CN104713710B - 检测内滑动部件行程和推力的装置及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种检测内滑动部件行程和推力的装置及检测方法。装置包括底座（1），底座上设有支撑块（2）；支撑块上设有杠杆（3），杠杆的支点经芯棒（4）与支撑块转动连接，杠杆的阻力端（5）与设在支撑块导向孔（6）内转换轴（7）上的缺口（8）活动连接；支撑块经螺栓组件（21）与底座上的T形槽（9）连接；杠杆动力端（10）一侧的底座上设有安装板（11）；安装板和支撑块上均设有杠杆过孔（12）。本发明采用杠杆原理将凹槽内部的滑动行程和推力转换到槽外，可以直接应用转换后位移和力等，或者通过外部的检测元件准确测量槽内滑动部件的位移和力等参数。位置和力的转换精度高，安装调节简单，操作安全可靠。

Description

检测内滑动部件行程和推力的装置及检测方法

技术领域

本发明涉及一种检测内滑动部件行程和推力的装置及检测方法，属于机械装配检测技术领域。

背景技术

现有的一些机械设计出于安全考虑，通常将滑动部件设计在安装面以下的凹槽内，这种结构装配完成后检验比较困难。

现有的检验方法是将拨杆一端***位于安装面以下的滑动部件接口内通过检测拨杆的移动行程和移动时施力的大小来确定凹槽内滑动部件的行程和推力。

现有的检测方法由于没有专用工装完全靠手工操作，存在以下缺陷：

1、转接块与滑动部件的接口连接不牢固，转接块的晃动会影响位置行程，使行程尺寸准确度下降；

2、由于连接之后形成L形移动组件，当对露出安装面的转接块施加左右推力时，在产品的滑动部件上会形成很大的侧向力，使摩擦力增大，所转接出来的力会失准；

3、当转接块与接口的连接间隙过大时，推动转接块时会使滑动组件的接口边缘受压变形，损坏接口。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种检测内滑动部件行程和推力的装置及检测方法。通过专用工装将安装面以下凹槽内滑动部件的滑动位移和推力转换成工装上滑动杆的位移和推力，以解决凹槽内无法检测或检测困难的技术问题。

本发明的技术方案：

一种检测内滑动部件行程和推力的装置，包括底座，底座上设有支撑块；支撑块上设有杠杆，杠杆的支点经芯棒与支撑块转动连接，杠杆的阻力端与设在支撑块导向孔内转换轴上的缺***动连接；支撑块经螺栓组件与底座上的T形槽连接；在杠杆动力端一侧的底座上设有安装板；安装板和支撑块上均设有杠杆过孔。

前述装置中，所述支撑块为水平放置的门形结构，门形结构的两条边框端部X向设有导向孔，导向孔内设有滑动轴承，滑动轴承与导向孔过盈配合；门形结构的两条边框Z向分别设有一列支撑块固定孔，门形结构顶框Y向设有杠杆过孔和贯穿杠杆过孔的芯棒孔。

前述装置中，所述转换轴为X向放置的圆柱形，圆柱形的中间设有缺口，圆柱形的两端设有螺杆；转换轴与滑动轴承滑动连接。

前述装置中，所述杠杆的形状为长菱板结构，长菱板结构的中心设有支点孔，长菱板结构的两个长对角分别为杠杆的阻力端和动力端，阻力端和动力端均为圆柱面。

前述装置中，所述底板为四角倒角的矩形板结构，矩形板顶面Y向设有T形槽，矩形板四角顶面设有底板固定孔，矩形板长边一侧设有固定安装板的螺纹孔。

前述装置中，所述安装板为可更换部件，安装板上设有杠杆过孔和与底座连接的连接孔；安装板形状和其余安装特征尺寸与被检部件相对应，

利用前述装置检测内滑动部件行程和推力的方法；该方法按以下步骤检测：

步骤一、将装配好的转换装置通过底座四个角上的底座固定孔固定在工作台上；

步骤二、将被检部件上的滑动部件接口对准转换装置上安装板的杠杆过孔中心固定在安装板上；

步骤三、松开螺栓组件，沿底座上的T形槽向被检部件方向推动支撑座，使转换装置上杠杆的动力端***被检部件上的滑动部件接口，然后再将螺栓组件拧紧将支撑座固定；

步骤四、在转换装置的转换轴一端的螺杆上安装位移传感器；在转换装置的转换轴另一端的螺杆上安装拉压力传感器；

步骤五、启动被检部件使被检部件内的滑动部件做往复直线滑动，通过杠杆将被检部件内滑动部件的往复直线滑动转换成转换装置上转换轴的直线滑动；

步骤六、通过安装在转换轴两端的位移传感器和拉压力传感器直接获取行程信号和拉压力信号。

与现有技术相比，本发明采用杠杆原理将凹槽内部的滑动行程和推力转换到槽外，可以直接应用转换后位移和力等，或者通过外部的检测元件准确测量槽内滑动部件的位移和力等参数。位置和力的转换精度高，安装调节简单，操作安全可靠。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的装配示意图；

