本發(fā)明涉及一種凸輪軸軸向尺寸測量裝置，屬于凸輪軸測量技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

在凸輪軸生產(chǎn)過程中，軸向尺寸是相當(dāng)重要的尺寸。通常采用高度尺或三坐標(biāo)機來測量此尺寸，若用高度尺不僅效率低而且精度差，若用三坐標(biāo)機成本較高。目前同類型的軸向尺寸檢測裝置大多采用位移傳感器，而位移傳感器的成本相對較高，無異大大提高了廠家的生產(chǎn)成本。行業(yè)內(nèi)急需針對目前產(chǎn)品數(shù)量大要求嚴(yán)(要求每支都提供軸向尺寸檢測數(shù)據(jù))開發(fā)出具有高效率、高精度、低成本的軸向尺寸檢測裝置。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，并提供種一種低成本、高效率、高精確度的凸輪軸軸向尺寸測量裝置。

實現(xiàn)本發(fā)明目的所采用的技術(shù)方案為，一種凸輪軸軸向尺寸測量裝置，至少包括底座，光柵尺，以及設(shè)于底座上的頭架機構(gòu)、尾架機構(gòu)和測量機構(gòu)，凸輪軸通過頭架機構(gòu)和尾架機構(gòu)安裝固定，所述測量機構(gòu)包括軸向移動座、徑向移動座、測頭座、控制器和1個以上通斷指示器，所述軸向移動座通過一軸向位移機構(gòu)安裝于底座上，徑向移動座通過一徑向位移機構(gòu)安裝于軸向移動座上，測頭座安裝于徑向移動座上并且由徑向移動座驅(qū)動，各通斷指示器均安裝于測頭座上并且均與控制器的輸入端口電性連接，光柵尺與控制器電性連接；所述通斷指示器包括基座，以及安裝于基座上的測量桿、觸桿和通斷指示電路組件，所述測量桿和觸桿分別通過安裝于基座中的轉(zhuǎn)銷a和轉(zhuǎn)銷b與基座轉(zhuǎn)動連接，測量桿的前端突出于基座外、尾端呈s型彎折結(jié)構(gòu)，觸桿上固定有撥銷a和撥銷b，撥銷a和撥銷b分別靠近測量桿尾端s型彎折結(jié)構(gòu)的兩個彎折處，所述通斷指示電路組件包括基板、絕緣板、引線以及附著于絕緣板表層的導(dǎo)電膜，基板固定于基座上封閉基座，絕緣板固定于基板里側(cè)表面上，引線的一端與導(dǎo)電膜電性連接、另一端接入控制器的輸入端口，導(dǎo)電膜構(gòu)成通斷指示電路組件中的開關(guān)的靜觸點，觸桿的尾端觸碰導(dǎo)電膜，構(gòu)成通斷指示電路組件中的開關(guān)的動觸點。

所述徑向移動座通過兩條平行的燕尾滑軌安裝于軸向移動座上。

所述軸向移動座的底面向下凸出構(gòu)成燕尾滑條，底座上開設(shè)有燕尾滑道，燕尾滑條可活動地嵌于燕尾滑道中，軸向位移機構(gòu)位于燕尾滑條中。

所述燕尾滑條中開設(shè)有螺紋孔，螺紋孔中安裝有螺桿，螺桿與螺紋孔構(gòu)成軸向位移機構(gòu)。

所述螺桿的其中一端突出于底座，該端部上安裝有轉(zhuǎn)動手輪。

所述測量機構(gòu)還包括與光柵尺輸出端電性連接的光柵尺顯示表。

所述控制器為plc，光柵尺的輸出端通過光耦隔離電平轉(zhuǎn)換電路接入plc的高速記數(shù)器的a相、b相輸入端。

所述測量桿包括測桿和撥桿，測桿的尾端伸入基座中、其余部分突出于基座外，測桿的尾端與撥桿的前端通過轉(zhuǎn)銷a固連，撥桿的尾端呈s型彎折結(jié)構(gòu)。

