CN112343928B - 一种满装圆柱滚子轴承装配设备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种满装圆柱滚子轴承装配设备及方法，设备包括轴承内外圈上料装置、装配平台、专用夹具、轴承内外圈抓取机构、滚子上料装置及轴承输送带，轴承内外圈上料装置由轴承内圈上料装置和轴承外圈上料装置组成，装配平台由装配圆台、顶升机构、底板、分度机构组成，装配圆台上沿圆周方向均匀设置若干个工位，每个工位处装有专用夹具，专用夹具包括三爪中空气动卡盘、夹具体、定位销、短轴、深沟球轴承、定位销底座、输出轴连接块、弹性橡胶衬套以及橡胶挡圈，专用夹具内定位销与短轴之间加入深沟球轴承，使轴承内圈在推入滚子时一起转动，回转平台上设置多个工位，切向推入滚子，抬升内圈、压下外圈合套的装配方式，实现轴承柔性装配。

Description

一种满装圆柱滚子轴承装配设备及方法

技术领域

本发明属于机械产品自动化装配领域，具体涉及一种轴承装配设备及方法，对满装圆柱滚子的轴承进行装配。

背景技术

轴承是一种运用广泛的标准件，其中满装圆柱滚子轴承以其较好的承载能力以及优异的刚性广泛应用于机动车辆和矿山机械等领域。目前，已有的圆柱滚子轴承装配装置有：中国专利申请号为201910661737.0、名称为“一种全自动圆柱滚子轴承装配系统”，使用旋转工作台带动滚子安装台旋转依次将保持架、内圈、滚子和外圈吸附到滚子安装台上，此装配系统避免了复杂的机械结构，能够实现多种型号圆柱滚子轴承的全自动装配；但该装置同一时间仅能安装一种型号的轴承，无法实现多品种混流装配，同时，若两种轴承尺寸差距较大，夹具需要停机统一更换，对装配效率造成一定影响。中国专利申请号为201610298409.5 、名称为“一种NJ型圆柱滚子轴承全自动装配机”，采用滚子自料斗中落料后，先使用楔形块与张开块将N-1个滚子装入外圈内，再将最后第N个滚子挤压进轴承外圈滚道内，可以保证每一粒滚子都落到正确的位置，但是该装配机，在压入最后一个滚子时会造成滚子与楔形块、张开块以及滚子之间相互挤压，容易造成滚子划伤，影响轴承质量，同时，在装配不同规格的轴承时，该装置的柔性较差。中国专利申请号为201921215517.7、名称为“一种单挡边圆柱滚子轴承装配工装”，通过设置具有装籽口的挡边，在装入圆柱滚子时起到了束缚圆柱滚子的作用，同时提高安装效率，但该工装采用自径向推入滚子、后续滚子依靠挤压布满滚道的装配方式，滚子运动方向与受力方向不一致，会造成滚子与滚道之间的摩擦损伤以及各滚子之间的互相挤压，影响轴承质量，同时该工装提供的后续安装方法仅适用于单挡边圆柱滚子轴承，不具有通用性。（4）中国专利申请号为201811636631.7 、名称为“一种圆柱滚子轴承全自动装配生产线”，夹具体两侧有对称的滚道，滚子从两个滚道由推送气缸依次推入夹具体中，在实施时节省时间和提高装配效率，但该装配生产线中滚子从两侧滚道同时进入内圈会使两股滚子流在内圈顶部滚道接触后互相挤压，从而使得滚子不能正常分布在内圈底部滚道，而且其判断滚子装配完成的方法为气缸无法推动滚子继续向前则装配完成，则容易造成滚子损伤，影响轴承的最终性能，还会对气缸的寿命造成影响。

综上，现有圆柱滚子轴承装配存在以下问题：1）不具备快速更换工装的能力，轴承规格适用范围小、柔性较差；2）在滚子装配过程中，容易对滚子产生磨损、划痕，影响轴承质量；3）轴承合套时滚子容易脱落，导致出现废品；4）滚子推入滚道时容易产生漏装、错装的情况，影响装配合格率。

发明内容

本发明的目的在于解决上述圆柱滚子轴承装配存在的问题，提出一种新型的满装圆柱滚子轴承装配设备及方法，采用专用结构和方法，实现在短时间内更换不同规格的轴承装配夹具，提高装配效率，避免滚子装配时产生划痕、提高轴承合套成功率，保证装配质量。

为了实现上述目的，本发明一种满装圆柱滚子轴承装配设备通过以下的技术方案予以实现：其包括轴承内外圈上料装置、装配平台、专用夹具、轴承内外圈抓取机构、滚子上料装置以及轴承输送带，轴承内外圈上料装置由轴承内圈上料装置和轴承外圈上料装置组成；装配平台由装配圆台、顶升机构、底板、分度机构组成，底部是水平放置在地面上的底板，底板上固定设有分度机构，分度机构的旋转轴同轴连接其上方的装配圆台，装配圆台上沿圆周方向均匀设置若干个工位，每个工位处装有一个专用夹具，装配圆台和底板之间设有一个垂直布置的顶升机构，顶升机构位于其中一个专用夹具的正下方，顶升机构顶部是顶升机构输出轴；专用夹具包括三爪中空气动卡盘、夹具体、定位销、短轴、深沟球轴承、定位销底座、输出轴连接块、弹性橡胶衬套以及橡胶挡圈，三爪中空气动卡盘通过螺栓固定在装配圆台上，夹具体在三爪中空气动卡盘的正中间；夹具体的中心是阶梯孔，夹具体正下方设有定位销底座，定位销底座上表面置放了定位销，定位销是上段外径小、下段外径大的阶梯轴形状，定位销的底部中心开有盲孔，盲孔内装有深沟球轴承，定位销的阶梯轴上段外部套有弹性橡胶衬套，弹性橡胶衬套与轴承内圈过渡配合，深沟球轴承的内圈套有短轴，短轴的下段向下伸出与定位销底座相连，定位销底座正下方固定连接输出轴连接块，输出轴连接块的正下方是顶升机构输出轴；夹具体的阶梯孔上段侧壁上开有槽口，槽口的下平面与装入其中的轴承内圈中滚子滚道的上平面平齐，槽口内装有带斜面的橡胶挡圈且斜面朝向向下方，圆柱滚子装入轴承内圈的滚子滚道后橡胶挡圈能压住圆柱滚子；三爪中空气动卡盘及夹具体上设有一供圆柱滚子进入的缺口，缺口内壁与轴承内圈的滚子滚道相切。

