CN111347247B - 一种主轴自动组装设备及使用该设备的主轴装配方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及主轴装配技术领域，具体公开了一种主轴自动组装设备及使用该设备的主轴装配方法，其通过利用升降机构承载环形工件进行竖直方向的移动，使得环形工件在完成受热膨胀后，可以通过升降机构直接与主轴进行自动的套设安装，保证装配前后过程中，环形工件与主轴之间的同轴度，解决了装配过程中二次移动或者是手动装配带来的配合精度降低的技术问题，并且通过设置感应检测机构，利用感应检测机构监控环形工件在受热膨胀过程中的温度和尺寸变化量，确保环形工件的膨胀量符合装配的要求，同时避免环形工件过渡的受热膨胀，保证环形工件自身的强度。

Description

一种主轴自动组装设备及使用该设备的主轴装配方法

技术领域

本发明涉及主轴装配技术领域，具体为一种主轴自动组装设备及使用该设备的主轴装配方法。

背景技术

在机械设备装配过程中，特别是电机类设备的装配过程中，时常会遇见到主轴与环形工件之间的过盈配合安装，其配合安装过程如专利号为CN103078454B的专利文献的背景技术中介绍的，多是对环形工件进行加热膨胀或者是将轴工件进行加热膨胀，之后进行套合安装或者是嵌设安装。

但是，在现有的装配过程中，均是将主轴或者的环形工件进行加热膨胀后，在转移进行装配，且工件的膨胀尺寸是否符合装配标准，装配过程中轴工件与环形工件之间的配合精度均无法得到保证。

专利号为CN103078454B的专利文献公开了的一种加热装置及使用该加热装置进行的发电机转轴的装配方法，所述加热装置包括：壳体，具有内腔，待加热的转轴放置在内腔中，转轴的小径端朝上放置，且小径端内安装有前轴承；驱动电机，设置在壳体的底部；离心风机，由驱动电机驱动并连接在驱动电机上方；电热源，设置在所述离心风机的上方，并位于转轴内部；导流射流装置，设置在空腔的中上部，并至少位于转轴的小径端外部，与所述壳体的内壁形成热空气的上升通道，以使被加热的空气从转轴的底部流出后，沿壳体的内壁上升，并从导流射流装置内冲出，撞击到转轴的小径端，使转轴的小径端先于前轴承膨胀，且小径端的膨胀速度大于前轴承的膨胀速度。

但是，上述专利中提供的技术方案也无法判定工件的膨胀尺寸是否符合装配标准，且也无法保证装配过程中轴工件与环形工件之间的配合精度如同轴度。

发明内容

针对以上问题，本发明提供了一种主轴自动组装设备，其通过利用升降机构承载环形工件进行竖直方向的移动，使得环形工件在完成受热膨胀后，可以通过升降机构直接与主轴进行自动的套设安装，保证装配前后过程中，环形工件与主轴之间的同轴度，解决了装配过程中二次移动或者是手动装配带来的配合精度降低的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种主轴自动组装设备，包括机座与电永磁吸盘，所述电永磁吸盘水平安装于所述机座顶部的安装台面上，该电永磁吸盘的轴心位置处设置有用于装夹固定竖直设置的主轴的安装槽，还包括：

升降机构，所述升降机构安装于所述安装台面上，其包括升降驱动组件及承载板，所述升降驱动组件驱动装载用于与所述主轴套合安装的环形工件的承载板沿竖直方向滑动；

加热机构，所述加热机构安装于所述安装台面上，其包括升降驱动组件及加热线圈，所述升降驱动组件驱动所述加热线圈沿竖直方向滑动，该加热线圈围绕所述环形工件加热；以及

感应检测机构，所述感应检测机构邻设于所述升降机构的一侧，其包括升降驱动组件、距离感应器及温度感应器，所述升降驱动组件驱动所述距离感应器及温度感应器沿竖直方向滑动，该距离感应器及温度感应器用于检测所述环形工件的受热膨胀尺寸变化量及所述加热线圈的加热温度。