图3是利用本发明装置检测内部滑动部件行程和推力的示意图；

图4是现有技术的检测方法示意图。

附图中的标高为：1-底座、2-支撑块、3-杠杆、4-芯棒、5-阻力端、6-导向孔、7-转换轴、8-缺口、9-T形槽、10-动力端、11-安装板、12-杠杆过孔、13-滑动轴承、14-支撑块固定孔、15-芯棒孔、16-支点孔、17-底板固定孔、18-螺纹孔、19-螺杆、20-连接孔、21-螺栓组件、22-被检部件、23-滑动部件接口、24-位移传感器、25-拉压力传感器、26-工作台、27-转换装置、28-转接块。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明，但不作为对本发明的任何限制。

一种检测内滑动部件行程和推力的装置，如图1和图2所示包括底座1，底座1上设有支撑块2；支撑块2上设有杠杆3，杠杆3的支点经芯棒4与支撑块2转动连接，杠杆的阻力端5与设在支撑块导向孔6内转换轴7上的缺口8活动连接；支撑块2经螺栓组件21与底座1上的T形槽9连接；杠杆动力端10一侧的底座1上设有安装板11；安装板11和支撑块2上均设有杠杆过孔12。支撑块2为水平放置的门形结构，门形结构的两条边框端部X向设有导向孔6，导向孔6内设有滑动轴承13，滑动轴承13与导向孔6过盈配合；门形结构的两条边框Z向分别设有一列支撑块固定孔14，门形结构顶框Y向设有杠杆过孔12和贯穿杠杆过孔12的芯棒孔15。转换轴7为X向放置的圆柱形，圆柱形的中间设有缺口8，圆柱形的两端设有螺杆19；转换轴7与滑动轴承13滑动连接。杠杆3的形状为长菱板结构，长菱板结构的中心设有支点孔16，长菱板结构的两个长对角分别为杠杆的阻力端5和动力端10，阻力端5和动力端10均为圆柱面。底板1为四角倒角的矩形板结构，矩形板顶面Y向设有T形槽9，矩形板四角顶面设有底板固定孔17，矩形板长边一侧设有固定安装板的螺纹孔18。安装板11为可更换部件，安装板11上设有杠杆过孔12和与底座连接的连接孔20；安装板11形状和其余安装特征尺寸与被检部件相对应，

利用前述装置检测内滑动部件行程和推力的方法；该方法按以下步骤检测：

步骤一、将装配好的转换装置27通过底座1四个角上的底座固定孔17固定在工作台26上；

步骤二、将被检部件22上的滑动部件接口23对准转换装置27上安装板11的杠杆过孔12中心固定在安装板11上；

步骤三、松开螺栓组件21，沿底座1上的T形槽9向被检部件22方向推动支撑座2，使转换装置27上杠杆3的动力端10***被检部件22上的滑动部件接口23，然后再将螺栓组件21拧紧将支撑座2固定；

步骤四、在转换装置27的转换轴7一端的螺杆19上安装位移传感器24；在转换装置27的转换轴7另一端的螺杆19上安装拉压力传感器25；

步骤五、启动被检部件22使被检部件22内的滑动部件做往复直线滑动，通过杠杆3将被检部件22内滑动部件的往复直线滑动转换成转换装置27上转换轴7的直线滑动；

步骤六、通过安装在转换轴7两端的位移传感器24和拉压力传感器25直接获取行程信号和拉压力信号。

实施例

本例主要是对现有技术的改进，现有技术如图4所示，现有技术是将一个转接块28***滑动部件接口23，转接块28下端是带孔的直方块，转接块28与被检部件22之间形成L形连接，在滑动部件接口23竖直方向没有限制，转接块28容易晃动，测量力时可能会滑脱，操作危险性高，L形连接使得滑动部件受到径向转矩，增大滑动部件的摩擦力，对所检测的力准确度有影响。另外，受到滑动部件接口23与转接块28的配合间隙影响，在转接块28下端测量的位置行程是误差放大了的参数。

