CN102789228A

CN102789228A - 机械式凸轮控制器检测装置

Info

Publication number: CN102789228A
Application number: CN2012102778649A
Authority: CN
Inventors: 饶成明; 王骏; 蒋兆军; 陈玉平; 张志平
Original assignee: Wuxi Institute of Technology
Current assignee: Jiangsu blue creative intelligent Polytron Technologies Inc
Priority date: 2012-08-06
Filing date: 2012-08-06
Publication date: 2012-11-21
Anticipated expiration: 2032-08-06
Also published as: CN102789228B

Abstract

本发明公开一种机械式凸轮控制器检测装置，由驱动机构通过联轴器驱动机械式凸轮控制器和编码器旋转，编码器将采集到的曲轴角速度信息送入控制***，运动监测信号发生器采集曲轴状态信号送入控制***，光电位置传感器采集凸轮组的开关位置，通过光电信号接收器发送到控制***，开关触头将开关上电开合信号发送到控制***。控制***通过内部计算***处理信号，达到测试目的。本发明适用于机械式凸轮控制器性能及寿命试验，可实现多参数测量，特别是实现了重复精度的测量，具有测试结果准确性、直观性、可量化、体积小、效率高的特点。

Description

机械式凸轮控制器检测装置

技术领域

本发明涉及凸轮控制器的检测设备技术领域，特别涉及一种机械式凸轮控制器检测装置，广泛用于锻压机床、纺织机械、包装等行业机械式凸轮控制器的性能及寿命试验。

背景技术

凸轮控制器是机床、纺织、包装等行业中最常用的一种功能配件，是机械设备电气控制***中最重要的核心控制部件之一，主要实现设备行程和曲轴角度的控制。机械式凸轮控制器在机械设备上已得到广泛应用，在企业制造和组装过程中，机械式凸轮控制器安装不可能绝对精确，以及在工作受载时，凸轮可能会产生相对偏移，支架和其他部件的弹性变形也会给电信号的采集带来影响。

为了保证机械式凸轮控制器的设计性能和生产质量，必须对生产出的机械式凸轮控制器进行全面的试验和检测，检测范围主要包括：重复精度、开合角度、电寿命、转速等。目前，对机械式凸轮控制器产品进行检测的技术远不能适应机械工业快速发展的需要，在机械式凸轮控制器的检测技术方面还存在一定空白，特别是还没有形成规范的试验和检测体系。有鉴于此，一套完善的机械式凸轮控制器的检测装置及其检测方法，就成为现在市场上一种迫切的需求。

发明内容

针对目前机械式凸轮控制器检测中的上述问题，申请人经过研究改进，现提供一种可完成测试参数处理及记录，集检验、监测、修正等功能于一体，具有测试结果准确性、直观性、可量化、体积小、效率高等特点的机械式凸轮控制器检测装置。

本发明的技术方案如下：

一种机械式凸轮控制器检测装置，包括基础平台、驱动机构、码盘、运动监测信号发生器、支架、法兰盘、调节支架、编码器、机械式凸轮控制器、联轴器、光电信号接收器、光电位置传感器、锁紧螺栓及支架；机械式凸轮控制器由锁紧螺栓及支架固定在基础平台上；光电信号接收器固定在机械式凸轮控制器的轴承座上；光电位置传感器固定在机械式凸轮控制器的底座上，每个光电位置传感器对准机械式凸轮控制器的一个凸轮组；每个凸轮组与一个开关触头构成运动副；码盘镶套在机械式凸轮控制器的凸轮轴的一端，码盘外圈角齿嵌入运动监测信号发生器，运动监测信号发生器由支架固定在基础平台上；驱动机构由法兰盘固定在基础平台上，驱动机构与套***盘的机械式凸轮控制器的一端通过联轴器相连接；编码器由调节支架固定在基础平台上，编码器与机械式凸轮控制器的凸轮轴的另一端通过联轴器相连接；驱动机构、机械式凸轮控制器和编码器处于同一轴线上。