所述測桿的前端呈球狀，該球狀部分構(gòu)成測頭。

所述基板中設(shè)有導(dǎo)孔，引線的一端焊接于導(dǎo)電膜上、另一端通過導(dǎo)孔穿出于基座外。

由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明提供的凸輪軸軸向尺寸測量裝置中，各通斷指示器均固定在測頭座上，測頭座安裝在徑向移動座上，便于調(diào)節(jié)通斷指示器的徑向位置，使得通斷指示器的測頭位于凸輪軸各測點旁并且可觸碰測點，通斷指示器軸向位置通過軸向移動座來實現(xiàn)，軸向移動座通過一軸向位移機構(gòu)安裝于底座上，且要求與待測凸輪軸的軸心線平行，帶動通斷指示器沿凸輪軸軸向移動，通斷指示器移動使其測頭觸碰測點，通斷指示器與光柵尺配合，確定測頭觸碰測點時的移動距離，光柵尺與控制器電性連接，控制器可持續(xù)接收光柵尺檢測的測頭移動數(shù)據(jù)，當(dāng)測頭移動觸碰測點時，通斷指示器向控制器發(fā)出信號，控制器通過通斷指示器發(fā)出的信號確定該通斷指示器的相對位移量并記錄數(shù)據(jù)。

通斷指示器主體包括兩個部分，其一為觸發(fā)部分，其中的測量桿和觸桿分別通過轉(zhuǎn)銷a和轉(zhuǎn)銷b與基座轉(zhuǎn)動連接，測量桿的前端突出于基座外，該部分即為測桿，用于與待測工件的測點接觸，測量桿位于基座中的部分為撥桿，用于傳遞待測工件的測點施加于測桿的作用力所產(chǎn)生的位移，撥桿的尾端設(shè)置為s型彎折結(jié)構(gòu)，與觸桿的兩個撥銷相互作用，從而將測桿前端測頭的正向位移或反向位移傳遞至觸桿，測量桿和觸桿為兩套杠桿機構(gòu)，將測頭的微動逐級放大為明顯的觸桿擺動；其二為電路部分，觸發(fā)部分的觸桿采用導(dǎo)體，進而構(gòu)成通斷指示電路組件中的開關(guān)的動觸點，與觸桿接觸的部位為附著于絕緣板表層的一層導(dǎo)電膜，該導(dǎo)電膜構(gòu)成通斷指示電路組件中的開關(guān)的靜觸點，當(dāng)測頭觸碰工件產(chǎn)生微動時，微動經(jīng)過兩組杠桿機構(gòu)放大，轉(zhuǎn)化為觸桿尾端明顯的擺動，觸點與導(dǎo)電膜接觸或分離，通斷指示電路導(dǎo)通或斷開，并通過引線將該電路導(dǎo)通或斷開信號引出，實現(xiàn)通斷指示的功能。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的凸輪軸軸向尺寸測量裝置結(jié)構(gòu)簡單，通過通斷指示器配合光柵尺可準(zhǔn)確確定凸輪軸各部位相對于理論軸向尺寸的尺寸偏差，通斷指示器將測頭與工件觸碰與否的狀態(tài)轉(zhuǎn)化為電信號輸出，該電信號可由控制器統(tǒng)一接收，進而可實現(xiàn)多點同時測量；通斷指示器內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡單，通過兩組杠桿機構(gòu)將測頭的微動轉(zhuǎn)化為觸桿尾端明顯的擺動，靈敏度高，其精度最高可達0.01mm，不需要使用成本高的位移傳感器即可準(zhǔn)確測得凸輪軸的軸向尺寸，可大幅度降低測量成本；本裝置更換工件方便快捷，可批量檢測，大大提高了工作效率。

附圖說明

圖1為本發(fā)明提供的凸輪軸軸向尺寸測量裝置的整體結(jié)構(gòu)圖。

圖2為圖1的a處局部放大圖。

圖3為通斷指示器的結(jié)構(gòu)圖。

圖4為通斷指示電路組件的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為測量機構(gòu)的電路結(jié)構(gòu)框圖。