所述的一种满装圆柱滚子轴承装配设备的装配方法采用的技术方案是按以下步骤：

步骤A：将轴承内、外圈放置在轴承内外圈上料装置中运送，轴承内外圈上料装置将其运送至装配平台，将圆柱滚子装入滚子上料装置中运送至装配平台，轴承内外圈抓取机构抓起轴承内圈，将其送入专用夹具中；

步骤B：滚子上料装置工作，将圆柱滚子经过夹具体缺口推进滚道中，轴承内圈在摩擦力作用下与定位销一起绕短轴转动，带动圆柱滚子布满滚道；

步骤C：轴承内外圈抓取机构工作，抓起轴承外圈运动至专用夹具正上方2-3mm处，顶升机构工作，顶升机构输出轴向上抬起轴承内圈，轴承内圈在经过橡胶挡圈时，橡胶挡圈使圆柱滚子抱紧轴承内圈，轴承内圈与圆柱滚子被压入轴承外圈中，完成合套。

步骤D：顶升机构缩回，圆柱销与弹性橡胶衬套随顶升机构收回，轴承内外圈抓取机构将已装配好的轴承送到轴承输送带上。

与现有轴承装配技术相比，本发明的有益效果是：

（1）通过在回转平台上设置多个工位，能够实现柔性装配：根据不同的订单需求及时调整装配计划及装配方案，从而实现连续装配，同时节省夹具更换时间，提高装配效率。

（2）本采用分度机构承载装配平台，将不同规格的专用夹具固定在平台上，配合专用夹具，采用切向推入滚子，抬升内圈、压下外圈合套的装配方式，能够实现不同订单需求背景下轴承的柔性装配，在保证轴承质量的同时极大地提高轴承装配效率。。

（3）通过在专用夹具内定位销与短轴之间加入深沟球轴承，可以使轴承内圈在推入滚子时一起转动，从而带动滚子快速布满滚道，提高装配效率，同时可以有效减少滚子表面的磨损保证轴承质量。

（4）夹具体上部槽内安装带有斜面的橡胶挡圈，轴承内圈被抬升时，滚子会受到橡胶挡圈斜面的挤压，使滚子紧靠轴承内圈，从而避免合套时滚子脱落；同时，挡圈的斜面使挤压力逐渐增大以防止抬升机构与滚子的突然受力，防止滚子被损伤，提高装配合格率。

（5）圆柱销采用短销，且在圆柱销外侧安装弹性橡胶衬套，可以在推入滚子使提供足够的摩擦力，同时合套完成后易于收回，且使用弹性橡胶衬套具有可快速更换的优点，在装配不同型号的轴承时，更换不同厚度的弹性橡胶衬套即可，可节省工装更换时间。

（6）通过滚子上料装置、步进电机和分选轮协同工作，可以控制一次性装入滚子的数量，保证装配质量。

附图说明

图1是本发明一种满装圆柱滚子轴承装配设备的立体结构示意图；

图2是图1的俯视图；

图3是图1中轴承内外圈上料装置1的立体结构放大图；

图4是图3中轴承检测装置1-7的立体结构放大图；

图5是图3中废料回收装置1-8的俯视放大图；

图6是图1中装配平台2与专用夹具3的立体结构放大图；

图7是图6中专用夹具3的正视剖面放大图；

图8是图1中轴承内外圈抓取机构4的立体结构放大图；

图9是图1中滚子上料装置5的立体结构放大图；

图10是图9滚子分流计数装置5-8的立体结构放大图；

图11是图10中滚子推进装置8-5的俯视结构放大图。

图中：1.轴承内外圈上料装置；2.装配平台；3.专用夹具；4.轴承内外圈抓取机构；5.滚子上料装置；6.轴承输送带；

1-1.振动盘一；1-2.废料盘；1-3.轴承推进气缸；1-4.轨道支架；1-5.轨道本体；1-6.锥形挡板；1-7.轴承检测装置；1-8.废料推进气缸；1-9.传送带；

1-7-1.支撑板一；1-7-2.接近传感器；1-7-3.支撑板二；1-7-4.挡料气缸一；1-7-5.挡料气缸二；1-7-6.检测探测器；

1-8.废料回收装置；1-8-1.废料推进气缸；1-8-2.气缸安装板；1-8-3.废料推进板；

2.装配平台；2-1.装配圆台；2-2.顶升机构；2-3.底板；2-4.分度机构；

3.专用夹具；3-1.三抓中空气动卡盘；3-2.夹具体；3-3.轴承外圈；3-4.轴承内圈；3-5定位销；3-5.定位销；3-6.短轴；3-6.短轴；3-7.深沟球轴承；3-8.圆柱滚子；3-9.定位销底座； 3-10.螺栓；3-11.输出轴连接块；3-12.顶升机构输出轴；3-13.弹性橡胶衬套；3-14.橡胶挡圈；

