一种检测发动机活塞突出高度的检测装置及其检测方法与流程

本发明涉及发动机装配技术领域，具体是一种检测发动机活塞突出高度的检测装置及其检测方法。

背景技术：

随着环保大势所趋，为促进机动车污染防治技术进步，改善环境质量，国家生态环境部与国家市场监督管理总局联合发布了《重型柴油车污染物排放限值及测量方法》(中国第六阶段)，相比国五标准，国六标准对气态污染物和颗粒污染物的排放要求都更为严格。

国六汽车排放标准相比现行国五标准，在用汽油车颗粒物排放降幅可达10％，非甲烷有机气体和氮氧化物总体上能够达到8％至12％的排放削减率；在用柴油车氮氧化物排放可下降4.6％，颗粒物下降9.1％。

为降低气态污染物和颗粒污染物的排放，满足法规要求，现有的发动机有的采用汽油或柴油缸内直喷技术、有的采用多点电喷技术，目的是提高汽油或者柴油的雾化率，提高燃烧效率，保证汽油或者柴油的充分燃烧，降低尾气中的氮氧化合物的含量；有的采用优化三元催化器的方式来改善尾气的排放。

发动机性能的优劣关系到汽车的整体性能，而发动机活塞在气缸内运动时，相对于缸体顶面的凸出量是发动机的重要技术参数之一，对保证发动机整体运行的平稳性起决定性作用，因此在研发试制阶段或是批量生产阶段有必要分析测量发动机活塞高出缸体顶面的凸出量。

针对国六汽车排放标准，对发动机的机械机构部分也提出了更高的要求，为了进一步保证每个缸对应燃烧室内燃烧时的热膨胀系数近似和燃烧的充分性，而活塞在发动机活塞缸内滑动的高度且凸出发动机缸体的高度，将直接影响到燃烧室内的燃烧空间以及燃烧的充分性，现有的发动机装配生产线的检测活塞突出高度，在测量时，测量人员通过操作手柄调整检测本体的位置，使活塞置于检测本体的柱形孔内，此时按下操作手柄上的测量按钮，测量按钮所控制的开关被打开，气源上的换向阀提供的压缩空气将会通过气管被输送到导向孔中，并推动导电测量尺克服回位弹簧的弹簧弹力作用，在滑敏电阻测量块的导向孔内滑动，向靠近活塞的待测端的方向移动，当导电测量尺在滑敏电阻测量块上的导向孔内滑动时，会引起电阻的变化，也即测量球头的位移量转化成为电阻值，通过导电测量尺反馈出测量球的动作的位移量，当测量球头与活塞顶面相接触时停止运动，同时将位移信息即此时测量的数值，由输出线传输至显示模块上，转换成活塞的凸出量后，通过显示屏进行显示。

滑敏电阻的阻值变化量会随着温度的变化而变化，使得测得活塞的凸出量的准确度较低，回位弹簧带动测量球头复位，由于回位弹簧的长时间使用，弹簧会变形，弹力变化，使得导电测量尺无法复位，导致电阻的阻值变化量有误差，检测的正确率较低，在进行检测的时候，需要转动曲轴，现有转动曲轴的方式，是通过人工将驱动曲轴旋转的驱动电机对位在曲轴的端部，其过程对位效率底下，当转动曲轴的时候，发动机缸体会发生颤动，导致检测数据跳动不稳定。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种检测发动机活塞突出高度的检测装置及其检测方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

本发明的技术方案是：一种检测发动机活塞突出高度的检测装置，包括有传送线和控制器，所述检测装置包括有摆放在传送线旁侧的移动机构、检测机构、用于带动曲轴旋转的旋转机构和限位装置，所述移动机构包括有水平驱动电缸和支撑架，所述检测机构安装在水平驱动电缸上，所述旋转机构安装在支撑架在传送线的传送方向上的一端，所述限位装置包括有两个对称设置在传送线两侧的限位机构，所述检测机构包括有检测平板、用于驱动检测平板升降的升降气缸和若干个安装在检测平板上的位移传感器，所述检测平板安装在升降气缸的输出端，所有位移传感器均与控制器电性连接，所述旋转机构包括有驱动曲轴旋转的旋转组件和用于驱动旋转组件与曲轴对位的对位组件，所述旋转组件安装在对位组件上。

