测来与所述环槽径向跳动信息相关的信息，例如活塞转动角度信息等。

本发明的一个实施例中，第一安装部包括固定设置在工作台17上的基准定位装置9，在基准定位装置9上设有支撑板18，支撑板18具有旋转轴线并通过第一电动机11和传动轴10带动，活塞1的一端固定在支撑板18上，并随着支撑板18一起转动，结构原理简单，节约成本。当然，能够带动活塞1绕自身轴线转动的第一安装部并不局限于上述一种结构，可以是多种，例如第一电动机可以通过皮带和皮带轮带动支撑板18旋转等等。

本发明的一个实施例中，传递单元包括信号放大器6和模拟/数字转换器7。将活塞环槽径向跳动信息进行传递。其中处理单元包括微处理器8，用于接收活塞环槽径向跳动信息并将进行处理。

本发明的一个实施例中，是通过位移传感器3的电感测头2来检测活塞环槽径向跳动信息，具体为活塞环槽的径向跳动距离，使得检测更加灵敏可靠，检测精度更高。位移传感器3是通过第二安装部设置在所述工作台17上，使得位移传感器3能够在活塞1轴向和径向方向上移动。位移传感器3还通过数据线5依次与信号放大器6、模拟/数字转换器7以及微处理器8进行连接。

其中，第二安装部具体包括设置在工作台17上的移动导轨14，移动导轨14通过第二电动机16和传动螺杆15驱动并在所述活塞1径向方向上做往复运动。移动导轨14上还设有与所述活塞1轴线平行的支撑架4，位移传感器3采用活动连接的方式设置在支撑架4上。本例中第二安装部并不局限于上述一种结构，可以是多种，例如移动导轨14的移动可以采用液压器件推动等等。

本发明的位移传感器3安装简单，在第一电动机11等部件作用下可以在活塞1轴向和径向进行移动调整，使得检测调节更方便，也减少了人为干涉，保证检测精度。同样，电感测头2可跟随位移传感器3在活塞1轴向和径向方向移动，使得该电感测头2适用于各种规格的活塞1，另外也可测试其它一些轴套类零件的跳动。

本发明的一个实施例中，还可以包括角度传感器13，对应的检测信息为活塞1的转动角度。角度传感器13设置在第一安装部的传动轴10上，跟随传动轴10一起转动。另外，所述角度传感器13与所述传递单元之间还设有信号编码器12，信号编码器12可以通过数据线5依次与信号放大器6、模拟/数字转换器7以及微处理器8进行连接。

本发明还通过角度传感器13检测活塞1的转动角度信息，与位移传感器3的检测信息进行配合，能够得出活塞环槽径向跳动时的精确角度信息，确定相应的活塞1位置；并且位移传感器3和角度传感器13的检测信息能够满足采用极坐标数学模型的条件，能够更准确通过使得最终的检测和计算地得出时。

综上所述，本发明是将现在通用的传感器技术和计算机技术及常用软件的记录和计算功能进行综合应用，设计一套自动检测系统就能很好地解决该问题。在硬件和软件选用方面，采用目前成熟的电感测头2产品、精密传感器技术、模拟/数字转换技术、计算机技术、常用办公软件等，只需要进行综合设计和组装使用即可，不需投入专门资金和精力研发各种配件，节约成本、保证质量且性能可靠。另外，本发明的运动和测量装置采用活塞1的周向旋转和径向位移，只需两套检测装置就能完成极坐标方程式的参数采集，既灵敏又简洁，能随时检测出环槽径向微小的变化，保证了环槽跳动的范围。

如图2所示是传统的检测装置，是通过百分表20上的百分表测头21对活塞环槽径向跳动进行测量，其中活塞1是要通过手动转动，并且底座19固定不动，所以存在反应慢、精度低等缺点。

本发明利用的原理如下：

1）、磁-电转换原理：利用电感测头2中的磁栅位移能产生电信号的原理，将该电信号放大并进行模拟-数字转换后，间接反应工件表面的直径跳动变化。这种测量方式比机械式表类的齿轮传动原理更加灵敏可靠，精度能够提高10倍。并且将机械位移转换为数字信号后可以直接通过软件处理，实现自动测量。有利于批量检测和生产中的过程控制（SPC）的实现。

2）、光-电转换原理：光栅式角度传感器13具有将光信号的变化转换为电信号的功能，利用与活塞传动轴10同轴安装的角度传感器13，将工件的角度变化转换为光栅尺的转动，从而产生电信号并通过模拟-数字转换后，间接反应工件的转动角度，使工件的径向跳动与其角度一一对应，这样不仅能探测到工件环槽表面的总体跳动变化量，也能精确地检测到相应的工件位置。

