一种航空活塞发动机活塞外径自动测量装置

1.本实用新型涉及航空活塞发动机生产与维修技术领域，特别是涉及一种航空活塞发动机活塞外径自动测量装置。


背景技术：

2.目前活塞型发动机的活塞外径测量工作主要依靠人工测量完成。人工测量使用的量具为外径千分尺，测量位置包括活塞头部和裙部分别沿活塞销方向(飞行方向)和垂直活塞销方向(垂直飞行方向)两个方向四个点位的尺寸进行测量，测量过程费时费力，且外径千分尺的分度值为0.01mm，而千分位靠估读获得，容易造成人为误差和测量点位数量过少的问题。
3.因此，我们需要一种航空活塞发动机活塞外径自动测量装置来解决此问题。


技术实现要素：

4.为了克服现有技术的不足，本实用新型提供一种航空活塞发动机活塞外径自动测量装置，采用一种同轴对置的容栅测微计，利用基准长度标准尺寸对量表间距进行标定，再利用回转体零件沿两测微计中心线垂直通过两个容栅测微计测量头连线，用基准值与两个测微计测得的数值，对被测回转体的直径尺寸进行快速测量的技术方法。
5.为解决上述技术问题，本实用新型提供如下技术方案：一种航空活塞发动机活塞外径自动测量装置，包括支撑机构、测量机构和调校机构；
6.所述支撑机构包括用于安装电气元件控制箱的第一框架和用于安装测量机构的第二框架，所述第二框架位于测量机构的上方水平对置同心设置有千分表；
7.所述测量机构包括托台、用于驱动托台的水平运动机构和升降运动机构，还包括设置于托台上的旋转运动机构。
8.作为本实用新型的一种优选技术方案，所述托台包括两个侧板、设置于两个所述侧板底部之间的底板、设置于两个所述侧板背面的背板和设置于两个所述侧板顶部之间的移动板；
9.所述升降运动机构包括第一滚珠丝杠模组，两个所述侧板在所述第二框架内部沿竖直方向滑动连接，所述第一滚珠丝杠模组固定安装于所述第二框架上且用于驱动所述托台进行升降；
10.所述水平运动机构包括第二滚珠丝杠模组，所述移动板在两个所述侧板顶部之间滑动连接，所述第二滚珠丝杠模组固定设置于所述底板上表面且用于驱动所述移动板进行水平移动；
11.所述旋转运动机构包括转盘，所述转盘设置于所述移动板上表面沿长度方向中线的一端，所述移动板上表面沿长度方向中线的另一端设置有步进电机，所述转盘底部中心设置有贯穿于所述移动板的转轴，所述步进电机与所述转轴传动连接。
12.作为本实用新型的一种优选技术方案，所述第一滚珠丝杠模组包括安装座、设置
于所述安装座上的滚珠丝杠本体、与所述滚珠丝杠本体输入端固定连接的驱动电机和与所述滚珠丝杠本体输出端固定连接的移动座，所述安装座与所述第二框架固定连接，所述移动座与所述背板固定连接，所述第二滚珠丝杠模组与所述第一滚珠丝杠模组的结构相同。
13.作为本实用新型的一种优选技术方案，所述步进电机的输出端贯穿于移动板，所述步进电机输出端与转轴之间通过同步轮套装传动连接在一起，且同步轮套装包括套设于所述转轴上的同步轮大轮、套设于所述步进电机输出端的同步轮小轮和套设于所述同步轮大轮和所述同步轮小轮上的同步带。
14.作为本实用新型的一种优选技术方案，两个所述侧板两侧四个拐角处均设置有第一滑套，两两所述第一滑套内部贯穿有第一滑杆，且第一滑杆端部均与所述第二框架固定连接。
15.作为本实用新型的一种优选技术方案，所述第二滚珠丝杠模组与所述移动板之间设置有u形板，所述移动板底部四个拐角处均设置有第二滑套，且两两第二滑套内部贯穿有第二滑杆，所述第二滑杆端部分别与所述侧板顶部两个拐角固定连接。
16.作为本实用新型的一种优选技术方案，所述第二框架顶部设置有测量门，所述测量门上设置有两个夹套，两个所述千分表分别固定设置于夹套内部；
17.所述调校机构包括用于保证两个所述夹套同轴安装的校装标准杆。
