CN110014308A - 一种曲轴角向定位装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种曲轴角向定位装置，包括中心架，所述中心架包括中心架左臂、中心架右臂以及中心架中臂，中心架左臂和中心架右臂对称设置在中心架中臂左右两侧，中心架右臂、中心架左臂及中心架中臂在中心架驱动油缸的作动下可抱紧曲轴主轴颈，在所述中心架右臂和中心架左臂顶部还分别固定设有右角向定位块和左角向定位块，所述左角向定位块和右角向定位块关于主轴颈竖直中心面对称，左角向定位块和右角向定位块可在中心架左臂和中心架右臂的作动下夹紧位于主轴颈上方的连杆颈以使得该连杆颈的中轴线位于主轴颈中轴线的正上方。本装置具有成本低廉、通用性好、易于改造的优点。

Description

一种曲轴角向定位装置

技术领域

本发明属于曲轴加工技术领域，尤其涉及一种曲轴角向定位装置。

背景技术

曲轴是发动机上的关键核心零件，实现直线运动到旋转运动的转换。曲轴零件形状非常复杂，是比较特殊的轴类零件。曲轴主要由主轴颈、连杆颈、平衡臂、连接臂、大头、小头等组成，连杆颈按照一定的角向规律分布在主轴颈的周围，如果想要加工连杆颈，必须要确定某一个连杆颈的位置，才能根据分布规律确认其他所有连杆颈的位置，曲轴在加工时，首先是通过机械手将待加工的曲轴放置在机床内的托料架上，然后机床关闭自动门，开始装卡曲轴，左右主轴箱同时向曲轴接近，主轴卡盘和尾座卡盘将曲轴顶起并脱离托料架，同时对曲轴进行角向定位，曲轴被顶起后，轴向已经被定位，径向也不能移动，此时曲轴只能旋转，可进行角向定位，曲轴的角向定位就是在此时将曲轴的其中一个连杆颈的位置确定，这样曲轴上的其他连杆颈位置也相应的可以确定，同时可方便机床计算连杆颈切削初始位置。在此过程中，中心架对曲轴的主轴颈起到夹持支撑作用，中心架位于曲轴下方可沿曲轴轴向移动，其包括中心架左臂、右臂和中臂，中心架左臂和中心架右臂关于中心架中臂对称，中心架左臂和中心架右臂铰接在中心架架体上，中心架左臂、右臂和中臂可在中心架驱动油缸的作动下将曲轴的主轴颈抱紧，形成三点合围，其与主轴颈接触的地方一般为耐磨材料或设置滚轮以让主轴颈可以旋转。

而现有的关于连杆颈角向定位的方式有以下四种，第一种方式为：角向定位集成在卡盘上。这种方式需要两方面做准备，一方面曲轴上靠近角向定位卡盘的第一个平衡臂上需要有两个加工过的平面，用于夹爪将其抱住做定位。另一方面，在卡盘上需要集成两根可以伸缩和旋转一定角度的轴，轴前端有抱爪，用来夹紧曲轴平衡臂上的角向定位面做角向定位。因卡盘尺寸是受到限制的，因此卡盘的结构非常复杂，而且需要用特殊油缸来驱动，油缸的结构也是非常复杂，整套装置非常昂贵，并且基本上没有什么柔性，当机床换产时，卡盘和油缸也需要一起更换。这种结构的优势就是结构非常紧凑，集成度高，省空间，可靠性尚可，缺点是价格奇贵，柔性极差，还需要提前加工定位面。应用在只生产单一曲轴的主机厂，机床结构受限的机床上勉强可以，不适合生产多种曲轴的曲轴加工厂。

第二种方式为：角向定位单独设计，安装在主轴箱下面的滑体上。这种设计是利用机床现有结构的特点，将整套角向定位装置集成在主轴箱的下滑体和托料架的杆上，不影响其他功能，整套装置的动作有四个：①整套装置的油缸的推动下整体伸出；②左右两个抱臂将曲轴连杆颈夹紧定位；③待卡盘将曲轴夹紧后，左右两个抱臂松开；④整套装置的油缸的推动下整体缩回到卡盘下面。每个动作到位均有接近开关进行检测，可防止动作不到位即进行其他动作，对机床造成损伤，而且开关的位置是可以调整的，这样可以适合多种曲轴，整个系统的自动化程度高，可靠性高，柔性也很好，此套结构自动化程度高、效率高、可靠性好，调整方便灵活，价格便宜，适合组线也可单机使用，而且使用这种方法，曲轴零件不用做任何处理。缺点是相比较而言，结构复杂，需要增加很多阀组、管路等辅助设施，造成装卡空间拥挤。这种方法在发动机主机厂和曲轴加工厂都适合。此套结构，大连机床已经设计并制造出来，并且获得了发明专利，具体可参见专利号为[CN201210137547.7]的发明专利申请。