3）、极坐标数学模型原理：在计算测量点位置的数学模型中，有直角坐标系（x,y）和极坐标(r,θ)两种主要方法。极坐标原理是：用坐标中一点到原点（极点）的距离及该点和原点的连线与过原点的极轴所成夹角来确定坐标位置。作为检测径向跳动量变化的检测装置，采用极坐标数学模型能更方便、准确地检测和计算，即通过电感测头提供的径向距离r和角度传感器提供的角度θ，就可以满足极坐标方程式的参数需要，计算出工件测点位置。

本发明的具体工作过程包括如下步骤：

步骤一，将活塞1安装在基准定位装置9上，启动第二电动机16并使传动螺杆15转动，同时带动支撑架4在移动导轨14上位移，调整电感测头2在活塞1直径方向的位置，并且调整电感测头2在支撑架4上的上下位置，使电感测头2插入环槽中心并接触到工件表面。

步骤二，启动电动机第一电动机11，通过传动轴10带动支撑板18和活塞1做圆周转动，同时与传动轴10固定连接的角度传感器13开始同速转动并发出信号，与角度传感器13配套的信号编码器12将信号经信号放大器6传递到模拟/数字转换器7，该装置将模拟类型的角度信号转换成数字信息再传递给微处理器8中的常用办公软件如EXCEL。

步骤三，工件开始旋转后，在角度传感器13开始发出转角信号的同时，电感测头2开始随着活塞环槽底径的径向变化而移动，测头中的磁栅位移同时产生电信号，该电信号的强弱与位移的大小成线性比例，该信号经放大器6放大后，被传输到模拟/数字转换器7，该装置将模拟电信号转变为数字信号，并直接代表了工件表面的直径跳动变化。转化后的数字信号直接输入到微处理器中，与角度信号同时通过EXCEL等软件处理，转变为按角度划分的不同直径值，这些数值的变化范围就是该工件的环槽径向跳动误差。从而实现了方便、精确的自动测量。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，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，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种活塞环槽径向跳动检测装置，用于检测活塞的活塞环槽的表面的直径跳动变化，其特征在于，所述检测装置包括设置在工作台(17)上的：

第一安装部，用于安装活塞(1)，并带动活塞(1)绕自身轴线转动；

位移传感器(3)，所述位移传感器(3)上设有电感测头(2)，通过所述电感测头(2)检测活塞环槽径向跳动信息；

传递单元，将所述信息进行传递；

处理单元，接收所述信息并将进行处理；

所述检测装置还包括角度传感器(13)，对应的检测信息为活塞(1)的转动角度；所述角度传感器(13)设置在所述第一安装部的传动轴(10)上；

所述位移传感器(3)通过第二安装部设置在所述工作台(17)上，使得所述位移传感器(3)能够在所述活塞(1)轴向和径向方向上移动；其中，所述第二安装部包括设置在工作台(17)上的移动导轨(14)，所述移动导轨(14)通过第二电动机(16)和传动螺杆(15)驱动并在所述活塞(1)径向方向上做往复运动；所述移动导轨(14)上还设有与所述活塞(1)轴线平行的支撑架(4)，所述位移传感器(3)活动设置在所述支撑架(4)上；

在工作时，启动所述第二电动机(16)并使所述传动螺杆(15)转动，同时带动所述支撑架(4)在所述移动导轨(14)上位移，从而调整电感测头(2)在所述活塞(1)直径方向的位置，并且调整所述电感测头(2)在所述支撑架(4)上的上下位置，使所述电感测头(2)插入所述活塞环槽的中心并接触到所述活塞的表面。

2.根据权利要求1所述的活塞环槽径向跳动检测装置，其特征在于，所述第一安装部包括固定设置在工作台(17)上的基准定位装置(9)，所述基准定位装置(9)上设有支撑板(18)，所述支撑板(18)具有旋转轴线并通过第一电动机(11)和传动轴(10)带动，所述活塞(1)的一端固定在所述支撑板(18)上。

3.根据权利要求1所述的活塞环槽径向跳动检测装置，其特征在于，所述角度传感器(13)与所述传递单元之间还设有信号编码器(12)。

4.根据权利要求1所述的活塞环槽径向跳动检测装置，其特征在于，所述传递单元包括信号放大器(6)和模拟/数字转换器(7)。

5.根据权利要求1所述的活塞环槽径向跳动检测装置，其特征在于，所述处理单元包括微处理器(8)。