一种凸轮轴凸轮升程的检测方法[发明专利]

(10)申请公布号 CN 102721346 A
(43)申请公布日 2012.10.10C N 102721346 A
*CN102721346A*
(21)申请号 201210184018.2
(22)申请日 2012.06.01
G01B 5/02(2006.01)
G01B 5/20(2006.01)
(71)申请人浙江师范大学
地址321004 浙江省金华市浙江师范大学
36信箱
(72)发明人俞红祥
(74)专利代理机构金华科源专利事务所有限公
司 33103
代理人
黄飞
(54)发明名称
一种凸轮轴凸轮升程的检测方法
(57)摘要
本发明属于机械方法类，具体是一种凸轮轴
凸轮升程的检测方法，其特征在于：在底座一端
上安装一转台与一尾架，尾架顶尖轴线与转台顶
尖轴线重合；采用转台顶尖与尾架顶尖分别压紧
凸轮轴两端中心孔；将一弹性伸缩测量头安装在
直线导轨上；转台装有驱动电机和旋转角度编码
器，弹性伸缩测量头装有直线位移传感器，旋转角
度编码器与直线位移传感器连接至测控系统；凸
轮轴在转台带动下转动，转动过程中测控系统检
测凸轮每一转角位置的测量头直线位移，从而确
定被测凸轮轮廓参数，并通过设定的从动挺杆参
数计算出凸轮每一转角位置的升程。

本发明简便
易行，科学合理，测量精度高。

(51)Int.Cl.
权利要求书1页 说明书2页 附图1页
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请
权利要求书 1 页 说明书 2 页 附图 1 页
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1.一种凸轮轴凸轮升程的检测方法，其特征在于：在底座一端上安装一转台，在底座另一端与转台相对位置安装一尾架，转台与尾架上分别安装顶尖，尾架顶尖轴线与转台顶尖轴线重合；采用转台顶尖与尾架顶尖分别压紧凸轮轴两端中心孔；将一弹性伸缩测量头安装在直线导轨上，弹性伸缩测量头可沿被测量凸轮轴轴向平行移动，测量头在凸轮法平面内与凸轮表面的接触形式为点接触；测量升程时，弹性测量头移动至被测量凸轮的法平面内，测量头中心线指向被测凸轮基圆中心；转台装有驱动电机和旋转角度编码器，弹性伸缩测量头装有直线位移传感器，旋转角度编码器与直线位移传感器连接至测控系统；凸轮轴在转台带动下转动，转动过程中测控系统检测凸轮每一转角位置的测量头直线位移，从而确定被测凸轮轮廓参数，并通过设定的从动挺杆参数由测控系统计算出凸轮每一转角位置的升程。

2.根据权利要求1所述的凸轮轴凸轮升程的检测方法，其特征在于：所述测控系统计算凸轮每一转角位置的升程的方法是：测控系统通过已采集凸轮的轮廓数据构建虚拟凸轮，通过设定的从动挺杆数据构建虚拟挺杆，在凸轮轴每一角度位置按照外轮廓相切关系查找虚拟挺杆相对凸轮基圆中心的直线位移，即可得到凸轮升程数据。

3.根据权利要求1或2所述的凸轮轴凸轮升程的检测方法，其特征在于：弹性伸缩测量头采用刀口结构，在内部弹性力作用下，弹性伸缩测量头与被检测凸轮保持紧密接触，其接触关系在凸轮轴向为线接触，在凸轮法平面内为点接触。

4.根据权利要求1或2所述的凸轮轴凸轮升程的检测方法，其特征在于：凸轮轴的头部通过夹紧机构与转台的顶尖锁紧。

5.根据权利要求1或2所述的凸轮轴凸轮升程的检测方法，其特征在于：弹性伸缩测量头的有效伸缩量必须保证测量过程中被测凸轮连续旋转一周时弹性伸缩测量头与被测凸轮的表面始终保持紧密接触。

6.根据权利要求5所述的凸轮轴凸轮升程的检测方法，其特征在于：弹性伸缩测量头检测过程中，从动于被测凸轮，弹性伸缩测量头的伸缩量自动产生。

7.根据权利要求1或2所述的凸轮轴凸轮升程的检测方法，其特征在于：伸缩测量头通过气压、弹簧方式获得伸缩弹性力。

权 利 要 求 书CN 102721346 A
一种凸轮轴凸轮升程的检测方法
技术领域
[0001] 本发明属于机械方法类，具体是一种凸轮轴凸轮升程的检测方法。

背景技术
[0002] 在凸轮轴的精密加工过程中，例如控制内燃机进气、排气门的凸轮轴加工，需要测量所加工凸轮轴的实际升程与理论升程的偏差值，从而确定加工精度以及被加工零件的质量。

目前用于凸轮轴凸轮升程检测的方法，例如采用ADCOLE凸轮轴检查仪检测，主要是通过凸轮轴两端中心孔将其固定在精密回转轴上，采用电机带动凸轮轴转动，在凸轮轴转动过程中，将与凸轮轴从动挺杆规格相同的测量头采用弹性力压紧于凸轮表面，并且测量凸轮轴每一转角位置，测量头的伸缩位移，从而获得被检测凸轮的实际升程参数。

