一種曲軸步伐式輸送找正結(jié)構(gòu)

石明祥

【摘 要】在發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸自動(dòng)化生產(chǎn)線上，工件在前后工位之間傳送時(shí)需要保證姿態(tài)一致。本文分析了步伐式輸送機(jī)構(gòu)在應(yīng)用中的問(wèn)題，并提出一種錯(cuò)位找正結(jié)構(gòu)，能夠提高工件傳送時(shí)的穩(wěn)定性，彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)的不足。

【關(guān)鍵詞】曲軸生產(chǎn)線；步伐式輸送機(jī)構(gòu)；錯(cuò)位找正；穩(wěn)定性

【Abstract】On the automatic production line of engine crankshaft， the transmition of the workpiece need to ensure a consistent attitude. This paper analyzes the problems in the application of stepping conveying mechanism， and a staggered alignment is proposed， it can improve the stability of the transmission， and make up the shortage of current technology.

【Key words】The crankshaft production line； Stepping conveying mechanism； Staggered alignment； Stability

0 背景

曲軸是發(fā)動(dòng)機(jī)中最重要的部件之一，加工精度要求高，制造工藝復(fù)雜，生產(chǎn)過(guò)程需要許多道加工工序；由于曲軸工件體積和重量較大，而且為空間立體結(jié)構(gòu)，因此前后工序/工位間的物流輸送是制約生產(chǎn)效率的主要因素之一。如下是應(yīng)用最廣泛的直列四缸發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸，其結(jié)構(gòu)主要包含主軸頸、連桿頸、油封、芯軸、配重塊、油孔等部分組成，如圖1。

目前，曲軸生產(chǎn)線上的工件輸送方式有五種：一、人工手動(dòng)輸送，這種方式下工人勞動(dòng)強(qiáng)度大、工作效率低、安全隱患高，目前已逐漸減少；二、曲軸直接在槽鋼軌道里面滾動(dòng)輸送，易產(chǎn)生磕碰，適用于低表面精度要求場(chǎng)合，如自動(dòng)報(bào)廢區(qū)；三、托盤輥道輸送，定位精度低，適用于緩存區(qū)、上料區(qū)；四、步伐式輸送機(jī)構(gòu)，適用于連續(xù)緊湊工位，如曲軸清洗機(jī)；五、機(jī)械手輸送，輸送到位精度最高但成本也最高，維護(hù)復(fù)雜，適用于非緊湊工位間的傳輸。

1 步伐式輸送機(jī)構(gòu)

在自動(dòng)化曲軸生產(chǎn)線末端設(shè)有專用機(jī)床——清洗機(jī)，自動(dòng)完成對(duì)工件的上下料、輸送、清洗、吹干和排出，最常用的工件輸送方式便是步伐式輸送機(jī)構(gòu)。由兩臺(tái)伺服電機(jī)控制曲柄連桿機(jī)構(gòu)，先將傳送支撐抬起至工件脫離固定支撐，帶動(dòng)工件橫移至下工位后，傳送支撐下降，工件接觸下工位的固定支撐。如圖2、圖3。

曲軸具有不規(guī)則的結(jié)構(gòu)， 但由于工件需要在不同工位間傳遞，及清洗工位機(jī)床夾具濕滑，工件難免發(fā)生偏轉(zhuǎn)，而在油孔清潔工位需要工件擺正到固定角度（一般為第一、第四連桿頸朝上），才能讓機(jī)床噴嘴對(duì)準(zhǔn)曲軸油孔進(jìn)行清洗或吹干，如何在傳輸過(guò)程中找正是步伐式輸送機(jī)構(gòu)首先需要克服的問(wèn)題。

在傳送過(guò)程中還有一個(gè)需要規(guī)避的風(fēng)險(xiǎn)，就是工件的抬升高度不可過(guò)高，否則會(huì)與機(jī)床內(nèi)部夾具或噴嘴干涉。例如若想通過(guò)抬升二三連桿頸進(jìn)行工件角度擺正，則需要規(guī)避二三連桿頸豎直朝下的情況，此時(shí)工件重心在豎直方向上與連桿頸重合，易被整體抬起和下降的風(fēng)險(xiǎn)，如圖4。

