CN2784877Y - 盘形凸轮廓线在线检测装置 - Google Patents

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李超
陈玲
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Abstract

本实用新型公开了一种盘形凸轮廓线在线检测装置，包括：光电编码盘和容栅或光栅测量系统；光电编码盘及容栅或光栅测量系统的数据输出接口与计算机的相应输入接口连接。光电编码盘加装在凸轮轴的一端；容栅或光栅测量系统由测量支架、长尺和短尺及数显装置组成；短尺安装在测量支架上，长尺可以在短尺中相对滑动，前端安装圆弧形测量头。本实用新型盘形凸轮廓线在线检测装置，有别于现有测量手法的优点是实现了凸轮廓线的在线测量。

Description

盘形凸轮廓线在线检测装置
                      技术领域
本实用新型涉及一种机械零部件检测仪器，具体说是一种盘形凸轮廓线在线检测装置。
                      背景技术
盘形凸轮是一个外圆周具有曲线轮廓的构件，与从动件和机架一起组成凸轮机构，在机械中作为自动控制机械动作的命令发布者，只要设计出适当的凸轮轮廓，便可使从动件按各种预定的规律运动。因此，设计或获得正确的凸轮廓线是整个机械能否正常工作的技术关键之一。
在生产实践中，有时需要测绘出已有凸轮的轮廓曲线，特别是不允许把凸轮从机械上拆下，只能在线测量的情况，目前还没有发现有合适的测量仪器能够直接完成这项工作。
                      实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题在于弥补现有技术存在的空白，提供一种不必把被测凸轮拆下，在装有凸轮的机械上直接测绘出凸轮廓线的盘形凸轮廓线在线检测装置。
本实用新型的基本原理
盘形凸轮的廓线是平面曲线，其表述可以用平面直角坐标系的(x，y)坐标值也可以用极坐标系的(θ，r)坐标值表示，两者可以通过直角坐标系与极坐标系的互换关系公式进行互换。本专利选择用极坐标的方式检测凸轮的廓形线。
凸轮被安装在凸轮轴上，工作时凸轮轴带动凸轮旋转，凸轮轴转过的角度与凸轮转过的角度相等。凸轮曲线上的点则是随着向径角θ的变化其向径r按特定的规律变化。只要能够在凸轮轴的某向径角θi测量出对应的向径ri值，并在下一个向径角θi+1点测量出ri+1，这样一直做下去，就能得到凸轮廓线上一系列个点的极坐标值。把这些点平滑地连接起来就是实际凸轮曲线的近似曲线。曲线的近似程度取决于曲线上测量的点数，分布情况以及测量精度。当测量测点数足够多，分布合理，测量手段能够保证精度时，在工程上就可以把测得的曲线作为凸轮的实际曲线。
综上所述可知，在凸轮廓线的测试过程中，只要能够准确地测量出廓线上一系列点的向径角θ、和向径r，并保持测量的点数和密集程度，就可以用测得的结果拟合出凸轮的廓线。按此廓形线加工出的凸轮与原凸轮可以实现互换。
本实用新型盘形凸轮廓线在线检测装置，包括：
——光电编码盘作为向径角测量装置；
——容栅或光栅测量系统作为向径测量装置；
光电编码盘及容栅或光栅测量系统的数据输出接口与计算机的相应输入接口连接。
光电编码盘加装在凸轮轴的一端；容栅或光栅测量系统由测量支架、长尺和短尺及数显装置组成；短尺安装在测量支架上，长尺可以在短尺中相对滑动，前端安装圆弧形测量头。
本实用新型盘形凸轮廓线在线检测装置，有别于现有测量手法的优点是实现了凸轮廓线的在线测量。
                      附图说明
图1、为本实用新型盘形凸轮廓线在线检测装置构成示意图；
图2、为光电编码盘安装示意图；
图3、为容栅或光栅测量系统结构及安装示意图。
