专利名称：曲轴多参数气动测量装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于机械检测领域，涉及一种曲轴多参数气动测量装置。
背景技术：
曲轴加工精度高、形状复杂且被测参数多，常用的现场检测手段机械式量检具、浮标式气动量仪，没有运算、打印及存贮等数据处理功能，且不能真实测量径向、轴向跳动量以及圆度、锥度等工艺要求的动态测量项目。而通用计量仪器和三坐标测量机也不能适应高节拍、大批量生产的需要。因而配置专用的多参数测量系统是曲轴加工生产质量控制的需要。由于电动测量便于数据处理、存储和控制，因而曲轴多参数测量装置普遍采用电动测量，但它存在结构复杂、成本和故障率高等缺陷。气动测量具有结构简单、成本低及非接触等优点，特别方便于内尺寸、小尺寸测量，但却不易作数据处理和存储。在气动测量的基础上采用气电转换技术开发的曲轴测量装置，实现了多参数测量数字化，能够集中体现气动测量与电动测量的优点，在机械测量领域有着较好的应用前景。
发明内容
本实用新型为了解决曲轴多参数的测量问题，提出一种曲轴多参数气动测量装置，其特征在于所述测量装置包括气动系统、电气系统和机械系统，所述机械系统包括基座、升降机构、测量机构及轴向伸缩测量机构，所述轴向伸缩测量机构位于所述基座右侧；所述升降机构位于所述基座的箱体内部；所述测量机构包括五个沿轴向平行放置的布置有气动喷嘴测头的测量定位V型座，所述测量定位V型座垂直安装在所述基座的上平面；所述气动喷嘴测头由所述气动系统控制；所述电气系统与所述气动系统联接，为工业计算机控制的气—电转换测量系统。
该曲轴气动多参数测量装置可检测曲轴尺寸与形状位置加工误差，实现了曲轴的在线多参数测量，以数据和图表形式显示的曲轴最终检测信息，便于及时调整工艺和机床，提高下线成品合格率。
图1是本实用新型的测量装置示意图；图2是本实用新型的轴向伸缩测量机构结构示意图；图3是本实用新型的第一、五测量座测头及定位结构示意图；图4是图3的B向视图；图5是本实用新型的第二、三、四测量座测头分布结构示意图；图6是图4的C向视图；图7是本实用新型的第三测量座喷嘴结构示意图；图8是本实用新型的气动测量系统图；图9是本实用新型的测量流程图。
具体实施方案如图1所示，该曲轴测量装置由机械系统、气动系统17和电气系统8组成。基本测量原理是工件外形尺寸大小改变测头与工件表面之间的气隙，由此造成测头与节流孔之间气室压力变化，通过差压传感器把气压变化转换为电压信号，再由信号调理电路放大处理后经多路数据采集卡分时采样，最后在工控机的控制下完成测量结果的显示、报警、存储、打印等任务。
机械测量系统主要包括基座1、升降机构15、测量机构14及轴向伸缩测量机构5，其中测量机构11和轴向伸缩测量机构5安装在基座1的上平面，测量机构11有五个测量定位座，沿轴向平行放置；轴向伸缩测量机构5位于基座1的右侧。如图2所示，轴向伸缩测量机构5包括基座13、测量芯轴20、接触式气动测头和导轨4、气缸7等，测量芯轴20为气动喷嘴式芯轴，在气缸7的驱动下可以沿着导轨4轴向滑动，用于测量轴承孔直径和跳动；接触式测头22沿轴向安装在滑块26的端面，用于测量端面跳动；在测量芯轴20两侧设置有杠杆机构19、21，接触式测头23、24、25沿径向布置在滑块上，分别与杠杆机构21、19接触，用于测量飞轮定位轴颈的直径、径跳；测量芯轴20及接触式测头23、24、25均通过气管18与气动系统连接。这些测头分布结构合理、紧凑且根据测量要求选用了不同类型的测头，包括接触式测头、矩形喷嘴和圆形喷嘴等。