一种汽车发动机曲轴与正时正位设备的制作方法

本发明涉及汽车制造技术领域，尤其涉及一种汽车发动机曲轴与正时正位设备。

背景技术：

在汽车发动机生产过程中，发动机曲轴与正时的相对位置调整是一道重要的工艺装配工序，目前国内汽车发动机厂主要采用人工将曲轴及正时旋转到位，通过辅具固定的方式，完成此道工序，不同车型发动机切换不同辅具，在曲轴和正时固定螺钉拧紧后，还需在后续工位将辅具拆下，需要辅具种类繁多，数量巨大，制造精度和一致性难以保证，工人操作劳动强度大，影响汽车发动机生产效率和产品质量。现有技术中没有针对汽车发动机曲轴与正时正位设备。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种汽车发动机曲轴与正时正位设备，解决现有技术中人为因素和辅具一致性问题造成的发动机曲轴与正时相对角度误差，影响汽车发动机生产效率和产品质量的问题，同时，减少工人劳动强度。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明公开的一种汽车发动机曲轴与正时正位设备，包括设备底座、压紧机构、曲轴正位装置、正时正位装置、举升机构、气动控制系统和电气控制系统，汽车发动机通过自动输送线送至举升机构上方，举升机构将发动机举升至工作高度，压紧机构将发动机压紧，曲轴正位装置和正时正位装置先后伸出，将曲轴和正时旋转至预设位置，通过所述电气控制系统及驱动系统实现自动控制。

进一步地，所述的压紧机构，包括距离检测开关、压紧机构底框架、固定架、滑动支座、压紧轴安全插销、升降气缸、直线导轨及滑块和接近开关；所述压紧固定架安装在压紧机构底框架上，所述直线导轨及滑块分别连接固定架和滑动支座，所述升降气缸安装于固定架，气缸活塞杆与滑动支座连接，所述压紧轴安装在滑动支座上，为伸缩结构，依靠压缩弹簧复位；所述的距离检测开关通过支架安装在固定架上。

进一步地，所述的曲轴正位装置，包括曲轴正位单元、伸缩滑台单元、锁定单元和辅助推力单元；

所述曲轴正位单元，包括伺服电机、减速机、钟形罩、联轴器、花键轴锁母、轴承、轴承支座、花键轴、压缩弹簧、花键伸缩套、转接法兰及定位销；所述伺服电机与减速机连接后安装在钟形罩上，减速机输出轴通过联轴器与花键轴连接；所述轴承支座安装在钟形罩上，内部装有轴承；所述花键轴锁母将花键轴与轴承支座锁紧；所述花键伸缩套与花键轴并设置压缩弹簧；所述转接法兰与花键伸缩套固定连接，定位销安装在转接法兰上；

所述伸缩滑台单元，包括底座、伸缩气缸、直线导轨及滑块、滑台平板；所述钟形罩安装在滑台平板上，所述直线导轨及滑块分别于底座和滑台平板连接；所述伸缩气缸安装在底座上，伸缩气缸活塞杆与滑台平板连接；

所述伸缩锁定单元，包括锁定气缸支架、锁定气缸、导向块、插销、锁定块；所述锁定气缸支架安装在底座上；所述锁定气缸与导向块分别安装在锁定气缸支架两侧；所述插销与锁定气缸活塞杆连接；所述锁定块与滑台平板连接。

进一步地，所述的辅助推力单元，包括安装板、推力气缸支架、推力气缸、直线导轨及滑块、顶块；所述安装板安装在所述滑台平板上；所述推力气缸支架装在安装板上；所述推力气缸安装在推力气缸支架上，气缸活塞杆与顶块连接；所述直线导轨及滑块分别与安装板和顶块连接。

