[发明专利]凸轮轴复杂型线升程全自动随动跟踪精密扫描检测装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于复杂型线的精密测量领域，具体涉及一种凸轮轴复杂型线升程全自动随动跟踪精密扫描检测装置及方法。

背景技术

凸轮轴是活塞发动机的核心部件之一，它的作用是控制气门的开启和闭合，保证汽缸充分的进气和排气。考虑到发动机的耐久性和运转的平顺性，气门不能因开闭动作中的加减速过程产生过多及过大的冲击，否则就会造成气门的严重磨损、噪声增加或是其它严重后果。因此，凸轮轴和发动机的功率、扭矩输出以及运转的平顺性有很直接的关系，它直接影响到一台发动机的动力和运转特性，凸轮轴的制造精度与水平在发动机精密制造中显得尤为重要。而凸轮轴型线的精密检测技术是实现凸轮轴高精度制造必不可少的技术手段之一。因此随着装备制造中发动机性能要求日益提高，凸轮轴型线精密检测技术在发动机的精密制造过程中具有十分重要的地位。

凸轮轴型线一般根据气门的运动规律与发动机的运动特性设计，形式很复杂，对其进行精密测量主要实现以下两种重要应用：一是作为凸轮轴制造精度终检，实现凸轮轴加工的质量控制；二是根据发动机高精度修配的需要，测量凸轮轴实际升程轨迹，实现凸轮轴精密互换性测绘。作为复杂轴件，凸轮轴升程大，常用的微位移传感器由于量程问题，一般难以直接获取升程信息。

发明内容

本发明的目的在于提供一种凸轮轴复杂型线升程全自动随动跟踪精密扫描检测装置及方法。

为达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种凸轮轴复杂型线升程全自动随动跟踪精密扫描检测装置，包括随动跟踪精密扫描测头系统，所述随动跟踪精密扫描测头系统包括测头、伺服随动单元以及可伸缩的自由随动单元，自由随动单元可跟随伺服随动单元移动，测头设置于自由随动单元上，或者，伺服随动单元可跟随自由随动单元移动，测头设置于伺服随动单元上。

所述伺服随动单元包括由伺服电机驱动的第一滑板，自由随动单元包括第二滑板以及弹簧，第二滑板设置于第一滑板上，弹簧的一端与第一滑板相连，另一端与第二滑板相连，测头设置于第二滑板上，第一滑板以及第二滑板上分别设置有光栅尺。

所述随动跟踪精密扫描测头系统还包括底板、第一直线导轨、丝杠以及第二直线导轨，丝杠以及第一直线导轨设置于底板上，第一滑板与第一直线导轨相连，伺服电机通过丝杠与第一滑板相连，第二直线导轨设置于第一滑板上，第二滑板与第二直线导轨相连。

所述伺服随动单元包括由伺服电机驱动的第一滑板，自由随动单元包括第二滑板以及弹簧，弹簧的一端固定，另一端与第二滑板相连，测头设置于第一滑板上，第一滑板设置于第二滑板上，第一滑板以及第二滑板上分别设置有光栅尺。

所述随动跟踪精密扫描测头系统还包括底板、第一直线导轨、丝杠以及第二直线导轨，第二直线导轨设置于底板上，第二滑板与第二直线导轨相连，第一直线导轨以及丝杠设置于第二滑板上，第一滑板与第一直线导轨相连，伺服电机通过丝杠与第一滑板相连。

所述装置还包括驱动控制组件，所述驱动控制组件包括上位机、用于检测自由随动单元以及伺服随动单元位置变化的光栅尺、用于检测凸轮轴转动信息的圆光栅，上位机与光栅尺的读数头、圆光栅的读数头以及用于驱动伺服随动单元的伺服电机相连。

上述凸轮轴复杂型线升程全自动随动跟踪精密扫描检测装置的检测方法，包括以下步骤：

通过伺服随动单元带动设置于自由随动单元上的测头靠近并接触凸轮轴，或者，伺服随动单元上的测头随伺服随动单元的移动靠近并接触凸轮轴；然后通过精密回转轴系使所述凸轮轴转动，在凸轮轴的转动过程中，根据自由随动单元随凸轮轴升程变化的位置变化实时调整伺服随动单元的位置，使自由随动单元在保持测头与凸轮轴接触的前提下始终处于行程的中间位置；同时，同步采集自由随动单元以及伺服随动单元的位移信息以及凸轮轴的转动信息，将同步采集的自由随动单元与伺服随动单元的位移信息叠加，然后结合同步采集的凸轮轴的转动信息得到凸轮轴的轮廓数据。

本发明的有益效果体现在：

本发明所述随动跟踪精密扫描测头系统包括测头、伺服随动单元以及可伸缩的自由随动单元，伺服随动单元与自由随动单元在测量过程中协同工作，既提高了检测范围，又减少了测头与被检测凸轮轴的摩擦，减轻了测量过程中对凸轮轴的磨损。

附图说明

图1为本发明的总体结构示意图；

图2为本发明所述随动跟踪精密扫描测头系统的结构示意图之一（测头与自由随动单元相连）；

图3为本发明所述随动跟踪精密扫描测头系统的结构示意图之二（测头与自由随动单元相连）；