CN107449341A - 一种高度测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高度测量装置，用于测量待测轴承的待测轴系高度，所述高度测量装置包括：工作台、定位托盘、旋转托盘、标准棒、顶部为平面的固定罩、位移测量结构、压力驱动结构与转动驱动结构，本发明通过位移测量结构与压力驱动结构配合，能够准确而方便的测出待测轴系的高度，而且，压力驱动结构的驱动轴还可通过标准棒向待测轴系施加轴向压力，以及通过转动驱动结构与待测轴承的输入轴连接，从而带动待测轴系转动，使得本发明的高度测量装置满足实际测试所要求的各种条件；而且，本发明仅通过更换定位托盘、旋转托盘即可测量不同中心距的待测轴系高度，本发明结构简单，操作方便，实际使用时优势明显。

Description

一种高度测量装置

技术领域

本发明涉及车辆变速箱测量领域，尤其涉及一种高度测量装置。

背景技术

汽车变速箱中常使用圆锥滚子轴承，如图1所示，其上设置有输入轴、输出轴、差速器，底部与离合器的壳体连接，即圆锥滚子轴承底部连接在离合器壳体连接面上，每个轴系上设置有对应的轴承，由于圆锥滚子轴承内外圈属于分离状态，使用时需对其高度进行测量，即对各个轴系的高度进行测量，具体为各个轴系的轴承的外端面距离离合器壳体连接面的高度进行测量，如图1中的H所示，并根据测量结果选择合适的垫片对轴系预紧。

同时，在具体测量时，要求对待测轴系施加轴向预紧力，并使得轴系旋转，而目前，缺乏一种能满足要求的高度测量装置。

发明内容

本发明的目的是提供一种高度测量装置，以解决现有技术中的问题，对待测轴系施加轴向预紧力，并使得轴系旋转，同时准确测量轴系的高度。

本发明提供一种高度测量装置，用于测量待测轴承的待测轴系高度，待测轴承固定在离合器壳体上，所述高度测量装置包括：工作台、定位托盘、旋转托盘、标准棒、顶部为平面的固定罩、位移测量结构、压力驱动结构与转动驱动结构，所述定位托盘固定在所述工作台上表面，所述旋转托盘可转动的设置在所述定位托盘上，离合器壳体固定在所述旋转托盘上，所述固定罩罩装在所述待测轴承上，且所述固定罩与所述离合器壳体固定连接，所述固定罩下端面与所述待测轴承的离合器壳体连接面平齐，所述转动驱动结构与所述待测轴承的输入轴连接，所述标准棒位于所述待测轴系上方，且标准棒下端与所述待测轴系上的轴承相贴，标准棒上端穿过固定罩伸至上方，所述压力驱动结构位于所述标准棒上方，且所述压力驱动结构与所述工作台固定连接，所述压力驱动结构的驱动轴用于向标准棒施加轴向压力，所述位移测量结构设置在所述压力驱动结构的驱动轴上，所述位移测量结构用于测量所述标准棒顶部到所述固定罩顶部平面的距离。

作为优选，所述高度测量装置还包括旋转定位结构，所述旋转定位结构设置在所述定位托盘与所述旋转托盘之间，使得所述定位托盘与所述旋转托盘既可相对转动，又可相对静止。

作为优选，所述旋转定位结构包括滚珠旋转环、旋转中心销与定位销，所述滚珠旋转环、所述旋转中心销与所述定位销均设置在所述定位托盘上，且所述滚珠旋转环位于所述定位托盘与所述旋转托盘之间，所述旋转托盘上设置有中心孔、定位孔，分别用于容纳所述旋转中心销、所述定位销，所述定位销可上下伸缩，所述旋转托盘以所述旋转中心销为圆心转动，所述定位销与所述定位孔配合，使所述定位托盘与所述旋转托盘相对静止。

