CN102095354A

CN102095354A - 一种静态测量凸轮轴特定参数的凸轮轴测量机

Info

Publication number: CN102095354A
Application number: CN 201010568752
Authority: CN
Inventors: 袁怡宝; 许连虎; 朴伟英; 王雷
Original assignee: HARBIN HIGHTECH PRECISION GAGE CO Ltd
Current assignee: HARBIN HIGHTECH PRECISION GAGE CO Ltd
Priority date: 2010-12-02
Filing date: 2010-12-02
Publication date: 2011-06-15
Anticipated expiration: 2030-12-02
Also published as: CN102095354B

Abstract

一种静态测量凸轮轴特定参数的凸轮轴测量机，属于检测设备。凸轮轴测量机包括电气控制系统、计算机辅助测量系统，测量在电气控制系统下进行，凸轮轴放置在V型架构成的定位结构上后，在气缸、导向柱、导向轴套、活动连接板、V型架构成的升降机构的带动下到达测量位置，电感位移传感器对凸轮基圆和轴颈进行测量，每个凸轮基圆和轴颈由对应的传感器测量，计算机辅助测量系统根据相关传感器的位移数据，计算凸轮轴基圆底部至轴颈母线距离；凸轮轴测量部位以及凸轮轴型号由位置传感器识别，每根凸轮轴的测量分两次完成。本发明具有测量精度高、检测速度快、操作方便的优点。

Description

一种静态测量凸轮轴特定参数的凸轮轴测量机

技术领域

本发明属于检测设备，涉及一种静态测量凸轮轴特定参数的凸轮轴测量机。

背景技术

凸轮轴是汽车发动机五大核心部件之一，它的功能是按一定运动规律控制气门组定时开闭，以保证发动机正确的配气相位，使新鲜混合气及时地进入气缸，燃烧后的废气及时地排出气缸。凸轮轴关键部位的尺寸、形位是影响发动机气门开闭间隙大小和配气效率的主要因素之一。

为确保发动机正常工作，发动机装配过程中需要预留合适的气门间隙，对装配前后的气门结构分析，凸轮轴在装配到缸盖并锁紧瓦盖后，凸轮轴在气门弹簧力的作用下，将处于凸轮轴颈孔上侧即瓦盖的顶部母线位置，气门间隙即此时的凸轮基圆下侧母线至气门挺柱上端面的距离，如图5d所示。气门挺柱的选配原理如图5所示。

A--缸盖上轴颈孔顶部至气门挺杆顶部的距离，如图5中a所示

B--凸轮轴上凸轮基圆母线至凸轮桃尖侧轴颈母线的距离，如图5中b所示

T--挺柱厚度，如图5中c所示

C--气门间隙，如图5中d所示

T＝A-B-C+K

K--修正系数

为了选择合适厚度的气门挺柱，需要预测出挺柱厚度T，则需要测量缸盖上凸轮轴颈孔顶部母线至气门挺杆顶部的距离A、凸轮基圆母线至桃尖侧轴颈母线的距离B。要实现对这两个参数的测量，需要设计缸盖测量机和凸轮轴测量机，缸盖测量机测量凸轮轴颈孔顶部母线至气门挺杆顶部距离，凸轮轴测量机测量凸轮轴基圆母线至桃尖侧轴颈母线的距离，计算机辅助测量系统根据这两项测量结果计算并给出气门挺柱厚度，然后根据给出的气门挺柱厚度测量挺柱，以选择合适厚度的挺柱。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述所存在的问题，设计提供一种测量4缸发动机凸轮轴的凸轮轴测量机，满足发动机气门间隙控制工序凸轮轴测量的特殊要求，实现对凸轮基圆母线至桃尖侧轴颈母线的距离B的静态测量，达到对凸轮轴高精度、快速测量的目的，与缸盖测量机配套，完成气门挺柱的选配。