4.轴承内外圈抓取机构；4-1. X方向轨道；4-2.Y方向控制电机；4-3.Y方向轨道；4-4. 立柱；4-5.X方向控制电机；4-6.机械手；4-7.三爪中空气动卡盘；4-8.机械手伸长臂；4-9.机械手安装板；4-10. Z方向电推杆；

5.滚子上料装置；5-1.料盒；5-2.料架及翻转机构；5-3.料仓；5-4.接尘盒；5-5.直线振动器一；5-6.振动盘二；5-7.直线振动器二；5-8.滚子分流计数装置；5-9.振动增强板；

5-8.滚子分流计数装置；8-1.直振轨道；8-2.导向滑轨；8-3.分流计数机构；8-4.步进电机；8-5.滚子推进装置；8-6.工作台；

8-3.分流计数机构；8-3-1.步进电机输出轴；8-3-2.分选轮；

8-5-1.滚子推进气缸；8-5-2.气缸安装板；8-5-3.小型传送带；8-5-4. 滚子推进板；8-5-5.导向轨道支架；8-5-6.导向轨道。

具体实施方式

参见图1和图2，本发明一种满装圆柱滚子轴承装配设备包括轴承内外圈上料装置1、装配平台2、专用夹具3、轴承内外圈抓取机构4、滚子上料装置5以及轴承输送带6，其中，以装配平台2为中心位置进行轴承装配，轴承内外圈上料装置1布置在装配平台2的左侧，将轴承内、外圈输送到装配平台2，轴承输送带6布置在装配平台2的右侧，经装配平台2装配好的轴承由轴承输送带6输出。滚子上料装置5布置在装配平台2的后方，将圆柱滚子送到装配平台2上。轴承内外圈抓取机构4将轴承内圈抓取放在装配平台2中，待轴承内圈满装圆柱滚子后，再将轴承外圈抓取到满装圆柱滚子的轴承内圈正上方进行装配，再将装配好的轴承运送到轴承输送带6上。轴承内外圈抓取机构4底部是立柱，以立柱支撑在地面上，立柱在左、右、后三个方向包围装配平台2，从而在工作时可以实现轴承内外圈的抓取及运送。

参见图2和图3，轴承内外圈上料装置1由轴承内圈上料装置和轴承外圈上料装置组成，轴承内圈上料装置和轴承外圈上料装置的结构相同。由于轴承的内外圈结构相似，因此使用相同结构的轴承内、外圈上料装置即可完成二者的输送，如图2所示，轴承内外圈上料装置1整体布置在装配平台2的左侧，其中，轴承内圈输送装置与轴承外圈输送装置一前一后布置，都向右延伸到装配平台2，分别将轴承内圈、轴承外圈输送到装配平台2。

参见图3，轴承内、外圈上料装置均由振动盘一1-1、废料盘1-2、轴承推进气缸1-3、轨道支架1-4、轨道本体1-5、锥形挡板1-6、轴承检测装置1-7、废料回收装置1-8、传送带1-9组成。以轴承外圈输送装置为例，振动盘一1-1竖直放置在地面上，振动盘一1-1通过传送带1-9连接轨道本体1-5，振动盘一1-1的出料口连接传送带1-9的首端，传送带1-9的运动方向与振动盘一1-1出料口的方向一致，传送带1-9的下方一侧设有废料盘1-2，传送带1-9通过多个支撑板固连在废料盘1-2上。传送带1-9与轨道本体1-5垂直相连，传送带1-9的末端与轨道本体1-5的首端相连，轨道本体1-5是直线板状，轨道本体1-5的末端延伸到装配平台2。在传送带1-9中段上依次设有轴承检测装置1-7与废料回收装置1-8。传动带1-9末段处设置轴承推进气缸1-3，轴承推进气缸1-3正对着轨道本体1-5，且其输出方向与轨道本体1-5一致，通过轴承推进气缸1-3可以将轴承内外圈推入轨道本体1-5上。

轨道本体1-5通过轨道支架1-4支撑在地面上，轨道本体1-5的首端高末端低，从首端向末端由高到低倾斜，这样，轴承内外圈在轨道本体1-5上可以依靠自身重力从首端下滑至末端。在轨道本体1-5末端上表面上固定设有锥形挡板1-6，锥形挡板1-6形状为从首端向末端逐渐缩小的圆弧锥形，因此在轴承内外圈下滑过程中通过锥形挡板1-6的引导到达进入指定位置。

参见图4，轴承检测装置1-7固定在传送带1-9中段，轴承检测装置1-7由支撑板一1-7-1、接近传感器1-7-2、支撑板二1-7-3、挡料气缸一1-7-4、挡料气缸二1-7-5、检测探测器1-7-6组成。从传送带1-9的首端到末端，依次布置了接近传感器1-7-2、挡料气缸一1-7-4和挡料气缸二1-7-5。接近传感器1-7-2固定安装在支撑板一1-7-1的上方顶端，撑板一1-7-1固定在传送带1-9侧壁上。挡料气缸一1-7-4与挡料气缸二1-7-5通过螺母安装在支撑板二1-7-3顶端，挡料气缸一1-7-4与挡料气缸二1-7-5 的活塞杆垂直向下伸出，伸在传送带1-9正上方，在挡料气缸二1-7-5的下方旁侧设有检测探测器1-7-6，检测探测器1-7-6与支撑板二1-7-3固定连接，检测探测器1-7-6在传送带1-9上方。