作为优选，所述待测轴承上具有三个待测轴系，所述中心孔设置在，到位于同一水平面上的三个所述待测轴系的横切面中心的距离均相等处。

作为优选，所述高度测量装置还包括固定棒，所述固定棒位于所述待测轴承的输入轴上方，且固定棒下端与所述输入轴上的轴承相贴，固定棒上端穿过固定罩伸至上方。

作为优选，所述固定罩的顶部平面设置有多个容纳孔，所述容纳孔分别用于容纳所述固定棒、所述标准棒，且所述容纳孔与所述固定棒、所述标准棒之间均为间隙配合。

作为优选，所述压力驱动结构为伺服电缸，所述位移测量结构为位移传感器，所述位移传感器设置在所述伺服电缸的驱动轴上。

作为优选，所述位移传感器设置有三个，三个所述位移传感器均匀的设置在所述伺服电缸的驱动轴的外缘。

作为优选，所述工作台与所述定位托盘上均设置有位置对应的半圆形通槽，所述转动驱动结构设置在所述工作台下方，所述转动驱动结构的驱动轴依次穿过所述工作台的半圆形通槽、所述定位托盘的半圆形通槽，并与所述待测轴承的输入轴通过花键连接。

作为优选，所述高度测量装置还包括控制器与托盘驱动结构，所述托盘驱动结构与所述旋转托盘连接，所述控制器与所述托盘驱动结构、位移测量结构、压力驱动结构、转动驱动结构分别连接。

本发明提供的高度测量装置，通过位移测量结构与压力驱动结构配合，可测量出标准棒顶部到固定罩顶部平面的距离H1，而固定罩顶部平面到离合器壳体连接面的距离，即固定罩的高度H2、以及标准棒的高度H3均为人为设置好的，故通过H1加上H2再减去H3，即可得到待测轴系的高度H；本发明能够准确而方便的测出待测轴系的高度，本发明还可以仅通过更换定位托盘、旋转托盘即可测量不同中心距的待测轴系高度，而且，压力驱动结构的驱动轴还可通过标准棒向待测轴系施加轴向压力，以及通过转动驱动结构与待测轴承的输入轴连接，从而带动待测轴系转动，使得本发明的高度测量装置满足实际测试所要求的各种条件，且本发明结构简单，操作方便，实际使用时优势明显；另外，固定罩的设置，一方面，通过其测量待测轴系高度，另一方面，固定罩与待测轴承固定连接、以及与固定棒、标准棒的配合，实现对整个待测轴承的固定，防止测量过程产生晃动而导致测量结果不准确。

附图说明

图1为现有技术的待测轴承的示意图；

图2为本发明实施例提供的高度测量装置的结构示意图；

图3为图2中待测轴承与定位托盘、旋转托盘的安装示意图；

图4为图2中旋转定位结构的结构示意图；

图5为图2中固定罩的结构示意图；

图6为本发明又一实施例提供的待测轴系高度测量原理图；

图7为本发明又一实施例提供的不同中心距变速箱使用同一设备测量原理图；

图8为图2中的工作台的结构示意图；

图9为本发明又一实施例提供的位移传感器的标零原理图。

1-待测轴承，11-输入轴，12-输出轴，13-差速器，14-离合器壳体，15-离合器壳体连接面，16-待测轴系，2-工作台，21-支架，22-L型支架，23-半圆形通槽，3-定位托盘，4-旋转托盘，41-中心孔，42-定位孔，5-固定罩，51-容纳孔，61-位移测量结构，62-压力驱动结构，63-标定块，7-转动驱动结构，8-旋转定位结构，81-滚珠旋转环，82-旋转中心销，83-定位销，91-标准棒，92-固定棒。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

