一种凸轮轴自动穿轴装配装置的制作方法

1.本发明涉及汽车发动机气缸上罩盖装配技术领域，特别涉及一种凸轮轴自动穿轴装配装置。


背景技术：

2.凸轮轴是发动机气缸上罩盖产品上的重要部件，由于凸轮轴自身多轴径的结构特点，很难实现机械化自动穿轴。目前，凸轮轴的装配，主要依靠人工进行穿轴装配，不仅劳动强度大而且生产效率低，不利于发动机装配的机械化作业生产。因此，需要一种装置实现凸轮轴装配的自动化作业，以减少人工作业强度、提高生产效率。


技术实现要素：

3.针对上述问题，本发明的目的在于提供一种凸轮轴自动穿轴装配装置，以实现气缸上罩盖进气凸轮轴和排气凸轮轴的同时穿轴装配，实现凸轮轴装配的自动化作业，以减少人工作业强度、提高生产效率。
4.为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
5.一种凸轮轴自动穿轴装配装置，包括：
6.台板；
7.放置台组件，设置于台板上，用于上罩盖壳体的定位及夹紧；
8.初定位机构，设置于台板上，用于进气凸轮轴和排气凸轮轴的初定位；
9.精定位机构，设置于台板上，并且位于放置台组件的下方，精定位机构用于进气凸轮轴和排气凸轮轴的精定位；
10.穿轴机构，设置于台板上，用于将进气凸轮轴和排气凸轮轴穿入上罩盖壳体上的安装孔内。
11.所述穿轴机构包括左安装架组件、直线导轨、第一步穿轴直线驱动机构、第二步穿轴直线驱动机构、下直线导轨、右安装架组件、顶杆组件及夹轴直线驱动机构，其中直线导轨和下直线导轨均设置于所述台板上，并且相互平行；
12.左安装架组件和右安装架组件与直线导轨滑动连接，左安装架组件上设有用于支撑进气凸轮轴和排气凸轮轴的一端的支撑座组件；右安装架组件上设有用于支撑进气凸轮轴和排气凸轮轴另一端的顶杆组件；
13.夹轴直线驱动机构设置于左安装架组件和右安装架组件之间，并且两端分别与左安装架组件和右安装架组件连接；夹轴直线驱动机构用于驱动右安装架组件沿直线导轨移动，从而实现所述进气凸轮轴和所述排气凸轮轴的夹紧；
14.第一步穿轴直线驱动机构与下直线导轨滑动连接，并且输出端与左安装架组件连接；
15.第二步穿轴直线驱动机构设置于所述台板上，并且输出端与第一步穿轴直线驱动机构连接。
16.所述第一步穿轴直线驱动机构、第二步穿轴直线驱动机构及夹轴直线驱动机构均采用气缸驱动。
17.所述台板的两侧设有挡停组件，用于调节左安装架组件和右安装架组件的初始位置；所述左安装架组件的右侧设有另一挡停组件，用于调节第二步穿轴的停止位置。
18.所述放置台组件包括放置台板、定位轴、前定位块、后定位块、放置定位销、顶杆支架组件、压紧机构及推件机构，其中放置台板通过定位轴与所述台板定位连接；放置台板上设有用于所述精定位机构伸出的通孔；
19.前定位块和后定位块设置于该通孔的两侧，用于上罩盖壳体的粗定位；
20.放置定位销设置于通孔一侧，用于上罩盖壳体的精定位；
21.压紧机构和推件机构设置于该通孔的后侧，推件机构用于推动上罩盖壳体靠紧放置定位销进行精定位；压紧机构用于压紧上罩盖壳体；
22.顶杆支架组件设置于该通孔的侧部，用于支撑所述顶杆组件。
23.所述放置台板的底部设有用于与所述精定位机构定位连接的定位套和定位铁；
24.所述放置台板的顶部设有接近传感器，接近传感器用于检测上罩盖壳体。
25.所述精定位机构包括安装板、导向轴、精定位直线驱动机构及支撑架组件，其中安装板通过导向轴与所述台板滑动连接；
26.精定位直线驱动机构设置于所述台板上，并且输出端与安装板连接；
27.安装板上设有两组支撑架组件，两组支撑架组件分别用于对所述进气凸轮轴和所述排气凸轮轴进行精定位。
28.所述安装板上设有定位销板和定位板，定位销板上设有定位销，定位销用于与所述放置台板定位连接。
29.所述初定位机构包括举升板、托轴导向轴、托轴安装板、初定位直线驱动机构、浮动接头组件及支撑板组件，其中举升板与所述台板连接；