优选的，所述水平驱动电缸上设置有竖直滑板，所述升降气缸竖直朝下并通过安装架安装在竖直滑板上，所述升降气缸的输出端设置有升降台，所述升降台上安装有竖直朝下的缓冲器，所述检测平板安装在缓冲器的输出端。

优选的，所述旋转组件包括有伺服电机、与伺服电机的输出轴传动配合的减速机和卡接套头，所述减速机的输出轴的端面沿着自身轴线设置有插接孔，所述卡接套头设置有与插接孔插接配合的插接轴，所述插接轴上套设有缓冲弹簧，所述插接轴在自身圆柱面上沿着自身轴线设置有若干个等角度差分布的滑槽，所述插接孔内侧设置有与滑槽滑动配合的滑轨，所述卡接套头朝向曲轴的一侧设置有对位槽，所述对位槽内侧设置有若干个卡接槽，所有卡接槽绕插接轴的轴线等角度差分布。

优选的，所述对位组件包括有水平安装在支撑架旁侧的滑道和驱动气缸，所述滑道的中心线水平垂直于传送线的长度方向，所述滑道上滑动配合有滑台，所述驱动气缸的驱动方向与滑道的中心线平行，所述驱动气缸的输出端固定安装在滑台上，所述滑台上安装有纵向驱动电缸，纵向驱动电缸的驱动方向与传送线的传送方向平行，所述旋转组件传动安装在纵向驱动电缸上。

优选的，所述检测平板的底部为u形结构，所有位移传感器的检测端均输出朝下设置在检测平板的底部内侧。

优选的，所述限位机构包括有输出轴水平朝向传送线的驱动液压缸、安装在驱动液压缸输出端上的顶推板和若干个顶推杆，所有顶推杆均水平垂直于传送线的传送方向，所有顶推杆均安装在顶推板上。

优选的，所述缓冲器包括有圆筒和与圆筒插接配合的缓冲轴，所述圆筒内设置有套接在缓冲轴上的复位弹簧，所述缓冲轴位于复位弹簧的底部设置有卡接块。

优选的，所述竖直滑板上设置有供升降台滑动的竖直滑轨，所述竖直滑轨的底端水平安装有限位气缸，限位气缸的输出轴设置有限位块，所述限位块的底部设置有限位挡板。

优选的，所述水平驱动电缸和纵向驱动电缸沿着自身驱动方向均设置有若干个接近传感器，所有接近传感器均与控制器电性连接，所述水平驱动电缸、纵向驱动电缸和伺服电机均与控制器电性连接。

优选的，一种检测发动机活塞突出高度的检测装置的检测方法，包括有以下步骤：

限位步骤：传送线将发动机传送到检测机构的正下方，控制器控制所有驱动液压缸的输出轴伸出，带动所有顶推杆抵触到发动机缸体，将发动机限位住；

转动曲轴步骤：控制器控制驱动气缸的输出轴缩回，带动旋转组件移动到曲轴在传送线传送方向上的正前方，纵向驱动电缸驱动旋转组件向曲轴移动，使得卡接套头套在曲轴上，伺服电机转动带动卡接套头旋转，当曲轴端部的卡接块对位到卡接槽内后，曲轴随卡接套头旋转；

检测步骤：控制器控制水平驱动电缸和升降气缸依次带动检测平板压在发动机缸体的每个活塞孔上，曲轴旋转时，活塞在缸体活塞孔内向上伸出，检测平板上的位移传感器检测出活塞伸出活塞孔的高度并转为数字信号给控制器，重复检测步骤。

本发明通过改进在此提供一种检测发动机活塞突出高度的检测装置及其检测方法，与现有技术相比，具有如下改进及优点：

其一：通过位移传感器检测活塞突出高度，提高发动机活塞高出缸体顶面的凸出量检测精度，减小检测的误差，保证发动机整体运行的平稳性，保证每个缸对应燃烧室内燃烧时的热膨胀系数近似和燃烧的充分性以达到国六标准；

其二：通过旋转机构能够实现自动对位曲轴并自动驱动曲轴旋转，提高驱动曲轴旋转的效率，减小人工操作步骤；

其三：通过限位装置能够将正在检测活塞凸出高度的发动机缸体定位住，减小发动机缸体颤动幅度，减小检测数据误差，提高检测数据的稳定性。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步解释:

图1是本发明的立体结构示意图；

图2是本发明检测机构和移动机构的结构装配示意图；

图3是本发明检测机构、移动机构和旋转机构的结构装配示意图一；

图4是图3的a处放大示意图；

图5是本发明检测机构、移动机构和旋转机构的结构装配示意图二；

图6是本发明检测机构的立体结构示意图；

图7是本发明限位机构的立体结构示意图；

图8是本发明旋转机构的立体结构示意图一；

图9是本发明旋转机构的立体结构示意图二；

图10是本发明缓冲器的立体结构示意图；

附图标记说明：

移动机构1，水平驱动电缸1a，支撑架1b，竖直滑板1c，竖直滑轨1c1，限位气缸1c2，限位挡板1c3，限位块1c4，升降台1d，缓冲器1e，缓冲轴1e1，复位弹簧1e2，卡接块1e3，圆筒1e4，检测机构2，检测平板2a，升降气缸2b，位移传感器2c，旋转机构3，旋转组件3a，减速机3a1，卡接套头3a2，插接孔3a3，插接轴3a4，缓冲弹簧3a5，滑槽3a6，滑轨3a7，对位槽3a8，卡接槽3a9，对位组件3b，滑道3b1，驱动气缸3b2，滑台3b3，纵向驱动电缸3b4，限位装置4，驱动液压缸41，顶推板42，顶推杆43，接近传感器5。

具体实施方式

下面对本发明进行详细说明，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明通过改进在此提供一种检测发动机活塞突出高度的检测装置，如图1-图10所示，包括有传送线和控制器，所述检测装置包括有摆放在传送线旁侧的移动机构1、检测机构2、用于带动曲轴旋转的旋转机构3和限位装置4，所述移动机构1包括有水平驱动电缸1a和支撑架1b，所述检测机构2安装在水平驱动电缸1a上，所述旋转机构3安装在支撑架1b在传送线的传送方向上的一端，所述限位装置4包括有两个对称设置在传送线两侧的限位机构，所述检测机构2包括有检测平板2a、用于驱动检测平板2a升降的升降气缸2b和若干个安装在检测平板2a上的位移传感器2c，所述检测平板2a安装在升降气缸2b的输出端，所有位移传感器2c均与控制器电性连接，所述旋转机构3包括有驱动曲轴旋转的旋转组件3a和用于驱动旋转组件3a与曲轴对位的对位组件3b，所述旋转组件3a安装在对位组件3b上，所述位移传感器2c为电涡流位移传感器2c，所述电涡流位移传感器2c为现有技术且型号为hz891xl。

电涡流位移传感器2c的原理是通过电涡流效应的原理，准确测量被测体(必须是金属导体)与探头端面的相对位置，其特点是长期工作可靠性好、灵敏度高、抗干扰能力强、非接触测量、响应速度快、不受油水等介质的影响，常被用于对大型旋转机械的轴位移、轴振动、轴转速等参数进行长期实时监测。

当被测金属与探头之间的距离发生变化时，而这个随距离变化的振荡电压经过检波、滤波、线性补偿、放大归一处理转化成电压电流变化，最终完成机械位移(间隙)转换成电压电流。

电涡流位移传感器2c系统中的前置器中高频振荡电流通过延伸电缆流入探头线圈，在探头头部的线圈中产生交变的磁场。当被测金属体靠近这一磁场，则在此金属表面产生感应电流，与此同时该电涡流场也产生一个方向与头部线圈方向相反的交变磁场，由于其反作用，使头部线圈高频电流的幅度和相位得到改变线圈的有效阻抗，通过前置器电子线路的处理，将线圈阻抗z的变化，即头部体线圈与金属导体的距离的变化转化成电压或电流的变化，输出信号的大小随探头到被测体表面之间的间距而变化，电涡流位移传感器2c就是根据这一原理实现对金属物体的位移、振动等参数的测量。

所述控制器(图中未显示)采用可编程逻辑控制器，是一种具有微处理器的用于自动化控制的数字运算控制器，可以将控制指令随时载入内存进行储存与执行，可编程逻辑控制器为现有技术，此处不必详述，可编程逻辑控制器的型号为simatics7-400。

