CN110376082B - 一种在线凸轮轴硬度检测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种在线凸轮轴硬度检测系统，包括工作台以及布置在工作台上的凸轮轴输送机构、转动机构、硬度检测机构和多个放置工装，所述放置工装沿凸轮轴的输送方向成对布置，用于支撑凸轮轴，所述凸轮轴输送机构用于将待检测的凸轮轴从进料工位的放置工装输送到检测工位的放置工装上，所述转动机构用于使凸轮轴在检测过程中转动，所述硬度检测机构用于自动对凸轮轴进行硬度检测。本发明能够实现对凸轮轴硬度进行在线检测，自动化程度高，大大提高了检测效率。
Description
技术领域
本发明属于在线硬度检测技术领域，具体地涉及一种在线凸轮轴硬度检测系统。
背景技术
汽车凸轮轴因其横截面形状近似桃子，又称桃子轴或偏心轴，是汽车发动机配气机构中的驱动件，用于驱动气门按时开启和关闭。由于凸轮轴的硬度需要满足相应标准，因此，在凸轮轴的生产过程中需要对其硬度进行检测。现有的凸轮硬度检测大都采用离线方式，检测效率低，工人劳动强度大。
发明内容
本发明旨在提供一种在线凸轮轴硬度检测系统，以解决上述问题。为此，本发明采用的具体技术方案如下：
一种在线凸轮轴硬度检测系统，包括工作台以及布置在工作台上的凸轮轴输送机构、转动机构、硬度检测机构和多个放置工装，所述放置工装沿凸轮轴的输送方向成对布置，用于支撑凸轮轴，所述凸轮轴输送机构用于将待检测的凸轮轴从进料工位的放置工装输送到检测工位的放置工装上，所述转动机构用于使凸轮轴在检测过程中转动，所述硬度检测机构用于自动对凸轮轴进行硬度检测。
进一步地，所述凸轮轴输送机构包括导向线轨、气缸基座、移载气缸和多个举升气缸，所述导向线轨固定安装在所述工作台上，所述气缸基座固定安装在所述导向线轨的滑块上，所述移载气缸固定安装在工作台上并与所述气缸基座驱动连接，所述举升气缸固定安装在气缸基座上，每个举升气缸驱动连接一个凸轮轴支撑架。
更进一步地，所述凸轮轴支撑架包括基板和固定安装在所述基板上的至少一对支撑块，所述基板与所述举升气缸的活塞杆固定连接，所述支撑块的顶端呈V字形。
进一步地，所述转动机构包括支座、电机和夹爪气缸，所述支座固定安装在所述工作台上，所述电机安装在所述支座上并与所述夹爪气缸驱动连接，所述夹爪气缸用于夹持所述凸轮轴。
更进一步地，所述转动机构还包括同步带轮组和转轴，所述转轴通过轴承安装固定安装在所述支座上，一端通过同步带轮组与所述电机的输出轴驱动连接，另一端固定连接所述夹爪气缸。
进一步地，将凸轮轴的输送方向称为X方向，与X方向垂直的水平方向称为Y方向，垂直方向称为Z方向，所述硬度检测机构包括二支柱、Y轴模组、Z轴模组和硬度探头组件，二支柱固定安装在所述工作台上，所述Y轴模组安装在二支柱上形成门字形结构，所述Z轴模组固定安装在所述Y轴模组的滑动件上，所述硬度探头组件固定安装在所述Z轴模组的滑动件上。
更进一步地，所述Y轴模组和所述Z轴模组均为电机驱动的直线式往复运动机构。
又更进一步地，直线式往复运动机构包括底座、步进电机、主动轮、皮带、从动轮、皮带夹紧块、滑轨、滑块和滑动板，步进电机、从动轮和滑轨固定安装在底座上，主动轮安装在步进电机的输出轴上，皮带环绕在主动轮和从动轮上，皮带夹紧块夹持在皮带上并与滑块固定连接，滑块滑动接合在滑轨上，滑动板固定安装在滑块和/或皮带夹紧块上。
更进一步地，所述硬度探头组件包括固定座、硬度探头座、硬度探头和弹簧，所述固定座固定安装在所述Z轴模组的滑动件上，所述硬度探头座可上下滑动地安装在所述固定座上，所述硬度探头安装在硬度探头座上，所述弹簧一端固定在所述固定座上，另一端固定在所述硬度探头座上。
又更进一步地，所述硬度探头组件还包括接近开关，所述接近开关安装在所述固定座上，用于检测硬度探头的位置。
本发明采用上述技术方案，具有的有益效果是：本发明能够实现对凸轮轴硬度进行在线检测，自动化程度高，大大提高了检测效率。
