CN106996760B - 凸轮轴轴向尺寸测量装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种凸轮轴轴向尺寸测量装置，包括底座，光栅尺，以及设于底座上的头架机构、尾架机构和测量机构，凸轮轴通过头架机构和尾架机构安装固定，测量机构包括轴向移动座、径向移动座、测头座、控制器和多个通断指示器，各通断指示器均安装于测头座上并且均与控制器的输入端口电性连接，光栅尺与控制器电性连接，检测测头的移动数据；本发明提供的凸轮轴轴向尺寸测量装置结构简单，通过通断指示器配合光栅尺可准确确定凸轮轴各部位相对于理论轴向尺寸的尺寸偏差，通断指示器将测头与工件触碰与否的状态转化为电信号输出，该电信号可由控制器统一接收，进而可实现多点同时测量，并且更换工件方便快捷，可批量检测凸轮轴，大大提高了工作效率。

Description

凸轮轴轴向尺寸测量装置
技术领域
本发明涉及一种凸轮轴轴向尺寸测量装置，属于凸轮轴测量技术领域。
背景技术
在凸轮轴生产过程中，轴向尺寸是相当重要的尺寸。通常采用高度尺或三坐标机来测量此尺寸，若用高度尺不仅效率低而且精度差，若用三坐标机成本较高。目前同类型的轴向尺寸检测装置大多采用位移传感器，而位移传感器的成本相对较高，无异大大提高了厂家的生产成本。行业内急需针对目前产品数量大要求严(要求每支都提供轴向尺寸检测数据)开发出具有高效率、高精度、低成本的轴向尺寸检测装置。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，并提供种一种低成本、高效率、高精确度的凸轮轴轴向尺寸测量装置。
实现本发明目的所采用的技术方案为，一种凸轮轴轴向尺寸测量装置，至少包括底座，光栅尺，以及设于底座上的头架机构、尾架机构和测量机构，凸轮轴通过头架机构和尾架机构安装固定，所述测量机构包括轴向移动座、径向移动座、测头座、控制器和1个以上通断指示器，所述轴向移动座通过一轴向位移机构安装于底座上，径向移动座通过一径向位移机构安装于轴向移动座上，测头座安装于径向移动座上并且由径向移动座驱动，各通断指示器均安装于测头座上并且均与控制器的输入端口电性连接，光栅尺与控制器电性连接；所述通断指示器包括基座，以及安装于基座上的测量杆、触杆和通断指示电路组件，所述测量杆和触杆分别通过安装于基座中的转销A和转销B与基座转动连接，测量杆的前端突出于基座外、尾端呈S型弯折结构，触杆上固定有拨销A和拨销B，拨销A和拨销B分别靠近测量杆尾端S型弯折结构的两个弯折处，所述通断指示电路组件包括基板、绝缘板、引线以及附着于绝缘板表层的导电膜，基板固定于基座上封闭基座，绝缘板固定于基板里侧表面上，引线的一端与导电膜电性连接、另一端接入控制器的输入端口，导电膜构成通断指示电路组件中的开关的静触点，触杆的尾端触碰导电膜，构成通断指示电路组件中的开关的动触点。
所述径向移动座通过两条平行的燕尾滑轨安装于轴向移动座上。
所述轴向移动座的底面向下凸出构成燕尾滑条，底座上开设有燕尾滑道，燕尾滑条可活动地嵌于燕尾滑道中，轴向位移机构位于燕尾滑条中。
所述燕尾滑条中开设有螺纹孔，螺纹孔中安装有螺杆，螺杆与螺纹孔构成轴向位移机构。
所述螺杆的其中一端突出于底座，该端部上安装有转动手轮。
所述测量机构还包括与光栅尺输出端电性连接的光栅尺显示表。
所述控制器为PLC，光栅尺的输出端通过光耦隔离电平转换电路接入PLC的高速记数器的A相、B相输入端。
所述测量杆包括测杆和拨杆，测杆的尾端伸入基座中、其余部分突出于基座外，测杆的尾端与拨杆的前端通过转销A固连，拨杆的尾端呈S型弯折结构。
所述测杆的前端呈球状，该球状部分构成测头。
所述基板中设有导孔，引线的一端焊接于导电膜上、另一端通过导孔穿出于基座外。