第三种方式为：单独增加一套角向定位装置，安装在中心架支架上，只有两个爪，可抱紧连杆颈并退出曲轴旋转空间。这种方式将角向定位的功能单独分离出来，集成度高、结构简单、可靠性高、效率高、柔性很好，定位精度高 ，曲轴不用做任何处理即可做角向定位，适合组线也可单机使用。，但是中心架的运动范围会缩小，即轴向的辅助支撑范围受限，做角向定位的位置会受限制，同时增加的角向定位装置，价格奇高，管路连接等也较为复杂，还需要增加阀组等辅助系统。

第四种方式为：角向定位功能通过一个销子完成。在主轴的卡盘上集成一个可以伸缩的销子，内部有一个压缩弹簧，可以做一定量的伸缩。在曲轴的端面上提前打一个销孔，装卡曲轴时，卡盘上的销子插入到曲轴的销孔上，完成角向定位功能，这种结构与第一种结构类似，优势是结构非常紧凑，集成度高，省空间，可靠性不如第一种，因为曲轴放好以后如果有较大的角度偏转，销孔可能不能完成角向定位。缺点是价格贵，柔性差，如果更换曲轴，卡盘有可能需要更换，还需要提前加工定位孔。应用在只生产单一曲轴的主机厂，机床结构受限的机床上勉强可以，不适合生产多种曲轴的曲轴加工厂。

以上四种连杆颈角向定位方式虽然都能进行角向定位，但或多或少都存在一些明显的缺点，大都需要额外的辅助装置，成本高昂，通用性较差，装卡空间狭小等。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是：如何提供一种成本低廉、通用性好、易于改造的曲轴角向定位装置。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：

一种曲轴角向定位装置，包括中心架，所述中心架包括中心架左臂、中心架右臂以及中心架中臂，中心架左臂和中心架右臂对称设置在中心架中臂左右两侧，中心架右臂、中心架左臂及中心架中臂在中心架驱动油缸的作动下可抱紧曲轴主轴颈，在所述中心架右臂和中心架左臂顶部还分别固定设有右角向定位块和左角向定位块，所述左角向定位块和右角向定位块关于主轴颈竖直中心面对称，左角向定位块和右角向定位块可在中心架左臂和中心架右臂的作动下夹紧位于主轴颈上方的连杆颈以使得该连杆颈的中轴线位于主轴颈中轴线的正上方。

作为优化，所述左角向定位块和连杆颈的夹持点与右角向定位块和连杆颈的夹持点的连线为连杆颈的径向水平中心线。

作为优化，所述中心架左臂和中心架右臂顶部分别开设有左定位孔和右定位孔，所述左角向定位块底部设有伸入左定位孔内并与其配合起定位作用的左定位凸块，右角向定位块底部设有伸入右定位孔内并与其配合起定位作用的右定位凸块。

作为优化，所述左角向定位块和右角向定位块与中心架左臂和中心架右臂之间均通过螺钉固定连接。

作为优化，在所述中心架驱动油缸的活塞杆上设有伸缩位置检测杆，在所述中心架的架体上设置位置检测开关，通过位置检测开关检测伸缩位置检测杆的位置来确定左角向定位块和右角向定位块是否夹持连杆颈到位。

本发明具有的有益效果为：

1、将角向定位功能集成到中心架上，简化了装卡系统及其辅助系统，独立控制角向定位装置的移动和动作的阀组、油缸等装置都可不用。新设计的角向定位装置使用的就是中心架自身的动作油缸，因此不增加任何辅助控制原件。对曲轴也没有特殊要求，连杆颈和其他部位不用预先加工。