18.作为本实用新型的一种优选技术方案，所述转盘顶部设置有待测活塞，所述转轴位于所述移动板的两侧均套设有止推轴承，所述转轴位于所述移动板的内部套设有轴套，所述转轴底端开设有外螺纹，且转轴底部安装有适配的固定螺母。
19.与现有技术相比，本实用新型能达到的有益效果是：
20.本实用新型采用一种同轴对置的容栅测微计，利用基准长度标准尺寸对量表间距进行标定，再利用回转体零件沿两测微计中心线垂直通过两个容栅测微计测量头连线，用基准值与两个测微计测得的数值，对被测回转体的直径尺寸进行快速测量的技术方法；本实用新型主要应用领域为回转体零部件的在线测量或维修快速测量，所采用的测量方法具有测量精度高，测量速度快，自动化程度高，结合自动化可以获得回转体多个位置直径分布，并据此数据得到被测件的圆度信息，可以大大提高测量速度，减少人工劳动成本，并可减少由于人的因素造成的测量误差。
附图说明
21.图1为本实用新型正面的立体结构示意图；
22.图2为本实用新型背面的立体结构示意图；
23.图3为本实用新型支撑机构的立体结构示意图；
24.图4为本实用新型测量机构的立体结构示意图；
25.图5为本实用新型测量机构未安装第一滚珠丝杠模组的立体结构示意图；
26.图6为本实用新型第一滚珠丝杠模组的立体结构示意图；
27.图7为本实用新型旋转运动机构的立体结构示意图；
28.图8为本实用新型调校装标准杆校装过程的结构示意图；
29.图9为本实用新型图3的a处结构示意图；
30.图10为本实用新型图5的b处结构示意图；
31.图11为本实用新型为待测活塞的检测过程原理图。
32.其中：
33.1、第一框架；
34.2、第二框架；21、测量门；22、夹套；
35.3、千分表；
36.4、侧板；41、第一滑套；42、第一滑杆；
37.5、底板；
38.6、背板；
39.7、移动板；71、第二滑套；72、第二滑杆；
40.8、第一滚珠丝杠模组；81、安装座；82、滚珠丝杠本体；83、驱动电机；84、移动座；
41.9、第二滚珠丝杠模组；
42.10、转盘；
43.11、步进电机；
44.12、转轴；
45.13、同步轮套装；131、同步轮大轮；132、同步轮小轮；
46.14、u形板；
47.15、校装标准杆；
48.16、待测活塞。
具体实施方式
49.为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本实用新型，但下述实施例仅仅为本实用新型的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其它实施例，都属于本实用新型的保护范围。下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
50.实施例：
51.如图1-11所示，一种航空活塞发动机活塞外径自动测量装置，包括支撑机构、测量机构和调校机构；
52.支撑机构包括用于安装电气元件控制箱的第一框架1和用于安装测量机构的第二框架2，第二框架2位于测量机构的上方水平对置同心设置有千分表3；此处电气元件控制箱分别与第一滚珠丝杠模组8、第二滚珠丝杠模组9和步进电机11分别电性连接，通过电气元件控制箱可以控制待测活塞16的高度、位置和角度。
53.测量机构包括托台、用于驱动托台的水平运动机构和升降运动机构，还包括设置于托台上的旋转运动机构。
54.在其他实施例中，托台包括两个侧板4、设置于两个侧板4底部之间的底板5、设置于两个侧板4背面的背板6和设置于两个侧板4顶部之间的移动板7；
55.升降运动机构包括第一滚珠丝杠模组8，两个侧板4在第二框架2内部沿竖直方向滑动连接，第一滚珠丝杠模组8固定安装于第二框架2上且用于驱动托台进行升降；第一滚