附图说明
为进一步说明各实施例，本发明提供有附图。这些附图为本发明揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本发明的优点。图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。
图1是本发明的在线凸轮轴硬度检测系统的立体示意图；
图2是图1所示的在线凸轮轴硬度检测系统的凸轮轴输送机构的立体图；
图3是图1所示的在线凸轮轴硬度检测系统的硬度检测机构的立体图，其中部分壳体去除以示出内部结构；
图4是图3所示的硬度检测机构的Z轴模组的立体图，其中移动板移出以示出滑块和皮带夹紧块的结构；
图5是图1所示的在线凸轮轴硬度检测系统的转动机构的立体图；其中部分壳体去除以示出内部结构；
图6是图5所示的转动机构的侧视图；
图7是沿图6的A-A线截取的转动机构的剖视图。
具体实施方式
现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。
如图1所示，一种在线凸轮轴硬度检测系统可包括工作台1以及布置在工作台1上的凸轮轴输送机构2、转动机构3、硬度检测机构4、多个放置工装5和控制系统(未示出)。工作台1可以集成在凸轮轴生产线上。即，本发明的在线凸轮轴硬度检测系统作为凸轮轴生产设备中的一个子系统(或一道工序)。相应地，控制系统可以是独立控制系统或者集成在整个凸轮轴生产控制系统中的子控制系统或控制单元。控制系统用于控制凸轮轴输送机构2、转动机构3和硬度检测机构4的自动运行，以实现自动对凸轮轴进行硬度检测。具体地，凸轮轴输送机构2用于将待检测的凸轮轴从进料工位的放置工装5输送到检测工位的放置工装5上，转动机构3用于使凸轮轴在检测过程中转动，硬度检测机构4用于自动对凸轮轴进行硬度检测。控制系统为基于PLC的控制系统，本领域技术人员可以根据实际需要对其进行具体配置。
放置工装5沿凸轮轴的输送方向成对布置，用于支撑凸轮轴。具体地，放置工装5可包括支座51和具有弧形凹槽的支撑块52或具有多个弧形凹槽(示出3个)的支撑板52’，支座51通过螺纹紧固件(螺钉或螺栓螺母)固定安装在工作台1上。支撑块52和支撑板52’通过螺栓螺母固定安装在支座51上。支撑块52和支撑板52’的弧形凹槽的深度设置成使得凸轮轴不易从支撑块52滚落。优选地，支撑块52的弧形凹槽为半圆形。支座51和支撑块52这种布置方式，方便加工和安装。当然，支座51和支撑块52也可以是一体的。
如图1和2所示，凸轮轴输送机构2包括导向线轨21、气缸基座22、移载气缸23、多个举升气缸24(三个)和凸轮轴支撑架25。导向线轨21固定安装在工作台1上，导向线轨21为市场上可购得的。气缸基座22固定安装在导向线轨21的滑块211上，移载气缸23固定安装在工作台1上并与气缸基座22驱动连接。具体地，气缸基座22与移载气缸23的活塞杆固定连接，通过活塞杆伸缩，带动气缸基座22移动。移载气缸23可以从市场上购得，例如亚德客标准气缸SI50x100。举升气缸24通过螺纹紧固件(螺钉或螺栓螺母)固定安装在气缸基座22上，每个举升气缸24驱动连接一个凸轮轴支撑架25。举升气缸24可以从市场上购得，例如亚德客薄型气缸TACED32x30。凸轮轴支撑架25包括基板251和固定安装在所述基板251上的至少一对支撑块252，所述基板251与举升气缸24的活塞杆固定连接，支撑块252的顶端呈V字形，以稳定支撑凸轮轴。凸轮轴输送机构2的工作过程为：1)移载气缸23的活塞杆处于缩回状态，举升气缸24的活塞杆伸出，凸轮轴支撑架25托起凸轮轴；2)移载气缸23的活塞杆伸出把凸轮轴送到下一工位(检测工位)的放置工装5上方；3)举升气缸24的活塞杆缩回，凸轮轴落到放置工装5上；4)移载机构复位，继续下一次送料，从而保证持续供料。