然而凸轮轴种类与规格多样，其从动挺杆规格也多样，例如平面挺杆，各种直径的滚子挺杆等，这使得在检测不同类型凸轮轴升程时，需要频繁调换与之相匹配的从动测量头。

这使得测量过程复杂化，更是增加了测量过程检测仪器的校准难度。

目前还没有一种能够适应不同规格从动挺杆、科学合理、简便易行的凸轮轴升程通用检测方法。

发明内容
[0003] 本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种科学合理、简便易行、测量精度高、适应性强的凸轮轴凸轮升程的检测方法。

[0004] 本发明的技术方案如下：
[0005] 一种凸轮轴凸轮升程的检测方法，其特征在于：在底座一端上安装一转台，在底座另一端与转台相对位置安装一尾架，转台与尾架上分别安装顶尖，尾架顶尖轴线与转台顶尖轴线重合；采用转台顶尖与尾架顶尖分别压紧凸轮轴两端中心孔，并将转台顶尖与凸轮轴头部锁紧；将一弹性伸缩测量头安装在直线导轨上，弹性伸缩测量头可沿被测量凸轮轴轴向平行移动，弹性伸缩测量头在凸轮法平面内与凸轮表面的接触形式为点接触；测量时，弹性伸缩测量头移动至被测量凸轮的法平面内，测量头中心线指向被测量凸轮基圆中心；转台装有驱动电机和旋转角度编码器，弹性伸缩测量头装有直线位移传感器，旋转角度编码器与直线位移传感器连接至测控系统；凸轮轴在转台带动下转动，转动过程中测控系统检测凸轮每一转角位置的测量头直线位移，从而确定被测凸轮轮廓参数，并通过设定的从动挺杆参数计算出凸轮每一转角位置的升程。

[0006] 本发明的测量头在凸轮法平面内与凸轮表面的接触形式为点接触（如可采用刀口结构），被测凸轮连续转过一圈后，测控系统即可通过测量头直线位移数据与凸轮转角位置确定被测凸轮的精确轮廓。

由于从动挺杆与凸轮轮廓相互作用确定升程的几何原理遵循外轮廓相切关系，在测控系统内通过采集的凸轮轮廓数据构造虚拟凸轮，通过设置的从动挺杆数据构造虚拟挺杆，在每一个凸轮转角角位置上搜索虚拟凸轮和虚拟挺杆满足相切关系时挺杆的直线位移即可获得凸轮的升程。

由于测量过程直接检测的是凸轮轮廓，对任意规格从动挺杆的凸轮轴均采用相同的刀口结构测量头，无需根据凸轮从动挺杆形式更换相应
规格的测量头，方案简便易行，科学合理，测量精度高。

附图说明
[0007] 附图为本发明示意图。

具体实施方式
[0008] 如图所示，一种凸轮轴凸轮升程的检测方法，其特征在于：
[0009] A、在底座1上，安装转台2和尾架3，被检测凸轮轴5的两端中心孔分别与转台2的顶尖、尾架3的顶尖压紧，凸轮轴5的头部通过夹紧机构4与转台2的顶尖锁紧；[0010] B、弹性伸缩测量头6与配套的直线位移传感器8安装于直线导轨10上，直线导轨10与凸轮轴轴线平行，弹性伸缩测量头6与配套的直线位移传感器8能移动至凸轮轴5上的任一凸轮的法平面内；
[0011] C、弹性伸缩测量头6采用刀口结构，在内部弹性力作用下，弹性伸缩测量头6与被测量凸轮11保持紧密接触，其接触关系在凸轮轴向为线接触，在凸轮法平面内为点接触；[0012] D、弹性伸缩测量头6配套的直线位移传感器8其信号连接至测控系统9，转台2配套的旋转角度编码器7其信号连接至测控系统9；
[0013] E、凸轮轴5在转台2带动下旋转时，弹性伸缩测量头6始终与被测量凸轮11保持紧密接触，测控系统9通过检测旋转角度编码器7的角度信号、直线位移传感器8的位移信号，即可得知被测量凸轮11当前角度位置的瞬时半径；
[0014] F、当凸轮轴5在转台2带动下连续转过一圈，弹性伸缩测量头6绕被测量凸轮11表面连续扫描一圈，测控系统9即可采集到被测量凸轮11任意角度位置的瞬时半径，并可得出其精确轮廓数据；
[0015] G、测控系统9通过已采集被测量凸轮11的轮廓数据构建虚拟凸轮，通过设定的从动挺杆数据构建虚拟挺杆，在凸轮轴每一角度位置按照外轮廓相切关系查找虚拟挺杆相对凸轮基圆中心的直线位移，即可得到凸轮升程数据。

[0016] 本发明的弹性伸缩测量头6其有效伸缩量必须保证测量过程中被测量凸轮11连续旋转一周时弹性伸缩测量头6与被测量凸轮11的表面始终保持紧密接触。

[0017] 本发明的伸缩测量头6检测过程中，弹性伸缩测量头6从动于被测量凸轮11，弹性伸缩测量头6的伸缩量自动产生。

[0018] 本发明的弹性伸缩测量头6带有直线导向机构并通过气压、弹簧等方式获得伸缩弹性力，弹性伸缩测量头6安装有直线位移传感器8并可通过直线导轨10移动至任意被检测凸轮的法平面内。