实施例一

如图2所示，本发明实施例提供一种高度测量装置，用于测量待测轴承1的待测轴系16高度，待测轴承1固定在离合器壳体14上，所述高度测量装置包括：工作台2、定位托盘3、旋转托盘4、标准棒91、顶部为平面的固定罩5、位移测量结构61、压力驱动结构62与转动驱动结构7，所述定位托盘3固定在所述工作台2上表面，所述旋转托盘4可转动的设置在所述定位托盘3上，离合器壳体14固定在所述旋转托盘4上，所述固定罩5罩装在所述待测轴承1上，且所述固定罩5与所述离合器壳体14固定连接，所述固定罩5下端面与所述待测轴承1的离合器壳体连接面15平齐，所述转动驱动结构7与所述待测轴承1的输入轴11连接，所述标准棒91位于所述待测轴系16上方，且标准棒91下端与所述待测轴系16上的轴承顶部相贴，标准棒91上端穿过固定罩5伸至上方，所述压力驱动结构62位于所述标准棒91上方，且所述压力驱动结构62与所述工作台2固定连接，所述压力驱动结构62的驱动轴用于向标准棒91施加轴向压力，所述位移测量结构61设置在所述压力驱动结构62的驱动轴上，所述位移测量结构61用于测量所述标准棒91顶部到所述固定罩5顶部平面的距离。

其中，待测轴承1底部与离合器壳体14连接，测量待测轴系16的高度，即对轴系上的轴承距离离合器壳体连接面15的高度进行测量，本发明实施例中的待测轴系16包括输出轴12和差速器13的轴(也可参见图1)；本发明提供的高度测量装置，通过位移测量结构61与压力驱动结构62配合，通过压力驱动结构62的驱动轴带动位移测量结构61上下移动，测量标准棒91顶部与固定罩5顶部平面的高度差，即可测量出标准棒91顶部到固定罩5顶部平面的距离H1，而固定罩5顶部平面到离合器壳体连接面15的距离，即固定罩5的高度H2、以及标准棒91的高度H3均为人为设置好的，故通过H1加上H2再减去H3，即可得到待测轴系16的高度H；本发明能够准确而方便的测出待测轴系16的高度，而且，压力驱动结构62的驱动轴还可通过标准棒91向待测轴系16施加轴向压力，以及通过转动驱动结构7与待测轴承1的输入轴11连接，从而带动待测轴系16转动，使得本发明的高度测量装置满足实际测试所要求的各种条件，且本发明结构简单，操作方便，实际使用时优势明显；另外，固定罩5的设置，一方面，通过其测量待测轴系16高度，另一方面，固定罩5与待测轴承1固定连接、以及与固定棒92、标准棒91的配合，实现对整个待测轴承1的固定，防止测量过程产生晃动而导致测量结果不准确。

如图4所示，也可参见图3，作为优选，所述高度测量装置还包括旋转定位结构8，所述旋转定位结构8设置在所述定位托盘3与所述旋转托盘4之间，使得所述定位托盘3与所述旋转托盘4既可相对转动，又可相对静止，即相互定位。

作为优选，所述旋转定位结构8包括滚珠旋转环81、旋转中心销82与定位销83，所述滚珠旋转环81、所述旋转中心销82与所述定位销83均设置在所述定位托盘3上，且所述滚珠旋转环81位于所述定位托盘3与所述旋转托盘4之间，所述旋转托盘4上设置有中心孔41、定位孔42，分别用于容纳所述旋转中心销82、所述定位销83，所述定位销83可上下伸缩，所述旋转托盘4以所述旋转中心销82为圆心转动，所述定位销83与所述定位孔42配合，使所述定位托盘3与所述旋转托盘4相对静止。

其中，定位销83可设置成气动定位销83，即通过气缸使其上下伸缩，而气缸也可与控制器连接。

如图7所示，也可参见图6，作为优选，所述待测轴承1上具有三个待测轴系16，所述中心孔41设置在，到位于同一水平面上的三个所述待测轴系16的横切面中心的距离均相等处。

