專利名稱：盤形凸輪廓線在線檢測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種機械零部件檢測儀器，具體說是一種盤形凸輪廓線在線檢測裝置。
背景技術(shù)：
盤形凸輪是一個外圓周具有曲線輪廓的構(gòu)件，與從動件和機架一起組成凸輪機構(gòu)，在機械中作為自動控制機械動作的命令發(fā)布者，只要設(shè)計出適當?shù)耐馆嗇喞?，便可使從動件按各種預(yù)定的規(guī)律運動。因此，設(shè)計或獲得正確的凸輪廓線是整個機械能否正常工作的技術(shù)關(guān)鍵之一。
在生產(chǎn)實踐中，有時需要測繪出已有凸輪的輪廓曲線，特別是不允許把凸輪從機械上拆下，只能在線測量的情況，目前還沒有發(fā)現(xiàn)有合適的測量儀器能夠直接完成這項工作。
實用新型內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題在于彌補現(xiàn)有技術(shù)存在的空白，提供一種不必把被測凸輪拆下，在裝有凸輪的機械上直接測繪出凸輪廓線的盤形凸輪廓線在線檢測裝置。
本實用新型的基本原理盤形凸輪的廓線是平面曲線，其表述可以用平面直角坐標系的(x，y)坐標值也可以用極坐標系的(θ，r)坐標值表示，兩者可以通過直角坐標系與極坐標系的互換關(guān)系公式進行互換。本專利選擇用極坐標的方式檢測凸輪的廓形線。
凸輪被安裝在凸輪軸上，工作時凸輪軸帶動凸輪旋轉(zhuǎn)，凸輪軸轉(zhuǎn)過的角度與凸輪轉(zhuǎn)過的角度相等。凸輪曲線上的點則是隨著向徑角θ的變化其向徑r按特定的規(guī)律變化。只要能夠在凸輪軸的某向徑角θi測量出對應(yīng)的向徑ri值，并在下一個向徑角θi+1點測量出ri+1，這樣一直做下去，就能得到凸輪廓線上一系列個點的極坐標值。把這些點平滑地連接起來就是實際凸輪曲線的近似曲線。曲線的近似程度取決于曲線上測量的點數(shù)，分布情況以及測量精度。當測量測點數(shù)足夠多，分布合理，測量手段能夠保證精度時，在工程上就可以把測得的曲線作為凸輪的實際曲線。
綜上所述可知，在凸輪廓線的測試過程中，只要能夠準確地測量出廓線上一系列點的向徑角θ、和向徑r，并保持測量的點數(shù)和密集程度，就可以用測得的結(jié)果擬合出凸輪的廓線。按此廓形線加工出的凸輪與原凸輪可以實現(xiàn)互換。
本實用新型盤形凸輪廓線在線檢測裝置，包括——光電編碼盤作為向徑角測量裝置；——容柵或光柵測量系統(tǒng)作為向徑測量裝置；光電編碼盤及容柵或光柵測量系統(tǒng)的數(shù)據(jù)輸出接口與計算機的相應(yīng)輸入接口連接。
光電編碼盤加裝在凸輪軸的一端；容柵或光柵測量系統(tǒng)由測量支架、長尺和短尺及數(shù)顯裝置組成；短尺安裝在測量支架上，長尺可以在短尺中相對滑動，前端安裝圓弧形測量頭。
本實用新型盤形凸輪廓線在線檢測裝置，有別于現(xiàn)有測量手法的優(yōu)點是實現(xiàn)了凸輪廓線的在線測量。


圖1、為本實用新型盤形凸輪廓線在線檢測裝置構(gòu)成示意圖；圖2、為光電編碼盤安裝示意圖；圖3、為容柵或光柵測量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及安裝示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施例，對本實用新型作進一步詳細說明。
實施例1如圖1、2和3所示，盤形凸輪廓線在線檢測裝置包括——光電編碼盤1作為向徑角測量裝置，安裝于凸輪軸的一端；一般情況下，凸輪軸運動的輸入是從軸的一端通過連軸節(jié)或其它傳動形式傳入，另一端空置?？梢栽诖丝罩玫妮S端通過機械連接安裝一個光電編碼盤。由于編碼盤重量較輕，要求驅(qū)動力矩很小，且對中性要求不很高，而一般凸輪軸在加工時會在軸端留下加工時的工藝中心孔，因此可以利用這個中心孔和凸輪軸的端面固定驅(qū)動編碼盤的小軸。如圖2所示，該小軸靠比中心孔略小的頂尖插入中心孔定位定中心(頂尖在彈簧的作用下保證了頂尖定位的可靠)，與凸輪端面的連接可以是在凸輪軸上打小螺釘孔用螺釘連接，如圖2所示。編碼盤支架2可以安裝在凸輪軸的軸承座上，也可以根據(jù)現(xiàn)場的情況安裝在其它固定的地方。小軸與編碼盤輸入軸用連軸器聯(lián)結(jié)。
