专利名称：用于活塞环张力测量的装置和方法
技术领域：
本发明涉及一种用于活塞环张力测量的装置和方法，所述活塞环安装在一个活塞上并插入内燃机之类的汽缸中。
活塞环必需具有预定的张力，以便在其安装到一个活塞上并插入一个内燃机之类的汽缸中时能施加一个预定的表面压力到汽缸的内部周边表面上。为此，必须测量活塞的张力。为了进行这种测量，在活塞环上缠绕一根薄钢带之类，并施加一个拉力到该钢带上以缩小活塞环的直径。当活塞环直径减小到闭合间隙达到插入汽缸状态的值时，所施加的拉力被确定为该活塞环的张力。
根据测量活塞环张力的第一种传统情况，在活塞环和处于所述缠绕部分的薄钢带上施加一个冲击或震动，以便消除两者之间的摩擦力。并且缩小活塞环直径，直到闭合间隙达到事先用一个参考环规获得的值，再用测力传感器、弹簧平衡器之类测量在此时施加的拉力。
根据测量活塞环张力的第二种传统情况(即公开的日本实用新型No.2-667)，在活塞环和缠绕部分处的薄钢带上施加一种震动，以便消除两者之间的摩擦力，而且薄钢带长度可以调节的。一旦为了获得一个预定的闭合间隙而调定薄钢带长度，所述预定的闭合间隙就能自动获得。
对于上述第一和第二传统情况中的任何一种而言，由于震动之类只是施加到活塞环和缠绕部分处的薄钢带上的消除它们之间的摩擦力，摩擦力不能充分地被消除。所以，测得的张力变化较大，而且以高精度稳定地测量活塞环张力十分困难。
对于上述第一和第二传统情况中的任何一种而言，活塞环的闭合间隙必需至少测量一次。然而，接近于实际使用状态的闭合间隙是不容易得到的。此外，测量闭合间隙往往会产生一种误差并耗费相当长的时间。由于这些原因，在短时间内高精度稳定地测量活塞环张力十分困难。
因此，本发明的一个目的是提供一种用于活塞环的张力测量装置和方法，它能在短时间内高精度而稳定地测定活塞环张力。
对于根据本发明的活塞环张力测量装置而言，通过采用冲击机构给活塞环和缠绕其上的带体施加一个冲击，能消除两者之间的一个大的初始摩擦力。而且由于通过采用第一和第二震动机构施加震动，能充分地消除在活塞环和带体之间的小摩擦力，其结果是能显著地减小在活塞环和带体之间的摩擦力。
如果采用一个驱动机构，使带体的一个端部和另一个端部彼此相对地移动，直至获得一个与活塞环插入汽缸所得状态等同的状态，并获得它们的相对位置，就能采用一个测量机构在以后的测量中测出该活塞环插入汽缸时获得的张力，其方法是，仅仅用驱动机构彼此相对地移动带体的一个端部和另一个端部到达已获得的位置。因此，进行每次测量都不需要测量闭合间隙。
因此，采用根据本发明的活塞环张力测量装置，能在短时间内高精度稳定地测出活塞环张力。
根据本发明的活塞环张力测量方法如下事先采用一个具有凸起(其外径等于汽缸内径，其宽度和表面状态与活塞环的宽度和表面状态相同)的校对规，通过一个驱动机构使带体的一个端部和另一个端部彼此相对地移动获得各自的位置。当测定活塞环张力时，再使所述带体的一个端部和另一个端部彼此相对地移动到这些位置。于是就能在接近于实际使用状态的状态下测出活塞环张力，并且完全不需要测量闭合间隙。
因此，采用根据本发明的活塞环张力测量方法，能在短时间内高精度而且稳定地测出活塞环张力。
图1是根据一个本发明实施例的张力测量装置平面图；图2是沿着图1的II-II线得出的侧剖视图；图3是沿着图1的III-III线得出的侧剖视图；图4是这个实施例所用校对规的一个主要部分的侧剖视图；和图5是这个实施例所用环夹持器的一个主要部分的侧剖视图。
下面参照图1至5，介绍本发明的一个实施例。如图1至3所示，在这个实施例的张力测量装置中，具有多个支架12的一个底座11上支承着震动板13，而在底座11中安置着用来震动震动板13的一个震动发生器14。
在震动板13的多个凹口中安装着多块垂直运动板15，而且在底座11中还安置着一个用来使垂直运动板15产生垂直运动的凸轮16以及一台用于使该凸轮16旋转的电机(未画出)。在停止状态，垂直运动板15的上表面稍低于震动板13的上表面。