进一步地，所述的正时正位装置，包括正时升降单元、正时正位单元和车型切换单元；

所述正时升降单元，包括固定支架、配重组件、配重升降导向轴、链轮链条系统、伺服电机减速机、滚珠丝杠和升降支架；伺服电机减速机安装在固定支架上，减速机伸出轴与滚珠丝杠连接，滚珠丝杠螺母与升降支架连接，带动其做升降运动；链轮链条系统安装在固定支架分别与配重组件和升降支架相连，配重组件安装在配重升降导向轴上；

所述正时正位单元，包括正时平台、直线导轨及滑块、正时滑台、正时滑台锁定系统、正时滑台伸缩气缸、正时一轴和正时二轴；正时平台安装在升降支架上，直线导轨及滑块分别于正时平台和正时滑台连接，正时滑台伸缩气缸带动正时滑台做伸缩运动；正时一轴与正时二轴结构相同；

所述车型切换单元，包括车型切换平台、车型切换直线导轨及滑块、车型切换气缸和车型锁定系统；车型切换直线导轨及滑块分别与正时滑台和车型切换平台连接，车型切换气缸带动车型切换平台运动，完成车型切换，车型锁定系统对切换后车型切换平台进行位置锁定；正时一轴安装在车型切换平台上，正时二轴安装在正时滑台上。

进一步地，所述的正时一轴，包括钟形罩、正时工具头、正时拨片、轴承座组件、花键轴锁母、联轴器、伺服电机减速机、花键轴、花键伸缩套、压缩弹簧、接近开关和开关支架；所述伺服电机减速机的输出轴通过联轴器和花键轴锁母连接花键轴，花键轴的前端通过花键伸缩套依次连接正时工具头和正时拨片，联轴器和花键轴锁母固定于钟形罩内，接近开关通过开关支架固定于花键伸缩套处。

进一步地，所述的设备底座，包括底板、底座框架、定位固定座、限位挡块、地脚组件、限位撞块、检修导轨及滑块；所述的底座框架通过检修导轨及滑块滑动在底板上，并通过螺栓固定在定位固定座上，底板的一端固定有限位挡块，底座框架的底部固定有限位撞块，底座框架通过限位撞块和限位挡块配合限位，所述地脚组件固定于底板的下方，所述的检修导轨及滑块，分别与底板和底座框架相连。

进一步地，所述的举升机构，包括底板、上平台、托盘定位销、上平台支腿、直线导轨及滑块、举升固定支架、举升滑台、轴承座组件、举升支臂、支臂支架、举升气缸和地脚组件；所述地脚组件将底板与地面固定，调整设备水平，举升气缸和支臂支架安装在底板上，气缸活塞杆与举升支臂连接，举升支臂通过轴承座组件与举升滑台连接，上平台安装在生产线下方，上平台支腿作为上平台的辅助支撑，通过调节地脚调节高低，举升固定支架安装在上平台上，直线导轨及滑块分别连接举升固定支架和举升滑台，并在举升支臂的作用下做上下直线运动，完成举升动作，托盘定位销安装在举升滑台上，对发动机托盘进行精准定位。

进一步地，所述的气动控制系统采用多组气缸和控制阀，所述控制阀与cpx模块通信连接。

进一步地，所述的驱动系统采用气动驱动系统或液压驱动系统。

在上述技术方案中，本发明提供的汽车发动机曲轴与正时正位设备，具有以下有益效果：

本发明提供的一种汽车发动机曲轴与正时正位设备，可以实现汽车发动机曲轴与正时轴零位位置的自动调整。生产线上发动机型号不同，曲轴与正时轴相对位置自然不同，本设备可以自动对车型数据采集及对发动机高度监测，实现车型的自动切换。本设备采用非接触传感器——接近开关传感器来完成发动机到位检测，通过激光测距传感器实时检测发动机高度，并将参数反馈至正时升降单元，自动调整正时轴高度，实现正时正位。本设备的控制实现了程序化的可视控制，并记录数据参数。设备设计在电气、机械、程序等方面都实现了标准化与模块化。