其进一步的技术方案为：所述驱动机构与机械式凸轮控制器由刚性联轴器相连接；所述编码器与机械式凸轮控制器由柔性联轴器相连接。

其进一步的技术方案为：所述编码器为增量式光电编码器。

其进一步的技术方案为：所述运动监测信号发生器、光电信号接收器、开关触头和编码器分别通过传输线与控制***连接，所述控制***连接用于按键输入的按键电路和用于显示测试结果的显示***。

其进一步的技术方案为：所述运动监测信号发生器采集机械式凸轮控制器的曲轴状态信息并输入控制***；所述光电信号接收器采集机械式凸轮控制器的凸轮组开关位置信息并输入控制***；所述开关触头将开关开合信号输入控制***；所述编码器采集机械式凸轮控制器的曲轴角速度信息并输入控制***。

以及，其进一步的技术方案为：所述控制***包括5V～3.3V转换芯片、STM主控芯片、液晶屏背光控制芯片、光耦电路、JLINK调试接口、5V电源输入接口、LCD显示屏接口、增量式光电编码器接口、串行接口以及检测信号接口；5V电压通过所述5V电源输入接口输入，经5V～3.3V转换芯片转换为3.3V电压，为整个电路提供电源；STM主控芯片内部存有针对检测的控制程序；液晶屏背光控制芯片用于控制外接的显示***液晶屏的背光；光耦电路用来隔离各种干扰信号，光耦电路的另一侧添加12V外接电源，为外部被测机械式凸轮控制器提供单独电源，并与内部3.3V供电相隔开；JLINK调试接口用于STM主控芯片控制程序的调试；LCD显示屏接口用于将STM主控芯片送出的数据传输到外接的显示***；增量式光电编码器接口用于采集曲轴角速度并实现编码；串行接口用于向电脑或外设传输数据以及实现检测数据的保存和打印；检测信号接口用于采集开关信息以及凸轮组位置信息，并传输到STM主控芯片完成数据处理。

本发明的有益技术效果是：

本发明适用于机械式凸轮控制器性能及寿命试验。本发明的测试数据输入准确，测试反应速度快，记录结果直观，可实现数据永久保存。本发明装置体积小巧，采用自动控制，具有测试劳动强度低、测试效率高的特点。可实现多参数测量，并可实时对数据进行处理，及时输出/打印数据，可使设计人员、制造商及时了解试验件和产品的质量，特别是实现了重复精度的测量。本发明填补了机械式凸轮控制器检测装置的技术空白，对我国机械工业功能配件的技术进步具有推动作用和重要现实意义。

附图说明

图1是本发明的机械结构示意图。

图2是图1中机械式凸轮控制器部分的俯视结构图。

图3是本发明的电连接示意图。

图4是本发明的检测原理框图。

图5是本发明控制***的电路原理图。

图6是本发明的测试流程示意图。

附图标记说明：1、基础平台；2、驱动机构；3、码盘；4、运动监测信号发生器；5、支架；6、法兰盘；7、调节支架；8、编码器；9、机械式凸轮控制器；10、联轴器；11、传输线；12、显示***；13、控制***；14、按键电路；15、光电信号接收器；16、光电位置传感器；17、锁紧螺栓及支架；18、开关触头；19、凸轮组；20、凸轮轴；21、轴承座。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步说明。

如图1所示，本发明检测装置的结构如下，驱动机构2由法兰盘6固定在基础平台1上，由锁紧螺栓固定。码盘3镶套在机械式凸轮控制器9的凸轮轴20（凸轮轴见图2）的一端，码盘3外圈角齿嵌入运动监测信号发生器4，作为其信号发生源。运动监测信号发生器4由支架5固定在基础平台1上。编码器8锁紧在调节支架7上，并与机械式凸轮控制器9的凸轮轴的另一端通过柔性联轴器10（联轴器见图3）相连接。调节支架7固定在基础平台1上，可以根据需要轴向调节。驱动机构2与套***盘3的机械式凸轮控制器9的一端通过刚性联轴器10相连接。驱动机构2与码盘3、机械式凸轮控制器9、编码器8处于同一轴线上。