如图1、5至7所示，转动机构3包括支座31、底座32、电机座33、电机34、同步带轮组35、转轴36、轴承组件37和夹爪气缸38。支座31固定安装在工作台1上，底座32固定安装在支座31上。在某些实施例中，底座32可以省略。电机座33固定安装在底座32上，电机34固定安装在电机座33。在某些实施例中，电机座33也可以省略。电机34为步进电机，以方便控制。转轴36通过轴承组件37固定安装在底座32上，具体地，轴承组件37包括轴承371和轴承座372。轴承座372固定安装在底座32上，轴承371安装在轴承座372上，转轴36穿设在轴承371上。转轴36一端通过同步带轮组35与电机34的输出轴驱动连接，另一端固定连接夹爪气缸38，夹爪气缸38用于夹持凸轮轴。夹爪气缸38可以从市场上购得，例如亚德客HFZ系列气缸。转动机构3的工作过程为，夹爪气缸38夹紧位于放置工装5上的凸轮轴，电机34带动凸轮轴转动。
在所示实施例中，转动机构3还包括由光电开关391和遮挡片392构成的位置检测机构。光电开关391安装在底座32，遮挡片392呈半圆形，安装在转轴36上。遮挡片392随着转轴36转动而遮住或离开光电开关391，通过光电开关391产生的信号，即可确定凸轮轴是否转动一圈。
如图1、3和4所示，将凸轮轴的输送方向称为X方向，与X方向垂直的水平方向称为Y方向，垂直方向称为Z方向。硬度检测机构4包括二支柱41、Y轴模组42、Z轴模组43和硬度探头组件44。支柱41可通过螺纹紧固件(螺钉或螺栓螺母)固定安装在工作台1上。Y轴模组42安装在二支柱41上，形成门字形结构。Z轴模组43固定安装在Y轴模组42的滑动件上，硬度探头组件44固定安装在Z轴模组43的滑动件上。因此，硬度探头组件44可以沿Y方向和Z方向运动。这使得本发明能够适用于各种规格形状的凸轮轴的硬度检测。
在本实施例中，Y轴模组42和Z轴模组43均为电机驱动的直线式往复运动机构。下面以Z轴模组43为例进行详细说明。Z轴模组43包括底座431、步进电机432、主动轮433、皮带434、从动轮435、皮带夹紧块436、滑轨437、滑块438和滑动板439。步进电机432、从动轮435和滑轨437固定安装在底座431上，主动轮433安装在步进电机432的输出轴上，皮带434环绕在主动轮433和从动轮435上，皮带夹紧块436夹持在皮带434上并与滑块438固定连接，滑块438滑动接合在滑轨437上，滑动板439固定安装在滑块438和皮带夹紧块436上。应该理解，滑动板439也可以仅与滑块438或皮带夹紧块436固定连接。步进电机432转动，带动皮带434运动，进而通过皮带夹紧块436、滑轨437和滑块438带动滑动板439直线往复运动。通过控制步进电机432，可以精确控制硬度探头443的移动。
硬度探头组件44包括固定座441、硬度探头座442、硬度探头443和弹簧444。固定座441可通过螺纹紧固件(螺钉或螺栓螺母)固定安装在与Z轴模组43的滑动板439固定连接的转接板445上。硬度探头座442可上下滑动地安装在固定座441上，具体地，固定座441上固设有滑轨446，硬度探头座442的底面上固设有滑块(未示出)，滑块滑动接合在滑轨446上。两个硬度探头443安装在硬度探头座442上，弹簧444一端固定在固定座441上，另一端固定在硬度探头座442上。在检测过程中，借助于弹簧444，硬度探头443可以始终接触凸轮轴，确保硬度检测结果的正确性。
在所示实施例，硬度探头组件44还包括接近开关447，所述接近开关447安装在固定座441上，用于检测硬度探头443的位置，以确定硬度探头443是否接触到凸轮轴。
在所示实施例，Z轴模组43上还设有由遮挡片451和三个光电开关452构成的位置检测装置。遮挡片451固定安装在Z轴模组43的滑动板439上。三个光电开关452位置可调节地安装在Z轴模组43的壳体上。具体地，Z轴模组43的壳体上安装有一导槽453，光电开关452可根据所要检测的凸轮轴的规格确定具体安装位置，然后用螺钉锁定在导槽453上。通过遮挡片451与三个光电开关452配合，可以间接确定硬度探头443的位置。