本发明的一种汽车发动机曲轴与正时正位设备，对汽车发动机曲轴与正时轴的相对位置调整实现实时、在线、连续，根据采集的数据自动识别发动机型号并自动切换车型，为发动机生产提供快速自动化装配方法，满足自动化生产的需要，保证曲轴和正时轴相对位置的精度，提升发动机生产的合格率。相比较人工使用辅具操作，可以减少工人劳动强度，解决现有技术中人为因素和辅具一致性问题造成的发动机曲轴与正时相对角度误差，影响汽车发动机生产效率和产品质量的问题，可以给企业带来巨大经济效益。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1本发明的汽车发动机曲轴与正时正位设备的结构示意图。

图2本发明的汽车发动机曲轴与正时正位设备的侧视图。

图3本发明的汽车发动机曲轴与正时正位设备作用于发动机的结构示意图。

图4本发明的压紧机构的结构示意图。

图5本发明的曲轴正位装置的主视图。

图6本发明的曲轴正位装置的侧视图。

图7本发明的曲轴正位装置的俯视图。

图8本发明的正时正位装置的结构示意图。

图9本发明的正时正位装置的主示意图。

图10本发明的正时正位装置的侧示意图。

图11本发明的正时正位装置的俯示意图。

图12本发明的正时一轴的结构示意图。

图13本发明的设备底座的结构示意图。

图14本发明的举升机构的结构示意图。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图对本发明作进一步的详细介绍。

参见图1-3所示；

本发明的一种汽车发动机曲轴与正时正位设备，包括压紧机构、曲轴正位装置、正时正位装置、设备底座、举升机构、气动控制系统、电气控制系统组成。

汽车发动机通过自动化输送链输送至举升机构5上方，通过举升机构5举起2mm，使发动机托盘脱离自动化输送链，并将托盘定位，同时车型切换系统根据识别出的车型信息，完成切换，由压紧机构1压紧后，曲轴正位装置2先伸出曲轴正位轴，并将发动机曲轴旋转至原位，正时正位装置3再同时伸出正时一轴、正时二轴，将发动机正时轴旋转至原位，并保持，等待拧紧设备将螺丝拧紧后，三轴同时收回，压紧机构1上升，回到原位，举升机构5下降，回到原位，将发动机托盘放到自动化输送链，继续运行到下一工位，发动机曲轴与正时正位工作完成，通过所述气动控制系统及电气控制系统实现自动控制。

参见附图4，所述的压紧机构1，包括距离检测开关1-1、压紧机构底框架1-2、固定架1-3、滑动支座1-4、压紧轴1-5安全插销1-6、升降气缸1-7、直线导轨及滑块1-8、接近开关1-9；所述压紧固定架1-3安装在压紧机构底框架1-2上，所述直线导轨及滑块1-8分别连接固定架1-3和滑动支座1-4，所述升降气缸1-7安装于固定架1-3，气缸活塞杆与滑动支座1-4连接，所述压紧轴1-5安装在滑动支座1-4上，为伸缩结构，依靠压缩弹簧复位。

所述的距离检测开关1-1通过支架安装在固定架1-3上，当发动机托盘连同发动机由举升机构5举起，压紧机构1压紧后，距离检测开关1-1读取数据，所采集的参数将和系统预设参数进行计算，并驱动正时升降单元做相应升降运动，确保正时轴正位轴与发动机正时轴对正。

参见附图5-7，所述的曲轴正位装置2，包括曲轴正位单元、伸缩滑台单元、锁定单元和辅助推力单元。

所述曲轴正位单元，包括伺服电机2-1、减速机2-2、钟形罩2-3、联轴器2-4、花键轴锁母2-5、轴承2-6、轴承支座2-7、花键轴2-8、压缩弹簧2-9、花键伸缩套2-10、转接法兰2-11及定位销2-12；所述伺服电机2-1与减速机2-2连接后安装在钟形罩2-3上，减速机输出轴通过联轴器2-4与花键轴2-8连接；所述轴承支座2-7安装在钟形罩2-3上，内部装有轴承2-6；所述花键轴锁母2-5将花键轴2-8与轴承支座2-7锁紧；所述花键伸缩套2-10与花键轴2-8并设置压缩弹簧2-9；所述转接法兰2-11与花键伸缩套2-10固定连接，定位销2-12安装在转接法兰2-11上。

