CN103842128B - 用于组装凸轮轴的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明用于制造用在交通工具的发动机中的凸轮轴。详细地，本发明涉及用于组装具有凹陷的凸轮和具有突起的轴的装置。

Description

用于组装凸轮轴的装置和方法

技术领域

本发明总体上涉及组装用于发动机的凸轮轴的装置，更具体地，涉及用于组装凸轮轴的装置，该装置可以精确地组装凸轮和具有突起的轴。

背景技术

一般来说，凸轮轴具有多个凸轮，所述凸轮以不同相位布置在轴上的以预定间隔彼此间隔开的位置。凸轮轴由曲柄轴的旋转力重复地旋转，由此周期性地打开和关闭燃烧室的进气阀和放气阀，从而发动机可以连续地运转。

这种常规的凸轮轴以整体杆类型制造，其中凸轮和轴由相同材料整体地形成，或者以组件类型制造，其中通过单独的工艺制造的凸轮以各种方式与轴连接。

组件型中空凸轮轴可以比整体的凸轮轴轻。此外，组件类型是有利的，因为凸轮和轴可以由不同材料制成以匹配分别接触凸轮和轴的元件的特性。

具体地，在由烧结金属粉末形成组件型凸轮轴的情况下，存在若干优势，因为凸轮和轴之间的结合力相对较高，并且产品具有优越的耐久性和可靠性。

由烧结金属粉末形成的组件型凸轮轴的技术构造包括：在轴的周向外表面中形成多个纵向凹陷，和在由金属粉末形成的凸轮的插入孔的周向内表面上提供突起，从而突起被插入到相应的凹陷中。在凸轮与轴组装好之后，其被烧结并在炉中以大约1000℃或更高温度进行热处理，从而凸轮和轴可以牢固地彼此连接在一起。

【文献1】韩国专利注册号10-0799604

根据文献1中公开的常规技术的制造凸轮轴的方法包括：以使得至少两个突起周向地形成在凸轮的周向内表面上的方式形成凸轮；预烧结形成的凸轮，使得其维持在预定温度；在轴的表面上形成至少一个突起；将若干预烧结的凸轮在对应于预设间隔的位置并且以预定的相位角装在轴上，并且临时将这些凸轮紧固到轴上；以及主烧结通过组装凸轮和轴而得到的产品，从而该产品被维持在预定温度。

此外，在文献1的技术中，位于轴的外表面上的突起定向为轴的纵向方向。因此，当将凸轮紧固到轴上时，大的载荷被施加到凸轮上，这可能导致凸轮破裂。

【文献2】韩国专利注册号10-0961709

图6示出了公开在文献2中的技术。在文献2中，组装装置300包括设置在第一框架1上并且夹持轴的旋转主体300，其中该轴已经经过了形成装置的处理。第二框架2安装在第一框架1上。存储凸轮并供给凸轮的凸轮供给单元330设置在第二框架2上。固定销320在与旋转主体310同轴的方向上垂直地移动并且保持轴。

组装装置300配置成使得从凸轮供给单元300供给的凸轮向下移动，并且同时，固定销320向下移动并将轴的上端向下推动。当凸轮到达目标位置，旋转单元310以一个方向旋转，由此旋转轴，从而凸轮可靠地紧固到轴。

当操作组装装置300时，凸轮从凸轮供给单元330供给到轴上。供给的凸轮以轴向方向适配在轴上。当凸轮到达目标位置，旋转单元310以一个方向旋转，从而已经由旋转主体310夹持的轴被旋转。此时，位于轴的周向外表面上的突起与凸轮的突出表面紧密接触，从而凸轮被强制地固定到轴。

在文献2的技术中，凸轮以如下方式和轴组装：已经由支架支撑的凸轮向下移动并且适配在轴上，并且随后轴相对于凸轮旋转。因此，如果凸轮或轴发生轴向变形，当凸轮向下移动时，凸轮或轴可能不能够吸收这种变形，而可能损坏，由此导致不正确的组装。