参见图5，废料回收装置1-8和废料盘1-2分别位于传送带1-9两侧，面对面布置。废料回收装置1-8由废料推进气缸1-8-1、气缸安装板1-8-2、废料推进板1-8-3组成，能将传送带1-9上的废料推向废料盘1-2中。其中，气缸安装板1-8-2通过螺栓固定安装在传送带1-9侧壁上，废料推进气缸1-8-1的缸体固定在气缸安装板1-8-2上，废料推进气缸1-8-1的输出活塞杆上固定连接废料推进板1-8-3，废料推进气缸1-8-1的输出活塞杆与传送带1-9的运动方向相垂直，废料推进板1-8-3呈V形面，正对传送带1-9，废料推进气缸1-8-1工作时，废料推进板1-8-3推动废料可使废料恰好落入废料盘1-2。

参见图6，装配平台2由装配圆台2-1、顶升机构2-2、底板2-3、分度机构2-4组成，其底部是底板2-3，底板2-3水平放置在地面上，为整个装配平台2的垫板。底板2-3上固定设有分度机构2-4，分度机构2-4连接其上方的装配圆台2-1，分度机构2-4的旋转轴同轴连接装配圆台2-1，分度机构2-4转动时，带动装配圆台2-1随之一起转动。根据实际需求，在装配圆台2-1上沿圆周方向均匀设置若干个工位，每个工位处安装一个专用夹具3。在装配圆台2-1和底板2-3之间设有一个顶升机构2-2，该顶升机构2-2位于其中一个专用夹具3的正下方，即在当前装配的专用夹具3的正下方。顶升机构2-2垂直布置，底部固定连接在底板2-3上，顶部是顶升机构输出轴 3-12，与专用夹具3同轴，运动方向为竖直方向，顶升机构2-2工作时，通过顶升机构输出轴 3-12可以向上顶起轴承内圈。

参见图6和图7，专用夹具3由三爪中空气动卡盘3-1、夹具体3-2、定位销3-5、短轴3-6、深沟球轴承3-7、定位销底座3-9、螺栓3-10、输出轴连接块 3-11、弹性橡胶衬套3-13、橡胶挡圈3-14组成。三爪中空气动卡盘3-1通过螺栓固定在装配圆台2-1的各装配工位上，且三爪中空气动卡盘3-1与各装配工位同轴。夹具体3-2为短圆筒状，在三爪中空气动卡盘3-1的正中间，夹具体3-2正中心是上下贯通的阶梯孔，其下端面置放在装配圆台2-1上，夹具体3-2的阶梯孔中可容纳轴承内圈3-4和圆柱滚子3-8。夹具体3-2被三爪中空气动卡盘3-1卡在内部正中间，通过三爪中空气动卡盘3-1定位夹紧。夹具体3-2的阶梯孔上段孔的直径大，下段直径小，上段大孔的直径比已装入了圆柱滚子3-8的轴承内圈3-4的外径大1-2mm，且上段大孔下端面与轴承内圈3-4中滚子滚道的下端面平齐。

在夹具体3-2正下方的装配圆台2-1上设有阶梯孔，阶梯孔上大下小。在夹具体3-2正下方设有定位销底座3-9，定位销底座3-9固定在装配圆台2-1上段阶梯大孔中，定位销底座3-9上表面置放了定位销3-5，定位销3-5与夹具体3-2的中心轴共线，定位销3-5是阶梯轴形状，阶梯轴的上段外径小，下段外径大，阶梯轴的上段向上伸在夹具体3-2中心孔中，阶梯轴的下段在定位销底座3-9上表面和夹具体3-2下表面之间，且阶梯轴的下段外径定位销底座3-9的外径相同。定位销3-5的底部中心开有盲孔，盲孔内安装深沟球轴承3-7，深沟球轴承3-7外圈与定位销3-5盲孔过渡配合，深沟球轴承3-7的内圈套有短轴3-6。当轴承内圈3-4装入夹具体3-2阶梯孔中后，定位销3-5的阶梯轴上段能伸在轴承内圈3-4中心孔中。短轴3-6上段与深沟球轴承3-7配合，短轴3-6的下段向下伸出与定位销底座3-9相连，输出轴连接块 3-11的正下方是顶升机构输出轴 3-12，顶升机构输出轴 3-12上端通过螺纹与输出轴连接块 3-11连接，下端与顶升机构2-2相连。定位销底座3-9上开有三个螺纹孔，分别为中心处的螺纹孔与两侧对称布置的两个螺纹孔，其中两侧螺纹孔通过螺栓3-10与其正下方的输出轴连接块3-11固定相连，中间螺纹孔与正上方的短轴3-6下端固定连接。短轴3-6上段与深沟球轴承3-7内圈过渡配合，深沟球轴承3-7外圈与定位销3-5内孔过渡配合；定位销3-5的长度小于轴承内圈高度的一半，在定位销 3-5的阶梯轴上段外部套有弹性橡胶衬套3-13，弹性橡胶衬套3-13与轴承内圈3-4过渡配合。进行装配时，轴承内圈3-4下端面与定位销3-5的阶梯轴下段的上端面重合，且轴承内圈3-4可以随定位销3-5转动。

夹具体3-2的阶梯孔的下段小孔的直径比定位销3-5及定位销底座3-9的外径大1-2mm，在抬升轴承内圈3-4时可供定位销3-5及定位销底座3-9向上通过。夹具体3-2的阶梯孔上段大孔的侧壁上开有槽口，槽口的下平面与轴承内圈3-4中滚子滚道的上平面平齐，槽口内装有带斜面的橡胶挡圈3-14，且橡胶挡圈3-14的斜面朝向向下方，当圆柱滚子3-8装入轴承内圈3-4的滚子滚道后，能压住圆柱滚子3-8。

装配圆台2-1的大孔直径介于夹具体3-2外壁直径与夹具体3-2的阶梯小孔直径之间；装配圆台2-1阶梯孔下段小孔直径比输出轴连接块3-11外径大，输出轴连接块3-11能向上通过装配圆台2-1阶梯孔下段小孔。