所述伸缩滑台单元，包括底座2-13、伸缩气缸2-14、直线导轨及滑块2-15、滑台平板2-16；所述钟形罩2-3安装在滑台平板2-16上，所述直线导轨及滑块2-15分别于底座2-13和滑台平板2-16连接；所述伸缩气缸2-14安装在底座2-13上，伸缩气缸2-14活塞杆与滑台平板2-16连接。

所述伸缩锁定单元，包括锁定气缸支架2-18、锁定气缸2-19、导向块2-20、插销2-21、锁定块2-17；所述锁定气缸支架2-18安装在底座2-13上；所述锁定气缸2-19与导向块2-20分别安装在锁定气缸支架2-18两侧；所述插销2-21与锁定气缸2-19活塞杆连接；所述锁定块2-17与滑台平板2-16连接；

所述的辅助推力单元，包括安装板2-22、推力气缸支架2-23、推力气缸2-24、直线导轨及滑块2-25、顶块2-26；所述安装板2-22安装在所述滑台平板2-16上；所述推力气缸支架2-23装在安装板2-22上；所述推力气缸2-24安装在推力气缸支架2-23上，气缸活塞杆与顶块2-26连接；所述直线导轨及滑块2-25分别与安装板2-22和顶块2-26连接。

所述曲轴正位装置2的工作原理为：当收到电气控制系统曲轴伸出指令后，伸缩气缸2-14带动曲轴正位单元和伸缩滑台单元伸出，锁定单元动作，将伸缩滑台位置锁定，定位销2-12与发动机曲轴法兰端面接触，此时，花键伸缩套2-10在花键轴2-8上滑动，压缩弹簧2-9压缩。伺服电机2-1自动按系统预设角度逆时针旋转，带动定位销2-12寻找发动机曲轴端面上的定位销孔，逆时针超出预设角度后，将改变旋转方向，顺时针寻找定位销孔，当找到定位销孔后，定位销2-12在压缩弹簧2-9的作用下，插入定位销孔，电气开关发出信号，辅助推力单元顶块2-26作用在转接法兰2-11上，伺服电机2-1旋转，带动发动机曲轴回到零位位置，等待对面螺钉拧紧设备拧紧，曲轴正位工作完成。

参见附图8-11，所述的正时正位装置3，包括正时升降单元、正时正位单元和车型切换单元。

所述正时升降单元，包括固定支架3-1、配重组件3-2、配重升降导向轴3-3、链轮链条系统3-4、伺服电机减速机3-5、滚珠丝杠3-6、升降支架3-7。伺服电机减速机3-5安装在固定支架3-1上，减速机伸出轴与滚珠丝杠3-6连接，滚珠丝杠螺母与升降支架3-7连接，带动其做升降运动；链轮链条系统3-4安装在固定支架3-1分别与配重组件3-2和升降支架3-7相连，配重组件3-2安装在配重升降导向轴3-3上。

所述正时正位单元，包括正时平台3-8、直线导轨及滑块3-9、正时滑台3-10、正时滑台锁定系统3-11、正时滑台伸缩气缸3-12、正时一轴3-13和正时二轴3-14。正时平台3-8安装在升降支架3-7上，直线导轨及滑块3-9分别于正时平台3-8和正时滑台3-10连接，正时滑台伸缩气缸3-12带动正时滑台3-10做伸缩运动，正时滑台锁定系统3-11起位置锁定作用。