作为改进，所述升降驱动组件包括：

安装臂，所述安装臂竖直安装于所述安装台面上；

电机，所述电机竖直安装于所述安装臂的顶部；

丝杠，所述丝杠竖直安装于所述安装臂上，其通过联轴器与所述电机传动连接；

滑轨，所述滑轨的平行所述丝杠安装于该丝杠的两侧；以及

滑动件，所述滑动件呈凸台形设置，其与所述安装臂正对的安装面上安装有与所述丝杠对应配合的丝杠螺母及与所述滑轨对应配合的滑块。

作为改进，所述滑动件上与所述安装面相垂直的侧安装面上开设有固定安装口，且该滑动件上与所述安装面相平行的安装背面上开设有安装槽口。

作为改进，所述承载板一体成型设置，其包括连接部与承载部，所述连接部与对应的所述滑动件安装连接，所述承载部水平设置，用于承载所述环形工件，且该承载部上开设有与所述安装槽同轴设置的通孔。

作为改进，所述主轴的外径φ1、所述环形工件的外径φ2及所述通孔的直径φ3之间满足关系：φ1＜φ3＜φ2。

作为改进，所述加热线圈通过安装板与对应的所述滑动件安装连接，其包括与安装板连接的直线连接部及螺旋围绕于所述环形工件外的螺旋部，所述螺旋部与所述安装槽同轴设置。

作为改进，所述感应检测机构还包括：

连接板，所述连接板水平安装于对应的所述滑动件上；以及

安装条，所述安装条垂直安装于所述连接板上，其正对所述主轴设置，且其与所述安装槽垂直设置，所述距离感应器与所述温度感应器均安装于所述安装条上。

此外，本发明还提供一种采用上述的主轴自动组装设备的装配方法，包括以下步骤：

步骤一、主轴上装，将主轴与环形工件套合安装的一端竖直向上，使主轴的下端部竖直插入电永磁吸盘的安装槽内，由感应检测机构上的距离感应器检测所述主轴的垂直度合格后，通过所述电永磁吸盘将该主轴吸附固定；

步骤二、环形工件上装，所述主轴上装固定后，将所述环形工件置于升降机构的承载板上，由感应检测机构上的距离感应器进行检测，确保该环形工件与所述主轴同轴度合格；

步骤三、加热，所述环形工件上装完成后，由位于所述承载板上方的加热线圈下降，将该环形工件包覆后进行加热，使该环形工件的内径受热膨胀，由距离感应器进行检测，确保所述环形工件的内径膨胀至符合与所述主轴套设安装的尺寸；

步骤四、套合安装，所述环形工件受热膨胀达标后，由所述承载板承载下降，所述主轴的上端部穿过所述承载板上的通孔，所述环形工件与所述主轴完成套合；以及

步骤五、冷却卸料，对完成套合后的所述环形工件进行冷却至常温，将完成环形工件套合安装后的所述主轴从所述电永磁吸盘上卸载。

本发明的有益效果在于：

(1)本发明通过利用升降机构承载环形工件进行竖直方向的移动，使得环形工件在完成受热膨胀后，可以通过升降机构直接与主轴进行自动的套设安装，保证装配前后过程中，环形工件与主轴之间的同轴度，解决了装配过程中二次移动或者是手动装配带来的配合精度降低的技术问题；

(2)本发明通过设置感应检测机构，利用感应检测机构监控环形工件在受热膨胀过程中的温度和尺寸变化量，确保环形工件的膨胀量符合装配的要求，同时避免环形工件过渡的受热膨胀，保证环形工件自身的强度；

(3)本发明在进行主轴上装的过程中，可以通过感应检测机构上的两组距离感应器，检测主轴与安装台面之间的垂直度，保证环形工件在与主轴进行套合安装之前，主轴的垂直度满足装配精度要求，提高主轴与环形工件之间的装配精度；