本例对上述不足进行改进的技术方案如图1和2所示，本例是本发明的转换装置进行检测的，本发明的检测装置27主要由底座1、支撑块2、杠杆3、芯棒4、转换轴7、滑动轴承13和连接板11构成。底座1上设有两条平行的T形槽9，通过T形槽专用M8螺栓和M8六角螺母将支撑块2固定在底座1上，支撑块2的位置可以沿T形槽9方向调整。通过M6内六角螺钉将连接板11固定在底座1上，连接板1位于T形槽9的末端。支撑块2上设有导向槽6，导向孔6内设有滑动轴承13，滑动轴承13以过盈配合安装在支撑块2的两个导向孔6内，滑动轴承13内孔中设有转换轴7，转换轴7可以在滑动轴承13的孔内自由滑动。杠杆3穿过支撑块2和安装板11上的方形杠杆过孔12，杠杆3的阻力端5***转换轴7中间的缺口8，然后由芯棒4穿过杠杆3上的支点孔16和支撑块2上的芯棒孔15，将杠杆3与支撑块2连接，杠杆3可以在芯棒4上自由转动。安装完成之后，杠杆3绕芯棒4摆动时能带动转换轴7在滑动轴承13内孔中沿X向滑动。反之，转换轴7沿X向滑动时能带动杠杆3绕芯棒4摆动。

底座1为矩形板，矩形板的四个角切有斜面或倒角。底座1主要用于承载支撑块2和连接板11。底座1的板厚为30mm～35mm，长度大于支撑块2和连接板11的长度，宽度大于支撑块宽度、连接板厚度和可调距离总和。在X方向距离底座1中心分别为50mm的两侧设置两条基本尺寸为10mm的T形槽9，T形槽9尺寸规格应符合GB/T158-1996要求。在距离底座上边缘7mm距离两个T形槽9中心16mm处设有四个直径6.5mm的螺栓孔，孔在底面一侧沉头深9mm直径12mm，四个直径6.5mm的螺纹孔主要用于安装连接板11。在底座1四个对角距离边缘15mm处设置四个底板固定孔17。T形槽9主要用于安装支撑块2的螺栓组件21，同时方便沿槽的方向上调整支撑块2的位置。

支撑块2为水平放置的门形结构，主要用于支撑杠杆3、芯棒4、滑动轴承13和转换轴7。支撑块2长度为135mm，宽度为120mm，厚度为45mm，沿长度中心面对称切除长65mm和从下边缘起宽85mm的长方块，形成门形支撑块。在门形支撑块的横梁上有长方形通孔作为杠杆过孔12，杠杆过孔12的长边平行支撑块2安装面，距离安装面22mm，孔宽为8mm，孔截面沿长度中心面对称长为60mm。沿长度中心面并距离支撑块2上边缘17.5mm处设有一个垂直于支撑块安装面的圆柱孔，圆柱孔直径为20mm，该孔穿过支撑块2整个厚度，作为芯棒孔15。沿平行于支撑块2上边缘和安装面，并距离芯棒孔15中心75mm加工一个X向圆孔作为导向孔6，导向孔6的内径与滑动轴承13外圆之间形成过盈配合。分别在距离支撑块上边缘和下边缘为9mm，分别距离长度中心面50mm的位置以及设置四个直径为9mm的位置加工支撑块固定孔14，支撑块固定孔14共有6个，全部穿透支撑块2。支撑块2和安装板11上的杠杆过孔12均为方形孔，用于杠杆3穿出，穿过杠杆过孔12的圆柱孔用于安装芯棒7，导向孔6用于安装滑动轴承13，六个9mm支撑块固定孔14用于将支撑块2安装到底座上。

杠杆3为菱形结构，通过中心的支点孔16安装在支撑块2上，杠杆3可以绕支点孔16摆动。杠杆3的中间部位是直径为35mm的圆柱凸台，圆柱凸台厚度与支撑块2的杠杆过孔12形成间隙配合关系，与圆柱凸台同心设置一个直径20mm的支点孔16。上下两端的厚度为7mm，中间部位和两端的厚度方向的中心对齐。杠杆的阻力端5和动力端均设有一个截面为圆弧形的凸起块，圆弧的直径为14mm，圆弧中心距离中间圆柱台中心为78mm。连接圆柱凸台和圆弧凸起块的板左右边缘，分别与过圆弧中心和中间凸台中心的面成10度夹角，并与圆柱凸台相切，左右边缘圆弧凸起块通过半径为2mm的圆弧过度。为了保证能1比1的反应转换参数，杠杆的动力臂与阻力臂尺寸相同。