由上述技术方案可知，本发明提供的凸轮轴轴向尺寸测量装置中，各通断指示器均固定在测头座上，测头座安装在径向移动座上，便于调节通断指示器的径向位置，使得通断指示器的测头位于凸轮轴各测点旁并且可触碰测点，通断指示器轴向位置通过轴向移动座来实现，轴向移动座通过一轴向位移机构安装于底座上，且要求与待测凸轮轴的轴心线平行，带动通断指示器沿凸轮轴轴向移动，通断指示器移动使其测头触碰测点，通断指示器与光栅尺配合，确定测头触碰测点时的移动距离，光栅尺与控制器电性连接，控制器可持续接收光栅尺检测的测头移动数据，当测头移动触碰测点时，通断指示器向控制器发出信号，控制器通过通断指示器发出的信号确定该通断指示器的相对位移量并记录数据。
通断指示器主体包括两个部分，其一为触发部分，其中的测量杆和触杆分别通过转销A和转销B与基座转动连接，测量杆的前端突出于基座外，该部分即为测杆，用于与待测工件的测点接触，测量杆位于基座中的部分为拨杆，用于传递待测工件的测点施加于测杆的作用力所产生的位移，拨杆的尾端设置为S型弯折结构，与触杆的两个拨销相互作用，从而将测杆前端测头的正向位移或反向位移传递至触杆，测量杆和触杆为两套杠杆机构，将测头的微动逐级放大为明显的触杆摆动；其二为电路部分，触发部分的触杆采用导体，进而构成通断指示电路组件中的开关的动触点，与触杆接触的部位为附着于绝缘板表层的一层导电膜，该导电膜构成通断指示电路组件中的开关的静触点，当测头触碰工件产生微动时，微动经过两组杠杆机构放大，转化为触杆尾端明显的摆动，触点与导电膜接触或分离，通断指示电路导通或断开，并通过引线将该电路导通或断开信号引出，实现通断指示的功能。
与现有技术相比，本发明提供的凸轮轴轴向尺寸测量装置结构简单，通过通断指示器配合光栅尺可准确确定凸轮轴各部位相对于理论轴向尺寸的尺寸偏差，通断指示器将测头与工件触碰与否的状态转化为电信号输出，该电信号可由控制器统一接收，进而可实现多点同时测量；通断指示器内部结构简单，通过两组杠杆机构将测头的微动转化为触杆尾端明显的摆动，灵敏度高，其精度最高可达0.01mm，不需要使用成本高的位移传感器即可准确测得凸轮轴的轴向尺寸，可大幅度降低测量成本；本装置更换工件方便快捷，可批量检测，大大提高了工作效率。
附图说明
图1为本发明提供的凸轮轴轴向尺寸测量装置的整体结构图。
图2为图1的A处局部放大图。
图3为通断指示器的结构图。
图4为通断指示电路组件的结构示意图。
图5为测量机构的电路结构框图。
图6为光栅尺与控制器和光栅尺显示表的连接电路图。
其中，1-底座，2-头架机构，3-径向移动座，4-轴向移动座，5-通断指示器，51-测杆，52-拨杆，521-S型弯折结构，53-转销A，54-转销B，55-拨销A，56-拨销B，57-触杆，58-基座，59-通断指示电路组件，591-基板，592-导电膜，593-绝缘板，594-引线，595-导孔，510-测头，511-轴承，6-测头座，7-尾架机构，8-燕尾滑轨，9-螺杆，10-转动手轮，11-光栅尺，12-凸轮轴，13-凸轮桃，14-光栅尺显示表，15-光耦隔离电平转换电路，16-控制器。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细具体说明，本发明的内容不局限于以下实施例。