本发明的目的是这样实现的：

一种静态测量凸轮轴特定参数的凸轮轴测量机，包括电气控制系统、计算机辅助测量系统，安装基板固装于台架上端部；气缸固定板通过四角的连接柱固装于安装基板的下侧部上，1号气缸、2号气缸固装在气缸固定板上，1号导向柱、2号导向柱固装于气缸固定板的侧部；在两块活动连接板的两端部上分别配装有1号导向轴套、2号导向轴套，1号V型架、2号V型架固装于活动连接板上端部；1号位置传感器、2号位置传感器、3号位置传感器、4号位置传感器、5号位置传感器、6号位置传感器固装在安装基板上端面的四角部；1号电感位移传感器、2号电感位移传感器、3号电感位移传感器、4号电感位移传感器构成第一组测量头，共有四组测量头，四组测量头相应地配装于安装基板上端部，并分别位于安装基板的四角部位处；1号凸轮轴挂置架和2号凸轮轴挂置架固装与安装基板的右端部。

本发明的优点在于，利用静态测量凸轮轴特定参数的测量机可实现对4缸发动机用凸轮轴的高精度、快速的测量，操作方便，非常适用于大批量生产中高精度、快速测量的需要。

附图说明

附图1是本发明结构主视图

附图2是图1的俯视图

附图3是图1的右视图

附图4是凸轮轴测量机系统框图

附图5是气门挺柱的选配原理图

附图6是测量传感器布局图

1、台架，2、连接柱，3、气缸固定板，4、1号导向柱，5、1号导向轴套，6、1号V型架，7、1号位置传感器，8、2号位置传感器，9、1号电感位移传感器，10、2号电感位移传感器，11、3号电感位移传感器，12、2号导向柱，13、2号V型架，14、3号位置传感器，15、4号位置传感器，16、安装基板，17、1号凸轮轴挂置架，18、活动连接板，19、2号导向轴套，20、1号气缸；21、4号电感位移传感器，22、5号位置传感器，23、6号位置传感器，24、2号凸轮轴挂置架；25、2号气缸。

具体实施方式：

4缸发动机所用凸轮轴每组凸轮之间的相位依次相差90度，可以静态测量。下面结合附图对本发明实施方式进行详细说明。

1传感器的布局

根据图5，布置传感器如图6所示。

关于图6的说明：

(1)i＝1，2，3，4代表凸轮轴轴颈序号；

j＝1，2j＝1代表某序号i轴颈的左侧凸轮基圆号，j＝2代表右侧凸轮基圆号。

(2)t(E)_i、t(I)_i分别表示测量排气、进气侧某序号i轴颈的传感器位移量。

(3)t(E)_i，j、t(I)_i，j分别表示排气、进气侧某序号i轴颈凸轮桃尖侧的母线到该轴颈对应的某序号j凸轮基圆底部母线之间的距离。

尺寸D(E)_i，j和尺寸D(I)_i，j是凸轮轴测量机要测量的尺寸，代表凸轮基圆至凸轮桃尖侧轴颈的距离。对于4缸发动机用凸轮轴，i＝1，2，3，4。

2凸轮轴测量机的系统组成

凸轮轴测量机由测量机本体、凸轮轴标准样件、气动系统、控制系统、计算机辅助测量系统等组成，如图4所示。

凸轮轴测量机与缸盖测量机同为气门间隙控制系统的一部分，共用气动系统、电气控制系统、计算机辅助测量系统，分别完成对凸轮轴和缸盖的测量。凸轮轴测量机完成同一凸轮轴上的多个基圆与相应主轴颈的距离的测量需两次测量。凸轮轴测量机测量装置如图1至图3所示。