转换轴7为圆柱体结构，主要将杠杆3的摆动转换为X向的滑动。主体圆柱长为180mm，直径为20mm，与滑动轴承13形成间隙配合关系。在圆柱中间切出一段距离轴心2mm，长14mm的缺口8，切除段纵向直边切斜角，中间保留10mm长度。紧接圆柱的两端设置长8mm，截面为14mm的正方形方块。紧接方形块的两端设置长为15mm，尺寸规格为M12⨉1.75-6g的外螺纹圆柱。

连接板11为方框形平板结构，主要是将转换装置与被测产品进行连接，可以通过更改不同的连接板连接到不同的产品，与被测产品连接侧的尺寸由产品的安装面连接尺寸确定。连接板的底面与底座连接，在底面距离上边缘7mm，左右分别距离横向中心面34mm、66mm设置深25mm的四个螺纹孔。在距离底面20mm，与横向中心面对称的位置，设置一个长60mm高10mm的方形通孔作为杠杆过孔12。

滑动轴承13按GB/T12613-1990中的内径为20mm的尺寸系列选型。

本发明的工作过程及原理

如附图3所示。本发明的转换装置27可以将被检部件22沉入安装面内的活塞位置行程和力转换到本发明装置的转换轴7上，通过将位移传感器24的滑动杆连接到转换轴7的左端螺纹上，拉压力传感器25连接到右端的螺纹，然后由位移传感器24检测气缸的位置行程，由拉压力传感器25检测活塞的摩擦力和不同气压下的输出推力，本例的气缸能在中位和左右两个极限位置精确停止，产品规范要求出厂检测的位置误差不大于0.45mm，往复运动时活塞摩擦力小于60N，输入0.3MPa气压时活塞的推力和拉力为900N±150N，输入0.6MPa气压时活动的推力和拉力为1700N±250N。本发明的装置使用槽内滑动部件行程和推力的转换装置代替转接块实现位移和力的1比1转换，使操作简单、安全可靠、检测参数准确。

当杠杆动力端10向右摆动时，杠杆阻力端5向左摆动，并带动转换轴7向左滑动；当杠杆动力端10向左摆动时，杠杆阻力端5向右摆动，并带动转换轴7向右滑动。由于杠杆为等比杠杆，也就是说杠杆的动力臂长度等于阻力臂长度，因此，转换轴7 的滑动量等于被检部件22的滑动部件接口23的摆动量。

根据被检部件22的安装尺寸，本发明的连接板11安装侧设计成对接尺寸。根据活塞接口中心位置尺寸，将螺栓组件21拧松，使整个支撑块2能沿着底座1的T形槽9移动，调整支撑块2相对连接板11的位置，使杠杆的动力端10圆弧形凸起块能***活塞的开口内的中间部位。将本发明的转换装置0水平固定于检测工装安装板上，转换轴7的左端螺纹连接到位移传感器24的滑动杆上，位移传感器24的外壳固定在工装安装板上，转换轴7的右端螺纹连接到拉压力传感器25。

将被检部件22的滑动部件接口23与杠杆的动力端10对齐，并与连接板11固定。由于杠杆的动力端10直接与将被检部件22的滑动部件接口23连接，因此，通过本发明的方法能直接检测滑动部件接口23的位置行程。控制滑动部件接口23停止于中位，轻微的推拉压力传感器25，读取左止点和右止点时位移传感器24数值，两个数值的平均值即为中位位置尺寸；控制滑动部件接口23停止于左位，轻微的推拉压力传感器25，读取左止点和右止点时位移传感器24数值，两个数值的平均值即为左位位置尺寸；控制滑动部件接口23停止于右位，轻微的推拉压力传感器25，读取左止点和右止点时位移传感器24数值，两个数值的平均值即为右位位置尺寸。中位位置尺寸和左位位置尺寸的数值之差的绝对值，即为中位至左位的滑动行程，中位位置尺寸和右位位置尺寸的数值之差的绝对值，即为中位至右位的滑动行程。位移转换通过本方法测量的行程误差只取决于位移传感器24的读数误差，相对准确度非常高。