其中，每个待测轴系16上均设置有对应的标准棒91，三个待测轴系16的横切面中心，成三个点，三个点可确定一个圆，而中心孔41设置在该圆心处，即圆心与该三个点的距离相等，在实际测量过程中，当测完其中一个待测轴系16的高度时，将定位销83与定位孔42脱离，使得旋转托盘4带动待测轴承1一同相对于定位托盘3转动，当下一个待测轴系16与压力驱动结构62对正时，停止相对转动，此时，在与定位销83对应的位置预先设置定位孔42，将定位销83与该定位孔42配合，使得定位托盘3与旋转托盘4相对静止，即可再次进行测量；如此设置的好处在于，对于多个待测轴系16的情况，利用三点确定圆心的方式，可直接通过旋转旋转托盘4，即可实现各个轴系的测量，操作简单而快速；同样道理，当具有两个待测轴系16时，只要让中心孔41位于同一水平面上的两个待测轴系16的横切面中心的中间即可，对于具有一个待测轴系16，则无需转动；本发明实施例另一个好处在于，可实现在同一台圆锥滚子轴承轴系高度测量装置中，只需通过更换不同的旋转托盘4(不同位置的中心孔41及定位孔42)、固定罩5、标准棒91等部件，即可测量不同中心距、不同圆锥滚子轴承外径的变速箱待测轴系16的高度，使用极为方便，且成本大大降低。

如图3所示，也可参见图6，作为优选，所述高度测量装置还包括固定棒92，所述固定棒92位于所述待测轴承1的输入轴11上方，且固定棒92下端与所述输入轴11上的轴承顶部相贴，固定棒92上端穿过固定罩5伸至上方。

如图5所示，也可参见图2，作为优选，所述固定罩5的顶部平面设置有多个容纳孔51，所述容纳孔51分别用于容纳所述固定棒92、所述标准棒91，且所述容纳孔51与所述固定棒92、所述标准棒91之间均为间隙配合。

其中，输入轴11一般不用测试其高度，因此，通过固定棒92对其进行固定即可；容纳孔51与所述固定棒92、所述标准棒91之间均为间隙配合，更能实现与固定罩5的紧密固定；另外，一般为了连接紧密，在标准棒91、固定棒92底部设置凹槽，实现与待测轴系16、输入轴11的紧密配合。

如图8所示，也可参见图2，作为优选，所述压力驱动结构62为伺服电缸，所述位移测量结构61为位移传感器，所述位移传感器设置在所述伺服电缸的驱动轴上。其中，工作台2除了底部平台，在平台上还设置支架21，伺服电缸即通过L型支架22与工作台2的支架21固定连接。

如图2所示，作为优选，所述位移传感器设置有三个，三个所述位移传感器均匀的设置在所述伺服电缸的驱动轴的外缘。

如图8所示，作为优选，所述工作台2与所述定位托盘3上均设置有位置对应的半圆形通槽23，所述转动驱动结构7设置在所述工作台2下方，所述转动驱动结构7的驱动轴依次穿过所述工作台2的半圆形通槽23、所述定位托盘3的半圆形通槽23，并与所述待测轴承1的输入轴11通过花键连接。

作为优选，所述高度测量装置还包括控制器与托盘驱动结构，所述托盘驱动结构与所述旋转托盘4连接，所述控制器与所述托盘驱动结构、位移测量结构61、压力驱动结构62、转动驱动结构7分别连接。转动驱动结构7可采用伺服电机。其中，托盘驱动结构可采用油缸、动力臂等结构，能够对旋转托盘4进行驱动动作即可。

实施例二

本发明实施例中，高度测量装置的组合步骤如下：

定位托盘3通过一面两销与工作台2进行定位连接，在定位托盘3上有旋转中心销82和定位销83，定位销83可上下伸缩。滚珠旋转环81以旋转中心销82为圆心布置在定位托盘3上，旋转托盘4穿过旋转中心销82，布置在滚珠旋转环81上，可在滚珠旋转环81上自由转动。待测轴承1与旋转托盘4通过一面两销进行定位连接，伺服电机穿过工作台2、定位托盘3与待测轴承1的输入轴11前端花键连接，并固定在旋转托盘4上。伺服电机用于驱动待测轴承1的输入轴11带动其他各待测轴系16旋转。固定罩5与待测轴承1的离合器壳体连接面15通过螺栓紧固连接，同时三个标准棒91分别与待测轴承1的三个待测轴系16(包括差速器13的轴、输出轴12)配合，并且三个标准棒91与固定罩5配合。固定棒92与待测轴承1的输入轴11后端配合，将输入轴11固定至固定罩5上。L型支架22固定在工作台2上，伺服电缸固定在L型支架22上，伺服电缸的作用是可沿轴向伸缩，并可准确控制轴向预紧力。3个位移传感器布置在伺服电缸的驱动轴上。