珠丝杠模组8带动托台进行竖直方向进行移动，进而能够调整置于移动板7上的待测活塞16的高度与千分表3位置相对应。
56.水平运动机构包括第二滚珠丝杠模组9，移动板7在两个侧板4顶部之间滑动连接，第二滚珠丝杠模组9固定设置于底板5上表面且用于驱动移动板7进行水平移动；第二滚珠丝杠模组9带动移动板7在水平方向进行移动，进而带动待测活塞16移动靠近测量门21，使其通过两个千分表3之间，进而对活塞直径进行测量。
57.旋转运动机构包括转盘10，转盘10设置于移动板7上表面沿长度方向中线的一端，移动板7上表面沿长度方向中线的另一端设置有步进电机11，转盘10底部中心设置有贯穿于移动板7的转轴12，步进电机11与转轴12传动连接；步进电机11能够带动转轴12和转盘10旋转，从而带动位于转盘10上的待测活塞16旋转。
58.在其他实施例中，第一滚珠丝杠模组8包括安装座81、设置于安装座81上的滚珠丝杠本体82、与滚珠丝杠本体82输入端固定连接的驱动电机83和与滚珠丝杠本体82输出端固定连接的移动座84，安装座81与第二框架2固定连接，移动座84与背板6固定连接，第二滚珠丝杠模组9与第一滚珠丝杠模组8的结构相同；驱动电机83通过滚珠丝杠本体82的丝杆输入端，带动滚珠丝杠本体82的螺母输出端的移动座84进行移动，在第一滑杆42和第一滑套41的配合下，带动侧板4和底板5进行高度的调节，从而调节了待测活塞16不同高度的截面与千分表3测量端相对应。
59.根据图1、3和6中的升降运动机构，其功能是实现活塞不同测量截面的转换。在测量过程中，测量装置需要对活塞的头部和裙部两个测量截面的外径尺寸进行测量，因此需要对活塞相对于测量门21的位置进行z轴方向的调整，由于测量门21为固定式结构，因此需要活塞的升降来实现被测截面的转换。为保证水平度和稳定性，该运动调整通过测量平台的整体升降实现活塞测量截面的转换。
60.在其他实施例中，步进电机11的输出端贯穿于移动板7，步进电机11输出端与转轴12之间通过同步轮套装13传动连接在一起，且同步轮套装13包括套设于转轴12上的同步轮大轮131、套设于步进电机11输出端的同步轮小轮132和套设于同步轮大轮131和同步轮小轮132上的同步带；步进电机11输出端带动同步轮小轮132在适配型号同步带(图中未示出)的配合下带动同步轮大轮131转动，从而带动转轴12和转盘10旋转，进而调节待测活塞16的角度。
61.根据图1、4、5、7和10中的活塞旋转运动机构，其功能是实现活塞同一测量截面不同测量点位的转换。测量过程中，需要对同一个截面内不同位置的活塞外径进行测量，这需要活塞被测位置的调整。活塞旋转运动机构需要在活塞安装固定的情况下，根据测量需求，实现活塞沿着托台的移动板7的中心线实现每次15
°
角的旋转，同一个测量平面内需调整12次，以确保在活塞同一截面以第一测量方向为基准的测量点位全覆盖。
62.在其他实施例中，两个侧板4两侧四个拐角处均设置有第一滑套41，两两第一滑套41内部贯穿有第一滑杆42，且第一滑杆42端部均与第二框架2固定连接；使第一滑套41沿着第一滑杆42进行移动，能够在第一滚珠丝杠模组8的驱动下，实现对托台高低的调节。
63.在其他实施例中，第二滚珠丝杠模组9与移动板7之间设置有u形板14，移动板7底部四个拐角处均设置有第二滑套71，且两两第二滑套71内部贯穿有第二滑杆72，第二滑杆72端部分别与侧板4顶部两个拐角固定连接；第二滚珠丝杠模组9由于采用和第一滚珠丝杠
9相同的结构，因此，在第二滑套71和第二滑杆72的配合下，第二滚珠丝杠模组9能够通过u形板14带动移动板7沿水平方向进行移动，使待测活塞16向测量门21和千分表3的方向运动。
64.根据图1、4、5、7和10中的活塞外径测量直线运动机构，结构中，用于支撑活塞的移动板7通过第二滑套71和第二滑杆72的连接，同时在第二滚珠丝杠模组9的驱动下实现测量过程的直线运动。