夹具体3-2、定位销3-5、短轴3-6、深沟球轴承3-7、定位销底座3-9、输出轴连接块3-11、顶升机构输出轴 3-12的中心轴共线。

参见图9，轴承内外圈抓取机构4由X方向轨道4-1、Y方向控制电机4-2、Y方向轨道4-3、四个立柱4-4-1、4-4-2、4-4-3、4-4-4、X方向控制电机4-5、机械手4-6、三爪中空气动卡盘4-7、机械手伸长臂4-8、机械手安装板4-9、Z方向电推杆4-10组成。其中，X方向为左右水平方向，是轴承内外圈在轨道本体1-5上的水平运动方向，Y方向为前后方向，是轴承内外圈在传送带1-9上的运动方向，Z方向为竖直方向。四个立柱4-4-1、4-4-2、4-4-3、4-4-4垂直固定在地面上，呈方形布置在四角处。有两个相同且相互平行的Y方向轨道4-3，固定连接在四个立柱4-4-1、4-4-2、4-4-3、4-4-4的顶部。X方向轨道4-1两端各连接一个个Y方向轨道4-3，X方向轨道4-1两端各设有Y方向控制电机4-2，Y方向控制电机4-2垂直布置，其工作时输出轴绕Z轴转动。在X方向轨道4-1上配合有机械手安装板4-9，机械手安装板4-9通过齿轮齿条啮合传动机构连接X方向控制电机4-5，机械手安装板4-9连接机械手4-6，X方向控制电机4-5工作时，带动机械手安装板4-9和机械手4-6整体沿X方向轨道4-1左右移动。Y方向控制电机4-2通过齿轮齿条啮合传动机构连接X方向轨道4-1，Y方向控制电机4-2工作时，其输出轴通过齿轮齿条啮合传动机构带动X方向轨道4-1与机械手4-6整体沿Y方向运动。机械手4-6的下端向下垂直延伸机械手伸长臂4-8，在机械手4-6上端设有Z方向电推杆4-10，Z方向电推杆4-10通过齿轮齿条啮合传动机构连接机械手伸长臂4-8，工作时可机械手伸长臂4-8沿Z方向伸出与收缩。机械手伸长臂4-8下端连接三爪中空气动卡盘4-7，三爪中空气动卡盘4-7与轴承内外圈相配合，工作时可以定位夹紧轴承内外圈。

参见图9，滚子上料装置5由料盒5-1、料架及翻转机构5-2、料仓5-3、接尘盒5-4、直线振动器一5-5、振动盘二5-6、直线振动器二5-7、滚子分流计数装置5-8、振动增强板5-9、直振轨道8-1组成。其中，料盒5-1被放在料架及翻转机构5-2上，料架及翻转机构5-2竖直放置在地面上且背面紧靠料仓5-3，以保证料架及翻转机构5-2工作时，料盒5-1中的滚子可以倒入料仓5-3中。料仓5-3竖直放置在地面上，料仓5-3的出料口下方安装有直线振动器一5-5，随着直线振动器一5-5振动，滚子可以缓缓通过料仓5-3的出料口，出料口处设有网筛结构，接尘盒5-4安装在网筛下方，用来承接杂质与灰尘。料仓5-3出料口的正下方是振动盘二5-6，滚子从料仓5-3出料口可直接落入振动盘二5-6中。振动盘二5-6的出料口与直振轨道8-1的入料口相接，直振轨道8-1的下方设有直线振动器二5-7；振动盘二5-6与直线振动器二5-7下方通过振动增强板5-9上支撑在地面上的。在直振轨道8-1的出料口上设有分流计数装置5-8。

参见图10，滚子分流计数装置5-8由导向滑轨8-2、分流计数机构8-3、步进电机8-4、滚子推进装置8-5、工作台8-6组成。直振轨道8-1的出口与导向滑轨8-2相接，导向滑轨8-2为圆弧形，末段侧面有孔。步进电机8-4的输出轴8-3-1左右水平布置，可伸入导向滑轨8-2侧面的孔中连接分选轮8-3-2，分选轮8-3-2伸在导向滑轨8-2中并与滑轨内表面相距有足够滚子通过的距离，分选轮8-3-2的下方是滚子推进装置8-5。步进电机8-4工作时分选轮8-3-2随其转动，分选轮8-3-2两侧各有一弧形凹槽，每次转动可带动一个滚子通过导向滑轨8-2，落到滚子推进装置8-5中，达到分选目的。

参见图11，滚子推进装置8-5由滚子推进气缸8-5-1、气缸安装板8-5-2、小型传送带8-5-3、滚子推进板8-5-4、导向轨道支架8-5-5、导向轨道8-5-6组成。其中，整个滚子推进装置8-5安装在工作台8-6上，滚子推进气缸8-5-1通过螺母固定在气缸安装板8-5-2上，气缸安装板8-5-2通过螺栓固定在工作台8-6上，滚子推进气缸8-5-1的活塞头与滚子推进板8-5-4相连，滚子推进板8-5-4的下方设有小型传送带8-5-3，小型传送带8-5-3固定在工作台8-6上，小型传送带8-5-3上表面上方有两片导向轨道8-5-6，滚子推进气缸8-5-1伸出和收缩时，滚子推进板8-5-4刚好可以在小型传送带8-5-3上方、两片导向轨道8-5-6正中间水平运动并推动滚子；两片导向轨道8-5-6与导向轨道支架8-5-5相连，导向轨道支架8-5-5通过螺栓固定在工作台8-6上，导向轨道8-5-6一直延伸到夹具体3-2，与夹具体3-2相接，且其开口方向与夹具体3-2缺口方向一致。在三爪中空气动卡盘3-1及夹具体3-2上设有一供圆柱滚子3-8进入的缺口，缺口方向与小型传送带8-5-3上方的导向轨道8-5-6方向一致，且夹具体3-2的缺口内壁与轴承内圈滚子滚道相切。