                    具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本实用新型作进一步详细说明。
实施例1
如图1、2和3所示，盘形凸轮廓线在线检测装置包括：
——光电编码盘1作为向径角测量装置，安装于凸轮轴的一端；
一般情况下，凸轮轴运动的输入是从轴的一端通过连轴节或其它传动形式传入，另一端空置。可以在此空置的轴端通过机械连接安装一个光电编码盘。由于编码盘重量较轻，要求驱动力矩很小，且对中性要求不很高，而一般凸轮轴在加工时会在轴端留下加工时的工艺中心孔，因此可以利用这个中心孔和凸轮轴的端面固定驱动编码盘的小轴。如图2所示，该小轴靠比中心孔略小的顶尖插入中心孔定位定中心(顶尖在弹簧的作用下保证了顶尖定位的可靠)，与凸轮端面的连接可以是在凸轮轴上打小螺钉孔用螺钉连接，如图2所示。编码盘支架2可以安装在凸轮轴的轴承座上，也可以根据现场的情况安装在其它固定的地方。小轴与编码盘输入轴用连轴器联结。
——容栅或光栅测量系统作为向径测量装置；
市场上现有的容栅(一般分辨率为0.01mm)或光栅(分辨率可达0.0005mm)测量系统由长尺3和短尺4及数显装置组成，容栅或光栅长度与被测凸轮的最大与最小圆弧半径的差值，即测量范围相一致。在凸轮在线测量时，把短尺固定在测量支架7上，长尺的一端固定一个有圆弧的测量头5，测量头在弹簧力的作用下始终与凸轮廓线6接触。凸轮转动时，测量头在廓线上滑动，并在廓线的作用下带动长尺在其短尺中相对滑动，读数系统测量出长尺相对于短尺的滑动距离。
用可调整测量支架7保证测量头5的移动轨迹是沿着凸轮轴的径向，或沿着与径向为已知距离的平行线方向。
光电编码盘及容栅或光栅测量系统的数据输出接口与计算机的相应输入接口连接。
测量数据的采集
测量可以从凸轮廓线的任意点开始，但为了使测量数据明了有序，一般可选择在编码盘的零位，并在码盘安装时让其零位对应在凸轮的基圆上。当凸轮缓慢转过一个角度，可以用数显表直接读出码盘的相对零位的转角，同时在容栅或光栅数显表上读出测量点的相对位移量。数据的采集密度根据精度要求合理安排。精度要求高的廓线采集点可密些，反之则可疏些。若用计算机自动采集数据，则可设定一个单位数据采集角，此采集角要与编码盘的分辨率相一致，可以在码盘转过一个或多个分辨角时计算机采集一次容栅或光栅的数据。
数据的处理
以上在容栅或光栅上采集得到的数据只是一些相对于某个设定零点的距离，想得到相对于凸轮旋转中心即极坐标原点的数据还需找到原点相对于设定零点的坐标。一般的凸轮廓线都有一个对应近休止角的基圆弧和对应远休止角的最大圆弧(或者两者只有一个)，其圆心与凸轮极坐标原点是重合的。只要在这个圆弧上测得三个点的坐标值，就可以由平面三点确定一个圆的原理计算出圆心的相对坐标。各点的极坐标值为其相对坐标与圆心相对坐标的差值。
凸轮曲线的拟合
以上得到了凸轮廓线上离散点的极坐标值，通过曲线拟合软件就可把凸轮曲线拟合并打印出来。或直接通过计算机辅助设计/制造(CAD/CAM)软件直接转化成数控加工程序，在数控机床上加工出新凸轮。

Claims (1)

1、一种盘形凸轮廓线在线检测装置，包括：
——光电编码盘(1)作为向径角测量装置；
——容栅或光栅测量系统作为向径测量装置；
光电编码盘(1)及容栅或光栅测量系统的数据输出接口与计算机的相应输入接口连接；
其特征是：光电编码盘加装在凸轮轴的一端；容栅或光栅测量系统由测量支架(7)、长尺(3)和短尺(4)及数显装置组成；短尺(4)安装在测量支架(7)上，长尺(3)可以在短尺(4)中相对滑动，其前端安装圆弧形测量头(5)。
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