專利名稱：曲軸多參數(shù)氣動(dòng)測(cè)量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于機(jī)械檢測(cè)領(lǐng)域，涉及一種曲軸多參數(shù)氣動(dòng)測(cè)量裝置。
背景技術(shù)：
曲軸加工精度高、形狀復(fù)雜且被測(cè)參數(shù)多，常用的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)手段機(jī)械式量檢具、浮標(biāo)式氣動(dòng)量?jī)x，沒有運(yùn)算、打印及存貯等數(shù)據(jù)處理功能，且不能真實(shí)測(cè)量徑向、軸向跳動(dòng)量以及圓度、錐度等工藝要求的動(dòng)態(tài)測(cè)量項(xiàng)目。而通用計(jì)量?jī)x器和三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)也不能適應(yīng)高節(jié)拍、大批量生產(chǎn)的需要。因而配置專用的多參數(shù)測(cè)量系統(tǒng)是曲軸加工生產(chǎn)質(zhì)量控制的需要。由于電動(dòng)測(cè)量便于數(shù)據(jù)處理、存儲(chǔ)和控制，因而曲軸多參數(shù)測(cè)量裝置普遍采用電動(dòng)測(cè)量，但它存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本和故障率高等缺陷。氣動(dòng)測(cè)量具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低及非接觸等優(yōu)點(diǎn)，特別方便于內(nèi)尺寸、小尺寸測(cè)量，但卻不易作數(shù)據(jù)處理和存儲(chǔ)。在氣動(dòng)測(cè)量的基礎(chǔ)上采用氣電轉(zhuǎn)換技術(shù)開發(fā)的曲軸測(cè)量裝置，實(shí)現(xiàn)了多參數(shù)測(cè)量數(shù)字化，能夠集中體現(xiàn)氣動(dòng)測(cè)量與電動(dòng)測(cè)量的優(yōu)點(diǎn)，在機(jī)械測(cè)量領(lǐng)域有著較好的應(yīng)用前景。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型為了解決曲軸多參數(shù)的測(cè)量問題，提出一種曲軸多參數(shù)氣動(dòng)測(cè)量裝置，其特征在于所述測(cè)量裝置包括氣動(dòng)系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)和機(jī)械系統(tǒng)，所述機(jī)械系統(tǒng)包括基座、升降機(jī)構(gòu)、測(cè)量機(jī)構(gòu)及軸向伸縮測(cè)量機(jī)構(gòu)，所述軸向伸縮測(cè)量機(jī)構(gòu)位于所述基座右側(cè)；所述升降機(jī)構(gòu)位于所述基座的箱體內(nèi)部；所述測(cè)量機(jī)構(gòu)包括五個(gè)沿軸向平行放置的布置有氣動(dòng)噴嘴測(cè)頭的測(cè)量定位V型座，所述測(cè)量定位V型座垂直安裝在所述基座的上平面；所述氣動(dòng)噴嘴測(cè)頭由所述氣動(dòng)系統(tǒng)控制；所述電氣系統(tǒng)與所述氣動(dòng)系統(tǒng)聯(lián)接，為工業(yè)計(jì)算機(jī)控制的氣—電轉(zhuǎn)換測(cè)量系統(tǒng)。
該曲軸氣動(dòng)多參數(shù)測(cè)量裝置可檢測(cè)曲軸尺寸與形狀位置加工誤差，實(shí)現(xiàn)了曲軸的在線多參數(shù)測(cè)量，以數(shù)據(jù)和圖表形式顯示的曲軸最終檢測(cè)信息，便于及時(shí)調(diào)整工藝和機(jī)床，提高下線成品合格率。