在底座11的震动板13一侧处安置着一个测力传感器21。在测力传感器21的一个端部固定一条薄钢带17以便测量其张力。在底座11上还安置着一根滚珠丝杠22(它用来使测力传感器21沿着靠近或离开震动板13的方向运动)和一个用来转动滚珠丝杠22的电机23。
薄钢带17的拉力由测力传感器21进行测量，而且测力传感器21的位置用数字显示在一个显示器(未画出)上。在底座11上的震动板13的另一个端部安置着一个带夹持器24(它用来保持薄钢带17的另一个端部)以及一个凸轮25(它用来给带夹持器24施加震动)。在底座11上还装有一个用来转动凸轮25的电机26。
为了用如上所述该实施例的张力测量装置测定活塞环张力，首先要准备一个图4所示的校对规31。校对规31具有一个凸起32，该凸起的外径等于汽缸(装有该活塞环的活塞就安插在其中)的内径，而宽度和表面状态与该活塞环的宽度和表面状态相同。
把校对规31放置在震动板13和垂直运动板15上，而薄钢带17缠绕在校对规31的凸起32上。驱动与凸轮16相连的电机使凸轮16转动。转动凸轮16使垂直运动板15向上运动，从而举起校对规31和薄钢带17。
在此以后，当凸轮16进一步转动时，垂直运动板15很快地向下运动。校对规31和薄钢带17碰撞震动板13从而给它们施加一个冲击。结果，消除了在校对规31和缠绕在其上的薄钢带17之间的起始大摩擦力。垂直运动板15的向上运动量通过改变凸轮16的形状加以调节，而垂直运动的速率通过改变电机转速进行调节。
当垂直运动板15举起校对规31和薄钢带17时使薄钢板扭曲。因此，只有在消除校对规31和缠绕在其上的薄钢带17之间的起始大的摩擦力时才驱动垂直运动板15，而在用测力传感器21测量拉力时不驱动板15。
在驱动垂直运动板15时，震动发生器14同时震动震动板13，从而也震动在震动板13上的校对规31和薄钢带17。因此，甚至在校对规31和薄钢带17之间以及在震动板13和校对规31之间的小摩擦力也被消除。震动的频率和强度通过改变来自震动发生器14的输出加以调节。
开动电机26使凸轮25转动，因此震动带夹持器24，使薄钢带17震动。于是，甚至是在校对规31和薄钢带17之间的小摩擦力也被消除。此时该震动的振幅和频率分别通过改变凸轮25的形状以及改变电机26的转速来调节。
在施加由震动发生器14产生的震动和由电机26转动产生的震动同时，测力传感器21，也就是说薄钢带17的一个端部在电机23和滚珠丝杠22作用下移动，直到由测力传感器21测量的拉力变为预定值(例如是被确定张力的中间值)，从而获得测力传感器21在此时的用数字显示的位置。
如上所述，由于校对规31的凸起32的外径等于汽缸(装有活塞环的活塞就安插在其中)的内径，当测力传感器处于一个位置(在此位置被它测量的拉力变为一个预定值)时，活塞环的闭合间隙处于汽缸插入的状态。
拉力是在施加由震动发生器14产生的振动和由电机26转动产生的震动的同时，由测力传感器21测定的。因此，为了消除这些震动对测量的影响，计算出拉力在一个预定时间间隔内的平均值，而且在显示器上用数字显示出几次测量的测量数据平均值作为测定值。
准备一个图5所示的环夹持器33。环夹持器33在其外圆周表面上具有一个沟槽34。把一个要测定张力的活塞环安装在沟槽34中。再将内部装有活塞环35的环夹持器33放置在震动板13和垂直运动板15上，然后在活塞环35上缠绕薄钢带17。
在此之后，与消除校对规31和薄钢带17之间摩擦力的方法相同，由一个被垂直运动板15施加的冲击消除在活塞环35和薄钢带17之间的初始大的摩擦力。甚至在活塞环35和薄钢带17之间、在环夹持器33和活塞环35之间以及在环夹持器33和震动板13之间的小摩擦力也被震动发生器14产生的震动和由电机26转动产生的震动消除。
