CN208269872U - 一种梯形活塞环高度测量仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型所述的一种梯形活塞环高度测量仪包括测量仪主机、信号处理电路和中央控制器；测量仪主机包括底座、工作台组件和传感器组件；工作台组件包括支柱、工作台、定位机构和驱动机构，支柱设置在底座上，定位机构包括定位台、定位块、定位柱和压板，定位台设置在工作台上，定位块设置在定位台前端的中心位置；传感器组件包括立柱、微调机构、上位移传感器、直角支架、下位移传感器、固定块和水平位移传感器，立柱垂直设置在底座上，微调机构用于调节上位移传感器的水平位置，直角支架用于固定下位移传感器，固定块用于固定水平位移传感器；上位移传感器、下位移传感器和水平位移传感器均通过信号处理电路与中央控制器通信连接。

Description

一种梯形活塞环高度测量仪

技术领域

本实用新型涉及发动机关键零件活塞环领域，尤其涉及一种梯形活塞环高度测量仪。

背景技术

梯形活塞环是一种特殊结构的活塞环，这种结构设计是为了更好的提高发动机性能。它除了具有一般活塞环的保持气密性、控制机油、传热和支撑作用外，还有一个更重要的作用是能自动清除活塞环槽中的燃烧残留物，防止活塞环粘结，目前已广泛应用于中高档发动机的第一道环上。

梯形活塞环的截面结构为梯形，又分为梯形活塞环和楔形活塞环两种；梯形活塞环的上、下截面均有斜角，而楔形活塞环只有一面有斜角。为保证活塞环成品的质量，必须对活塞环的几何参数进行检测，如图1所示：梯形活塞环的几何参数检测包括梯形角的角度α（α=α1+α2）和梯形活塞环的高度△h（△h=△h1+△h2）；根据行业要求，△L1（1.5mm-2.0mm）为定值。

目前，市场有多种活塞环高度测量装置，在测量梯形活塞环高度时，基本上都是手动检测活塞环高度，且梯形活塞环的高度△h和梯形角的角度α不能同时进行检测。这种手动测量方式效率低，并且读数易产生人为误差，还具有数据统计分析困难等功能缺陷。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种梯形活塞环高度测量仪，能够对梯形活塞环的高度和梯形角进行同时检测，且测量效率和测量精度均高于手动测量的方式。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种梯形活塞环高度测量仪，包括测量仪主机、信号处理电路和中央控制器；

所述测量仪主机包括底座、工作台组件和传感器组件；工作台组件包括支柱、工作台、定位机构、驱动机构和限位机构，支柱设置在底座上，工作台设置在支柱上，定位机构包括定位台、定位块、定位柱和压板，定位台设置在工作台上，定位块设置在定位台前端的中心位置，定位柱用于定位被检测梯形活塞环，压板用于将被检测梯形活塞环固定在定位台上，驱动机构用于在中央控制器的控制下驱动定位台在工作台上水平移动，限位机构固定在工作台上且用于对定位台的水平位移进行限位；所述传感器组件包括立柱、微调机构、上位移传感器、直角支架、下位移传感器、固定块和水平位移传感器，所述立柱垂直设置在底座上，微调机构设置在立柱上用于调节上位移传感器的水平位置，直角支架设置在立柱上用于固定下位移传感器，固定块设置在工作台下用于固定水平位移传感器；

所述上位移传感器、下位移传感器和水平位移传感器均通过信号处理电路与中央控制器通信连接。

所述工作台组件中的驱动机构包括滑块、直线导轨、传动件、滚珠丝杠机构和驱动电机；定位台下设置有滑块，滑块与直线导轨滑动连接；驱动电机通过滚珠丝杠机构和传动件驱动滑块在直线导轨上滑动。

所述定位台上开设有多道凹槽，且多道凹槽呈田字形分布在定位台上。

所述限位机构采用行程开关，行程开关的输出端与中央处理器的输入端连接。

所述工作台组件还包括复位机构，所述复位机构采用弹簧，弹簧的固定端固定在支柱上，弹簧的动作端固定在滑块上。

所述微调机构采用片簧微调机构，上位移传感器微调机构设置在立柱上，立柱设置在底座上。

所述信号处理电路包括放大电路、滤波电路和A/D转换电路。

所述中央控制器采用PLC。

所述定位机构还包括脚踏，脚踏通过传动装置控制压板动作。

本实用新型的有益效果：

本实用新型所述的一种梯形活塞环高度测量仪，利用定位块和定位柱限定被检测梯形活塞环在定位台上的位置，同时利用经过对中处理的上位移传感器和下位移传感器测量△h1、△h2的值，进而计算得到梯形活塞环的高度△h的值，同时还可计算得到梯形角的角度α的值，在此过程中，只需人工放置好被检测梯形活塞环的位置即可，测量效率和测量精度均高于手动测量的方式。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的测量原理示意图；