(4)本发明通过在上装主轴与环形工件的过程中，均分别通过对心机构对主轴与环形工件进行对心处理，保证主轴与环形工件在上装时就已经达到同轴，如此，在环形工件受热膨胀后，可以直接进行主轴与环形工件的套合安装，减少外界因素的干扰，提高装配精度；

(5)本发明在对环形工件进行加热的过程中，利用加热线圈的螺旋部同轴绕设于环形工件的外部进行加热，保证环形工件各部位受热均匀，如此，在环形工件受热膨胀时，是均匀向外进行膨胀，不会发生偏移，保证装配精度。

针对以上问题，本发明提供了一种速熔环保型热熔标线涂料加工生产工艺，其通过利用对已经配比制备好的热熔标线涂料颗粒进行热熔再加工，使液状的标线涂料旋转卸料形成螺旋的液幕，配以圆周播散的玻璃微珠，使玻璃微珠播散到液幕上与标线涂料混合，且螺旋掉落的液状标线涂料落入搅拌桶内后会形成螺旋覆盖之前的标线涂料，达到玻璃微珠均布在涂料的各个位置，解决玻璃微珠与标线涂料混合不均的技术问题。

综上所述，本发明具有装配精度高、装配合格率高、提高了转轴的使用寿命等优点，尤其适用于主轴装配技术领域。

附图说明

图1为本发明立体结构示意图；

图2为本发明电永磁吸盘立体结构示意图；

图3为本发明电永磁吸盘剖视结构示意图；

图4为本发明升降驱动组件正视结构示意图；

图5为本发明升降驱动组件剖视结构示意图一；

图6为本发明升降驱动组件剖视结构示意图二；

图7为本发明承载板立体结构示意图；

图8为本发明升降机构立体结构示意图；

图9为本发明加热机构立体结构示意；

图10为本发明加热线圈立体结构示意图；

图11为本发明感应检测机构立体结构示意图；

图12为本发明实施例2的立体结构示意图；

图13为本发明实施例3的方法流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，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。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

实施例1：

如图1至11所示，一种主轴自动组装设备，包括机座1与电永磁吸盘2，所述电永磁吸盘2水平安装于所述机座1顶部的安装台面11上，该电永磁吸盘2的轴心位置处设置有用于装夹固定竖直设置的主轴101的安装槽21，还包括：

升降机构3，所述升降机构3安装于所述安装台面11上，其装载与所述主轴101同轴设置的环形工件102沿竖直方向滑动与该主轴101套合安装；

加热机构4，所述加热机构4安装于所述安装台面上，其邻设于所述升降机构3的一侧，且其围绕所述环形工件102加热；以及

感应检测机构5，所述感应检测机构5安装于所述邻设于所述升降机构3的一侧，该感应检测机构5用于检测所述环形工件102的受热膨胀尺寸变化量及所述加热机构4的加热温度。

其中，所述升降机构3、加热机构4及感应检测机构5均包括升降驱动组件31，该升降驱动组件31包括：

安装臂311，所述安装臂311竖直安装于所述安装台面11上；

电机312，所述电机312竖直安装于所述安装臂311的顶部；

丝杠313，所述丝杠313竖直安装于所述安装臂311上，其通过联轴器314与所述电机312传动连接；

滑轨315，所述滑轨315的平行所述丝杠313安装于该丝杠313的两侧；以及

滑动件316，所述滑动件316呈凸台形设置，其与所述安装臂311正对的安装面3161上安装有与所述丝杠313对应配合的丝杠螺母317及与所述滑轨315对应配合的滑块318。

进一步的，所述升降机构3还包括：

承载板32，所述承载板32包括连接部321与承载部322，所述连接部321与对应的所述滑动件316安装连接，所述承载部322水平设置，用于承载所述环形工件102，且该承载部322上开设有与所述安装槽21同轴设置的通孔323。

且所述主轴101的外径φ1、所述环形工件102的外径φ2及所述通孔323的直径φ3之间满足关系：φ1＜φ3＜φ2。

更进一步的，所述加热机构4还包括：

安装板41，所述安装板41安装于对应的所述滑动件316上；以及

加热线圈42，所述加热线圈42安装于所述安装板41上，其包括与安装板41连接的直线连接部421及螺旋围绕于所述环形工件102外的螺旋部422，所述螺旋部422与所述安装槽21同轴设置。