如图2所示，机械式凸轮控制器9由锁紧螺栓及支架17固定在基础平台1上。检测过程中，光电信号接收器15固定在机械式凸轮控制器9的轴承座21上；光电位置传感器16固定在机械式凸轮控制器9的底座22上。每个光电位置传感器16对准一个凸轮组19。开关触头18与凸轮组19一一对应，构成运动副。

如图3所示，驱动机构2、机械式凸轮控制器9和编码器8这三个部件由联轴器10依次相联，并处于同一轴线上。驱动机构2的动力输出轴与机械式凸轮控制器9的输入轴由联轴器10刚性连接，机械式凸轮控制器9的输出轴和编码器8的输入轴由联轴器10柔性相连。驱动机构2处的运动监测信号发生器4、机械式凸轮控制器9处的光电信号接收器15和开关触头18、编码器8通过传输线11与控制***13连接，控制***13连接用于按键输入的按键电路14和用于显示测试结果的显示***12。

结合图3、图4，说明检测试验的工作原理。如图3所示，当驱动机构2通电后，驱动机构2按照一定的角速度进行模拟工况运转，由驱动机构2通过联轴器10驱动被测器件机械式凸轮控制器9和编码器8旋转。本实施例的编码器8采用增量式光电编码器作角度传感器，编码器8将采集到的曲轴角度信息换算为曲轴角速度信息，送入控制***13。同时，运动监测信号发生器4采集曲轴状态信号，例如曲轴震动信号，起到保护作用。开关上电后，光电位置传感器16采集凸轮组19的开关位置，发送至光电信号接收器15，通过光电信号接收器15将开关位置信息发送到控制***13。开关触头18将开关上电开合信号发送到控制***13。上述被测信号经传输线11输入控制***13。控制***13通过内部计算***，处理信号，达到测试目的。

如图4所示，由编码器8将采集到的曲轴角度信号转换为曲轴角速度信号，送到控制***13中的STM主控芯片。由I/O接口电路将采集到的开关上电开合信号、凸轮组开关位置信号等被测信号送到控制***13中的STM主控芯片，由STM主控芯片对采集到的信号进行处理并反馈测试参数。操作者可以通过按键电路和显示***监测被测机械式凸轮控制器开关开合角度和电寿命次数，特别是检测凸轮组、开合角度的重复精度，电源电路给机械式凸轮控制器和电机提供所需的电压。如果需要，STM主控芯片可控制外设打印检测数据，从而按照既定方案完成机械式凸轮控制器的检测。

本发明控制***的硬件电路的连接关系如图5所示，仅以实现机械式凸轮控制器8路信号的性能检测作为实施例。图5中，P2是5V电源输入接口，经芯片U1转换为3.3V电压，为整个电路提供电源；STM主控芯片为U2，芯片内存有针对检测的控制程序；U3是控制液晶屏背光的芯片，U4～U17均为光耦电路，用来隔离各种干扰信号，光耦电路的另一侧添加12V外接电源，是为外部被测凸轮控制器器件提供单独电源，并与内部3.3V供电相隔开；Q2～Q15均为NMOS管，当XIN0～XIN13引脚输入低电平时，NMOS断开，光耦输出端IN0～IN13被电阻上拉到高电平，当XIN0～XIN13引脚输入高电平时，NMOS导通，光耦开始工作，IN0～IN13输出低电平；P1为JLINK调试接口，用于STM主控芯片控制程序的调试，LCD显示屏接口是P3，将STM芯片送出的数据传输到显示***（外接），P4为增量式光电编码器接口，用于采集驱动机构的曲轴角速度并实现编码，P5为串行接口，用于向电脑或外设传输数据，如需要可实现检测数据的保存和打印，P6～P8为检测信号接口，连接被检测器件的凸轮、开关，有一路是公共高电平，采集开关信息数据、凸轮组位置信号，传输到STM主控芯片完成数据处理，可实现重复精度、电寿命等检测功能。

本发明的主要工作流程如图6所示，可实现控制算法，能完成本发明所有参数的检测要求。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，本发明不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本发明的精神和构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种机械式凸轮控制器检测装置，其特征在于：包括基础平台（1）、驱动机构（2）、码盘（3）、运动监测信号发生器（4）、支架（5）、法兰盘（6）、调节支架（7）、编码器（8）、机械式凸轮控制器（9）、联轴器（10）、光电信号接收器（15）、光电位置传感器（16）、锁紧螺栓及支架（17）；