圖6為光柵尺與控制器和光柵尺顯示表的連接電路圖。

其中，1-底座，2-頭架機構(gòu)，3-徑向移動座，4-軸向移動座，5-通斷指示器，51-測桿，52-撥桿，521-s型彎折結(jié)構(gòu)，53-轉(zhuǎn)銷a，54-轉(zhuǎn)銷b，55-撥銷a，56-撥銷b，57-觸桿，58-基座，59-通斷指示電路組件，591-基板，592-導(dǎo)電膜，593-絕緣板，594-引線，595-導(dǎo)孔，510-測頭，511-軸承，6-測頭座，7-尾架機構(gòu)，8-燕尾滑軌，9-螺桿，10-轉(zhuǎn)動手輪，11-光柵尺，12-凸輪軸，13-凸輪桃，14-光柵尺顯示表，15-光耦隔離電平轉(zhuǎn)換電路，16-控制器。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進行詳細(xì)具體說明，本發(fā)明的內(nèi)容不局限于以下實施例。

本發(fā)明提供的凸輪軸軸向尺寸測量裝置，其結(jié)構(gòu)如圖1和圖2所示，包括底座1，光柵尺11，以及設(shè)于底座1上的頭架機構(gòu)2、尾架機構(gòu)7、光柵尺顯示表和測量機構(gòu)，凸輪軸12通過頭架機構(gòu)2和尾架機構(gòu)7安裝固定，所述測量機構(gòu)包括軸向移動座4、徑向移動座3、測頭座6、控制器和1個以上通斷指示器5，各通斷指示器5均安裝于測頭座6上并且均與控制器的輸入端口電性連接，測頭座6安裝于徑向移動座3上并且由徑向移動座3驅(qū)動，所述徑向移動座3通過兩條平行的燕尾滑軌8安裝于軸向移動座4上，所述軸向移動座4的底面向下凸出構(gòu)成燕尾滑條，底座上開設(shè)有燕尾滑道，燕尾滑條可活動地嵌于燕尾滑道中，燕尾滑條中開設(shè)有螺紋孔，螺紋孔中安裝有螺桿9，螺桿9與螺紋孔構(gòu)成軸向位移機構(gòu)，軸向移動座4通過該軸向位移機構(gòu)安裝于底座1上，螺桿9的其中一端突出于底座1，該端部上安裝有轉(zhuǎn)動手輪10；

參見圖3，所述通斷指示器包括基座58，以及安裝于基座58上的測量桿、觸桿57和通斷指示電路組件59，所述測量桿包括測桿51和撥桿52，測桿51的尾端伸入基座58中、其余部分突出于基座58外，測桿51的尾端與撥桿52的前端通過轉(zhuǎn)銷a53固連，轉(zhuǎn)銷a53通過軸承511安裝于基座58中，撥桿52的尾端呈s型彎折結(jié)構(gòu)521，測桿51和撥桿52靠摩擦力連接成一體，構(gòu)成第一杠桿機構(gòu)，只在測量力的作用下兩者是不會發(fā)生相對轉(zhuǎn)動的，測桿51的前端呈球狀，該球狀部分構(gòu)成測頭510，測頭510觸碰待測工件的測點；所述觸桿57通過安裝于基座58中的轉(zhuǎn)銷b54與基座58轉(zhuǎn)動連接，觸桿57與轉(zhuǎn)銷b54構(gòu)成第二杠桿機構(gòu)，觸桿57上固定有撥銷a55和撥銷b56，撥銷a55和撥銷b56分別靠近撥桿52尾端s型彎折結(jié)構(gòu)521的兩個彎折處，由于轉(zhuǎn)銷b54、撥銷a55和撥銷b56均靠近觸桿的前部，因此該第二杠桿機構(gòu)為費力杠桿，起放大位移的作用，s型彎折結(jié)構(gòu)521觸及撥銷a55和撥銷b56，可分別測量正反兩個方向，撥銷a55和撥銷b56與觸桿57是固定連接的關(guān)系，帶動觸桿57繞轉(zhuǎn)銷b54轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)銷b54相當(dāng)于第二杠桿機構(gòu)的支點，撥銷a55和撥銷b56即為第二杠桿機構(gòu)的動力作用點；