测量时，该机构在气缸的推动下到达测量位；测量完毕，该机构退出测量位，完成一个测量周期；升降机构15位于基座1的箱体内部，是为方便曲轴的装卸，使其顺利到达测量位置而设计的，包括两个V型叉2和气缸驱动的连杆机构16，两V型叉2垂直于工件轴线平行放置，其下端与气缸活塞杆连接；未测量时，两V型叉2升至最顶端，等待从滚道上过来的曲轴3；测量开始，两V型叉2缓缓下降，曲轴的第1，5主轴颈分别坐落至左右测量座两定位V型上，两V型叉2继续下降并脱离曲轴3至最低位；测量动作完成后，两V型叉2缓缓上升，并在接触曲轴3后抬高曲轴3，上升至最高位，完成一个升降周期。
曲轴所有被测轴颈的径向跳动都是以第一、五主轴颈的公共轴线为设计基准和测量基准，同时，第一、五主轴颈还要求测量三个截面直径，在曲轴轴颈宽度仅28mm的范围内需要布置三对测头，如图3所示，在第一、五测量座的底部安装高精度定位V型合金27，使测量与定位功能巧妙地结合在一起。如图4所示，在第一、五测量座的侧面与曲轴轴颈宽度相适应的范围内水平布置有三对气动喷嘴测头28、29、30，分别测量第一、第二、第三截面直径，采用结构尺寸小巧的气动喷嘴能够很好地满足所有测量项目的要求。对于曲轴第二、三、四轴颈，除了第一、五轴颈所要求的三个截面直径参数以外，还要求测量径向跳动参数，因此在测量座的正下方安装有测量径跳的接触式测头31，在测量座的侧面布置有三对气动喷嘴式测头32、33、34，分别测量第一、第二、第三截面直径，如图5、图6所示，通过对各个轴颈三个截面的直径数据进行分析处理可以获得所要求的圆度、锥度等结构参数。此外，如图7所示，在第三测量座上除了在侧面分布的三对气动喷嘴式测头外，在左右侧面还均布有测量左右止推面跳动、宽度等参数的四个喷嘴35，即在该测量座上集中分布了11个喷嘴和测头。该测量装置的气动喷嘴式测头均通过气管18与气动系统17连接。此外，该测量装置在满足测量节拍的前提下，采用了三截面气动卡规测量四个连杆颈，即满足了测量要求，又使测量装置简单灵巧，避免了随动测量结构过于复杂等缺陷。
气动测量17系统如图8所示，气源通过气路总阀后经过一级过滤、二级过滤及干燥器到达储气罐，从储气罐输送到39路测量气路，39路测量气路每一路结构完全相同。从储气罐输出的空气通过稳压器后分为两路，一路经过节流孔到达调零锥阀，另一路经过节流孔到达测量喷嘴，在两气路间串联有气电转换器，接输出电压V。由于采用了一系列的空气净化及稳压装置，保证了测量回路所需的气源。39路测量气路均有一个独立的精密稳压器且采用差压式测量，提高了测量精度，减小了测量误差。
整个系统的工作是由电气测量系统8控制，包括显示器9、按键10及控制按钮11，电气测量系统7通过控制气路12与机械系统连接。电气测量系统是采用工业计算机控制的气—电转换测量系统。其原理是采用气电转换器，将气动差压信号转换为模拟电压信号，由工业计算机对其进行采集、计算和显示，从而实现自动测量、显示和打印的测量系统。各测量通道不论是气路还是电路都是相互独立的，每通道都采用了硅压阻式压力传感器作为气电转换器的核心，该压力传感器为微差压传感器，恒压供电，全温度补偿及标定，双列直插封装，响应快，测量精度高。每路输出电信号经过高精度低功耗仪用放大器放大、滤波及计算机系统数据处理后，在显示器上显示测量值。本系统为多通道、多参数测量，故A/D输入和转换部分采用了1个32路数据采集卡和1个16路数据采集卡。工业计算机既处理测量信息，还具有响应外界输入和故障诊断等功能，可直接显示47个参数测量结果，且能够同时判断合格与否并给出超差信号。软件结构包括调零、倍率点模块、测量模块、保存数据模块、打印数据模块、统计分析模块、用户输入模块、故障诊断模块、超差报警模块等八部分组成。测量流程如图9所示，开始进行调整，进行采样、显示调整值，校零并存储零点值，再校倍率并存储倍率值；然后进入测量程序，采样、测量主轴径，进行数据处理，显示主轴径测量值，然后依次测一连杆、显示一连杆测量值，测二连杆显示二连杆测量值，测三连杆显示三连杆测量值，测四连杆显示四连杆测量值，结束。