参见图1-11，本发明一种满装圆柱滚子轴承装配设备工作，其装配步骤如下：

第一步，将轴承的内、外圈放置在轴承内外圈上料装置1中，其中，轴承内圈放入在轴承内圈上料装置的振动盘一1-1内，轴承外圈放入在轴承外圈上料装置的振动盘一1-1内，以轴承外圈为例说明：将轴承外圈放在振动盘一1-1内后，振动盘一1-1工作，不断振动带动轴承外圈以统一、固定的姿态从各自的出料口进入传送带1-9上；当轴承外圈被运送至传送带1-9中段时，接近传感器1-7-2检测到轴承外圈在经过，安装在传送带1-9中段的挡料气缸一1-7-4与挡料气缸二1-7-5同时向下伸出，用于调整和控制前后两个轴承外圈的姿态和间距；同时，与挡料气缸二1-7-5安装在同一支撑板二1-7-3上的检测探测器1-7-6对轴承外圈的进行检测，主要检测项目为轴承外圈尺寸规格是否满足当前正在装配的轴承型号以及轴承外圈表面有误明显裂痕，若轴承外圈型号不正确或表面有明显裂痕，则被判定为废品，则轴承外圈随传送带1-9继续前进，经过废料推进气缸1-8-1时，废料推进气缸1-8-1工作，将检测不合格的轴承外圈推出传送带1-9，进入废料盘1-2中。当轴承外圈前进到传送带1-9末端时，轴承推进气缸1-3工作，将轴承外圈推在轨道本体1-5上，轴承外圈在倾斜的轨道上依靠自重滑落到末端，在锥形挡板1-6的导向作用下，轴承外圈到达指定位置，等待装配。由于后续装配工作进行时，需要先将轴承内圈装入指定位置，因此装配作业刚开始时，可以先进行轴承内圈的输送；当整个装配设备开始进行连续自动装配作业时，轴承内、外圈的输送工作可以一起进行。

第二步，将圆柱滚子3-8被入滚子上料装置中，放在料盒5-1中，开始工作时，料盒5-1通过料架及翻转机构5-2被翻转，圆柱滚子3-8沿料仓5-3的斜面滚动进入料仓5-3中，料仓下的直线振动器一5-5开始工作，圆柱滚子3-8经过振动缓慢经过出料口，出料口处布满小孔形成网筛，圆柱滚子3-8中的杂质与灰尘在经过出料口时从网筛掉落，进入接尘盒5-4，圆柱滚子3-8则落入振动盘二5-6中。

第三步，振动盘二5-6工作，随着振动盘二5-6的振动，圆柱滚子3-8以平躺即中心轴为水平方向的姿态被运输到振动盘二5-6的出料口，振动盘二5-6的出料口的轨道设为V型，因此，圆柱滚子3-8可以以一字型即中心轴水平且轴线方向与轨道方向一致的姿态依次通过轨道，陆续进入后续的直振轨道8-1上；振动器二5-7工作，圆柱滚子3-8经过直线振动器二5-7的进一步稳定该姿态后，进入导向滑轨8-2上；当有圆柱滚子3-8经过时，分选轮8-3-2上一侧的凹槽与一个圆柱滚子3-8对齐，通过步进电机8-4转动带动分选轮8-3-2转动，同时带动该圆柱滚子3-8进入后续轨道；每当有一个滚子通过这种方式进入后续轨道时，步进电机8-4转过一个角度，滚子计数加一。当通过的滚子数目达到所装配单个轴承滚子数目时，分选轮8-3-2转动，使没有凹槽的一侧对准导向滑轨8-2轨道以阻挡后续滚子进入，已通过的圆柱滚子3-8落入下方的小型传送带8-5-3上，按固定姿态依次排列，等待压入。

第四步，当轴承内圈3-4被送达指定位置后，X方向控制电机4-5和Y方向控制电机4-2工作，带动机械手4-6移动至轴承内圈3-4的正上方，Z方向电推杆4-10开始工作，控制机械手伸长臂4-8向下方伸出，然后机械手4-6头部的三爪中空气动卡盘4-7锁紧轴承内圈，抓起轴承内圈3-4，机械手4-6抓起轴承内圈3-4后运动至装配圆台2-1的专用夹具3正上方，向下运动直至将轴承内圈3-4送入专用夹具3中，轴承内圈3-4的内孔与弹性橡胶衬套3-15外圆配合，轴承内圈3-4底面置放在定位销3-5的台阶面上，此时，机械手4-6头部的三爪中空气动卡盘4-7松开，装配圆台2-1上的三爪中空气动卡盘3-1工作，锁紧专用夹具3-2。第四步与第二、第三步可以有时间上的重叠，即在轴承内圈3-4被运送及固定到专用夹具3上的过程中，圆柱滚子3-8通过输送和计数分选。

第五步，由于夹具体3-2上的缺口方向与小型传送带8-5-3上的导向轨道8-5-6方向一致，且内壁与轴承内圈3-4的滚子滚道相切，轴承内圈3-4被安装在专用夹具3上之后，滚子推进气缸8-5-1工作，活塞伸出，推动圆柱滚子3-8沿导向轨道8-5-6经过夹具体3-2缺口进入滚道中；在圆柱滚子3-8被推入滚道时，轴承内圈3-4在摩擦力作用下，与定位销3-5一起绕短轴3-6转动，从而带动圆柱滚子3-8快速布满滚道。