所述水平驱动电缸1a上设置有竖直滑板1c，所述升降气缸2b竖直朝下并通过安装架安装在竖直滑板1c上，所述升降气缸2b的输出端设置有升降台1d，所述升降台1d上安装有竖直朝下的缓冲器1e，所述检测平板2a安装在缓冲器1e的输出端，当水平驱动电缸1a驱动竖直滑板1c移动到发动机缸体的活塞孔的正上方，所述升降气缸2b驱动检测平板2a下降到压在活塞孔的顶部，使得所有尾翼传感器移动到活塞孔正上方，缓冲器1e能够保证检测平板2a始终贴合在缸体活塞孔的顶部。

所述旋转组件3a包括有伺服电机图中未示出、与伺服电机的输出轴传动配合的减速机3a1和卡接套头3a2，所述减速机3a1的输出轴的端面沿着自身轴线设置有插接孔3a3，所述卡接套头3a2设置有与插接孔3a3插接配合的插接轴3a4，所述插接轴3a4上套设有缓冲弹簧3a5，所述插接轴3a4在自身圆柱面上沿着自身轴线设置有若干个等角度差分布的滑槽3a6，所述插接孔3a3内侧设置有与滑槽3a6滑动配合的滑轨3a7，所述卡接套头3a2朝向曲轴的一侧设置有对位槽3a8，所述对位槽3a8内侧设置有若干个卡接槽3a9，所有卡接槽3a9绕插接轴3a4的轴线等角度差分布，当检测平板2a贴合在缸体活塞孔的顶部后，对位组件3b将卡接套头3a2套在曲轴上，曲轴的端面上设置有卡接头，缓冲弹簧3a5使得卡接套头3a2始终套在曲轴上，伺服电机带动减速机3a1的输出轴转动，当卡接头对位到卡接槽3a9内之后，曲轴会随着插接轴3a4旋转而转动，活塞会间歇性凸出活塞孔，以方便检测平板2a检测活塞凸出活塞孔的最高的高度。

所述对位组件3b包括有水平安装在支撑架1b旁侧的滑道3b1和驱动气缸3b2，所述滑道3b1的中心线水平垂直于传送线的长度方向，所述滑道3b1上滑动配合有滑台3b3，所述驱动气缸3b2的驱动方向与滑道3b1的中心线平行，所述驱动气缸3b2的输出端固定安装在滑台3b3上，所述滑台3b3上安装有纵向驱动电缸3b4，纵向驱动电缸3b4的驱动方向与传送线的传送方向平行，所述旋转组件3a传动安装在纵向驱动电缸3b4上，所述驱动电缸的输出轴缩回，带动滑台3b3移动到曲轴的正前方，然后纵向驱动电缸3b4驱动旋转组件3a向曲轴移动，使得卡接套头3a2套在曲轴上，缓冲弹簧3a5压缩一定距离，插接轴3a4在插接孔3a3滑动，保证当曲轴的卡接头对位到卡接槽3a9之后，缓冲弹簧3a5复位将卡接套头3a2进入到卡接槽3a9，然后曲轴会随着减速机3a1和伺服电机旋转而转动。

所述检测平板2a的底部为u形结构，所有位移传感器2c的检测端均输出朝下设置在检测平板2a的底部内侧，所有位移传感器2c均指向活塞孔内的活塞端面。

所述限位机构包括有输出轴水平朝向传送线的驱动液压缸41、安装在驱动液压缸41输出端上的顶推板42和若干个顶推杆43，所有顶推杆43均水平垂直于传送线的传送方向，所有顶推杆43均安装在顶推板42上，当传送线将所有发动机缸体输送到水平驱动电缸1a的正下方的时候，驱动液压缸41驱动所有顶推杆43顶住发动机缸体，能够将正在检测活塞凸出高度的发动机缸体定位住，减小发动机缸体颤动幅度，减小检测数据误差，提高检测数据的稳定性。

所述缓冲器1e包括有圆筒1e4和与圆筒1e4插接配合的缓冲轴1e1，所述圆筒1e4内设置有套接在缓冲轴1e1上的复位弹簧1e2，所述缓冲轴1e1位于复位弹簧1e2的底部设置有卡接块1e3，当检测平板2a压在缸体的活塞孔上，缓冲轴1e1向上压缩复位弹簧1e2，通过复位弹簧1e2的恢复力能够保证检测平板2a能够压在活塞孔上。