此外，所述感应检测机构5包括：

连接板51，所述连接板51水平安装于对应的所述滑动件316上；

安装条52，所述安装条52垂直安装于所述连接板51上，其正对所述主轴101设置，且其与所述安装槽21垂直设置；

距离感应器53，所述距离感应器53安装于所述安装条52上，优选其沿所述安装条52的长度方向设置有两组；以及

温度感应器54，所述温度感应器54安装于所述安装条52上。

需要说明的是，较现有的安装装置，本发明将主轴101与环形工件102的装配改进为自动化操作，利用升降机构3中的承载板32作为载体装载环形工件102进行上下升降，使环形工件102加热膨胀后，通过承载板32将环形工件102下降至与主轴101配合安装的部位，整个装配过程中，环形工件102保证与主轴101的同轴设置，保证了装配过程中的精度，而在这一装配过程中，主轴101上装的垂直度、主轴101与环形工件102之间的同轴度以及环形工件102受热时的均匀膨胀性是决定装配精度的三个至关重要的因素。

此外，为了提高装配的精度，通过设置感应检测机构5实时的检测环形工件102的加热温度以及膨胀的尺寸变化量，在环形工件102膨胀至最佳的配合尺寸时，使环形工件102套设装配到主轴101上。

进一步说明的是，本发明中的距离感应器53优选设置有两组，且沿竖直方向并排设置，在主轴101上装到电永磁吸盘2上时，通过两组距离感应器53检测出的直线距离L1与L2进行比较，在L1与L2的数值相等时，可以判定主轴101与电永磁吸盘2的装夹面之间的保持垂直，也就保证了主轴101与安装槽21之间的同轴度，解决了主轴101垂直度判定的问题，提高了装配精度。

更进一步说明的是，在进行环形工件102上装到承载板32上时，也可以通过两组距离感应器53检测出的直线距离L3与L4进行比较，在L3与L4的数值相等时，可以判定环形工件102与承载板32之间的保持垂直，也就保证了主轴101与安装槽21之间的同轴度，并且在L1-L3与L2-L4的数值与φ1-φ2的数值一致时，也就保证了主轴101与环形工件102之间的同轴度。

并且，为了保证环形工件102的均匀受热膨胀，加热线圈42的螺旋部422在对环形工件102进行加热时，螺旋部422与环形工件102同轴设置，加热线圈42的螺旋部422发散的热量均匀的传导至环形工件102，保证了环形工件102受热均匀的膨胀。

在环形工件102与主轴101进行套合安装的过程中，电永磁吸盘2通过安装于安装台面11上转轴22及驱动转轴22旋转的伺服电机23，使电永磁吸盘2上的主轴101进行旋转，更利于环形工件102与主轴101之间套合安装的顺畅。

实施例2：

图12为本发明一种主轴自动组装设备的实施例二的一种结构示意图；如图12所示，其中与实施例一中相同或相应的部件采用与实施例一相应的附图标记，为简便起见，下文仅描述与实施例一的区别点。该实施例二与图1所示的实施例一的不同之处在于：

如图12所示，所述滑动件316上与所述安装面3161相垂直的侧安装面3162上开设有固定安装口3163，且该滑动件316上与所述安装面3161相平行的安装背面3164上开设有安装槽口3165。

需要说明的是，滑动件316分别用于安装承载板32、加热线圈42、距离感应器53及温度感应器54，由于滑动件316需要用于安装各种零部件，因此，在滑动件316上开设固定安装口3163与安装槽口3165用于安装各种零部件。

实施例3：

参考实施例1至实施例2描述本发明实施例3一种采用如实施例1至实施例2任意一项所述的主轴自动组装设备的装配方法。

如图13所示，包括以下步骤：

步骤一、主轴上装，将主轴101与环形工件102套合安装的一端竖直向上，使主轴101的下端部竖直插入电永磁吸盘2的安装槽21内，由感应检测机构5上的距离感应器53检测所述主轴101的垂直度合格后，通过所述电永磁吸盘2将该主轴101吸附固定；