一种静态测量凸轮轴特定参数的凸轮轴测量机，包括电气控制系统、计算机辅助测量系统，安装基板16固装于台架1上端部；气缸固定板3通过四角的连接柱2固装于安装基板16的下侧部上，1号气缸20、2号气缸25固装在气缸固定板3上，1号导向柱4、2号导向柱12固装于气缸固定板3的侧部；在两块活动连接板18的两端部上分别配装有1号导向轴套5、2号导向轴套19，1号V型架6、2号V型架13固装于活动连接板18上端部；1号位置传感器7、2号位置传感器8、3号位置传感器14、4号位置传感器15、5号位置传感器22、6号位置传感器23固装在安装基板16上端面的四角部；1号电感位移传感器9、2号电感位移传感器10、3号电感位移传感器11、4号电感位移传感器21构成第一组测量头，共有四组测量头，四组测量头相应地配装于安装基板16上端部，并分别位于安装基板16的四角部；1号凸轮轴挂置架17和2号凸轮轴挂置架24固装与安装基板16的右端部。

一种静态测量凸轮轴特定参数的凸轮轴测量机，包括电气控制系统、计算机辅助测量系统，还包括安装有测量传感器的测量头、安放工件的V型架、带动工件升降的气缸，测量传感器在凸轮轴处于测量位置时进行信号采样。

1号V型架6、2号V型架13与活动连接板18固装在一起，在气缸的带动下沿1号导向柱4、2号导向柱12升降活动，下降时将工件带至测量位置，上升时将工件带至装卸位置。

传感器分4组安装在安装基板16的上端面，每组有四个传感器，对应于凸轮基圆部位布置有1号电感位移传感器9、3号电感位移传感器11，对应于轴颈部位布置2号电感位移有传感器10、4号电感位移传感器21，由位于轴中心线两侧的1号电感位移传感器9、3号电感位移传感器11和2号电感位移传感器10测量凸轮基圆至桃尖侧轴颈的距离。

传感器分两部分布置，第一组测量头和第二组测量头为一部分，用于同时测量凸轮轴第一、第四轴颈及相关的凸轮；第三组测量头和第四组测量头为一部分，用于同时测量第二、第三轴颈及相关的凸轮。

凸轮轴测量机由按钮开关通过电气控制系统控制气缸升降，使凸轮轴到达、脱离测量位置，以完成对凸轮轴的装卸、测量动作。

在安装基板16的四角部布有位置传感器，用于判断待测凸轮轴是否到位和待测凸轮轴的类型，由位置传感器识别是对凸轮轴的哪一部分测量以及测量的凸轮轴的类型，完成对多个型号的凸轮轴的测量，一机多用。

3数据分析

凸轮轴测量机重复性和准确性是系统是否稳定和测量准确的基础，对凸轮轴测量机的重复性和准确性进行了测试和分析。

3.1重复性测试

以凸轮轴中值标准样件对凸轮轴测量机进行系统校零，然后用凸轮轴标准样件对测量机进行测量重复性测试，测量重复性测试数据见表1。

表1轴颈1和轴颈4测量重复性数据(mm)

表2轴颈2和轴颈3测量重复性数据(mm)

3.2准确性测试

以中值凸轮轴标准样件对凸轮轴测量机进行的准确性测试，在凸轮基圆、轴颈依次加0.050mm塞尺，测试数据见表3、表4。

表3轴颈1和轴颈4测量准确性测试数据(mm)

表4轴颈2和轴颈3测量准确性测试数据(mm)

根据表3、表4数据，位移变化0.050mm时测量值的最大偏差为0.0015mm。

4结论

本发明所提供的专用凸轮轴测量机已安装调试完毕，测量能力指数Cg值均大于2，距离变化0.05mm时测量准确性0.0015mm，对4缸用凸轮轴的测量节拍为30秒，测量速度快，可满足发动机总装线上大批量、快速、高精度测量的要求，该系统已在生产现场使用，大大提高了发动机装配的劳动效率。