第六步，机械手4-6在各方向控制电机的作用下，沿各方向轨道移动至轴承外圈3-3的正上方，Z方向电推杆4-10开始工作，机械手伸长臂4-8伸出，直到机械手4-6头部的三爪中空气动卡盘4-7锁紧后可以抓起轴承外圈3-3，机械手4-6抓起轴承外圈后3-3运动至装配圆台2-1的专用夹具3正上方2-3mm处。顶升机构2-2工作，顶升机构输出轴3-12向上抬起轴承内圈3-4，此时，轴承内圈3-4在经过橡胶挡圈3-14时，橡胶挡圈3-14及其斜面对满布在滚道上的圆柱滚子3-8产生方向指向轴承内圈3-4圆心的压力，使圆柱滚子3-8始终抱紧轴承内圈3-4，防止其在抬升过程中脱落。在顶升作用下，轴承内圈3-4与圆柱滚子3-8被压入轴承外圈3-3中，直到轴承内圈3-4上端面与轴承外圈3-3上端面重合，圆柱滚子3-8在轴承内、外圈组成的滚道中，合套完成。合套完成后，顶升机构2-2缩回，由于圆柱销 3-5为短销且弹性橡胶衬套3-13具有一定弹性，因此圆柱销3-5与弹性橡胶衬套3-13可以及时随顶升机构2-2收回。最后机械手4-6运动，将已装配好的轴承送到轴承输送带6上。

第七步，当装配设备用于安装同种类型、同一型号的轴承时，当前装配工位执行推入滚子的动作时，机械手4-6将传送带上等待装配的轴承内圈送到下一装配工位，并在专用夹具上3安装好；当前一工位的圆柱滚子3-8被完全推入滚道后，分度机构2-4工作，整个装配圆台2-1在分度机构2-4带动下转动，使下一工位对准导向轨道8-5-6。机械手4-6带动轴承外圈进行合套，装配完成后将轴承送入轴承输送带6上；重复以上操作过程以保证轴承的连续、快速装配。

第八步，按需求，当此装配设备用于安装不同类型或不同型号的轴承时，由于专用夹具3本身可以适应几种型号与规格的轴承进行装配工作，在装配圆台2-1上的若干工位安装不同规格的专用夹具3，一种型号的轴承装配时仅在一个工位上装配，然后仍采用第七步的装配方式装配同一型号轴承，待此型号轴承装配完成后，统一更换专用夹具3从而进行其余型号轴承装配。在空间允许条件下，可同时使用多条输送线与机械手，在不同工位上同时装配不同型号的轴承。

Claims (9)

1.一种满装圆柱滚子轴承装配设备，包括轴承内外圈上料装置（1）、装配平台（2）、专用夹具（3）、轴承内外圈抓取机构（4）、滚子上料装置5以及轴承输送带（6），其特征是：轴承内外圈上料装置（1）由轴承内圈上料装置和轴承外圈上料装置组成，装配平台（2）由装配圆台（2-1）、顶升机构（2-2）、底板（2-3）和分度机构（2-4）组成，底部是水平放置在地面上的底板（2-3），底板（2-3）上固定设有分度机构（2-4），分度机构（2-4）的旋转轴同轴连接其上方的装配圆台（2-1），装配圆台（2-1）上沿圆周方向均匀设置若干个工位，每个工位处装有一个专用夹具（3），装配圆台（2-1）和底板（2-3）之间设有一个垂直布置的顶升机构（2-2），顶升机构（2-2）位于其中一个专用夹具（3）的正下方，顶升机构（2-2）顶部是顶升机构输出轴（3-12）；专用夹具（3）包括三爪中空气动卡盘（3-1）、夹具体（3-2）、定位销（3-5）、短轴（3-6）、深沟球轴承（3-7）、定位销底座（3-9）、输出轴连接块（3-11）、弹性橡胶衬套（3-13）以及橡胶挡圈（3-14），三爪中空气动卡盘（3-1）通过螺栓固定在装配圆台（2-1）上，夹具体（3-2）在三爪中空气动卡盘（3-1）的正中间；夹具体（3-2）的中心是阶梯孔，夹具体（3-2）正下方设有定位销底座（3-9），定位销底座（3-9）上表面置放了定位销（3-5），定位销（3-5）是上段外径小、下段外径大的阶梯轴形状，定位销（3-5）的底部中心开有盲孔，盲孔内装有深沟球轴承（3-7），定位销（3-5）的阶梯轴上段外部套有弹性橡胶衬套（3-13），弹性橡胶衬套（3-13）与轴承内圈过渡配合，深沟球轴承（3-7）的内圈套有短轴（3-6），短轴（3-6）的下段向下伸出与定位销底座（3-9）相连，定位销底座（3-9）正下方固定连接输出轴连接块（3-11），输出轴连接块（3-11）的正下方是顶升机构输出轴（3-12）；夹具体（3-2）的阶梯孔上段侧壁上开有槽口，槽口的下平面与装入其中的轴承内圈中滚子滚道的上平面平齐，槽口内装有带斜面的橡胶挡圈（3-14）且斜面朝向向下方，圆柱滚子装入轴承内圈的滚子滚道后橡胶挡圈（3-14）能压住圆柱滚子；三爪中空气动卡盘（3-1）及夹具体（3-2）上设有一供圆柱滚子进入的缺口，缺口内壁与轴承内圈的滚子滚道相切。

2.根据权利要求1所述的一种满装圆柱滚子轴承装配设备，其特征是：所述的轴承内、外圈上料装置均包括振动盘一（1-1）、轴承推进气缸（1-3）、轨道本体（1-5）、锥形挡板（1-6）以及传送带（1-9），振动盘一（1-1）竖直放置在地面上，振动盘一（1-1）的出料口连接传送带（1-9）的首端，传送带（1-9）的末端与轨道本体（1-5）的首端垂直相连，轨道本体（1-5）的末端延伸到装配平台（2）；传动带（1-9）末段处设置正对着轨道本体（1-5）的轴承推进气缸（1-3），通过轴承推进气缸（1-3）将轴承内外圈推入轨道本体（1-5）上；轨道本体（1-5）的首端高末端低，在轨道本体（1-5）末端上表面上固定设有锥形挡板（1-6），弧形挡板（1-6）为从首端向末端逐渐缩小的锥形。