由杠杆3的转换关系可知，当气缸的进气口悬空时，向左推压或向右拉拉压力传感器25的右端面，直至转换轴7能向左或向右匀速滑动，拉压力传感器25的读数即为活塞向右或向左运动时的摩擦阻力。

在被检部件22的活塞停止于中位时，将拉压力传感器25的右端连接到工装安装板上，使其具有对转换轴7的滑动阻力。给气缸提供不同的气压，然后控制活塞向左或向右施力，通过杠杆3的转换，在转换轴7右端的拉压力传感器25所读取到压力或拉力的读数即为相应气压下的拉力或压力。

由于被检部件22安装在连接板11上，测量时机构的刚度高，测量过程平稳进行，固定好支撑块2的位置后，能保证测量过程有很好的一致性，重复性。

Claims (7)

1.一种检测内滑动部件行程和推力的装置，其特征在于：包括底座（1），底座（1）上设有支撑块（2）；支撑块（2）上设有杠杆（3），杠杆（3）的支点经芯棒（4）与支撑块（2）转动连接，杠杆阻力端（5）与设在支撑块导向孔（6）内转换轴（7）上的缺口（8）活动连接；支撑块（2）经螺栓组件（21）与底座（1）上的T形槽（9）连接；在杠杆动力端（10）一侧的底座（1）上设有安装板（11）；安装板（11）和支撑块（2）上均设有杠杆过孔（12）。

2.根据权利要求1所述装置，其特征在于：所述支撑块（2）为水平放置的门形结构，门形结构的两条边框端部X向设有导向孔（6），导向孔（6）内设有滑动轴承（13），滑动轴承（13）与导向孔（6）过盈配合；门形结构的两条边框Z向分别设有一列支撑块固定孔（14），门形结构顶框Y向设有杠杆过孔（12）和贯穿杠杆过孔（12）的芯棒孔（15）。

3.根据权利要求2所述装置，其特征在于：所述转换轴（7）为X向放置的圆柱形，圆柱形的中间设有缺口（8），圆柱形的两端设有螺杆（19）；转换轴（7）与滑动轴承（13）滑动连接。

4.根据权利要求1所述装置，其特征在于：所述杠杆（3）的形状为长菱板结构，长菱板结构的中心设有支点孔（16），长菱板结构的两个长对角分别为杠杆的阻力端（5）和动力端（10），阻力端（5）和动力端（10）均为圆柱面。

5.根据权利要求1所述装置，其特征在于：所述底座（1）为四角倒角的矩形板结构，矩形板顶面Y向设有T形槽（9），矩形板四角顶面设有底板固定孔（17），矩形板长边一侧设有固定安装板的螺纹孔（18）。

6.根据权利要求1所述装置，其特征在于：所述安装板（11）为可更换部件，安装板（11）上设有杠杆过孔（12）和与底座连接的连接孔（20）；安装板（11）形状和其余安装特征尺寸与被检部件相对应。

7.一种利用权利要求1～6任一权利要求所述装置检测内滑动部件行程和推力的方法；其特征在于：该方法按以下步骤检测：

步骤一、将装配好的转换装置（27）通过底座（1）四个角上的底座固定孔（17）固定在工作台（26）上；

步骤二、将被检部件（22）上的滑动部件接口（23）对准转换装置（27）上安装板（11）的杠杆过孔（12）中心，并将被检部件固定在安装板（11）上；

步骤三、松开螺栓组件（21），沿底座（1）上的T形槽（9）向被检部件（22）方向推动支撑座（2），使转换装置（27）上杠杆（3）的动力端（10）***被检部件（22）上的滑动部件接口（23），然后再将螺栓组件（21）拧紧将支撑座（2）固定；

步骤四、在转换装置（27）的转换轴（7）一端的螺杆（19）上安装位移传感器（24）；在转换装置（27）的转换轴（7）另一端的螺杆（19）上安装拉压力传感器（25）；

步骤五、启动被检部件（22）使被检部件（22）内的滑动部件做往复直线滑动，通过杠杆（3）将被检部件（22）内滑动部件的往复直线滑动转换成转换装置（27）上转换轴（7）的直线滑动；

步骤六、通过安装在转换轴（7）两端的位移传感器（24）和拉压力传感器（25）直接获取行程信号和拉压力信号。