现简要说明一下本发明的在线凸轮轴硬度检测系统的工作过程。凸轮轴输送机构2将凸轮轴从进料工位运送到检测工位，夹爪气缸38夹紧凸轮轴，Y轴模组42将硬度探头443移动到检测位置上方，Z轴模组将硬度探头443下降至与凸轮轴接触，电机34转动进行硬度检测，系统自动记录检测结果，转动一圈后，通过操作Y轴模组42和Z轴模组43将硬度探头443移动到下一个检测位置进行检测，重复上述过程，直到该凸轮轴的所有检测位置完成后，该凸轮轴被送至下一个工序，同时开始下一根凸轮轴的检测。整个硬度检测过程完全自动化，无需人工干预，大大节省了劳动力，检测效率高。
尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种在线凸轮轴硬度检测系统，其特征在于：包括工作台以及布置在工作台上的凸轮轴输送机构、转动机构、硬度检测机构和多个放置工装，所述放置工装沿凸轮轴的输送方向成对布置，用于支撑凸轮轴，所述凸轮轴输送机构用于将待检测的凸轮轴从进料工位的放置工装输送到检测工位的放置工装上，所述转动机构用于使凸轮轴在检测过程中转动，所述硬度检测机构用于自动对凸轮轴进行硬度检测；
所述转动机构包括支座、电机和夹爪气缸，所述支座固定安装在所述工作台上，所述电机安装在所述支座上并与所述夹爪气缸驱动连接，所述夹爪气缸用于夹持所述凸轮轴；所述转动机构还包括同步带轮组和转轴，所述转轴通过轴承固定安装在所述支座上，一端通过同步带轮组与所述电机的输出轴驱动连接，另一端固定连接所述夹爪气缸；
将凸轮轴的输送方向称为X方向，与X方向垂直的水平方向称为Y方向，垂直方向称为Z方向，所述硬度检测机构包括二立柱、Y轴模组、Z轴模组和硬度探头组件，所述立柱固定安装在所述工作台上，所述Y轴模组安装在二立柱上，所述Z轴模组固定安装在所述Y轴模组的滑动件上，所述硬度探头组件固定安装在所述Z轴模组的滑动件上；所述硬度探头组件包括固定座、硬度探头座、硬度探头和弹簧，所述固定座固定安装在所述Z轴模组的滑动件上，所述硬度探头座可上下滑动地安装在所述固定座上，所述硬度探头安装在硬度探头座上，所述弹簧一端固定在所述固定座上，另一端固定在所述硬度探头座上。
2.如权利要求1所述的在线凸轮轴硬度检测系统，其特征在于：所述凸轮轴输送机构包括导向线轨、气缸基座、移载气缸和多个举升气缸，所述导向线轨固定安装在所述工作台上，所述气缸基座固定安装在所述导向线轨的滑块上，所述移载气缸固定安装在工作台上并与所述气缸基座驱动连接，所述举升气缸固定安装在气缸基座上，每个举升气缸驱动连接一个凸轮轴支撑架。
3.如权利要求2所述的在线凸轮轴硬度检测系统，其特征在于：所述凸轮轴支撑架包括基板和固定安装在所述基板上的至少一对支撑块，所述基板与所述举升气缸的活塞杆固定连接，所述支撑块的顶端呈V字形。
4.如权利要求1所述的在线凸轮轴硬度检测系统，其特征在于：所述Y轴模组和所述Z轴模组均为电机驱动的直线式往复运动机构。
5.如权利要求4所述的在线凸轮轴硬度检测系统，其特征在于：直线式往复运动机构包括底座、步进电机、主动轮、皮带、从动轮、皮带夹紧块、滑轨、滑块和滑动板，步进电机、从动轮和滑轨固定安装在底座上，主动轮安装在步进电机的输出轴上，皮带环绕在主动轮和从动轮上，皮带夹紧块夹持在皮带上并与滑块固定连接，滑块滑动接合在滑轨上，滑动板固定安装在滑块和/或皮带夹紧块上。
6.如权利要求1所述的在线凸轮轴硬度检测系统，其特征在于：所述硬度探头组件还包括接近开关，所述接近开关安装在所述固定座上，用于检测硬度探头的位置。
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