2、充分利用了中心架自身结构和曲轴零件形状的特点。中心架左臂和右臂顶端各分别增加一个左角向定位块和右角向定位块即可，不影响其进行定心夹持，在普通的滑块式中心架上经过改造即可实现此功能。当中心架做角向定位装置时，连杆颈的下方是没有任何障碍物的，左右两臂夹紧连杆颈，中臂可以自由移动，不会与曲轴其他部位干涉。

3、结构简单，可靠性非常高。在中心架左臂和右臂上增加左、右角向定位块即可实现此功能，结构非常简单。动作与中心架动作一样，因此整个角向定位系统的可靠性非常高。既可以用于单机，也非常适合组线机床选用。

4、定位精度和重复定位精度高。因为中心架的结构特性，左臂和右臂的夹持对中精度非常高，完全超过曲轴角向定位的精度要求，而且精度保持性好，重复定位精度高。

5、设计合理，可兼容多种曲轴，柔性好。一组左、右角向定位块可以兼容多种曲轴，而且左、右角向定位块更换方便，不需要拆卸其他零部件，只需要更换左、右角向定位块即可实现换型生产。

6、宜人性好，换型调整更容易。因为左、右角向定位块安装在左、右臂的顶端，因此更换时只要将中心架打开到最大，即可手工进行更换定位块，非常方便，操作简单。

7、左、右角向定位块安装在中心架上，与中心架一起通过丝杠伺服移动，因此设置简单。曲轴只要将要定位的连杆颈大致摆在定位角向位置附近即可。

8、占用空间小，可灵活设计其他装卡零组件。只需要左、右角向定位块，其他完全不需要，因此占用的空间非常小，而且是用不到的空间，这样为设计其他装卡功能提供了大量的空间，使设计的灵活性更高。

附图说明

图1是本发明实施例的安装状态示意图；

图2是图1中A-A向的剖视图；

图3是本发明实施例中中心架夹持主轴颈时的状态图。

具体实施方式

下面结合例附图对本发明作进一步的详细说明。

具体实施时：参见图1至图2，一种曲轴角向定位装置，包括中心架1，所述中心架1包括中心架左臂2、中心架右臂3以及中心架中臂4，中心架左臂2和中心架右臂3对称设置在中心架中臂4左右两侧，中心架右臂3、中心架左臂2及中心架中臂4在中心架驱动油缸的作动下可抱紧曲轴5主轴颈6，在所述中心架右臂3和中心架左臂2顶部还分别固定设有右角向定位块7和左角向定位块8，所述左角向定位块8和右角向定位7块关于主轴颈6竖直中心面对称，左角向定位块8和右角向定位块7可在中心架左臂2和中心架右臂3的作动下夹紧位于主轴颈6上方的连杆颈9以使得该连杆颈9的中轴线位于主轴颈6中轴线的正上方。

这样的，通过在中心架左臂、右臂上直接固设左角向定位块和右角向定位块，使其与中心架左臂和右臂一起开合，由于曲轴上一般有多个连杆颈，而连杆颈是按照一定的角向规律分布在主轴颈的周围，总有一个连杆颈在被主轴卡盘和尾座卡盘顶起后位于主轴颈上方，而中心架是用来夹持主轴颈的，此时在中心架起夹持作用的左臂和右臂顶部设有左角向定位块和右角向定位块，可大大利用中心架的夹持作用，使得在需要进行连杆颈的定位时，移动中心架，使其位于其中一个位于主轴颈上方的连杆颈下方，再作动中心架的驱动油缸，使得左臂和右臂合拢，并带动左角向定位块和右角向定位块合拢，顺势将该连杆颈夹持，并随着左臂和右臂的继续合拢，将该连杆颈夹持至主轴颈正上方，位于竖直平面内的12点钟方向，从而对其中一个连杆颈进行了定位，其余的连杆颈也相应的被定位，从而完成连杆颈的角向定位，此时连杆颈下部空间完全空闲，中心架左臂、右臂和中臂不会互相干涉，正是因为的曲轴零件的这一特点和中心架左臂、右臂和中臂三臂定心的特点，使在左右臂上方增加左右角向定位块成为可行方案，在不影响中心架正常夹持的前提下，额外实现了曲轴的角向定位功能。