所述车型切换单元，包括车型切换平台3-15、车型切换直线导轨及滑块3-16、车型切换气缸3-17和车型锁定系统3-18。车型切换直线导轨及滑块3-16分别与正时滑台3-10和车型切换平台3-15连接，车型切换气缸3-17带动车型切换平台3-15运动，完成车型切换，车型锁定系统3-18对切换后车型切换平台3-15进行位置锁定。正时一轴3-13安装在车型切换平台3-15上，正时二轴3-14安装在正时滑台3-10上。

参见附图10，所述的正时一轴3-13，包括钟形罩3-13-1、正时工具头3-13-2、正时拨片3-13-3、轴承座组件3-13-4、花键轴锁母3-13-5、联轴器3-13-6、伺服电机减速机3-13-7、花键轴3-13-8、花键伸缩套3-13-9、压缩弹簧3-13-10、接近开关3-13-11和开关支架3-13-12。

所述伺服电机减速机3-13-7的输出轴通过联轴器3-13-6和花键轴锁母3-13-5连接花键轴3-13-8，花键轴3-13-8的前端通过花键伸缩套3-13-9依次连接正时工具头3-13-2和正时拨片3-13-3，联轴器3-13-6和花键轴锁母3-13-5固定于钟形罩3-13-1内，接近开关3-13-11通过开关支架3-13-12固定于花键伸缩套3-13-9处。正时一轴3-13与正时二轴3-14结构相同。

参见附图13，所述的设备底座4，包括底板4-1、底座框架4-2、定位固定座4-3、限位挡块4-4、地脚组件4-5、限位撞块4-6、检修导轨及滑块4-7。

所述的底座框架4-2通过检修导轨及滑块4-7滑动在底板4-1上，并通过螺栓固定在定位固定座4-3上，底板4-1的一端固定有限位挡块4-4，底座框架4-2的底部固定有限位撞块4-6，底座框架4-2通过限位撞块4-6和限位挡块4-4配合限位。所述地脚组件4-5固定于底板4-1的下方。

所述的检修导轨及滑块4-7，分别与底板4-1和底座框架4-2相连，当设备出现故障时，拧下定位固定座4-3上的螺钉，将设备沿着检修导轨后移，远离生产线，便于维修。

参见附图14，所述的举升机构5，包括底板5-1、上平台5-2、托盘定位销5-3、上平台支腿5-4、直线导轨及滑块5-5、举升固定支架5-6、举升滑台5-7、轴承座组件5-8、举升支臂5-9、支臂支架5-10、举升气缸5-11和地脚组件5-12。

所述地脚组件5-12将底板5-1与地面固定，并可调整设备水平。举升气缸5-11和支臂支架5-10安装在底板5-1上，气缸活塞杆与举升支臂5-9连接，举升支臂5-9通过轴承座组件5-8与举升滑台5-7连接。上平台5-2安装在生产线下方，上平台支腿5-4作为上平台5-2的辅助支撑，通过调节地脚可调节高低。举升固定支架5-6安装在上平台5-2上，直线导轨及滑块5-5分别连接举升固定支架5-6和举升滑台5-7，并在举升支臂5-9的作用下做上下直线运动，完成举升动作。托盘定位销5-3安装在举升滑台5-7上，对发动机托盘进行精准定位。

本发明的一种汽车发动机曲轴与正时正位设备，气动控制系统主要采用festo公司dsbc系列气缸，自带调节气动终端位置缓冲，能很好的适应负载和速度的变化；控制阀组选用festo公司vtsa-f系列，标准化的多针插头、现场总线接口和控制模块，具有前瞻性的内部通信系统，用于控制阀和cpx模块，多种阀功能用于集成到更高等级的控制架构中，符合eniso13849-1。

本设备的执行机构采用的驱动系统，可为气动驱动系统，还可以采用液压驱动系统，均可以实现符合设备的的驱动需求。

以上只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本发明权利要求保护范围的限制。