30.初定位直线驱动机构设置于举升板上，并且输出端通过浮动接头组件与托轴安装板连接，托轴安装板通过托轴导向轴与举升板滑动连接；
31.托轴安装板上设有两组支撑板组件，两组支撑板组件分别用于对所述进气凸轮轴和所述排气凸轮轴进行初定位。
32.所述支撑板组件包括左支撑板和右支撑板，左支撑板和右支撑板均具有为v型支撑面。
33.本发明的优点及有益效果是：
34.1.本发明可以实现凸轮轴的机械化自动穿轴装配，替代人工操作，减少了人工作业强度，提高了生产效率。
35.2.本发明穿轴过程为两步穿轴，第二步穿轴采用托举后推动的穿轴方式，避免了夹取穿轴方式位置过定义引起的刮碰，保证了穿轴的成功率。
36.3.本发明凸轮轴夹取过程，一侧采用固定的定位销，另一侧采用气缸驱动的运动定位销，可以保证每组进气凸轮轴和排气凸轮轴的同时夹取。
37.4.本发明第二步穿轴过程，定位销气缸带动定位销缩回，顶件铜套推动凸轮轴进行穿轴作业，提高穿轴成功率的同时，避免划伤凸轮轴。
38.5.本发明精定位机构运动到位后，采用定位销和定位板与放置台组件相连，确保
了第二步穿轴之前凸轮轴和上罩盖壳体之间相对位置关系的准确性，保证穿轴的成功率。
39.6.本发明放置台组件上设置顶杆支架组件，用来支撑顶杆组件凸轮轴夹取顶杆，避免长顶杆在受力和重力作用下变形，保证装置工作的准确率和稳定性，提高装置的使用寿命。
40.7、本发明的放置台组件上设置工件定位块，作为工件放置的粗导向，可以使工件快速的放置到定位销上，同时具有放置防错的作用。
41.8.本发明放置台组件上设置推件机构，保证上罩盖壳体位置精确一致。
42.9.本发明放置台组件上设置气动压紧机构，可以快速的对上罩盖壳体进行压紧，保证工件位置的可靠性。
43.10.本发明以气动元件为动力源，清洁经济，动作迅速、效率高。
44.11.本发明各机构运动元件采用机械死挡进行挡停定位，可实现各运动位置的精准可调。
附图说明
45.图1为本发明凸轮轴自动穿轴装配装置的结构示意图；
46.图2为本发明中放置台组件的结构示意图之一；
47.图3为本发明中放置台组件的结构示意图之二；
48.图4为本发明中初定位机构的结构示意图之一；
49.图5为本发明中初定位机构的结构示意图之二；
50.图6为本发明中穿轴机构的结构示意图之一；
51.图7为本发明中穿轴机构的结构示意图之二；
52.图8为本发明中前支撑座组件的结构示意图；
53.图9为本发明中后支撑座组件的结构示意图；
54.图10为本发明中精定位机构的结构示意图之一；
55.图11为本发明中精定位机构的结构示意图之二。
56.图中：1为放置台组件，101为放置台板，102为定位轴，103为前定位块，104为后定位块，105为放置定位销，106为顶杆支架组件，107为左压紧机构，108为右压紧机构，109为推件机构，110为定位套，111为定位铁，112为接近传感器，2为初定位机构，201为举升板，202为立柱，203为直线轴承，204为挡套，205为托轴导向轴，206为托轴安装板，207为挡铁螺母，208为挡铁，209为初定位气缸，210为浮动接头组件，211为左支撑板，212为右支撑板，3为穿轴机构，301为左安装架组件，302为前直线导轨，303为后直线导轨，304为前支撑座组件，3041为前定位销气缸，3042为前定位销，3043为前顶件套，305为后支撑座组件，3051为后定位销气缸，3052为后定位销，3053为后顶件套，306为第一步穿轴气缸，307为第二步穿轴气缸，308为气缸左安装架，309为气缸右安装架，310为下直线导轨，311为气缸安装板，312为右安装架组件，313为顶杆组件，314为夹轴气缸，315为挡停组件，4为精定位机构，401为安装板，402为导向轴，403为直线轴承，404为气缸接头组件，405为精定位气缸，406为左支撑架，407为右支撑架，408为支撑垫片，409为定位销板，410为定位板，411为圆型定位销，412为菱型定位销，5为台板，6为上罩盖壳体，7为进气凸轮轴，8为排气凸轮轴。
具体实施方式