机械式凸轮控制器（9）由锁紧螺栓及支架（17）固定在基础平台（1）上；光电信号接收器（15）固定在机械式凸轮控制器（9）的轴承座（21）上；光电位置传感器（16）固定在机械式凸轮控制器（9）的底座（22）上，每个光电位置传感器（16）对准机械式凸轮控制器（9）的一个凸轮组（19）；每个凸轮组（19）与一个开关触头（18）构成运动副；

码盘（3）镶套在机械式凸轮控制器（9）的凸轮轴（20）的一端，码盘（3）外圈角齿嵌入运动监测信号发生器（4），运动监测信号发生器（4）由支架（5）固定在基础平台（1）上；驱动机构（2）由法兰盘（6）固定在基础平台（1）上，驱动机构（2）与套***盘（3）的机械式凸轮控制器（9）的一端通过联轴器（10）相连接；编码器（8）由调节支架（7）固定在基础平台（1）上，编码器（8）与机械式凸轮控制器（9）的凸轮轴（20）的另一端通过联轴器（10）相连接；驱动机构（2）、机械式凸轮控制器（9）和编码器（8）处于同一轴线上。

2.根据权利要求1所述机械式凸轮控制器检测装置，其特征在于：所述驱动机构（2）与机械式凸轮控制器（9）由刚性联轴器（10）相连接；所述编码器（8）与机械式凸轮控制器（9）由柔性联轴器（10）相连接。

3.根据权利要求1所述机械式凸轮控制器检测装置，其特征在于：所述编码器（8）为增量式光电编码器。

4.根据权利要求1所述机械式凸轮控制器检测装置，其特征在于：所述运动监测信号发生器（4）、光电信号接收器（15）、开关触头（18）和编码器（8）分别通过传输线（11）与控制***（13）连接，所述控制***（13）连接用于按键输入的按键电路（14）和用于显示测试结果的显示***（12）。

5.根据权利要求4所述机械式凸轮控制器检测装置，其特征在于：所述运动监测信号发生器（4）采集机械式凸轮控制器（9）的曲轴状态信息并输入控制***（13）；所述光电信号接收器（15）采集机械式凸轮控制器（9）的凸轮组开关位置信息并输入控制***（13）；所述开关触头（18）将开关开合信号输入控制***（13）；所述编码器（8）采集机械式凸轮控制器（9）的曲轴角速度信息并输入控制***（13）。

6.根据权利要求4或5所述机械式凸轮控制器检测装置，其特征在于所述控制***（13）的具体电路结构如下：

包括5V～3.3V转换芯片（U1）、STM主控芯片（U2）、液晶屏背光控制芯片（U3）、光耦电路（U4～U17）、JLINK调试接口（P1）、5V电源输入接口（P2）、LCD显示屏接口（P3）、增量式光电编码器接口（P4）、串行接口（P5）以及检测信号接口（P6～P8）；

5V电压通过所述5V电源输入接口（P2）输入，经5V～3.3V转换芯片（U1）转换为3.3V电压，为整个电路提供电源；STM主控芯片（U2）内部存有针对检测的控制程序；液晶屏背光控制芯片（U3）用于控制外接的显示***液晶屏的背光；光耦电路（U4～U17）用来隔离各种干扰信号，光耦电路（U4～U17）的另一侧添加12V外接电源，为外部被测机械式凸轮控制器提供单独电源，并与内部3.3V供电相隔开；JLINK调试接口（P1）用于STM主控芯片（U2）控制程序的调试；LCD显示屏接口（P3）用于将STM主控芯片（U2）送出的数据传输到外接的显示***；增量式光电编码器接口（P4）用于采集曲轴角速度并实现编码；串行接口（P5）用于向电脑或外设传输数据以及实现检测数据的保存和打印；检测信号接口（P6～P8）用于采集开关信息以及凸轮组位置信息，并传输到STM主控芯片（U2）完成数据处理。