這種風(fēng)險(xiǎn)雖然出現(xiàn)概率較低，但一旦出現(xiàn)便會(huì)因嚴(yán)重的干涉破壞夾具。

當(dāng)前技術(shù)應(yīng)用：

目前應(yīng)用比較廣泛的找正結(jié)構(gòu)，是增加一個(gè)找正板進(jìn)行過(guò)渡，前一步先抬二四主軸頸，橫移過(guò)程中與找正板初步觸碰使曲軸傾斜到固定角度，下降后再通過(guò)抬升二三連桿頸使其豎直朝上落入下工位完成找正動(dòng)作。期間能夠完全避免連桿頸豎直朝下時(shí)的干涉風(fēng)險(xiǎn)。如圖5、圖6。

2 結(jié)構(gòu)弊端

該結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)布局緊湊，可有效避免垂直抬升產(chǎn)生干涉的風(fēng)險(xiǎn)，卻滋生出另外一種干涉風(fēng)險(xiǎn)，找正板無(wú)法避免碰撞死角。即在初步定位過(guò)渡時(shí)，工件連桿頸的擺動(dòng)方向與找正板的擺動(dòng)方向垂直相切。工件非但無(wú)法順利完成初步定位，反而會(huì)產(chǎn)生較大的沖擊碰撞，輕則工件表面產(chǎn)生碰傷報(bào)廢，重則會(huì)導(dǎo)致工件掉落、夾具撞毀，如圖7、圖8。

該弊端為行業(yè)共性問(wèn)題，根據(jù)青島兩條曲軸生產(chǎn)線多年的運(yùn)行狀態(tài)統(tǒng)計(jì)，該問(wèn)題的出現(xiàn)頻率約為4次/月。

3 新結(jié)構(gòu)原理

為了解決該設(shè)計(jì)弊端，我們提出了一種全新的錯(cuò)位找正結(jié)構(gòu)，取消了利用找正板觸碰的初步定位環(huán)節(jié)，完全排除了上述沖擊風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)也能規(guī)避連桿頸朝下時(shí)的垂直抬升風(fēng)險(xiǎn)。

全新的錯(cuò)位找正結(jié)構(gòu)，是將傳送支撐夾具與固定支撐夾具的中心線在橫移方向上錯(cuò)開一定距離L，在傳送支撐抬升前，由于工件的重心處在固定支撐中心線上，抬起時(shí)隨著連桿頸的上移重心下降，直至二三連桿頸豎直向上，落入下一工位固定支撐上面，實(shí)現(xiàn)工件的找正。且期間不會(huì)出現(xiàn)工件重心在豎直方向與連桿頸重合的情況，從而不會(huì)產(chǎn)生工件被垂直抬起的風(fēng)險(xiǎn)，如圖9、圖10。

4 技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)

本文提出的錯(cuò)位找正結(jié)構(gòu)，有如下創(chuàng)新點(diǎn)：

（1）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單：消除原來(lái)的找正板機(jī)構(gòu)，在原有的支撐夾具上稍作修改即可；

（2）過(guò)程簡(jiǎn)單：依靠工件自身重心下降實(shí)現(xiàn)找正，不需其他輔助裝置；

（3）性能穩(wěn)定：徹底消除了原來(lái)找正板產(chǎn)生的沖擊碰撞風(fēng)險(xiǎn)，以及避免了連桿頸朝下時(shí)垂直抬升產(chǎn)生干涉的風(fēng)險(xiǎn)；

（4）高柔性能力：可適用于具有對(duì)稱結(jié)構(gòu)曲軸的自動(dòng)化生產(chǎn)線，如青島發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)線上切換直列四缸B12＼B12MCE＼B15＼N12型號(hào)曲軸時(shí)，不需要進(jìn)行換型等作業(yè)；

（5）可維修性強(qiáng)：由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，生產(chǎn)線維護(hù)難度和成本也大大降低。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文提出的錯(cuò)位找正結(jié)構(gòu)，屬于輸送技術(shù)領(lǐng)域，應(yīng)用于自動(dòng)化曲軸生產(chǎn)線，實(shí)現(xiàn)了曲軸傳送過(guò)程中的對(duì)正，克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、加工制造成本低、安全可靠等特點(diǎn)，提高了生產(chǎn)線運(yùn)行的穩(wěn)定性。

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[責(zé)任編輯：朱麗娜]