57.为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。
58.如图1所示，本发明提供的一种凸轮轴自动穿轴装配装置，包括：台板5及设置台板5上的放置台组件1、初定位机构2、穿轴机构3及精定位机构4，其中放置台组件1用于上罩盖壳体6的定位及夹紧；初定位机构2用于进气凸轮轴7和排气凸轮轴8的初定位；精定位机构4位于放置台组件1的下方，用于进气凸轮轴7和排气凸轮轴8的精定位；穿轴机构3用于将进气凸轮轴7和排气凸轮轴8穿入上罩盖壳体6上的安装孔内。具体为：穿轴机构3能够自动夹取进气凸轮轴7和排气凸轮轴8，完成第一步穿轴；推动放开的凸轮轴完成第二步穿轴；精定位机构4能够精确定位完成第一步穿轴的进气凸轮轴7和排气凸轮轴8。
59.本发明的实施例中，如图4-5所示，初定位机构2包括举升板201、托轴导向轴205、托轴安装板206、初定位直线驱动机构、浮动接头组件210及支撑板组件，其中举升板201通过立柱202安装在台板5上；初定位直线驱动机构设置于举升板201上，并且输出端通过浮动接头组件210与托轴安装板206连接，托轴安装板206通过托轴导向轴205与举升板201滑动连接；托轴安装板206上设有两组支撑板组件，两组支撑板组件分别用于对进气凸轮轴7和排气凸轮轴8进行初定位。本实施例中，支撑板组件包括左支撑板211和右支撑板212，左支撑板211和右支撑板212均具有为v型支撑面。
60.具体地，举升板201的上下两侧同心设有直线轴承203和挡套204，直线轴承203中设有托轴导向轴205，托轴导向轴205上方设有托轴安装板206，托轴导向轴205下方设有挡铁螺母207和挡铁208，进行调节放置在初定位机构2上的凸轮轴的垂直位置。初定位直线驱动机构包括初定位气缸209，举升板201下侧设置初定位气缸209，初定位气缸209的气缸杆通过其上设有的浮动接头组件210连接到托轴安装板206上，驱动托轴安装板206上下直线运动，托轴安装板206上设有一对左支撑板211和一对右支撑板212，用来托举和前后定位凸轮轴。
61.本发明的实施例中，如图2所示，放置台组件1包括放置台板101、定位轴102、前定位块103、后定位块104、放置定位销105、顶杆支架组件106、压紧机构及推件机构109，其中放置台板101通过定位轴102与台板5定位连接；放置台板101上设有用于精定位机构4伸出的通孔；前定位块103和后定位块104设置于该通孔的两侧，用于上罩盖壳体6的粗定位；放置定位销105设置于通孔的一侧，用于与上罩盖壳体6精定位；压紧机构和推件机构109设置于该通孔的后侧，推件机构109用于推动上罩盖壳体6靠紧放置定位销105的一侧，保证上罩盖壳体6位置精确一致；压紧机构用于压紧上罩盖壳体6。
62.本发明的实施例中，压紧机构包括左压紧机构107和右压紧机构108，左压紧机构107和右压紧机构108可以快速的对上罩盖壳体6进行压紧，保证工件位置的可靠性。前定位块103和后定位块104作为放置上罩盖壳体6的粗导向，使上罩盖壳体6能够快速的放置在放置定位销105上，同时具有放置防错的功能。
63.进一步地，放置台板101上还设有接近传感器112，接近传感器112用来检测上罩盖壳体6是否放置到位。
64.顶杆支架组件106设置于该通孔的右侧部，用于支撑顶杆组件313。如图2所示，顶杆支架组件106起到对穿轴机构3中顶杆组件313的支撑作用，避免长顶杆在受力和重力作
用下变形，保证装置工作的准确率和稳定性，提高装置的使用寿命。
65.进一步地，如图3所示，放置台板101的底部设有用于与精定位机构4定位连接的定位套110和定位铁111。定位套110和定位铁111用来定位伸出状态的精定位机构4。