具体测量过程为将滚道上的待测曲轴放置于升至最高位的V型叉上；按下“下降”按扭直至曲轴脱离V型叉并落至定位V型上，此时轴向伸缩测量机构在气缸的推动下到达测量位；转动曲轴一周，计算机采集并处理数据；测量完毕，按下“上升”按扭，V型叉上升并抬高曲轴；计算机显示测量数据并超差报警。
该曲轴气动多参数测量装置的应用一方面可检测曲轴几乎所有尺寸与形状位置加工误差，反馈曲轴综合检测信息给前道工序，便于及时调整工艺和机床，保证下线成品质量百分之百合格，从而实现曲轴加工生产的质量控制；另一方面对于不适用于接触式测量的薄壁零件和精密加工零件，采用气动在线检测提供了可借鉴方法，为在机械加工领域推广气动测量技术及多参数在线检测技术提供了经验。
权利要求1.一种曲轴多参数气动测量装置，其特征在于所述测量装置包括气动系统、电气系统和测量系统，所述测量系统包括基座、升降装置、测量机构及轴向伸缩测量机构，所述轴向伸缩测量机构位于所述基座右侧；所述升降装置位于所述基座的箱体内部；所述测量机构包括五个沿轴向平行放置的布置有气动喷嘴测头的测量定位V型座，所述测量定位V型座垂直安装在所述基座的上平面；所述气动喷嘴测头由所述气动系统控制；所述电气系统与所述气动系统联接，为工业计算机控制的气—电转换测量系统。
2.如权利要求1所述的曲轴多参数气动测量装置，其特征在于所述轴向伸缩测量机构包括基座、测量芯轴、接触式测头，所述测量芯轴在气缸的驱动下可以沿着所述基座上的导轨轴向运动，所述接触式测头位于所述导轨两侧，测头部分与所述导轨接触。
3.如权利要求1所述的曲轴多参数气动测量装置，其特征在于所述升降装置包括两个V型叉和气缸驱动的连杆机构，所述两V型叉轴向平行放置，通过穿过所述基座上平面定位孔的支撑杆支撑限位，所述支撑杆的下端与通过连杆与气缸活塞杆连接；
4.如权利要求1所述的曲轴多参数气动测量装置，其特征在于所述第一、五测量座的底部安装高精度定位V型合金，侧面与曲轴轴颈宽度相适应的28mm的宽度范围内水平布置有三对气动喷嘴测头。
5.如权利要求1所述的曲轴多参数气动测量装置，其特征在于所述第二、三、四测量座的正下方安装有测量径跳的接触式测头，与曲轴轴颈宽度相适应的28mm的宽度范围内水平布置有三对气动喷嘴测头。
6.如权利要求5所述的曲轴多参数气动测量装置，其特征在于所述第三测量座在左右侧面还均布有测量左右止推面跳动、宽度参数的四个喷嘴测头。
专利摘要本实用新型属于机械检测领域，涉及一种曲轴多参数气动测量装置，包括气动系统、电气系统和机械系统，所述机械系统包括基座、升降装置、测量机构及轴向伸缩测量机构，所述轴向伸缩测量机构位于所述基座右侧；所述升降装置位于所述基座的箱体内部；所述测量机构包括五个沿轴向平行放置的布置有气动喷嘴测头的测量定位V型座，所述测量定位V型座垂直安装在所述基座的上平面；所述气动喷嘴测头由所述气动系统控制；所述电气系统与所述气动系统联接，为工业计算机控制的气－电转换测量系统。该测量装置可检测曲轴各轴颈尺寸与形状位置加工误差，实现了曲轴的多参数测量。
文档编号G06F3/00GK2646656SQ0325518
公开日2004年10月6日 申请日期2003年8月22日 优先权日2003年8月22日
发明者高凯, 郑俊, 彭国华, 李晓玉 申请人:东风汽车公司