本发明实施例的工作原理如下：

①如图6所示，待测轴系16高度测量原理：通过该台装置测量获得H1高度值，固定罩5加工好后，可获得其H2的高度值；标准棒91加工好后，可获得其H3的高度值；差速器13的待测轴系16的高度值H的计算公式为：H＝H1+H2-H3。

②如图7所示，不同中心距变速箱使用同一装置测量：由于需要测量变速箱三个待测轴系16的轴系高度，故以三个待测轴系16的中心点作圆，将其圆心设置为旋转中心销82(即中心孔41的位置)的位置，通过旋转旋转托盘4，可使旋转托盘4上的所有部件一起旋转，当旋转至预定位置时，定位销83可弹起进入定位孔42对旋转托盘4进行定位。不同变速箱仅需要制作不同的旋转托盘4即可。

③不同圆锥滚子轴承规格使用同一装置测量：标准棒91的下端直径d2、上端直径d1与实际圆锥滚子轴承均相等。当伺服电缸向下移动时，保证与各标准棒91的上端匹配，同时3个位移传感器与固定罩5上的平面贴合，测量两者的高度差值。不同圆锥滚子轴承外圈的待测轴系16仅需制作不同的标准棒91即可。

④如图9所示，位移传感器标零流程：将标定块63放至伺服电缸下方，启动伺服电缸，对标定块63施加一定轴向力，位移传感器与标定块63接触，将此时位移传感器中的该点定义为标定目标值A(即标定块63的高度值)。

⑤本发明的工作流程：待测轴承1采用手动拨动同步器的方式挂上某档位，并将固定罩5、标准棒91等装配好，可保证待测轴系16旋转后不发生晃动，能平稳转动。旋转旋转托盘4，使定位销83弹起对旋转托盘4定位。启动伺服电机进行轴系旋转，转速40rpm，保证轴系转动正常无卡滞。随后伺服电缸带动位移传感器向下移动，通过标准棒91施加800N的轴向力至圆锥滚子轴承外圈的待测轴系16上。位移传感器采集多组数据，求均值获得高度H1。伺服电缸随后返回。定位销83回缩，旋转旋转托盘4至另一待测轴系16中心，定位销83弹起对旋转托盘4定位。启动伺服电机进行轴系旋转，速40rpm，保证轴系转动正常无卡滞。随后伺服电缸带动位移传感器向下移动，通过标准棒91施加800N的轴向力至圆锥滚子轴承外圈上。位移传感器采集多组数据，求均值获得高度H1。伺服电缸随后返回。重复以上步骤，待所有待测轴系16测量完毕后结束测量程序。将测量数据输入垫片厚度计算系统，即可完成圆锥滚子轴承选垫工作。

本发明技术方案带来的有益效果在于：可实现在同一台圆锥滚子轴承轴系高度测量装置中，通过更换不同的旋转托盘4、固定罩5、标准棒91等部件，即可测量不同中心距、不同圆锥滚子轴承外径的变速箱轴系高度；利用三点确定圆心的方式，实现同一台装置测量变速箱不同待测轴系16的高度；且创新的使用了固定罩5，对变速器内部所有轴系提供支撑，使轴系转动时允许平稳；通过伺服电缸对轴系进行轴向预紧压力；利用标准棒91的上下直径可变性，使同一台装置满足不同圆锥滚子轴承外径的变化。