圖1是本實(shí)用新型的測(cè)量裝置示意圖；圖2是本實(shí)用新型的軸向伸縮測(cè)量機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本實(shí)用新型的第一、五測(cè)量座測(cè)頭及定位結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是圖3的B向視圖；圖5是本實(shí)用新型的第二、三、四測(cè)量座測(cè)頭分布結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是圖4的C向視圖；圖7是本實(shí)用新型的第三測(cè)量座噴嘴結(jié)構(gòu)示意圖；圖8是本實(shí)用新型的氣動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)圖；圖9是本實(shí)用新型的測(cè)量流程圖。
具體實(shí)施方案如圖1所示，該曲軸測(cè)量裝置由機(jī)械系統(tǒng)、氣動(dòng)系統(tǒng)17和電氣系統(tǒng)8組成。基本測(cè)量原理是工件外形尺寸大小改變測(cè)頭與工件表面之間的氣隙，由此造成測(cè)頭與節(jié)流孔之間氣室壓力變化，通過差壓傳感器把氣壓變化轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，再由信號(hào)調(diào)理電路放大處理后經(jīng)多路數(shù)據(jù)采集卡分時(shí)采樣，最后在工控機(jī)的控制下完成測(cè)量結(jié)果的顯示、報(bào)警、存儲(chǔ)、打印等任務(wù)。
機(jī)械測(cè)量系統(tǒng)主要包括基座1、升降機(jī)構(gòu)15、測(cè)量機(jī)構(gòu)14及軸向伸縮測(cè)量機(jī)構(gòu)5，其中測(cè)量機(jī)構(gòu)11和軸向伸縮測(cè)量機(jī)構(gòu)5安裝在基座1的上平面，測(cè)量機(jī)構(gòu)11有五個(gè)測(cè)量定位座，沿軸向平行放置；軸向伸縮測(cè)量機(jī)構(gòu)5位于基座1的右側(cè)。如圖2所示，軸向伸縮測(cè)量機(jī)構(gòu)5包括基座13、測(cè)量芯軸20、接觸式氣動(dòng)測(cè)頭和導(dǎo)軌4、氣缸7等，測(cè)量芯軸20為氣動(dòng)噴嘴式芯軸，在氣缸7的驅(qū)動(dòng)下可以沿著導(dǎo)軌4軸向滑動(dòng)，用于測(cè)量軸承孔直徑和跳動(dòng)；接觸式測(cè)頭22沿軸向安裝在滑塊26的端面，用于測(cè)量端面跳動(dòng)；在測(cè)量芯軸20兩側(cè)設(shè)置有杠桿機(jī)構(gòu)19、21，接觸式測(cè)頭23、24、25沿徑向布置在滑塊上，分別與杠桿機(jī)構(gòu)21、19接觸，用于測(cè)量飛輪定位軸頸的直徑、徑跳；測(cè)量芯軸20及接觸式測(cè)頭23、24、25均通過氣管18與氣動(dòng)系統(tǒng)連接。這些測(cè)頭分布結(jié)構(gòu)合理、緊湊且根據(jù)測(cè)量要求選用了不同類型的測(cè)頭，包括接觸式測(cè)頭、矩形噴嘴和圓形噴嘴等。測(cè)量時(shí)，該機(jī)構(gòu)在氣缸的推動(dòng)下到達(dá)測(cè)量位；測(cè)量完畢，該機(jī)構(gòu)退出測(cè)量位，完成一個(gè)測(cè)量周期；升降機(jī)構(gòu)15位于基座1的箱體內(nèi)部，是為方便曲軸的裝卸，使其順利到達(dá)測(cè)量位置而設(shè)計(jì)的，包括兩個(gè)V型叉2和氣缸驅(qū)動(dòng)的連桿機(jī)構(gòu)16，兩V型叉2垂直于工件軸線平行放置，其下端與氣缸活塞桿連接；未測(cè)量時(shí)，兩V型叉2升至最頂端，等待從滾道上過來的曲軸3；測(cè)量開始，兩V型叉2緩緩下降，曲軸的第1，5主軸頸分別坐落至左右測(cè)量座兩定位V型上，兩V型叉2繼續(xù)下降并脫離曲軸3至最低位；測(cè)量動(dòng)作完成后，兩V型叉2緩緩上升，并在接觸曲軸3后抬高曲軸3，上升至最高位，完成一個(gè)升降周期。