此外，文献2的技术仅能够处理同一形状的凸轮。如果另一种形状的凸轮必须与轴组装，则支架必须被另一支架替换，或者，可能必须修改设备的设计。

【现有技术文献】

【专利文献】

【专利文献1】韩国专利注册号10-0799604

【专利文献2】韩国专利注册号10-0961709

发明内容

技术问题

因此，鉴于现有技术中的上述问题，提出了本发明，本发明的一个目的在于提供一种组装凸轮轴的装置，该装置能够增强凸轮紧固到轴所借助的力，可以精确地组装凸轮和轴，可以防止凸轮或轴的表面在组装凸轮和轴的操作期间被损坏，并且可以将不同类型的凸轮与轴组装。

技术方案

为了实现上述目的，一方面，本发明提供了一种用于组装凸轮轴的装置，包括：固定器，该固定器夹持具有开口的凸轮；驱动单元，该驱动单元夹持轴并且将轴在垂直方向上移动，从而轴插入到凸轮的开口中，该驱动单元旋转轴；以及升降单元，该升降单元被配置成能够在垂直方向上移动，从而升降单元能够支撑轴的下端，其中，在轴的上端由驱动单元夹持并且轴的下端由升降单元支撑时，该轴插入到凸轮中，并且该固定器包括接收凸轮的一部分的接收元件以及支撑凸轮从接收元件突出的一部分的支撑单元，该接收元件在前后方向上滑动，该支撑单元在左右方向上滑动，其中，当轴向下移动并且插入到凸轮中时，支撑单元不与凸轮接触，而当轴旋转以使得凸轮紧固到轴时，支撑单元与凸轮接触。

该装置还可包括辅助凸轮固定器，该辅助凸轮固定器夹持辅助凸轮，所述辅助凸轮的形状不同于凸轮的形状，该辅助凸轮固定器位于固定器上方并且被配置成能够相对于固定器滑动。

另一方面，本发明提供了一种用于组装凸轮轴的方法，包括：提供其中具有凹陷的凸轮；将配置有突起的轴插入到凸轮中；及以轴相对于凸轮旋转的方式组装凸轮和轴，其中在插入过程中，当轴的上端被固定并且其下端被支撑时，轴插入到凸轮中，当轴插入到凸轮中时，凸轮可以相对于轴移动，而当轴相对于凸轮旋转时，凸轮被固定。

本发明的有益效果

在根据本发明的装置中，凸轮和轴以轴向下移动和旋转的方式彼此组装在一起。因此，该装置是紧凑的，从而可以减小其安装空间。

此外，当轴被插入到凸轮中时，在制造过程中可能会出现的凸轮或轴的轴向变形可以被吸收。因此，可以显著地提高凸轮和轴的组装精度。

此外，当轴被插入到凸轮中时，凸轮保持夹具释放凸轮。因此，即使出现轴向变形，本发明也可以防止凸轮刮擦轴的表面。

此外，本发明不仅能够组装凸轮和轴，还能够将另一种类型的凸轮与轴组装在一起。

附图说明

图1是凸轮的平面图；

图2是轴的立体图；

图3是凸轮轴的立体图；

图4a是示出了全部组装装置的立体图；

图4b是组装设备的一部分的放大视图；

图5a至5i是示出了制造工艺的视图；及

图6示出了常规技术。

具体实施方式

下文中，将参考附图描述本发明的优选实施方式。

【形成凸轮】

图1示出了根据本发明的具有凹陷12的凸轮10。

凸轮10的周向内表面包括形成较大直径的凹陷12以及小直径部分16。斜面14形成各个凹陷12和相邻的小直径部分16之间。

【轴】

图2示出了用在本发明中的轴20。轴20可以包括中空管。凹槽由凹槽形成板22周向地形成在轴20的周向外表面中。突起21形成在各个凹槽附近。

在该实施方式中，突起21在轴20的周向方向上延伸预定的长度。

多个突起21可以周向地形成在轴20的周向外表面上。

各个突起21相对于轴20的周向方向的长度与形成在凸轮10的内表面中的相应凹陷12的长度相匹配。优选地，突起21相对于轴20的轴方向的宽度小于凸轮10的内表面的宽度。

因此，在轴20的突起21在轴20的周向方向上延伸相对较长的长度的情况下，当组装凸轮10和轴20时，施加到凸轮10的载荷可以被减小。由此，不仅能够最小化在凸轮10中引起破裂的可能性，还能够增强凸轮10至轴20的紧固的可靠性，这是因为可以增加突起21突出的区域。