65.在其他实施例中，第二框架2顶部设置有测量门21，测量门21上设置有两个夹套22，两个千分表3分别固定设置于夹套22内部；
66.调校机构包括用于保证两个夹套22同轴安装的校装标准杆15；
67.根据图8，在千分表3安装之前，将校装标准杆15插入夹套22内部，保持校装标准杆15插入夹套22内部，将夹套22固定在测量门21上，固定完成之后，将校装标准杆15抽出，将千分表3安装子在夹套22内，实现了两个千分表3的水平同心对称设置。
68.在其他实施例中，转盘10顶部设置有待测活塞16，转轴12位于移动板7的两侧均套设有止推轴承，转轴12位于移动板7的内部套设有轴套，转轴12底端开设有外螺纹，且转轴12底部安装有适配的固定螺母；直推轴承和轴套的设置，能够使转盘10和同步轮大轮131在旋转的过程，避免与移动板7之间发生摩擦，降低磨损。
69.活塞外径测量机构操作过程为：
70.(1)准备阶段：
71.设备调平；
72.设备通电；
73.连接电气元件控制箱内部的plc和数字千分表3上位机软件；
74.利用校装标准杆15，安装调整两个数字千分表3；
75.操作自动元件控制箱控制面板上的“寻找参考点”按钮，进行活塞装夹。
76.(2)校准阶段：
77.操作“千分表3调零”按钮，利用基准长度标准块完成基准校准；
78.操作控制面板上的“寻找参考点”按钮，回到参考点；
79.操作控制面板上的“单点测量”按钮，对同一点进行20次自动测量，分析数据误差。
80.(3)测量阶段：
81.操作“多点测量”按钮，对活塞头部和裙部每隔15
°
进行自动测量，分析数据误差；
82.设备断电；
83.导出测量数据。
84.按照操作流程对活塞进行外径测量，控制部分会按照预先设计好的运动程序，有电机带动活塞按既定规律通过测量门21的两个数字千分表3，上位机软件自动读取数字千分表3的测量数据，并保存显示在上位机界面。
85.如图11所示，待测活塞16沿着垂直于两个千分表3连线的方向从测量门21经过，按千分表3采样时刻连续记录该过程中的两千分表3压缩量，分别采集测量通过两个千分表压缩量的最大值max(s1)、max(s2)，再加上基准长度l，测量结束后，l+max(s1)+max(s2)即为该位置外径测量结果，即活塞直径d＝l+max(s1)+max(s2)。
86.综上所述：本实用新型采用一种同轴对置的容栅测微计，利用基准长度标准尺寸
对量表间距进行标定，再利用回转体零件沿两测微计中心线垂直通过两个容栅测微计测量头连线，用基准值与两个测微计测得的数值，对被测回转体的直径尺寸进行快速测量的技术方法；本实用新型主要应用领域为回转体零部件的在线测量或维修快速测量，所采用的测量方法具有测量精度高，测量速度快，自动化程度高，结合自动化可以获得回转体多个位置直径分布，并据此数据得到被测件的圆度信息，可以大大提高测量速度，减少人工劳动成本，并可减少由于人的因素造成的测量误差。
87.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
88.有必要进行说明的是，本技术技术方案的用电部件，如动力组元、第一电机和第二电机等均与外部控制器连接，所述的外部控制器为现有技术，本技术技术方案未对其进行改进，因而不需要公开外部控制器的具体型号、电路结构等，不影响本技术技术方案的完整性。
89.以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本实用新型的优选例，并不用来限制本实用新型，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。