图2为本实用新型的结构示意图；

图3为本实用新型所述定位台的结构示意图；

图4为本实用新型所述微调机构的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图2和图3所示：本实用新型所述的一种梯形活塞环高度测量仪，包括测量仪主机、信号处理电路和中央控制器；

所述测量仪主机包括底座1、工作台3组件和传感器组件；工作台3组件包括支柱2、工作台3、定位机构、驱动机构和限位机构16，支柱2设置在底座1上，工作台3设置在支柱2上，定位机构包括定位台4、定位块42、定位柱43和压板45，定位台4设置在工作台3上，定位块42设置在定位台4前端的中心位置，定位柱43用于定位被检测梯形活塞环44，压板45用于将被检测梯形活塞环44固定在定位台4上，驱动机构用于在中央控制器的控制下驱动定位台4在工作台3上水平移动，限位机构16固定在工作台3上且用于对定位台4的水平位移进行限位；所述传感器组件包括立柱14、微调机构13、上位移传感器12、直角支架15、下位移传感器、固定块11和水平位移传感器10，所述立柱14垂直设置在底座1上，微调机构13设置在立柱14上用于调节上位移传感器12的水平位置，直角支架15设置在立柱14上用于固定下位移传感器，固定块11设置在工作台3下用于固定水平位移传感器10；

所述上位移传感器12、下位移传感器和水平位移传感器10均通过信号处理电路与中央控制器通信连接。

优选方案为：所述驱动机构包括滑块7、直线导轨8、传动件6、滚珠丝杠机构5和驱动电机；定位台4下设置有滑块7，滑块7与直线导轨8滑动连接；驱动电机通过滚珠丝杠机构5和传动件6驱动滑块7在直线导轨8上滑动；驱动电机采用步进电机，驱动电机的输入端通过步进电机控制电路与中央控制器的输出端连接；在中央控制器的控制下，通过滚珠丝杠机构5和传动件6，定位台4能够精准的直线导轨8上水平移动，以保证测量结果的精确性和可靠性。

如图3所示：优选方案为：所述定位台4上开设有多道凹槽41，多道凹槽41呈田字形，目的是减少加工面积的同时还能够防止灰尘等颗粒物粘结在定位台4上，以保持定位台4的干净、整洁。

优选方案为：所述限位机构16采用行程开关，行程开关的输出端与中央处理器17的输入端连接，当行程开关检测到定位台4到位后，即向中央控制器发送定位台4到位信号，中央控制器通过步进电机控制电路控制步进电机停止运行，防止定位台4由于运动量过大而撞击水平位移传感器10等。

优选方案为：所述工作台3组件还包括复位机构，所述复位机构采用弹簧9，弹簧9的固定端固定在支柱2上，弹簧9的动作端固定在滑块7上；当中央控制器通过步进电机控制电路控制步进电机停止运行后，定位台4可在弹簧9的弹力作用下自动复位。

如图4所示：优选方案为：所述微调机构13采用片簧微调机构13；如图3所示，所述片簧微调机构13包括传感器夹具131、下支撑132、前后调节螺钉133、前后压块134、前后变形簧片135、簧片压块136、中间支撑137、左右调节螺钉138、左右压块139、上支撑130和左右变形簧片1301，上位移传感器12夹持在传感器夹具131上，使用时，通过旋转左右调节螺钉138使左右变形簧片1301发生形变，从而使传感器夹具131产生左右方向的微小移动，由于左右变形簧片1301有两块，且平行安装在中间支撑137和上支撑130之间，因此，可保证传感器的左右位移是平移，防止上位移传感器12在垂直方向上发生倾斜，进一步保证了测量结果的准确定和可靠性。

优选方案为：所述信号处理电路包括放大电路、滤波电路和A/D转换电路，由于上位移传感器12、下位移传感器和水平位移传感器10测量的均为小信号，因此，需要利用放大电路对小信号进行放大处理，进一步的，由于测量环境等噪声的干扰，位移信号还需经过滤波电路去除噪声，进一步的，传感器测得的模拟位移信号还需经过A/D转换电路转化为中央控制器能够处理的数字位移信号。

优选方案为：所述中央控制器采用PLC，PLC处理速度快，且价格便宜；进一步的，中央处理器17还包括显示装置，显示装置用于显示PLC的处理结果。

优选方案为：所述定位机构还包括脚踏，脚踏通过传动装置控制压板45动作，解放了双手，增加了操作的可控性；其中，利用脚踏通过传动装置控制压板45动作属于现有成熟技术，这里不再赘述。

利用本实用新型所述的一种梯形活塞环高度测量仪测量梯形活塞环的梯形角α和梯形活塞环的高度△h的过程为：

1、首先将上位移传感器12和下位移传感器进行对中：选取任意一块梯形块，放置在定位台4上由压板45压紧后，记录显示装置显示的上位移传感器12和下位移传感器测得的数字量数值的和M1；然后将梯形块反方向放置，记录显示装置显示的上位移传感器12和下位移传感器测得的数字量数值的和M2；当M1与M2的差值的绝对值小于M时，即认为上位移传感器12和下位移传感器已“对中”；其中，M的值根据测量精度的要求设置，一般M的取值小于3微米；