所述竖直滑板1c上设置有供升降台1d滑动的竖直滑轨1c1，所述竖直滑轨1c1的底端水平安装有限位气缸1c2，限位气缸1c2的输出轴设置有限位块1c4，所述限位块1c4的底部设置有限位挡板1c3，升降台1d与竖直滑轨1c1滑动配合，能够保证升降台1d稳定升降不会晃动。

所述水平驱动电缸1a和纵向驱动电缸3b4沿着自身驱动方向均设置有若干个接近传感器5，所有接近传感器5均与控制器电性连接，所述水平驱动电缸1a、纵向驱动电缸3b4和伺服电机均与控制器电性连接，所述接近传感器5的型号为npn型的tl-q5mc1。

工作原理：

步骤s1：传送线将发动机传送到检测机构2的正下方，传送线位于每个工位都安装有接近传感器5，当该检测工位的接近传感器5检测到发动机缸体移动到检测装置的正下方，传送一个电信号x1给控制器，控制器输出信号y1给水平驱动电缸1a，所述水平驱动电缸1a启动，水平驱动电缸1a上的接近传感器5检测到驱动检测机构2移动到发动机缸体的活塞孔的正上方，传送一个电信号x1给控制器，控制器输出信号y1给水平驱动电缸1a，水平驱动电缸1a停止，然后控制器输出信号y2给升降气缸2b的气源上的换向阀，升降气缸2b输出轴伸出，升降台1d下降，检测平板2a压在活塞孔的顶部；

步骤s2：控制器输出信号y3给控制所有驱动液压缸41，所有驱动液压缸41的输出轴伸出，带动所有顶推杆43抵触到发动机缸体，将发动机定位住，通过限位装置4，能够将正在检测活塞凸出高度的发动机缸体定位住，减小发动机缸体颤动幅度，减小检测数据误差，提高检测数据的稳定性；

步骤s3：控制器输出信号y4给驱动气缸3b2的气源上的换向阀，驱动气缸3b2输出轴缩回，带动滑台3b3在滑道3b1上滑动，使得旋转组件3a移动到曲轴在传送线传送方向上的正前方，控制器输出信号y5给纵向驱动电缸3b4驱动旋转组件3a向曲轴移动，使得卡接套头3a2套在曲轴上，然后控制器输出信号y6给伺服电机转动带动卡接套头3a2旋转，当曲轴端部的卡接块1e3对位到卡接槽3a9内后，曲轴随卡接套头3a2旋转；

步骤s4：位移传感器2c将检测到活塞凸出高度并将数据传送给控制器，控制器输出信号y7给升降气缸2b的气源上的换向阀，升降气缸2b带动检测平板2a上升复位，同时控制器输出信号y7给水平驱动电缸1a，水平驱动电缸1a驱动检测机构2移动到相邻活塞孔的正上方，当对应的接近传感器5检测到发动机缸体移动到检测装置的正下方，传送一个电信号x2给控制器，控制器再次输出信号y1给水平驱动电缸1a，水平驱动电缸1a停止，然后控制器输出信号y2给升降气缸2b的气源上的换向阀，升降气缸2b输出轴伸出，升降台1d下降，检测平板2a压在活塞孔的顶部对第二个活塞孔内的活塞凸出高度进行检测，重复步骤s4，检测完成后检测机构2、移动机构1和旋转机构3复位。

一种检测发动机活塞突出高度的检测装置的检测方法，包括有以下步骤：

限位步骤：传送线将发动机传送到检测机构2的正下方，控制器控制所有驱动液压缸41的输出轴伸出，带动所有顶推杆43抵触到发动机缸体，将发动机限位住；

转动曲轴步骤：控制器控制驱动气缸3b2的输出轴缩回，带动旋转组件3a移动到曲轴在传送线传送方向上的正前方，纵向驱动电缸3b4驱动旋转组件3a向曲轴移动，使得卡接套头3a2套在曲轴上，伺服电机转动带动卡接套头3a2旋转，当曲轴端部的卡接块1e3对位到卡接槽3a9内后，曲轴随卡接套头3a2旋转；

检测步骤：控制器控制水平驱动电缸1a和升降气缸2b依次带动检测平板2a压在发动机缸体的每个活塞孔上，曲轴旋转时，活塞在缸体活塞孔内向上伸出，检测平板2a上的位移传感器2c检测出活塞伸出活塞孔的高度并转为数字信号给控制器，重复检测步骤。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。