作为优化，所述左角向定位块8和连杆颈9的夹持点与右角向定位块7和连杆颈9的夹持点的连线为连杆颈9的径向水平中心线。

这样的，通过这种设计使其最后夹紧连杆颈时，夹持在连杆颈的中心线位置上，不会对曲轴造成向下的压力，不会定位的同时使曲轴变形，对装卡系统来说非常有益。

作为优化，所述中心架左臂2和中心架右臂3顶部分别开设有左定位孔和右定位孔，所述左角向定位块8底部设有伸入左定位孔内并与其配合起定位作用的左定位凸块10，右角向定位块7底部设有伸入右定位孔内并与其配合起定位作用的右定位凸块11。

这样的，通过设置左定位孔和右定位孔以及与其配合使用的左定位凸块和右定位凸块，可以在安装左角向定位块和右角向定位块的时候起到很好的定位作用，方便操作人员将左角向定位块和右角向定位块快速安装到中心架左臂和中心架右臂上。

作为优化，所述左角向定位块8和右角向定位块7与中心架左臂2和中心架右臂3之间均通过螺钉12固定连接。

这样的，通过螺钉可以快速的将左角向定位块和右角向定位块固定安装到中心架左臂和中心架右臂上，也方便拆卸更换。

作为优化，在所述中心架驱动油缸的活塞杆上设有伸缩位置检测杆12，在所述中心架的架体上设置位置检测开关13，通过位置检测开关13检测伸缩位置检测杆12的位置来确定左角向定位块8和右角向定位块7是否夹持连杆颈到位。

这样的，由于左角向定位块和右角向定位块是分别固定在中心架左臂和右臂上的，是随着中心架左臂和右臂一起运动的，而中心架左臂和右臂是通过驱动油缸的活塞杆作动而合拢的，所以通过检测活塞杆的伸缩位置，可以判断中心架左臂和右臂是否合拢到位，也即可以判断左角向定位孔和右角向定位块是否夹持连杆颈到位，从而判断是不是预先设定的曲轴，如果不是，则可通过机床系统报警，提示错装曲轴了，或者是夹持中出现夹持误操作，这样可以提高安全性。

进一步参见图3，中心架左臂和中心架右臂的相对面上分别设有中心架左臂定心夹紧块14和中心架右臂定心夹紧块15，该中心架左臂定心夹紧块和中心架右臂定心夹紧块由硬质合金制成，硬度高，耐用性好，用于夹紧主轴颈，中心架左臂、右臂和中臂在抱紧主轴颈时，左角向定位块和右角向定位块位于主轴颈上方，不会发生干涉现象，不会影响中心架对主轴颈的夹持范围。

Claims (5)

1.一种曲轴角向定位装置，包括中心架，所述中心架包括中心架左臂、中心架右臂以及中心架中臂，中心架左臂和中心架右臂对称设置在中心架中臂左右两侧，中心架右臂、中心架左臂及中心架中臂在中心架驱动油缸的作动下可抱紧曲轴主轴颈，其特征在于：在所述中心架右臂和中心架左臂顶部还分别固定设有右角向定位块和左角向定位块，所述左角向定位块和右角向定位块关于主轴颈竖直中心面对称，左角向定位块和右角向定位块可在中心架左臂和中心架右臂的作动下夹紧位于主轴颈上方的连杆颈以使得该连杆颈的中轴线位于主轴颈中轴线的正上方。

2.根据权利要求1所述的一种曲轴角向定位装置，其特征在于：所述左角向定位块和连杆颈的夹持点与右角向定位块和连杆颈的夹持点的连线为连杆颈的径向水平中心线。

3.根据权利要求1所述的一种曲轴角向定位装置，其特征在于：所述中心架左臂和中心架右臂顶部分别开设有左定位孔和右定位孔，所述左角向定位块底部设有伸入左定位孔内并与其配合起定位作用的左定位凸块，右角向定位块底部设有伸入右定位孔内并与其配合起定位作用的右定位凸块。

4.根据权利要求1所述的一种曲轴角向定位装置，其特征在于：所述左角向定位块和右角向定位块与中心架左臂和中心架右臂之间均通过螺钉固定连接。

5.根据权利要求1所述的一种曲轴角向定位装置，其特征在于：在所述中心架驱动油缸的活塞杆上设有伸缩位置检测杆，在所述中心架的架体上设置位置检测开关，通过位置检测开关检测伸缩位置检测杆的位置来确定左角向定位块和右角向定位块是否夹持连杆颈到位。