2、其次确定△L1：由于△L1（1.5mm-2.0mm）为定值，且定位块42的位置固定，上位移传感器12的位置也是固定的，因此要求安装时，上位移传感器12在定位台4上的垂足与定位块42之间的距离为 △L1，△L1的值根据测量精度的要求设置，本实用新型中△L1=1.5mm；

3、△h1、△h2、△L2的测量：测量时，首先将被检测梯形活塞环44放置在定位台4上，且利用定位块42和定位柱43将被检测梯形活塞环44定位，保证被检测梯形活塞环44的位置是“正”的，再利用压板45固定被检测梯形活塞环44；其次，步进电机在中央控制器的控制下动作，并通过滚珠丝杠机构5和传动件6驱动定位台4在直线导轨8上运动，直至行程开关检测到定位台4到位信号；在此过程中，上位移传感器12和下位移传感器同时对被检测梯形活塞环44的上、下侧面进行扫描，且通过水平位移传感器10记录定位台4即被检测梯形活塞环44的水平位移，然后，中央控制器控制分别对上位移传感器12、下位移传感器和水平位移传感器10测得的位移信号进行处理，进而通过显示装置显示△h1、△h2和△L2的值；

4、计算梯形角的角度α（α=α1+α2）和梯形活塞环的高度△h（△h=△h1+△h2）；

△h=△h1+△h2；

根据三角函数定理可得：α1=arctg(△h1/△L2)

α2=arctg(△h2/△L2)

既得：α=α1+α2。

本实用新型所述的一种梯形活塞环高度测量仪，利用定位块42和定位柱43限定被检测梯形活塞环44在定位台4上的位置，同时利用经过对中处理的上位移传感器12和下位移传感器测量△h1、△h2的值，进而计算得到梯形活塞环的高度△h的值，同时还可计算得到梯形角的角度α的值，在此过程中，只需人工放置好被检测梯形活塞环44的位置即可，测量效率和测量精度均高于手动测量的方式。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种梯形活塞环高度测量仪，其特征在于：包括测量仪主机、信号处理电路和中央控制器；

所述测量仪主机包括底座、工作台组件和传感器组件；工作台组件包括支柱、工作台、定位机构、驱动机构和限位机构，支柱设置在底座上，工作台设置在支柱上，定位机构包括定位台、定位块、定位柱和压板，定位台设置在工作台上，定位块设置在定位台前端的中心位置，定位柱用于定位被检测梯形活塞环，压板用于将被检测梯形活塞环固定在定位台上，驱动机构用于在中央控制器的控制下驱动定位台在工作台上水平移动，限位机构固定在工作台上且用于对定位台的水平位移进行限位；所述传感器组件包括立柱、微调机构、上位移传感器、直角支架、下位移传感器、固定块和水平位移传感器，所述立柱垂直设置在底座上，微调机构设置在立柱上用于调节上位移传感器的水平位置，直角支架设置在立柱上用于固定下位移传感器，固定块设置在工作台下用于固定水平位移传感器；

所述上位移传感器、下位移传感器和水平位移传感器均通过信号处理电路与中央控制器通信连接。

2.根据权利要求1所述的一种梯形活塞环高度测量仪，其特征在于：所述工作台组件中的驱动机构包括滑块、直线导轨、传动件、滚珠丝杠机构和驱动电机；定位台下设置有滑块，滑块与直线导轨滑动连接；驱动电机通过滚珠丝杠机构和传动件驱动滑块在直线导轨上滑动。

3.根据权利要求2所述的一种梯形活塞环高度测量仪，其特征在于：所述定位台上开设有多道凹槽，且多道凹槽呈田字形分布在定位台上。

4.根据权利要求1所述的一种梯形活塞环高度测量仪，其特征在于：所述限位机构采用行程开关，行程开关的输出端与中央处理器的输入端连接。

5.根据权利要求2所述的一种梯形活塞环高度测量仪，其特征在于：所述工作台组件还包括复位机构，所述复位机构采用弹簧，弹簧的固定端固定在支柱上，弹簧的动作端固定在滑块上。

6.根据权利要求1所述的一种梯形活塞环高度测量仪，其特征在于：所述微调机构采用片簧微调机构，上位移传感器微调机构设置在立柱上，立柱设置在底座上。

7.根据权利要求1所述的一种梯形活塞环高度测量仪，其特征在于：所述信号处理电路包括放大电路、滤波电路和A/D转换电路。

8.根据权利要求1所述的一种梯形活塞环高度测量仪，其特征在于：所述中央控制器采用PLC。

9.根据权利要求1所述的一种梯形活塞环高度测量仪，其特征在于：所述定位机构还包括脚踏，脚踏通过传动装置控制压板动作。