本发明提供的凸轮轴轴向尺寸测量装置，其结构如图1和图2所示，包括底座1，光栅尺11，以及设于底座1上的头架机构2、尾架机构7、光栅尺显示表和测量机构，凸轮轴12通过头架机构2和尾架机构7安装固定，所述测量机构包括轴向移动座4、径向移动座3、测头座6、控制器和1个以上通断指示器5，各通断指示器5均安装于测头座6上并且均与控制器的输入端口电性连接，测头座6安装于径向移动座3上并且由径向移动座3驱动，所述径向移动座3通过两条平行的燕尾滑轨8安装于轴向移动座4上，所述轴向移动座4的底面向下凸出构成燕尾滑条，底座上开设有燕尾滑道，燕尾滑条可活动地嵌于燕尾滑道中，燕尾滑条中开设有螺纹孔，螺纹孔中安装有螺杆9，螺杆9与螺纹孔构成轴向位移机构，轴向移动座4通过该轴向位移机构安装于底座1上，螺杆9的其中一端突出于底座1，该端部上安装有转动手轮10；
参见图3，所述通断指示器包括基座58，以及安装于基座58上的测量杆、触杆57和通断指示电路组件59，所述测量杆包括测杆51和拨杆52，测杆51的尾端伸入基座58中、其余部分突出于基座58外，测杆51的尾端与拨杆52的前端通过转销A53固连，转销A53通过轴承511安装于基座58中，拨杆52的尾端呈S型弯折结构521，测杆51和拨杆52靠摩擦力连接成一体，构成第一杠杆机构，只在测量力的作用下两者是不会发生相对转动的，测杆51的前端呈球状，该球状部分构成测头510，测头510触碰待测工件的测点；所述触杆57通过安装于基座58中的转销B54与基座58转动连接，触杆57与转销B54构成第二杠杆机构，触杆57上固定有拨销A55和拨销B56，拨销A55和拨销B56分别靠近拨杆52尾端S型弯折结构521的两个弯折处，由于转销B54、拨销A55和拨销B56均靠近触杆的前部，因此该第二杠杆机构为费力杠杆，起放大位移的作用，S型弯折结构521触及拨销A55和拨销B56，可分别测量正反两个方向，拨销A55和拨销B56与触杆57是固定连接的关系，带动触杆57绕转销B54转动，转销B54相当于第二杠杆机构的支点，拨销A55和拨销B56即为第二杠杆机构的动力作用点；
参见图4，所述通断指示电路组件59包括基板591、绝缘板593、引线594以及导电膜592，导电膜592选用镀金铜膜，附着于绝缘板593里侧顶面以及其中一个竖侧面上，基板591固定于基座58上，与基座共同围成一封闭腔体，绝缘板593固定于基板591里侧表面上，触杆57的尾端接触位于绝缘板593里侧顶面上的导电膜592，构成通断指示电路组件59中的开关的动触点，而导电膜592整体则构成通断指示电路组件59中的开关的静触点，从而使得测头510的微动转化为电路接通或断开的电信号，基板591中设有导孔595，引线594的一端焊接于绝缘板593竖侧面上的导电膜592上、另一端通过导孔595穿出于基座58外，将该电信号引出至控制器；
参见图5和图6，所述控制器16为PLC，本实施例选用S7-200PLC，光栅尺11的输出端与光栅尺显示表14电性连接，本实施例选用的光栅尺输出信号为TTL电平，有效量程800mm，分辨率0.005mm(光栅间距)，光栅尺显示表给光栅尺提供电源，光栅尺11的输出端通过光耦隔离电平转换电路15接入S7-200PLC的HSC1高速记数器的A相、B相输入端，光耦隔离电平转换电路15选用快速光耦TLP521作为隔离器件，能满足了控制系统的快速性和可靠性要求，并能实现光栅尺显示表与S7-200PLC共用光栅尺的目的。
实际使用中，选取凸轮轴各凸轮桃13的侧面为测点，通过移动径向移动座可调节通断指示器5的径向位置，使得通断指示器5的测头510伸入凸轮桃13之间区域并且可与凸轮桃侧面(测点)接触，然后通过移动轴向移动座可调节测头的轴向位置，使得通断指示器5恰好分布于凸轮桃13之间并且靠近测点，图2中右侧通断指示器5所示状态即为测头接触测点。
沿轴向移动各通断指示器5时，位于同侧的各通断指示器5的测头510会先后接触对应测点，自然状态下，通过弹簧力，触杆57与附着于绝缘板593上的镀金铜膜接触，电路接通，当通断指示器510触碰测点，通断指示器510通过第一杠杆机构将微动传递至拨杆52尾端的S型弯折结构521，S型弯折结构521触及拨销A55或拨销B56，驱动触杆57的尾端与镀金铜膜分离，电路断开。