曲軸所有被測(cè)軸頸的徑向跳動(dòng)都是以第一、五主軸頸的公共軸線為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和測(cè)量基準(zhǔn)，同時(shí)，第一、五主軸頸還要求測(cè)量三個(gè)截面直徑，在曲軸軸頸寬度僅28mm的范圍內(nèi)需要布置三對(duì)測(cè)頭，如圖3所示，在第一、五測(cè)量座的底部安裝高精度定位V型合金27，使測(cè)量與定位功能巧妙地結(jié)合在一起。如圖4所示，在第一、五測(cè)量座的側(cè)面與曲軸軸頸寬度相適應(yīng)的范圍內(nèi)水平布置有三對(duì)氣動(dòng)噴嘴測(cè)頭28、29、30，分別測(cè)量第一、第二、第三截面直徑，采用結(jié)構(gòu)尺寸小巧的氣動(dòng)噴嘴能夠很好地滿足所有測(cè)量項(xiàng)目的要求。對(duì)于曲軸第二、三、四軸頸，除了第一、五軸頸所要求的三個(gè)截面直徑參數(shù)以外，還要求測(cè)量徑向跳動(dòng)參數(shù)，因此在測(cè)量座的正下方安裝有測(cè)量徑跳的接觸式測(cè)頭31，在測(cè)量座的側(cè)面布置有三對(duì)氣動(dòng)噴嘴式測(cè)頭32、33、34，分別測(cè)量第一、第二、第三截面直徑，如圖5、圖6所示，通過對(duì)各個(gè)軸頸三個(gè)截面的直徑數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理可以獲得所要求的圓度、錐度等結(jié)構(gòu)參數(shù)。此外，如圖7所示，在第三測(cè)量座上除了在側(cè)面分布的三對(duì)氣動(dòng)噴嘴式測(cè)頭外，在左右側(cè)面還均布有測(cè)量左右止推面跳動(dòng)、寬度等參數(shù)的四個(gè)噴嘴35，即在該測(cè)量座上集中分布了11個(gè)噴嘴和測(cè)頭。該測(cè)量裝置的氣動(dòng)噴嘴式測(cè)頭均通過氣管18與氣動(dòng)系統(tǒng)17連接。此外，該測(cè)量裝置在滿足測(cè)量節(jié)拍的前提下，采用了三截面氣動(dòng)卡規(guī)測(cè)量四個(gè)連桿頸，即滿足了測(cè)量要求，又使測(cè)量裝置簡(jiǎn)單靈巧，避免了隨動(dòng)測(cè)量結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜等缺陷。
氣動(dòng)測(cè)量17系統(tǒng)如圖8所示，氣源通過氣路總閥后經(jīng)過一級(jí)過濾、二級(jí)過濾及干燥器到達(dá)儲(chǔ)氣罐，從儲(chǔ)氣罐輸送到39路測(cè)量氣路，39路測(cè)量氣路每一路結(jié)構(gòu)完全相同。從儲(chǔ)氣罐輸出的空氣通過穩(wěn)壓器后分為兩路，一路經(jīng)過節(jié)流孔到達(dá)調(diào)零錐閥，另一路經(jīng)過節(jié)流孔到達(dá)測(cè)量噴嘴，在兩氣路間串聯(lián)有氣電轉(zhuǎn)換器，接輸出電壓V。由于采用了一系列的空氣凈化及穩(wěn)壓裝置，保證了測(cè)量回路所需的氣源。39路測(cè)量氣路均有一個(gè)獨(dú)立的精密穩(wěn)壓器且采用差壓式測(cè)量，提高了測(cè)量精度，減小了測(cè)量誤差。