——容柵或光柵測量系統(tǒng)作為向徑測量裝置；市場上現(xiàn)有的容柵(一般分辨率為0.01mm)或光柵(分辨率可達0.0005mm)測量系統(tǒng)由長尺3和短尺4及數(shù)顯裝置組成，容柵或光柵長度與被測凸輪的最大與最小圓弧半徑的差值，即測量范圍相一致。在凸輪在線測量時，把短尺固定在測量支架7上，長尺的一端固定一個有圓弧的測量頭5，測量頭在彈簧力的作用下始終與凸輪廓線6接觸。凸輪轉(zhuǎn)動時，測量頭在廓線上滑動，并在廓線的作用下帶動長尺在其短尺中相對滑動，讀數(shù)系統(tǒng)測量出長尺相對于短尺的滑動距離。
用可調(diào)整測量支架7保證測量頭5的移動軌跡是沿著凸輪軸的徑向，或沿著與徑向為已知距離的平行線方向。
光電編碼盤及容柵或光柵測量系統(tǒng)的數(shù)據(jù)輸出接口與計算機的相應(yīng)輸入接口連接。
測量數(shù)據(jù)的采集測量可以從凸輪廓線的任意點開始，但為了使測量數(shù)據(jù)明了有序，一般可選擇在編碼盤的零位，并在碼盤安裝時讓其零位對應(yīng)在凸輪的基圓上。當凸輪緩慢轉(zhuǎn)過一個角度，可以用數(shù)顯表直接讀出碼盤的相對零位的轉(zhuǎn)角，同時在容柵或光柵數(shù)顯表上讀出測量點的相對位移量。數(shù)據(jù)的采集密度根據(jù)精度要求合理安排。精度要求高的廓線采集點可密些，反之則可疏些。若用計算機自動采集數(shù)據(jù)，則可設(shè)定一個單位數(shù)據(jù)采集角，此采集角要與編碼盤的分辨率相一致，可以在碼盤轉(zhuǎn)過一個或多個分辨角時計算機采集一次容柵或光柵的數(shù)據(jù)。
數(shù)據(jù)的處理以上在容柵或光柵上采集得到的數(shù)據(jù)只是一些相對于某個設(shè)定零點的距離，想得到相對于凸輪旋轉(zhuǎn)中心即極坐標原點的數(shù)據(jù)還需找到原點相對于設(shè)定零點的坐標。一般的凸輪廓線都有一個對應(yīng)近休止角的基圓弧和對應(yīng)遠休止角的最大圓弧(或者兩者只有一個)，其圓心與凸輪極坐標原點是重合的。只要在這個圓弧上測得三個點的坐標值，就可以由平面三點確定一個圓的原理計算出圓心的相對坐標。各點的極坐標值為其相對坐標與圓心相對坐標的差值。
凸輪曲線的擬合以上得到了凸輪廓線上離散點的極坐標值，通過曲線擬合軟件就可把凸輪曲線擬合并打印出來?；蛑苯油ㄟ^計算機輔助設(shè)計/制造(CAD/CAM)軟件直接轉(zhuǎn)化成數(shù)控加工程序，在數(shù)控機床上加工出新凸輪。
權(quán)利要求1.一種盤形凸輪廓線在線檢測裝置，包括——光電編碼盤(1)作為向徑角測量裝置；——容柵或光柵測量系統(tǒng)作為向徑測量裝置；光電編碼盤(1)及容柵或光柵測量系統(tǒng)的數(shù)據(jù)輸出接口與計算機的相應(yīng)輸入接口連接；其特征是光電編碼盤加裝在凸輪軸的一端；容柵或光柵測量系統(tǒng)由測量支架(7)、長尺(3)和短尺(4)及數(shù)顯裝置組成；短尺(4)安裝在測量支架(7)上，長尺(3)可以在短尺(4)中相對滑動，其前端安裝圓弧形測量頭(5)。
專利摘要本實用新型公開了一種盤形凸輪廓線在線檢測裝置，包括光電編碼盤和容柵或光柵測量系統(tǒng)；光電編碼盤及容柵或光柵測量系統(tǒng)的數(shù)據(jù)輸出接口與計算機的相應(yīng)輸入接口連接。光電編碼盤加裝在凸輪軸的一端；容柵或光柵測量系統(tǒng)由測量支架、長尺和短尺及數(shù)顯裝置組成；短尺安裝在測量支架上，長尺可以在短尺中相對滑動，前端安裝圓弧形測量頭。本實用新型盤形凸輪廓線在線檢測裝置，有別于現(xiàn)有測量手法的優(yōu)點是實現(xiàn)了凸輪廓線的在線測量。
文檔編號G01B21/02GK2784877SQ20052007114
公開日2006年5月31日 申請日期2005年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月26日
發(fā)明者李超, 陳玲 申請人:南京師范大學(xué)