如果活塞环35具有如同三片式油环那样复杂的形状，不仅在活塞环35和薄钢带17之间，而且在活塞环35和环夹持器33的沟槽34之间均会产生摩擦力。所有这些摩擦力都能用上述的冲击和震动消除。
在此之后，在施加由震动发生器14产生的震动和由电机26转动产生的震动同时，将测力传感器21移动到一个利用校对规31事先获得的位置，然后用测力传感器21测定施加到薄钢带17上的拉力。在此时，活塞环35的闭合间隙正处于汽缸插入状态。
通过上文所述显而易见，在这个实施例中，尽管根本不去测量活塞环35的闭合间隙，也能测出活塞环35(它正具有一个处于汽缸插入状态的闭合间隙)的张力。
在上述实施例中，能单独移动测力传感器21以便给薄钢带17施加拉力。而且，也可单独移动带夹持器24，并可获得它的位置。作为替代，不仅测力传感器21而且带夹持器24可同时移动，并且可获得它们的彼此相对位置。
权利要求
1.一种活塞环张力测量装置，它给一个缠绕在所述活塞环上的一个带体施加一个拉力，并在所述活塞环的直径缩小到闭合间隙达到所述活塞环安插在汽缸中所得值时确定拉力作为所述活塞环的张力，其特征为包括一个驱动机构，它用来使所述带体的一个端部和另一个端部彼此相对地沿着增大和缩小所述活塞环直径的方向移动，从而施加拉力；一个第一震动机构，它用来给所述活塞环和在缠绕部分的所述带体施加一个震动；一个冲击机构，它用来给所述活塞环和在缠绕部分的所述带体施加一个冲击；一个测量机构，它与所述一个端部连结以便测量拉力；以及一个第二震动机构，它与所述另一个端部连结以便给所述带体施加震动。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征为，所述驱动机构包括一根滚珠丝杆，它用来移动一个固定所述一个端部的固定机构；以及一个电机，它用来转动所述滚珠丝杠。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在为，所述冲击机构包括一块垂直运动板，在它上面放置所述活塞环；一个凸轮，它用来垂直移动所述垂直运动板；一块底板，它用来在垂直运动时造成放置在所述垂直运动板上的所述活塞环的冲击；以及一个电机，它用来转动所述凸轮。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征为，所述测量装置是一个测力传感器。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征为，所述第二震动机构包括一个凸轮，它用来震动一个夹持所述另一个端部的夹持机构；以及一个电机，它用来转动所述的凸轮；
6.一种用于权利要求1所述活塞环张力测量方法，其特征为，包括下述步骤准备一个具有凸起的校对规，所述凸起的外径等于所述汽缸的内径，而且宽度和表面状态与所述活塞环的宽度和表面状态相同；把所述带体缠绕在所述凸起上，并彼此相对地移动所述带体的一个端部和另一个端部，从而获得所述一个端部和所述另一个端部的彼此相对位置，在所述位置拉力成为所述活塞环应具有的张力；以及把所述带状体缠绕在所述活塞环上，并彼此相对地移动所述带体的所述一个端部和另一个端部到达所述位置，并测量拉力。
全文摘要
将冲击和震动施加到活塞环的缠绕着一个带体的部分上,并且还施加一个震动到带体上。利用一个外径等于汽缸内径的校对规之类能获得一个位置,在此位置上能得到所需的活塞环张力。在测量张力时将一个测量机构移动到此位置即可。在活塞环和带体之间的摩擦力能显著减小,而且在每次量测时都不需要测定闭合间隙。因此能在短时间内高精度而稳定地测出活塞环张力。
文档编号G01L5/00GK1199166SQ9810798
公开日1998年11月18日 申请日期1998年5月8日 优先权日1997年5月9日
发明者神田洋幸, 桑原健 申请人:株式会社利肯