整個(gè)系統(tǒng)的工作是由電氣測(cè)量系統(tǒng)8控制，包括顯示器9、按鍵10及控制按鈕11，電氣測(cè)量系統(tǒng)7通過控制氣路12與機(jī)械系統(tǒng)連接。電氣測(cè)量系統(tǒng)是采用工業(yè)計(jì)算機(jī)控制的氣—電轉(zhuǎn)換測(cè)量系統(tǒng)。其原理是采用氣電轉(zhuǎn)換器，將氣動(dòng)差壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬電壓信號(hào)，由工業(yè)計(jì)算機(jī)對(duì)其進(jìn)行采集、計(jì)算和顯示，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)量、顯示和打印的測(cè)量系統(tǒng)。各測(cè)量通道不論是氣路還是電路都是相互獨(dú)立的，每通道都采用了硅壓阻式壓力傳感器作為氣電轉(zhuǎn)換器的核心，該壓力傳感器為微差壓傳感器，恒壓供電，全溫度補(bǔ)償及標(biāo)定，雙列直插封裝，響應(yīng)快，測(cè)量精度高。每路輸出電信號(hào)經(jīng)過高精度低功耗儀用放大器放大、濾波及計(jì)算機(jī)系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理后，在顯示器上顯示測(cè)量值。本系統(tǒng)為多通道、多參數(shù)測(cè)量，故A/D輸入和轉(zhuǎn)換部分采用了1個(gè)32路數(shù)據(jù)采集卡和1個(gè)16路數(shù)據(jù)采集卡。工業(yè)計(jì)算機(jī)既處理測(cè)量信息，還具有響應(yīng)外界輸入和故障診斷等功能，可直接顯示47個(gè)參數(shù)測(cè)量結(jié)果，且能夠同時(shí)判斷合格與否并給出超差信號(hào)。軟件結(jié)構(gòu)包括調(diào)零、倍率點(diǎn)模塊、測(cè)量模塊、保存數(shù)據(jù)模塊、打印數(shù)據(jù)模塊、統(tǒng)計(jì)分析模塊、用戶輸入模塊、故障診斷模塊、超差報(bào)警模塊等八部分組成。測(cè)量流程如圖9所示，開始進(jìn)行調(diào)整，進(jìn)行采樣、顯示調(diào)整值，校零并存儲(chǔ)零點(diǎn)值，再校倍率并存儲(chǔ)倍率值；然后進(jìn)入測(cè)量程序，采樣、測(cè)量主軸徑，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，顯示主軸徑測(cè)量值，然后依次測(cè)一連桿、顯示一連桿測(cè)量值，測(cè)二連桿顯示二連桿測(cè)量值，測(cè)三連桿顯示三連桿測(cè)量值，測(cè)四連桿顯示四連桿測(cè)量值，結(jié)束。
具體測(cè)量過程為將滾道上的待測(cè)曲軸放置于升至最高位的V型叉上；按下“下降”按扭直至曲軸脫離V型叉并落至定位V型上，此時(shí)軸向伸縮測(cè)量機(jī)構(gòu)在氣缸的推動(dòng)下到達(dá)測(cè)量位；轉(zhuǎn)動(dòng)曲軸一周，計(jì)算機(jī)采集并處理數(shù)據(jù)；測(cè)量完畢，按下“上升”按扭，V型叉上升并抬高曲軸；計(jì)算機(jī)顯示測(cè)量數(shù)據(jù)并超差報(bào)警。
該曲軸氣動(dòng)多參數(shù)測(cè)量裝置的應(yīng)用一方面可檢測(cè)曲軸幾乎所有尺寸與形狀位置加工誤差，反饋曲軸綜合檢測(cè)信息給前道工序，便于及時(shí)調(diào)整工藝和機(jī)床，保證下線成品質(zhì)量百分之百合格，從而實(shí)現(xiàn)曲軸加工生產(chǎn)的質(zhì)量控制；另一方面對(duì)于不適用于接觸式測(cè)量的薄壁零件和精密加工零件，采用氣動(dòng)在線檢測(cè)提供了可借鑒方法，為在機(jī)械加工領(lǐng)域推廣氣動(dòng)測(cè)量技術(shù)及多參數(shù)在線檢測(cè)技術(shù)提供了經(jīng)驗(yàn)。