【将凸轮紧固到轴】

图3示出了通过紧固操作彼此紧固在一起的凸轮10和轴20。

首先，轴20被插入到凸轮10中，从而轴20的突起21位于凸轮10的相应凹陷12中。

在紧固操作中，优选地，当轴20被插入到凸轮10中时，轴20由凸轮10的斜面(chamfer)14引导。

当轴20旋转而凸轮10固定时，突起21越过相应的斜面14。

轴20相对于凸轮10旋转，直到轴20的突起21位于形成在凸轮10的内表面中的相应小直径部分16中。

凸轮10和轴20通过这种旋转彼此紧固在一起。

当然，将凸轮10紧固到轴20可以通过旋转凸轮10同时固定轴20来实现。

当轴20相对于凸轮10的旋转完成时，轴20的周向外表面和凸轮10的各个凹陷12之间的空间被确定。

此外，在本发明中，周向地形成在轴20的周向外表面上的突起21以及形成在凸轮10中的斜面14降低了在将凸轮10紧固到轴20时施加到凸轮10上的载荷应力，由此防止了在凸轮10中引起破裂(破裂会造成缺陷产品)，并且还增加了凸轮10紧固到轴20时所借助的力。

【组装装置的构建】

根据本发明的组装装置包括固定器610、620和630、驱动单元510以及升降单元520。固定器610、620和630夹持凸轮10，该凸轮10在其中具有开口。驱动单元510夹持轴20并将其垂直地移动，从而轴20插入到凸轮10的开口中。驱动单元510也可以旋转轴20。升降单元520被设置成可以垂直地移动，从而它可以支撑轴20的下端。当轴20的上端由驱动单元510固定且其下端由升降单元520支撑时，轴20被插入到凸轮10中。

【固定器】

本发明的固定器610、620和630包括接收元件610以及支撑单元620和630。

接收元件610接收凸轮10的一部分并且向前和向后滑动。形状对应于凸轮10的椭圆部形状的凹陷612形成在接收元件610中，从而接收元件610可以接收凸轮10的椭圆部。

支撑单元620和630支撑凸轮10的从接收元件610突出的一些部分。支撑单元620和630配置成向左和向右滑动。优选地，支撑单元620和630支撑凸轮10的圆形部。

此外，优选地，支撑单元620和630包括左支撑单元620和右支撑单元630。

左支撑单元620包括左框架622、位于左框架622的上突起部分和下突起部分之间的左辊624、以及用于使得左辊624能够相对于左框架622旋转的左销626。左框架622可以通过液压缸或气压缸(未示出)向左或向右滑动。

优选地，右支撑单元630的结构与左支撑单元620的结构相同。换句话说，右支撑单元630包括右框架、位于右框架的上突起部分和下突起部分之间的右辊、以及用于使得右辊624能够相对于右框架旋转的右销。右支撑单元的左框架可以通过液压缸或气压缸(未示出)向左或向右滑动。

【驱动单元】

本发明的驱动单元510位于固定器610、620和630之上。

驱动单元510被配置成使得它夹持轴20的上端的周向外表面，垂直地移动轴20，并且以顺时针或逆时针方向旋转轴20。

驱动单元510可以通过液压缸或气压缸(未示出)向上或向下移动。代替液压缸或气压缸，螺杆和螺母可以用于向上或向下地移动驱动单元510。

驱动单元510配备有能够以与加工工具的夹头相同的方式可释放地夹持轴20的元件。

【升降单元】

本发明的升降单元520位于固定器610、620和630之下。

升降单元520包括杆，该杆支撑轴20的下端并且与轴20一起移动。

杆可以通过液压缸或气压缸向上或向下移动。

【辅助凸轮固定器】

本发明还包括辅助凸轮固定器710、720、730、740和750，其可以夹持形状与凸轮10不同的辅助凸轮。

辅助凸轮固定器710、720、730、740和750位于固定器610、620和630的后方和上方。辅助凸轮固定器710、720、730、740和750被设置成可以相对于固定器610、620和630以前后方向滑动。

