CN120668067A - 用于组装式超长凸轮轴的自动检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明是用于组装式超长凸轮轴的自动检测装置，包括底座，底座顶面设有水平的检测台面，检测台面上装有沿X轴布置的轨道A和轨道B，轨道A的一端固定装有旋转驱动机构，轨道A上装有滑座A，滑座A上装有顶针支座，轨道B上装有滑座B，滑座B上装有凸轮检测机构，滑座B连接有第一直线驱动机构，凸轮检测机构及第一直线驱动机构均连接至上位机控制系统，所述轨道A上位于顶针支座与旋转驱动机构之间装有至少一组自适应支撑机构，自适应支撑机构包括滑板，滑板底部与轨道A滑动连接，滑板顶部装有滑动托架，滑动托架顶部装有若干根转轴，转轴的轴线沿X轴布置，转轴顶部放置有托轮支架；本发明实现了组装式超长凸轮轴的自动检测。

Description

用于组装式超长凸轮轴的自动检测装置

技术领域

本发明涉及凸轮轴生产技术领域，具体是用于组装式超长凸轮轴的自动检测装置。

背景技术

凸轮轴是发动机或发电机内部重要零部件，常见的凸轮轴用在汽车发动机内，其长度一般较短，而一些大型柴油发电机组内部使用的凸轮轴长度能够达到2-3米，目前一些机组采用组装式凸轮轴，即将2-3根1米左右的凸轮轴同轴组装起来，形成一根超长的凸轮轴，凸轮轴与凸轮轴之间端面通过法兰、螺栓连接，组装好的凸轮轴还需要进行检测，主要检测其各个凸轮的外形轮廓以及凸轮中心线与定位基准线之间的夹角；目前国内还没有适用于超长凸轮轴的检测设备，传统的凸轮轮廓检测设备是将凸轮轴两端夹紧，带动凸轮轴转动，然后通过探针接触凸轮，凸轮转动过程中带动探针伸缩，探针将检测信号上传到上位机系统，上位机系统则根据检测数据自动绘制出凸轮的轮廓线及中心线；探针通过找到凸轮轴的定位基准线，即可测出凸轮中心线与定位基准线之间的角度。然而传统的凸轮轮廓检测设备无法适用于超长凸轮轴，主要问题是凸轮轴由于长度过长，导致两端夹持后，中间部分由于自重产生一定的弯曲挠度；有一些型号的超长凸轮轴上还设有斜齿轮，齿轮检测时主要检测其跳动度，而现有的检测设备无法进行检测。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述现有技术存在的问题，提供用于组装式超长凸轮轴的自动检测装置。

本发明的具体方案是：用于组装式超长凸轮轴的自动检测装置，包括底座，底座顶面设有水平的检测台面，检测台面上装有沿X轴布置的轨道A和轨道B，轨道A的一端固定装有旋转驱动机构，轨道A上装有滑座A，滑座A上装有顶针支座，轨道B上装有滑座B，滑座B上装有凸轮检测机构，滑座B连接有第一直线驱动机构，凸轮检测机构及第一直线驱动机构均连接至上位机控制系统，所述轨道A上位于顶针支座与旋转驱动机构之间装有至少一组自适应支撑机构，自适应支撑机构包括滑板，滑板底部与轨道A滑动连接，滑板顶部装有滑动托架，滑动托架顶部装有若干根转轴，转轴的轴线沿X轴布置，转轴顶部放置有托轮支架，托轮支架顶部对称地装有两个托轮。

进一步的，所述滑动托架与滑板之间装有调平螺栓，调平螺栓由拉丝和顶丝组成，通过拧动拉丝和顶丝调节滑动托架的支撑高度以及滑动托架的水平度。

进一步的，所述检测台面上还装有沿X轴布置的轨道C，轨道C上装有滑座C，滑座C连接有第二直线驱动机构，滑座C顶部装有齿轮跳动度检测机构，齿轮跳动度检测机构用于检测凸轮轴上齿轮的加工精度，第二直线驱动机构及齿轮跳动度检测机构均与上位机控制系统信号连接。