3.根据权利要求2所述的一种满装圆柱滚子轴承装配设备，其特征是：传送带（1-9）中段上依次设有轴承检测装置（1-7）与废料回收装置（1-8）。

4.根据权利要求2所述的一种满装圆柱滚子轴承装配设备，其特征是：轴承内外圈抓取机构（4）包括X方向轨道（4-1）、Y方向控制电机（4-2）、Y方向轨道（4-3）、X方向控制电机（4-5）、机械手（4-6）、三爪中空气动卡盘（4-7）、机械手伸长臂（4-8）、机械手安装板（4-9）、Z方向电推杆（4-10），X方向为左右水平方向，是轨道本体（1-5）的方向，Y方向为前后方向，是传送带（1-9）的方向，Z方向为竖直方向，有两个相同且相互平行的Y方向轨道（4-3），X方向轨道（4-1）两端各连接一个个Y方向轨道（4-3），X方向轨道（4-1）两端各设有垂直布置的Y方向控制电机（4-2），X方向轨道（4-1）上配合有机械手安装板（4-9），机械手安装板（4-9）通过齿轮齿条啮合传动机构连接X方向控制电机（4-5），机械手安装板（4-9）连接机械手（4-6），X方向控制电机（4-5）工作时带动机械手安装板（4-9）和机械手（4-6）整体沿X方向轨道（4-1）移动，方向控制电机（4-2）连接X方向轨道（4-1），Y方向控制电机（4-2）工作时动X方向轨道（4-1）与机械手（4-6）整体沿Y方向运动，械手（4-6）的下端向下垂直延伸机械手伸长臂（4-8），在机械手（4-6）上端设有Z方向电推杆（4-10），Z方向电推杆（4-10）连接机械手伸长臂（4-8），Z方向电推杆（4-10）工作时带动手伸长臂（4-8）沿Z方向伸出与收缩，械手伸长臂（4-8）下端连接三爪中空气动卡盘（4-7），三爪中空气动卡盘（4-7）能与轴承内外圈相配合。

5.根据权利要求1所述的一种满装圆柱滚子轴承装配设备，其特征是：滚子上料装置（5）包括料仓（5-3）、直线振动器一（5-5）、振动盘二（5-6）、直线振动器二（5-7）、滚子分流计数装置（5-8）以及直振轨道（8-1），料仓（5-3）的出料口下方装有直线振动器一（5-5），料仓（5-3）出料口的正下方是振动盘二（5-6），振动盘二（5-6）的出料口与直振轨道（8-1）的入料口相接，直振轨道（8-1）的下方设有直线振动器二（5-7），直振轨道（8-1）的出料口上设有分流计数装置（5-8）。

6.根据权利要求1所述的一种满装圆柱滚子轴承装配设备，其特征是：滚子推进装置8-5包括滚子推进气缸（8-5-1）、小型传送带（8-5-3）、滚子推进板（8-5-4）、导向轨道支架（8-5-5）以及导向轨道（8-5-6），滚子推进气缸（8-5-1）的活塞头与滚子推进板（8-5-4）相连，滚子推进板（8-5-4）的下方设有小型传送带（8-5-3），小型传送带（8-5-3）上表面上方有两片导向轨道（8-5-6），两片导向轨道（8-5-6）与导向轨道支架（8-5-5）相连，导向轨道（8-5-6）延伸到夹具体（3-2）与夹具体（3-2）的缺口方向一致。

7.根据权利要求1所述的一种满装圆柱滚子轴承装配设备，其特征是：定位销（3-5）的长度小于轴承内圈高度的一半。

8.一种如权利要求1所述的一种满装圆柱滚子轴承装配设备的装配方法，其特征是按以下步骤：

步骤A：将轴承内、外圈放置在轴承内外圈上料装置（1）中运送，轴承内外圈上料装置（1）将其运送至装配平台（2），将圆柱滚子（3-8）装入滚子上料装置（5）中运送至装配平台（2），轴承内外圈抓取机构（4）抓起轴承内圈（3-4），将其送入专用夹具（3）中；

步骤B：滚子上料装置（5）工作，将圆柱滚子经过夹具体（3-2）缺口推进滚道中，轴承内圈（3-4）在摩擦力作用下与定位销（3-5）一起绕短轴（3-6）转动，带动圆柱滚子（3-8）布满滚道；

步骤C：轴承内外圈抓取机构（4）工作，抓起轴承外圈（3-3）运动至专用夹具（3）正上方2-3mm处，顶升机构（2-2）工作，顶升机构输出轴（3-12）向上抬起轴承内圈（3-4），轴承内圈（3-4）在经过橡胶挡圈（3-14）时，橡胶挡圈（3-14）使圆柱滚子抱紧轴承内圈（3-4），轴承内圈（3-4）与圆柱滚子（3-8）被压入轴承外圈（3-3）中，完成合套；

步骤D：顶升机构（2-2）缩回，圆柱销（3-5）与弹性橡胶衬套（3-13）随顶升机构（2-2）收回，轴承内外圈抓取机构（4）将已装配好的轴承送到轴承输送带（6）上。

9.根据权利要求8所述的装配方法，其特征是：步骤B中，当前一工位的圆柱滚子（3-8）布满滚道后，分度机构（2-4）工作，带动装配圆台（2-1）转动到下一工位。

Images