通过记录各测头接触对应测点时各自的移动距离，可确定各测头与测点之间的实际间距。具体测量时，取轴向尺寸与待测凸轮轴理论轴向尺寸误差较小的工件，即经过其他检测工具检测合格的工件作为凸轮轴标准件，采用比较法，以该标准件为基准，测量标准件的轴向尺寸偏差，通过本装置测量待测工件相对于标准件的尺寸偏差，相对尺寸偏差的计算是将测头相对于待测工件各测点的位移量减去测头相对于标准件各测点的位移量，取相对尺寸偏差与凸轮轴标准件实际轴向偏差(相对于理论尺寸)之和作为待测工件的实际轴向偏差，通过待测凸轮轴各测点的实际尺寸偏差与待测凸轮轴理论轴向尺寸即可确定待测凸轮轴的实际轴向尺寸。

Claims (10)

1.一种凸轮轴轴向尺寸测量装置，至少包括底座，光栅尺，以及设于底座上的头架机构、尾架机构和测量机构，凸轮轴通过头架机构和尾架机构安装固定，其特征在于：所述测量机构包括轴向移动座、径向移动座、测头座、控制器和1个以上通断指示器，所述轴向移动座通过一轴向位移机构安装于底座上，径向移动座通过一径向位移机构安装于轴向移动座上，测头座安装于径向移动座上并且由径向移动座驱动，各通断指示器均安装于测头座上并且均与控制器的输入端口电性连接，光栅尺与控制器电性连接；所述通断指示器包括基座，以及安装于基座上的测量杆、触杆和通断指示电路组件，所述测量杆和触杆分别通过安装于基座中的转销A和转销B与基座转动连接，测量杆的前端突出于基座外、尾端呈S型弯折结构，触杆上固定有拨销A和拨销B，拨销A和拨销B分别靠近测量杆尾端S型弯折结构的两个弯折处，所述通断指示电路组件包括基板、绝缘板、引线以及附着于绝缘板表层的导电膜，基板固定于基座上封闭基座，绝缘板固定于基板里侧表面上，引线的一端与导电膜电性连接、另一端接入控制器的输入端口，导电膜构成通断指示电路组件中的开关的静触点，触杆的尾端触碰导电膜，构成通断指示电路组件中的开关的动触点。
2.根据权利要求1所述的凸轮轴轴向尺寸测量装置，其特征在于：所述径向移动座通过两条平行的燕尾滑轨安装于轴向移动座上。
3.根据权利要求1所述的凸轮轴轴向尺寸测量装置，其特征在于：所述轴向移动座的底面向下凸出构成燕尾滑条，底座上开设有燕尾滑道，燕尾滑条可活动地嵌于燕尾滑道中，轴向位移机构位于燕尾滑条中。
4.根据权利要求3所述的凸轮轴轴向尺寸测量装置，其特征在于：所述燕尾滑条中开设有螺纹孔，螺纹孔中安装有螺杆，螺杆与螺纹孔构成轴向位移机构。
5.根据权利要求4所述的凸轮轴轴向尺寸测量装置，其特征在于：所述螺杆的其中一端突出于底座，该端部上安装有转动手轮。
6.根据权利要求1所述的凸轮轴轴向尺寸测量装置，其特征在于：所述测量机构还包括与光栅尺输出端电性连接的光栅尺显示表。
7.根据权利要求1或6所述的凸轮轴轴向尺寸测量装置，其特征在于：所述控制器为PLC，光栅尺的输出端通过光耦隔离电平转换电路接入PLC的高速记数器的A相、B相输入端。
8.根据权利要求1所述的凸轮轴轴向尺寸测量装置，其特征在于：所述测量杆包括测杆和拨杆，测杆的尾端伸入基座中、其余部分突出于基座外，测杆的尾端与拨杆的前端通过转销A固连，拨杆的尾端呈S型弯折结构。
9.根据权利要求8所述的凸轮轴轴向尺寸测量装置，其特征在于：所述测杆的前端呈球状，该球状部分构成测头。
10.根据权利要求1所述的凸轮轴轴向尺寸测量装置，其特征在于：所述基板中设有导孔，引线的一端焊接于导电膜上、另一端通过导孔穿出于基座外。
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