进一步的，所述第二直线驱动机构包括伺服电机，伺服电机的输出端装有沿X轴方向布置的丝杆，丝杆与滑座C螺纹连接，所述第一直线驱动机构的结构与第二直线驱动机构相同。

进一步的，所述齿轮跳动度检测机构包括沿Y轴方向布置的导轨，导轨与滑座C固定连接，导轨上装有滑动支架，滑动支架上靠近凸轮轴的一端装有沿Z轴布置的支撑轴，支撑轴上装有可更换的标准齿轮，滑动支架的另一端装有气缸，气缸的缸体与滑座C固定连接，气缸的活塞杆端部装有一块推板，推板与滑动支架之间装有压簧，滑座C上装有位移传感器，位移传感器用于检测滑动支架沿Y轴方向的位移。

进一步的，所述支撑轴上端侧壁设有键，所述标准齿轮的中心设有安装孔，安装孔内壁设有与所述键匹配的键槽。

进一步的，所述旋转驱动机构及顶针支座的上端均装有转动轴，两个转动轴同轴布置，转动轴的外端装有顶针，转动轴的内端通过轴承与旋转驱动机构/顶针支座转动连接。

进一步的，所述旋转驱动机构包括电机，电机的输出端装有减速箱，减速箱的输出端装有所述转动轴，转动轴的侧壁装有拨动架，拨动架上装有卡套，卡套通过螺栓与凸轮轴锁紧。

本发明具有以下有益效果：1、克服了挠度的影响，实现了对超长凸轮轴的凸轮轮廓及角度自动检测；2、实现了设有齿轮的超长凸轮轴对于齿轮跳动度的自动检测。

附图说明

图1是本发明的立体示意图；

图2是图1的主视图；

图3是图2的俯视图；

图4是图2的B-B视图；

图5是本发明自适应支撑机构的立体视图；

图6是图5的俯视图；

图7是图6的A-A视图；

图8是本发明托轮支架的立体视图；

图中：1、底座；2、滑座B；3、凸轮检测机构；4、轨道B；5、齿轮跳动度检测机构；51、标准齿轮；52、导轨；53、滑动支架；54、气缸；55、压簧；56、支撑轴；57、位移传感器；6、顶针支座；7、第一直线驱动机构；8、轨道A；9、自适应支撑机构；91、滑板；92、滑动托架；93、调平螺栓；94、转轴；95、托轮支架；96、托轮；10、轨道C；11、滑座A；12、旋转驱动机构；13、滑座C；14、第二直线驱动机构。

具体实施方式

参见图1-8，本实施例是用于组装式超长凸轮轴的自动检测装置，包括底座1，底座1顶面设有水平的检测台面，检测台面上装有沿X轴布置的轨道A8和轨道B4，轨道A8的一端固定装有旋转驱动机构12，轨道A8上装有滑座A11，滑座A11上装有顶针支座6，轨道B4上装有滑座B2，滑座B2上装有凸轮检测机构3，滑座B2连接有第一直线驱动机构7，凸轮检测机构3及第一直线驱动机构7均连接至上位机控制系统，所述轨道A8上位于顶针支座6与旋转驱动机构12之间装有至少一组自适应支撑机构9，自适应支撑机构9包括滑板91，滑板91底部与轨道A8滑动连接，滑板91顶部装有滑动托架92，滑动托架92顶部装有若干根转轴94，转轴94的轴线沿X轴布置，转轴94顶部放置有托轮支架95，托轮支架95顶部对称地装有两个托轮96。两个托轮96用于支撑凸轮轴，托轮支架95被多根转轴94支撑，从而使托轮支架95允许在Y轴方向上滑移，通过转轴94与托轮支架95之间进行滚动摩擦降低托轮支架95与滑动托架92之间的摩擦力。

进一步的，所述滑动托架92与滑板91之间装有调平螺栓93，调平螺栓93由拉丝和顶丝组成，通过拧动拉丝和顶丝调节滑动托架92的支撑高度以及滑动托架92的水平度。

进一步的，所述检测台面上还装有沿X轴布置的轨道C10，轨道C10上装有滑座C13，滑座C13连接有第二直线驱动机构14，滑座C13顶部装有齿轮跳动度检测机构5，齿轮跳动度检测机构5用于检测凸轮轴上齿轮的加工精度，第二直线驱动机构14及齿轮跳动度检测机构5均与上位机控制系统信号连接。通过上位机控制系统自动控制其测量所需的动作。

进一步的，所述第二直线驱动机构14包括伺服电机，伺服电机的输出端装有沿X轴方向布置的丝杆，丝杆与滑座C13螺纹连接，所述第一直线驱动机构7的结构与第二直线驱动机构14相同。