權(quán)利要求1.一種曲軸多參數(shù)氣動(dòng)測(cè)量裝置，其特征在于所述測(cè)量裝置包括氣動(dòng)系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)和測(cè)量系統(tǒng)，所述測(cè)量系統(tǒng)包括基座、升降裝置、測(cè)量機(jī)構(gòu)及軸向伸縮測(cè)量機(jī)構(gòu)，所述軸向伸縮測(cè)量機(jī)構(gòu)位于所述基座右側(cè)；所述升降裝置位于所述基座的箱體內(nèi)部；所述測(cè)量機(jī)構(gòu)包括五個(gè)沿軸向平行放置的布置有氣動(dòng)噴嘴測(cè)頭的測(cè)量定位V型座，所述測(cè)量定位V型座垂直安裝在所述基座的上平面；所述氣動(dòng)噴嘴測(cè)頭由所述氣動(dòng)系統(tǒng)控制；所述電氣系統(tǒng)與所述氣動(dòng)系統(tǒng)聯(lián)接，為工業(yè)計(jì)算機(jī)控制的氣—電轉(zhuǎn)換測(cè)量系統(tǒng)。
2.如權(quán)利要求1所述的曲軸多參數(shù)氣動(dòng)測(cè)量裝置，其特征在于所述軸向伸縮測(cè)量機(jī)構(gòu)包括基座、測(cè)量芯軸、接觸式測(cè)頭，所述測(cè)量芯軸在氣缸的驅(qū)動(dòng)下可以沿著所述基座上的導(dǎo)軌軸向運(yùn)動(dòng)，所述接觸式測(cè)頭位于所述導(dǎo)軌兩側(cè)，測(cè)頭部分與所述導(dǎo)軌接觸。
3.如權(quán)利要求1所述的曲軸多參數(shù)氣動(dòng)測(cè)量裝置，其特征在于所述升降裝置包括兩個(gè)V型叉和氣缸驅(qū)動(dòng)的連桿機(jī)構(gòu)，所述兩V型叉軸向平行放置，通過穿過所述基座上平面定位孔的支撐桿支撐限位，所述支撐桿的下端與通過連桿與氣缸活塞桿連接；
4.如權(quán)利要求1所述的曲軸多參數(shù)氣動(dòng)測(cè)量裝置，其特征在于所述第一、五測(cè)量座的底部安裝高精度定位V型合金，側(cè)面與曲軸軸頸寬度相適應(yīng)的28mm的寬度范圍內(nèi)水平布置有三對(duì)氣動(dòng)噴嘴測(cè)頭。
5.如權(quán)利要求1所述的曲軸多參數(shù)氣動(dòng)測(cè)量裝置，其特征在于所述第二、三、四測(cè)量座的正下方安裝有測(cè)量徑跳的接觸式測(cè)頭，與曲軸軸頸寬度相適應(yīng)的28mm的寬度范圍內(nèi)水平布置有三對(duì)氣動(dòng)噴嘴測(cè)頭。
6.如權(quán)利要求5所述的曲軸多參數(shù)氣動(dòng)測(cè)量裝置，其特征在于所述第三測(cè)量座在左右側(cè)面還均布有測(cè)量左右止推面跳動(dòng)、寬度參數(shù)的四個(gè)噴嘴測(cè)頭。
專利摘要本實(shí)用新型屬于機(jī)械檢測(cè)領(lǐng)域，涉及一種曲軸多參數(shù)氣動(dòng)測(cè)量裝置，包括氣動(dòng)系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)和機(jī)械系統(tǒng)，所述機(jī)械系統(tǒng)包括基座、升降裝置、測(cè)量機(jī)構(gòu)及軸向伸縮測(cè)量機(jī)構(gòu)，所述軸向伸縮測(cè)量機(jī)構(gòu)位于所述基座右側(cè)；所述升降裝置位于所述基座的箱體內(nèi)部；所述測(cè)量機(jī)構(gòu)包括五個(gè)沿軸向平行放置的布置有氣動(dòng)噴嘴測(cè)頭的測(cè)量定位V型座，所述測(cè)量定位V型座垂直安裝在所述基座的上平面；所述氣動(dòng)噴嘴測(cè)頭由所述氣動(dòng)系統(tǒng)控制；所述電氣系統(tǒng)與所述氣動(dòng)系統(tǒng)聯(lián)接，為工業(yè)計(jì)算機(jī)控制的氣－電轉(zhuǎn)換測(cè)量系統(tǒng)。該測(cè)量裝置可檢測(cè)曲軸各軸頸尺寸與形狀位置加工誤差，實(shí)現(xiàn)了曲軸的多參數(shù)測(cè)量。
文檔編號(hào)G06F3/00GK2646656SQ0325518
公開日2004年10月6日 申請(qǐng)日期2003年8月22日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月22日
發(fā)明者高凱, 鄭俊, 彭國(guó)華, 李曉玉 申請(qǐng)人:東風(fēng)汽車公司