步骤二、环形工件上装，所述主轴101上装固定后，将所述环形工件102置于升降机构3的承载板32上，由感应检测机构5上的距离感应器53进行检测，确保该环形工件102与所述主轴101同轴度合格；

步骤三、加热，所述环形工件102上装完成后，由位于所述承载板32上方的加热线圈42下降，将该环形工件102包覆后进行加热，使该环形工件102的内径受热膨胀，由距离感应器53进行检测，确保所述环形工件102的内径膨胀至符合与所述主轴101套设安装的尺寸；

步骤四、套合安装，所述环形工件102受热膨胀达标后，由所述承载板32承载下降，所述主轴101的上端部穿过所述承载板32上的通孔323，所述环形工件102与所述主轴101完成套合；以及

步骤五、冷却卸料，对完成套合后的所述环形工件102进行冷却至常温，将完成环形工件102套合安装后的所述主轴101从所述电永磁吸盘2上卸载。

需要说明的是，在步骤一中，主轴101进行上装时，将主轴101的下端部插入到安装槽21内后，通过定位套筒62将主轴101的上端部进行套合固定，配合距离感应器53的检测，就能快速的确定主轴101的垂直度，实现主轴101快速、精确的上装。

工作过程：

将主轴101与环形工件102套合安装的一端竖直向上，使主轴101的下端部竖直插入电永磁吸盘2的安装槽21内，通过定位套筒62将主轴101的上端部进行套合固定，由感应检测机构5上的距离感应器53检测所述主轴101的垂直度合格后，通过所述电永磁吸盘2将该主轴101吸附固定，所述主轴101上装固定后，将所述环形工件102置于升降机构3的承载板32上，通过主轴101作为参照，实现环形工件102与主轴101的对心，由感应检测机构5上的距离感应器53进行检测，确保该环形工件102与所述主轴101同轴度合格，所述环形工件102上装完成后，由位于所述承载板32上方的加热线圈42下降，将该环形工件102包覆后进行加热，使该环形工件102的内径受热膨胀，由距离感应器53进行检测，确保所述环形工件102的内径膨胀至符合与所述主轴101套设安装的尺寸，所述环形工件102受热膨胀达标后，由所述承载板32承载下降，所述主轴101的上端部穿过所述承载板32上的通孔323，所述环形工件102与所述主轴101完成套合，对完成套合后的所述环形工件102进行冷却至常温，将完成环形工件102套合安装后的所述主轴101从所述电永磁吸盘2上卸载。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种主轴自动组装设备，包括机座（1）与电永磁吸盘（2），所述电永磁吸盘（2）水平安装于所述机座（1）顶部的安装台面（11）上，该电永磁吸盘（2）的轴心位置处设置有用于装夹固定竖直设置的主轴（101）的安装槽（21），其特征在于，还包括：

升降机构（3），所述升降机构（3）安装于所述安装台面（11）上，其包括升降驱动组件及承载板（32），所述升降驱动组件驱动装载用于与所述主轴（101）套合安装的环形工件（102）的承载板（32）沿竖直方向滑动，

所述升降驱动组件包括安装臂（311）、电机（312）、丝杠（313）、滑轨（315）及滑动件（316），所述安装臂（311）竖直安装于所述安装台面（11）上，所述电机（312）竖直安装于所述安装臂（311）的顶部，所述丝杠（313）竖直安装于所述安装臂（311）上，其通过联轴器（314）与所述电机（312）传动连接，所述滑轨（315）的平行所述丝杠（313）安装于该丝杠（313）的两侧，所述滑动件（316）呈凸台形设置，其与所述安装臂（311）正对的安装面（3161）上安装有与所述丝杠（313）对应配合的丝杠螺母（317）及与所述滑轨（315）对应配合的滑块（318），所述滑动件（316）上与所述安装面（3161）相垂直的侧安装面（3162）上开设有固定安装口（3163），且该滑动件（316）上与所述安装面（3161）相平行的安装背面（3164）上开设有安装槽口（3165）；