进一步的，所述齿轮跳动度检测机构5包括沿Y轴方向布置的导轨52，导轨52与滑座C13固定连接，导轨52上装有滑动支架53，滑动支架53上靠近凸轮轴的一端装有沿Z轴布置的支撑轴56，支撑轴56上装有可更换的标准齿轮51，滑动支架53的另一端装有气缸54，气缸54的缸体与滑座C13固定连接，气缸54的活塞杆端部装有一块推板，推板与滑动支架53之间装有压簧55，滑座C13上装有位移传感器57，位移传感器57用于检测滑动支架53沿Y轴方向的位移。

本实施例在滑动支架53的一侧设有凸出的检测部，该检测部与位移传感器57在Y轴方向上对齐，从而位移传感器57实时测量检测部的位移距离即可等同滑动支架53的位移距离。

进一步的，所述支撑轴56上端侧壁设有键，所述标准齿轮51的中心设有安装孔，安装孔内壁设有与所述键匹配的键槽。不同型号的凸轮轴上所带的斜齿轮参数也可能不同，各种斜齿轮均配制一个标准齿轮51，检测时旋转与工件对应的标准齿轮51安装在支撑轴56上即可，支撑轴56的底端与滑动支架53转动连接，支撑轴56上端通过键与标准齿轮51固定连接。

进一步的，所述旋转驱动机构12及顶针支座6的上端均装有转动轴，两个转动轴同轴布置，转动轴的外端装有顶针，转动轴的内端通过轴承与旋转驱动机构12/顶针支座6转动连接。

通过将顶针设置成转动形式，其针尖端与凸轮轴之间同步旋转，从而避免顶针与工件的端面中心孔之间摩擦，这样就避免了超长凸轮轴由于重量过重导致摩擦力大而在检测过程中被顶针刮伤。

进一步的，所述旋转驱动机构12包括电机，电机的输出端装有减速箱，减速箱的输出端装有所述转动轴，转动轴的侧壁装有拨动架，拨动架上装有卡套，卡套通过螺栓与凸轮轴锁紧，锁紧螺栓与凸轮轴外圆面之间可以垫铜片，防止螺栓将凸轮轴外圆面压伤。

旋转驱动机构12动作时，通过电机带动减速箱，减速箱带动拨动架旋转，拨动架带动卡套，卡套最终带动凸轮轴旋转。

本发明设置自适应支撑机构9的原因如下：组装式超长凸轮轴由于长度过长，其同轴度难免有一定的加工误差，在检测过程中凸轮轴持续转动，由于同轴度的影响，实际上存在Y轴方向上的微小位移，其轴线上的不同点在同一时刻的转动位置可能不一致，若将支撑机构在Y轴方向上固定不动，则会使得凸轮轴在Y轴、Z轴平面内受到横向的外力，进而影响到凸轮的轮廓线检测及中心线角度检测的准确度。而本发明专门设置了自适应支撑机构9，使得凸轮轴在检测过程中，允许局部在Y轴方向上存在往复的位移，这样才能保证凸轮检测数据更准确、真实。

本发明工作时，操作如下：先根据凸轮轴的长度将滑座A11移动到合适位置，再选择2-4组自适应支撑机构9并移动到合适位置，再将要检测的凸轮轴放置在支撑机构的托轮96上，一端通过旋转驱动机构12的卡套锁紧，且旋转驱动机构12的顶针插入对应端面的中心孔内，另一端将顶针支座6的顶针插入对应的中心孔内，将凸轮轴两端夹紧，然后适当调节各组自适应支撑机构9的位置，使其与凸轮轴上的基准外圆面配合；再采用千分表检测凸轮轴上同一直径的多个点距离检测台面的高度，看高度是否一致，若一致则说明凸轮轴已经整体调整水平，可以开始测量；若有局部位置高度超出或低于其它点，则相应地调整该点附近的自适应对中机构的调平螺栓93，通过调整拉丝/顶丝调整托轮96的支撑高度，从而达到个点高度一致的状态。

开始测量时，通过上位机控制系统启动旋转驱动机构12及第一直线驱动机构7，使凸轮检测机构3移动到凸轮轴的定位基准处，旋转驱动机构12带动凸轮轴以一定速度自转，凸轮检测机构3自动测量出定位基准面，再根据测量程序自动将凸轮检测机构3逐个移动到对应的凸轮所在位置，自动测量出各凸轮的轮廓线以及凸轮中心线相对定位基准面的角度。