辅助凸轮的形状不同于凸轮10的形状。在附图中，凸轮10的形状是圆形和椭圆形结合的形状，而辅助凸轮具有八角形的形状。

辅助凸轮固定器710、720、730、740和750包括辅助凸轮接收元件710和730。

辅助凸轮接收元件710和730包括左辅助凸轮接收元件710和右辅助凸轮接收元件730。

左辅助凸轮接收元件710和右辅助凸轮接收元件730可以在引导件750的引导下向左和向右滑动。左和右接收元件710和730中的每一个都具有凹陷，该凹陷的形状对应于辅助凸轮的周边形状。

此外，左和右接收元件710和730中每一个中都形成有倾斜面。

左凸轮板720和右凸轮板740分别位于左接收元件710以及右辅助凸轮接收元件730的外端。

左和右凸轮板720和740中每一个中都形成有倾斜面。

左凸轮板720和右凸轮板740可以在引导件750的引导下在前后方向上滑动。

左和右接收元件710和730的倾斜面分别与左和右凸轮板720和740的倾斜面接触。在左凸轮板720和右凸轮板740以前后方向移动时，左接收元件710和右接收元件730以左右方向滑动。

提供弹簧以可靠地且平稳地滑动左接收元件710和右接收元件730。详细地，在左凸轮板720和右凸轮板740向前移动并且左接收元件710和右接收元件730滑动接近彼此之后，当左凸轮板720和右凸轮板740向后移动，左接收元件710和右接收元件730可以可靠地且平稳地通过弹簧远离彼此移动。

【组装工艺-概述】

根据本发明的一种将凸轮组装到轴的方法包括：提供具有凹陷的凸轮10；将具有突起的轴20插入到凸轮10中；以及相对于凸轮10旋转轴20，从而凸轮10被紧固到轴20。插入操作的特征在于：在轴20的上端被夹持并且其下端被支撑时，轴20插入到凸轮10中。

在根据本发明的将凸轮组装到轴的方法中，当轴20插入到凸轮10中时，凸轮10可以相对于轴20移动。此外，当轴20相对于凸轮10旋转时，凸轮10维持在固定状态。

【组装工艺-提供凸轮】

凸轮供给单元将凸轮10供应给接收元件610。凸轮10的椭圆部位于接收元件610的椭圆凹陷612中。

其后，左支撑单元620向右移动，而右支撑单元630向左移动，从而左支撑单元620和右支撑单元630与凸轮10的圆形部接触(参见图5a)。优选地，左支撑单元620和右支撑单元630滑动两次并且与凸轮10的圆形部接触，从而凸轮10可以精确地定位在接收元件610中。

【组装工艺-驱动单元和升降单元】

在左支撑单元620和右支撑单元630与凸轮10的圆形部接触时，升降单元520向上移动(参考图5a)。升降单元520向上移动，直到升降单元520的杆的上端与轴20的下端接触(参见图5b)。

左支撑单元620向左移动，而右支撑单元630向右移动，从而左支撑单元620和右支撑单元630从凸轮10移除。

当升降单元520夹持轴20的上端并且升降单元520支撑轴20的下端时，升降单元520向下移动，从而轴20插入到凸轮10中。

即，当轴20向下移动并且被插入到凸轮10中时，凸轮10维持在接收在接收元件610中的状态，但左支撑单元620和右支撑单元630已经从凸轮10移除。因此，凸轮10可以以垂直于轴20的方向移动并且精确地旋转。

【组装工艺-旋转轴】

左支撑单元620向右移动，而右支撑单元630向左移动，从而左支撑单元620和右支撑单元630与凸轮10接触。

接着，凸轮10由接收元件610、左支撑单元620和右支撑单元630支撑。

然后，轴20相对于凸轮10旋转，从而凸轮10和轴20彼此组装在一起(参见图5c)。

即，在本发明中，当轴20相对于凸轮10旋转时，由于凸轮10接收在接收元件610中并且左支撑单元620和右支撑单元630与凸轮10接触并支撑它，因此凸轮10不能够相对于固定器移动。换句话说，当轴20相对于凸轮10旋转时，凸轮10由固定器固定就位。

【组装工艺-向上移动轴】

在凸轮10被紧固到轴20的预定部分之后，接收元件610向后移动，左支撑单元620向左移动，而右支撑单元630向右移动，从而接收元件610、左支撑单元620和右支撑单元630从凸轮10移除。