參見圖4，所述通斷指示電路組件59包括基板591、絕緣板593、引線594以及導(dǎo)電膜592，導(dǎo)電膜592選用鍍金銅膜，附著于絕緣板593里側(cè)頂面以及其中一個豎側(cè)面上，基板591固定于基座58上，與基座共同圍成一封閉腔體，絕緣板593固定于基板591里側(cè)表面上，觸桿57的尾端接觸位于絕緣板593里側(cè)頂面上的導(dǎo)電膜592，構(gòu)成通斷指示電路組件59中的開關(guān)的動觸點，而導(dǎo)電膜592整體則構(gòu)成通斷指示電路組件59中的開關(guān)的靜觸點，從而使得測頭510的微動轉(zhuǎn)化為電路接通或斷開的電信號，基板591中設(shè)有導(dǎo)孔595，引線594的一端焊接于絕緣板593豎側(cè)面上的導(dǎo)電膜592上、另一端通過導(dǎo)孔595穿出于基座58外，將該電信號引出至控制器；

參見圖5和圖6，所述控制器16為plc，本實施例選用s7-200plc，光柵尺11的輸出端與光柵尺顯示表14電性連接，本實施例選用的光柵尺輸出信號為ttl電平，有效量程800mm，分辨率0.005mm(光柵間距)，光柵尺顯示表給光柵尺提供電源，光柵尺11的輸出端通過光耦隔離電平轉(zhuǎn)換電路15接入s7-200plc的hsc1高速記數(shù)器的a相、b相輸入端，光耦隔離電平轉(zhuǎn)換電路15選用快速光耦tlp521作為隔離器件，能滿足了控制系統(tǒng)的快速性和可靠性要求，并能實現(xiàn)光柵尺顯示表與s7-200plc共用光柵尺的目的。

實際使用中，選取凸輪軸各凸輪桃13的側(cè)面為測點，通過移動徑向移動座可調(diào)節(jié)通斷指示器5的徑向位置，使得通斷指示器5的測頭510伸入凸輪桃13之間區(qū)域并且可與凸輪桃側(cè)面(測點)接觸，然后通過移動軸向移動座可調(diào)節(jié)測頭的軸向位置，使得通斷指示器5恰好分布于凸輪桃13之間并且靠近測點，圖2中右側(cè)通斷指示器5所示狀態(tài)即為測頭接觸測點。

沿軸向移動各通斷指示器5時，位于同側(cè)的各通斷指示器5的測頭510會先后接觸對應(yīng)測點，自然狀態(tài)下，通過彈簧力，觸桿57與附著于絕緣板593上的鍍金銅膜接觸，電路接通，當(dāng)通斷指示器510觸碰測點，通斷指示器510通過第一杠桿機構(gòu)將微動傳遞至撥桿52尾端的s型彎折結(jié)構(gòu)521，s型彎折結(jié)構(gòu)521觸及撥銷a55或撥銷b56，驅(qū)動觸桿57的尾端與鍍金銅膜分離，電路斷開。

通過記錄各測頭接觸對應(yīng)測點時各自的移動距離，可確定各測頭與測點之間的實際間距。具體測量時，取軸向尺寸與待測凸輪軸理論軸向尺寸誤差較小的工件，即經(jīng)過其他檢測工具檢測合格的工件作為凸輪軸標(biāo)準(zhǔn)件，采用比較法，以該標(biāo)準(zhǔn)件為基準(zhǔn)，測量標(biāo)準(zhǔn)件的軸向尺寸偏差，通過本裝置測量待測工件相對于標(biāo)準(zhǔn)件的尺寸偏差，相對尺寸偏差的計算是將測頭相對于待測工件各測點的位移量減去測頭相對于標(biāo)準(zhǔn)件各測點的位移量，取相對尺寸偏差與凸輪軸標(biāo)準(zhǔn)件實際軸向偏差(相對于理論尺寸)之和作為待測工件的實際軸向偏差，通過待測凸輪軸各測點的實際尺寸偏差與待測凸輪軸理論軸向尺寸即可確定待測凸輪軸的實際軸向尺寸。