若检测的凸轮轴带有斜齿轮，则通过上位机控制系统启动第二直线驱动机构14，使滑座C13移动到斜齿轮所在位置，使齿轮跳动度检测机构5的标准齿轮51与凸轮轴的斜齿轮对齐，然后系统控制气缸54伸出使滑动支架53向斜齿轮靠近，从而使标准齿轮51与斜齿轮啮合，此时压簧55受一定压力，通过压簧的压力使标准齿轮51与斜齿轮保持啮合，同时也允许滑动支架53在Y轴方向上具有一定位移，在凸轮轴转动的过程中，斜齿轮同时带着标准齿轮51旋转，若由于加工误差导致跳动现象，标准齿轮51就会产生Y轴方向上的微小位移进而带动整个滑动支架53在导轨52上产生微小的位移，此时通过位移传感器57持续地对滑动支架53进行距离检测并将测量数据上传至上位机，从而可以测量出斜齿轮运转时的跳动幅度。

Claims (8)

1.用于组装式超长凸轮轴的自动检测装置，包括底座，底座顶面设有水平的检测台面，检测台面上装有沿X轴布置的轨道A和轨道B，轨道A的一端固定装有旋转驱动机构，轨道A上装有滑座A，滑座A上装有顶针支座，轨道B上装有滑座B，滑座B上装有凸轮检测机构，滑座B连接有第一直线驱动机构，凸轮检测机构及第一直线驱动机构均连接至上位机控制系统，其特征是：所述轨道A上位于顶针支座与旋转驱动机构之间装有至少一组自适应支撑机构，自适应支撑机构包括滑板，滑板底部与轨道A滑动连接，滑板顶部装有滑动托架，滑动托架顶部装有若干根转轴，转轴的轴线沿X轴布置，转轴顶部放置有托轮支架，托轮支架顶部对称地装有两个托轮。

2.根据权利要求1所述的用于组装式超长凸轮轴的自动检测装置，其特征是：所述滑动托架与滑板之间装有调平螺栓，调平螺栓由拉丝和顶丝组成，通过拧动拉丝和顶丝调节滑动托架的支撑高度以及滑动托架的水平度。

3.根据权利要求1所述的用于组装式超长凸轮轴的自动检测装置，其特征是：所述检测台面上还装有沿X轴布置的轨道C，轨道C上装有滑座C，滑座C连接有第二直线驱动机构，滑座C顶部装有齿轮跳动度检测机构，齿轮跳动度检测机构用于检测凸轮轴上齿轮的加工精度，第二直线驱动机构及齿轮跳动度检测机构均与上位机控制系统信号连接。

4.根据权利要求3所述的用于组装式超长凸轮轴的自动检测装置，其特征是：所述第二直线驱动机构包括伺服电机，伺服电机的输出端装有沿X轴方向布置的丝杆，丝杆与滑座C螺纹连接，所述第一直线驱动机构的结构与第二直线驱动机构相同。

5.根据权利要求3所述的用于组装式超长凸轮轴的自动检测装置，其特征是：所述齿轮跳动度检测机构包括沿Y轴方向布置的导轨，导轨与滑座C固定连接，导轨上装有滑动支架，滑动支架上靠近凸轮轴的一端装有沿Z轴布置的支撑轴，支撑轴上装有可更换的标准齿轮，滑动支架的另一端装有气缸，气缸的缸体与滑座C固定连接，气缸的活塞杆端部装有一块推板，推板与滑动支架之间装有压簧，滑座C上装有位移传感器，位移传感器用于检测滑动支架沿Y轴方向的位移。

6.根据权利要求5所述的用于组装式超长凸轮轴的自动检测装置，其特征是：所述支撑轴上端侧壁设有键，所述标准齿轮的中心设有安装孔，安装孔内壁设有与所述键匹配的键槽。

7.根据权利要求1所述的用于组装式超长凸轮轴的自动检测装置，其特征是：所述旋转驱动机构及顶针支座的上端均装有转动轴，两个转动轴同轴布置，转动轴的外端装有顶针，转动轴的内端通过轴承与旋转驱动机构/顶针支座转动连接。

8.根据权利要求7所述的用于组装式超长凸轮轴的自动检测装置，其特征是：所述旋转驱动机构包括电机，电机的输出端装有减速箱，减速箱的输出端装有所述转动轴，转动轴的侧壁装有拨动架，拨动架上装有卡套，卡套通过螺栓与凸轮轴锁紧。