66.本发明的实施例中，如图6-7所示，穿轴机构3包括左安装架组件301、直线导轨、第一步穿轴直线驱动机构、第二步穿轴直线驱动机构、下直线导轨310、右安装架组件312、顶杆组件313及夹轴直线驱动机构，其中直线导轨和下直线导轨310均设置于台板5上，并且相互平行；左安装架组件301和右安装架组件312通过滑块与直线导轨滑动连接，左安装架组件301上设有用于支撑进气凸轮轴7和排气凸轮轴8的一端的支撑座组件；右安装架组件312上设有用于支撑进气凸轮轴7和排气凸轮轴8另一端的顶杆组件313；夹轴直线驱动机构设置于左安装架组件301和右安装架组件312之间，并且两端分别与左安装架组件301和右安装架组件312连接；夹轴直线驱动机构用于驱动右安装架组件312沿直线导轨移动，从而实现进气凸轮轴7和排气凸轮轴8的夹紧；第一步穿轴直线驱动机构与下直线导轨310滑动连接，并且输出端与左安装架组件301连接；第二步穿轴直线驱动机构设置于台板5上，并且输出端与第一步穿轴直线驱动机构连接。
67.本发明的实施例中，如图6所示，直线导轨包括相互平行的前直线导轨302和后直线导轨303，左安装架组件301和右安装架组件312均与前直线导轨302和后直线导轨303滑动连接；支撑座组件包括前支撑座组件304和后支撑座组件305。
68.具体地，如图8所示，前支撑座组件304包括前定位销气缸3041、前定位销3042及前顶件套3043，前顶件套3043设置于前定位销气缸3041的前端，前定位销3042设置于前定位销气缸3041的输出端，并与前顶件套3043间隙配合，前定位销气缸3041驱动前定位销3042在前顶件套3043内进行伸缩。如图9所示，后支撑座组件305包括后定位销气缸3051、后定位销3052及后顶件套3053，后顶件套3053设置于后定位销气缸3051的前端，后定位销3052设置于后定位销气缸3051的输出端，并且与后顶件套3053间隙配合，后定位销气缸3051驱动后定位销3052在后顶件套3053内进行伸缩。前定位销3042和后定位销3052用来定位夹取凸轮轴，前顶件套3043和后顶件套3053用来夹取和推动装配凸轮轴。
69.本发明的实施例中，如图6所示，夹轴直线驱动机构包括夹轴气缸314，夹轴气缸314通过安装板与左安装架组件301连接，夹轴气缸314的输出端与右安装架组件312连接。右安装架组件312上设有顶杆组件313，顶杆组件313用来穿过上罩盖壳体6夹取凸轮轴，夹轴气缸314缩回，拉动右安装架组件312向左直线运动，完成夹轴。
70.本发明的实施例中，如图7所示，第一步穿轴直线驱动机构包括第一步穿轴气缸306，第一步穿轴气缸306两侧设有气缸左安装架308和气缸右安装架309，气缸左安装架308和气缸右安装架309分别与安装在台板5下侧的下直线导轨310滑动连接。第一步穿轴气缸306缩回，拉动左安装架组件301向右直线运动，完成第一步穿轴。
71.本发明的实施例中，如图7所示，第二步穿轴直线驱动机构包括第二步穿轴气缸307，第二步穿轴气缸307通过两侧设有的气缸安装板311安装在台板5的下侧，第二步穿轴气缸307的输出轴与第一步穿轴气缸306连接，第二步穿轴气缸307的输出端伸出，推动左安装架组件301继续向右直线运动，完成第二步穿轴。
72.进一步地，台板5的两侧设有挡停组件315，用来调节左安装架组件301和右安装架组件312的初始位置，左安装架组件301的右侧设有另一挡停组件315，用来调节第二步穿轴
的停止位置，保证穿轴到位的精确性。
73.本发明的实施例中，如图10-11所示，精定位机构4包括安装板401、导向轴402、精定位直线驱动机构及支撑架组件，其中安装板401通过导向轴402与台板5滑动连接；导向轴402外侧设有直线轴承403，直线轴承403安装在台板5上。精定位直线驱动机构设置于台板5上，并且输出端与安装板401连接；安装板401上设有两组支撑架组件，两组支撑架组件分别用于对进气凸轮轴7和排气凸轮轴8进行精定位。
74.具体地，精定位直线驱动机构包括精定位气缸405，精定位气缸405安装在台板5上，精定位气缸405的输出端通过气缸接头组件404与安装板401连接。支撑架组件包括左支撑架406和右支撑架407，用来托举和前后精定位凸轮轴，安装板401与左支撑架406和右支撑架407之间均设有支撑垫片408，用来调整放置在精定位机构4上的凸轮轴的垂直位置。