以上依据图式所示的实施例详细说明了本发明的构造、特征及作用效果，以上所述仅为本发明的较佳实施例，但本发明不以图面所示限定实施范围，凡是依照本发明的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书与图示所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种高度测量装置，用于测量待测轴承的待测轴系高度，待测轴承固定在离合器壳体上，其特征在于，所述高度测量装置包括：工作台、定位托盘、旋转托盘、标准棒、顶部为平面的固定罩、位移测量结构、压力驱动结构与转动驱动结构，所述定位托盘固定在所述工作台上表面，所述旋转托盘可转动的设置在所述定位托盘上，离合器壳体固定在所述旋转托盘上，所述固定罩罩装在所述待测轴承上，且所述固定罩与所述离合器壳体固定连接，所述固定罩下端面与所述待测轴承的离合器壳体连接面平齐，所述转动驱动结构与所述待测轴承的输入轴连接，所述标准棒位于所述待测轴系上方，且标准棒下端与所述待测轴系上的轴承相贴，标准棒上端穿过固定罩伸至上方，所述压力驱动结构位于所述标准棒上方，且所述压力驱动结构与所述工作台固定连接，所述压力驱动结构的驱动轴用于向标准棒施加轴向压力，所述位移测量结构设置在所述压力驱动结构的驱动轴上，所述位移测量结构用于测量所述标准棒顶部到所述固定罩顶部平面的距离。

2.根据权利要求1所述的高度测量装置，其特征在于，所述高度测量装置还包括旋转定位结构，所述旋转定位结构设置在所述定位托盘与所述旋转托盘之间，使得所述定位托盘与所述旋转托盘既可相对转动，又可相对静止。

3.根据权利要求2所述的高度测量装置，其特征在于，所述旋转定位结构包括滚珠旋转环、旋转中心销与定位销，所述滚珠旋转环、所述旋转中心销与所述定位销均设置在所述定位托盘上，且所述滚珠旋转环位于所述定位托盘与所述旋转托盘之间，所述旋转托盘上设置有中心孔、定位孔，分别用于容纳所述旋转中心销、所述定位销，所述定位销可上下伸缩，所述旋转托盘以所述旋转中心销为圆心转动，所述定位销与所述定位孔配合，使所述定位托盘与所述旋转托盘相对静止。

4.根据权利要求3所述的高度测量装置，其特征在于，所述待测轴承上具有三个待测轴系，所述中心孔设置在，到位于同一水平面上的三个所述待测轴系的横切面中心的距离均相等处。

5.根据权利要求1所述的高度测量装置，其特征在于，所述高度测量装置还包括固定棒，所述固定棒位于所述待测轴承的输入轴上方，且固定棒下端与所述输入轴上的轴承相贴，固定棒上端穿过固定罩伸至上方。

6.根据权利要求5所述的高度测量装置，其特征在于，所述固定罩的顶部平面设置有多个容纳孔，所述容纳孔分别用于容纳所述固定棒、所述标准棒，且所述容纳孔与所述固定棒、所述标准棒之间均为间隙配合。

7.根据权利要求1所述的高度测量装置，其特征在于，所述压力驱动结构为伺服电缸，所述位移测量结构为位移传感器，所述位移传感器设置在所述伺服电缸的驱动轴上。

8.根据权利要求7所述的高度测量装置，其特征在于，所述位移传感器设置有三个，三个所述位移传感器均匀的设置在所述伺服电缸的驱动轴的外缘。

9.根据权利要求1所述的高度测量装置，其特征在于，所述工作台与所述定位托盘上均设置有位置对应的半圆形通槽，所述转动驱动结构设置在所述工作台下方，所述转动驱动结构的驱动轴依次穿过所述工作台的半圆形通槽、所述定位托盘的半圆形通槽，并与所述待测轴承的输入轴通过花键连接。

10.根据权利要求1-9任一项所述的高度测量装置，其特征在于，所述高度测量装置还包括控制器与托盘驱动结构，所述托盘驱动结构与所述旋转托盘连接，所述控制器与所述托盘驱动结构、位移测量结构、压力驱动结构、转动驱动结构分别连接。