所述承载板（32）包括承载部（322），所述承载部（322）水平设置，用于承载所述环形工件（102），且该承载部（322）上开设有与所述安装槽（21）同轴设置的通孔（323）；

加热机构（4），所述加热机构（4）安装于所述安装台面上，其包括升降驱动组件及加热线圈（42），所述升降驱动组件驱动所述加热线圈（42）沿竖直方向滑动，该加热线圈（42）围绕所述环形工件（102）加热；以及

感应检测机构（5），所述感应检测机构（5）邻设于所述升降机构（3）的一侧，其包括升降驱动组件、连接板（51）、安装条（52）、距离感应器（53）及温度感应器（54），所述升降驱动组件驱动所述距离感应器（53）及温度感应器（54）沿竖直方向滑动，该距离感应器（53）及温度感应器（54）用于检测所述环形工件（102）的受热膨胀尺寸变化量及所述加热线圈（42）的加热温度，所述连接板（51）水平安装于对应的所述滑动件（316）上，所述安装条（52）垂直安装于所述连接板（51）上，其正对所述主轴（101）设置，且其与所述安装槽（21）垂直设置，所述距离感应器（53）与所述温度感应器（54）均安装于所述安装条（52）上，所述距离感应器（53）沿所述安装条（52）的长度方向设置有两组；

所述升降机构（3）中的升降驱动组件、所述加热机构（4）中的升降驱动组件及所述感应检测机构（5）中的升降驱动组件结构相同。

2.根据权利要求1所述的一种主轴自动组装设备，其特征在于，所述承载板（32）一体成型设置，包括连接部（321）与承载部（322），所述连接部（321）与对应的所述滑动件（316）安装连接。

3.根据权利要求1所述的一种主轴自动组装设备，其特征在于，所述主轴（101）的外径φ1、所述环形工件（102）的外径φ2及所述通孔（323）的直径φ3之间满足关系：φ1＜φ3＜φ2。

4.根据权利要求1所述的一种主轴自动组装设备，其特征在于，所述加热线圈（42）通过安装板（41）与对应的所述滑动件（316）安装连接，其包括与安装板（41）连接的直线连接部（421）及螺旋围绕于所述环形工件（102）外的螺旋部（422），所述螺旋部（422）与所述安装槽（21）同轴设置。

5.一种采用如权利要求1-4任意一项所述的主轴自动组装设备的装配方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、主轴上装，将主轴（101）与环形工件（102）套合安装的一端竖直向上，使主轴（101）的下端部竖直插入电永磁吸盘（2）的安装槽（21）内，由感应检测机构（5）上的距离感应器（53）检测所述主轴（101）的垂直度合格后，通过所述电永磁吸盘（2）将该主轴（101）吸附固定；

步骤二、环形工件上装，所述主轴（101）上装固定后，将所述环形工件（102）置于升降机构（3）的承载板（32）上，由感应检测机构（5）上的距离感应器（53）进行检测，确保该环形工件（102）与所述主轴（101）同轴度合格；

步骤三、加热，所述环形工件（102）上装完成后，由位于所述承载板（32）上方的加热线圈（42）下降，将该环形工件（102）包覆后进行加热，使该环形工件（102）的内径受热膨胀，由距离感应器（53）进行检测，确保所述环形工件（102）的内径膨胀至符合与所述主轴（101）套设安装的尺寸；

步骤四、套合安装，所述环形工件（102）受热膨胀达标后，由所述承载板（32）承载下降，所述主轴（101）的上端部穿过所述承载板（32）上的通孔（323），所述环形工件（102）与所述主轴（101）完成套合；以及

步骤五、冷却卸料，对完成套合后的所述环形工件（102）进行冷却至常温，将完成环形工件（102）套合安装后的所述主轴（101）从所述电永磁吸盘（2）上卸载。

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