75.在上述实施例的基础上，如图10所示，安装板401上还设有定位销板409和定位板410，定位销板409上设有定位销，定位销用于与放置台板101定位连接。具体地，安装板401上设有两个定位销板409和两个定位板410，两个定位销板409上分别设有圆型定位销411和菱型定位销412。当安装板401在精定位气缸405驱动下升起时，定位销板409和定位板410分别与放置台组件1上设有的定位套110和定位铁111贴合，挡停安装板401；此时，在安装板401升起时，圆型定位销411和菱型定位销412分别与放置台组件1上设有的两个定位套110配合，保证放置台组件1与精定位机构4之间相对位置的精确性。
76.本发明的工作原理为：
77.1)人工进行上罩盖壳体6扫码后，将其放置在放置台组件1上，双手启动，推件机构109推紧定位工件，左压紧机构107和右压紧机构108旋转压紧工件。
78.2)人工进行进气凸轮轴7和排气凸轮轴8扫码、涂油后，将其放置在初定位机构2上。
79.3)双手启动，穿轴机构3中前支撑座组件304的前定位销气缸3041推动前定位销3042伸出；同时，后支撑座组件305的后定位销气缸3051推动后定位销3052伸出；夹轴气缸314缩回，驱动右安装架组件312向左移动，右安装架组件312通过顶杆组件313夹紧两个凸轮轴；初定位机构2的初定位气缸209缩回让位，穿轴机构3的第一步穿轴气缸306缩回，驱动由左安装架组件301和右安装架组件312夹紧的两个凸轮轴向右运动，推动两个凸轮轴的右端分别进入上罩盖壳体6的两个安装孔内，完成第一步穿轴。
80.4)精定位机构4的精定位气缸405伸出，穿轴机构3中前支撑座组件304的前定位销气缸3041拉动前定位销3042缩回；同时，后支撑座组件305的后定位销气缸3051拉动后定位销3052缩回；夹轴气缸314伸出，驱动右安装架组件312向右移动，将两个凸轮轴放置在精定位机构4上进行精准定位。
81.5)穿轴机构3的第二步穿轴气缸307伸出，驱动第一步穿轴气缸306沿下直线导轨310向右移动，因第一步穿轴气缸306与左安装架组件301相连，从而带动左安装架组件301向右移动，左安装架组件301通过前顶件套3043和后顶件套3053将两个凸轮轴推入上罩盖壳体6内，完成第二步穿轴。
82.本发明的穿轴过程采用两步穿轴，第一步穿轴只完成一个轴径和安装孔的装配，第二步穿轴改变了夹轴穿轴的思路，穿轴机构将轴完全放开，在精定位机构的支撑力和穿轴机构推力的作用下，在凸轮轴各轴径处倒角的引导下，完成后四个轴径和安装孔的同时
装配。穿轴机构在凸轮轴夹取完成第一步穿轴过程，一侧采用固定的定位销，另一侧采用气缸驱动的运动定位销，可以保证每组两根凸轮轴的同时夹取；第二步穿轴过程，定位销气缸带动定位销缩回，顶件套推动凸轮轴进行穿轴作业，提高穿轴成功率的同时，避免划伤凸轮轴。精定位机构运动到位后，采用定位销和定位板与放置台组件相连，以保证二次穿轴之前凸轮轴和上罩盖壳体之间相对位置的准确性；放置台组件上设置顶杆支架组件，用来支撑顶杆组件，避免长顶杆在受力和重力作用下变形，以保证装置工作的准确率和稳定性，提高装置的使用寿命；放置台组件上设置工件定位块，作为工件放置的粗导向，可以使工件快速的放置到定位销上，同时具有放置防错的作用；装置各机构运动元件采用机械死挡进行挡停定位，可实现各运动位置的精准可调。
83.本发明可实现发动机气缸上罩盖与进气凸轮轴和排气凸轮轴的同时自动穿轴装配，减少了人工作业强度，提高了生产效率；可以通过简单整改，以用于其它型号上罩盖凸轮轴的穿轴装配作业，应用范围广。
84.以上所述仅为本发明的实施方式，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进、扩展等，均包含在本发明的保护范围内。