测量凸轮轴特定参数的具体过程如下：

系统校零

进行测量前，首先用凸轮轴标准样件对凸轮轴测量机的测量头上的传感器对零。先将系统电源接通，开启计算机后自动进入校零界面。凸轮轴测量机在初始状态下，1号V型架6和2号V型架13位于工件装卸位置，首先将凸轮轴标准样件置于1号V型架6和2号V型架13构成的定位结构上，按下测量轴颈1和轴颈4的控制开关，1号气缸20工作，带动定位结构下降，当凸轮轴标准样件到达测量位置时停止，此时以1号电感位移传感器9、2号电感位移传感器10、3号电感位移传感器11、4号电感位移传感器21构成的第一组测量头以及结构类似的第四组测量头工作，电感传感器与凸轮轴标准样件轴颈和凸轮基圆接触；1号位置传感器7、3号位置传感器14、4号位置传感器15工作，给出使用凸轮轴标准样件对系统进行校零的信号；再按校零按钮，计算机辅助测量系统对传感器信号进行采样并保存数据，校零过程即完成；复位测量轴颈1和4的控制开关，1号气缸20工作，定位结构升起，凸轮轴标准样件在定位结构的作用下升至工件装卸位置。对第一组和第二组测量头的系统校零完成。

对第三组和第四组测量头的校零过程同对第一组和第二组测量头。完成系统校零后即可对工件进行测量。

一般地说，每测量工件两个小时的时间后，需用标准样件对传感器校零一次。凸轮轴测量机系统校零后便可以测量凸轮轴工件了。

测量工件

在凸轮轴测量机系统校零完成后，对凸轮轴工件进行测量。

对凸轮轴进行测量时，将凸轮轴置于1号V型架6和2号V型架13构成的定位结构上，按下测量轴颈1和轴颈4的控制开关，1号气缸20工作，带动定位结构下降，当凸轮轴到达测量位置时停止，此时以1号电感位移传感器9、2号电感位移传感器10、3号电感位移传感器11、4号电感位移传感器21构成的第一组测量头以及结构类似的第四组测量头工作，电感传感器与凸轮轴轴颈和凸轮基圆接触；1号位置传感器7、3号位置传感器14、4号位置传感器15工作，给出对某型号工件进行测量的信号；再按测量按钮，计算机辅助测量系统对传感器信号进行采样并保存数据，对轴颈1和轴颈4的测量过程即完成；复位测量轴颈1和4的控制开关，1号气缸20工作，定位结构升起，凸轮轴在定位结构的作用下升至工件装卸位置。

对同一凸轮轴工件的轴颈2和轴颈3的测量过程同对轴颈1和轴颈4。

完成轴颈1和轴颈4、轴颈2和轴颈3的两步测量，对一根凸轮轴的完整测量即完成。

对凸轮轴轴颈1和轴颈4、轴颈2和轴颈3的测量，不分先后顺序，但要与一起装配的缸盖配套。

Claims

1.一种静态测量凸轮轴特定参数的凸轮轴测量机，包括电气控制系统、计算机辅助测量系统，其特征在于：安装基板(16)固装于台架(1)上端部；气缸固定板(3)通过四角的连接柱(2)固装于安装基板(16)的下侧部上，1号气缸(20)、2号气缸(25)固装在气缸固定板(3)上，1号导向柱(4)、2号导向柱(12)固装于气缸固定板(3)的侧部；在两块活动连接板(18)的两端部上分别配装有1号导向轴套(5)、2号导向轴套(19)，1号V型架(6)、2号V型架(13)固装于活动连接板(18)上端部；1号位置传感器(7)、2号位置传感器(8)、3号位置传感器(14)、4号位置传感器(15)、5号位置传感器(22)、6号位置传感器(23)固装在安装基板(16)上端面的四角部；1号电感位移传感器(9)、2号电感位移传感器(10)、3号电感位移传感器(11)、4号电感位移传感器(21)构成第一组测量头，共有四组测量头，四组测量头相应地配装于安装基板(16)上端部，并分别位于安装基板(16)的四角部位处；1号凸轮轴挂置架(17)和2号凸轮轴挂置架(24)固装与安装基板(16)的右端部。