已经彼此组装在一起的凸轮10和轴20通过驱动单元510向上移动。同时，升降单元520向下移动(参见图5d)。

【组装工艺-组装其他凸轮与轴】

可以通过重复上述的组装操作将其他凸轮10与轴20组装在一起。

【组装工艺-提供辅助凸轮】

当凸轮10已经与轴20组装的凸轮轴向上移动时，接收元件610已向后移动，左支撑单元620向左移动，右支撑单元630向右移动，并且升降单元520向下移动。

辅助凸轮通过独立的辅助凸轮供给单元被供应给辅助凸轮固定器710、720、730、740和750，并且随后由辅助凸轮固定器710、720、730、740和750夹持。

当需要组装辅助凸轮和轴时，已经固定有辅助凸轮的辅助凸轮固定器710、720、730、740和750向前移动(参见图5e)。

【组装工艺-组装辅助凸轮】

通过重复已经用在组装凸轮10和轴20的操作中的驱动单元510和升降单元520的操作来进行辅助凸轮的组装。

详细地，在辅助凸轮固定器710、720、730、740和750向前移动之后，升降单元520向上移动，直到升降单元520的杆与轴20的下端接触。

当升降单元520夹持轴20的上端并且升降单元520支撑轴20的下端时，升降单元520向下移动，从而轴20插入到辅助凸轮10中(参见图5f)。

此后，驱动单元510旋转轴20，从而辅助凸轮与轴20组装在一起(参见图5g)。此处，当轴20相对于辅助凸轮旋转时，辅助凸轮不能够相对于辅助凸轮固定器移动。

【组装工艺-在组装辅助凸轮之后】

在辅助凸轮已经和轴20组装之后，已经夹持辅助凸轮的辅助凸轮固定器710、720、730、740和750释放辅助凸轮。

辅助凸轮组装到其上的轴20通过驱动单元510向上移动，并且升降单元520的杆向下移动，从而轴20和升降单元520的杆从辅助凸轮固定器移除(参见图5h)。

随后，辅助凸轮固定器710、720、730、740和750向后移动(参见图5i)。

【产品的传送】

机器人和自动传送设备保持已经组装有凸轮和辅助凸轮的轴20。

然后，驱动单元510的夹持轴20的周向外表面的元件被操作成使轴20从驱动单元510移除。

自动传送设备随后将组装有凸轮和辅助凸轮的轴20传送到组装装置之外。

【工业实用性】

通过本发明制造的凸轮轴可以用在交通工具的发动机中。

Claims (3)

1.一种用于组装凸轮轴的装置，包括：

固定器，该固定器夹持具有开口的凸轮；

驱动单元，该驱动单元夹持轴并且将轴在垂直方向上移动，从而轴插入到凸轮的开口中，该驱动单元旋转轴；以及

升降单元，该升降单元被配置成能够在垂直方向上移动，从而升降单元能够支撑轴的下端，

其中，在轴的上端由驱动单元夹持并且轴的下端由升降单元支撑时，该轴插入到凸轮中，并且

该固定器包括接收凸轮的一部分的接收元件以及支撑凸轮从接收元件突出的一部分的支撑单元，该接收元件在前后方向上滑动，该支撑单元在左右方向上滑动，

其中，当轴向下移动并且插入到凸轮中时，支撑单元不与凸轮接触，而当轴旋转以使得凸轮紧固到轴时，支撑单元与凸轮接触。

2.如权利要求1所述的装置，还包括：

辅助凸轮固定器，该辅助凸轮固定器夹持辅助凸轮，所述辅助凸轮的形状不同于凸轮的形状，该辅助凸轮固定器位于固定器上方并且被配置成能够相对于固定器滑动。

3.一种用于组装凸轮轴的方法，包括：

提供其中具有凹陷的凸轮；

将配置有突起的轴插入到凸轮中；及

以轴相对于凸轮旋转的方式组装凸轮和轴，

其中在插入过程中，当轴的上端被固定并且其下端被支撑时，轴插入到凸轮中，当轴插入到凸轮中时，凸轮可以相对于轴移动，而当轴相对于凸轮旋转时，凸轮被固定。