CN112922964A - 一种不锈钢覆铜轴承热装配装置及轴承热装配装置方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种不锈钢覆铜轴承热装配装置及轴承热装配装置方法，解决了现有技术中轴承装配精度低、工作寿命短的问题。本发明不锈钢覆铜轴承热装配装置，包括机壳和支撑架，支撑架位于机壳内，所述支撑架上部设有操作平台，支撑架下部设有下运动机构，操作平台上设有上运动机构和上装配组件，上运动机构上设有能上下运动的密封罩和对密封罩进行加热的加热装置，上装配组件与密封罩相对应，且上装配组件上连接有抽真空装置。本发明采用在密封环境内进行无氧热装配，装配精度达到10μm，装配同轴度达到5μm，是普通装配要求精度的10倍以上。

Description

一种不锈钢覆铜轴承热装配装置及轴承热装配装置方法

技术领域

本发明涉及轴承技术领域，特别是指一种不锈钢覆铜轴承热装配装置及轴承热装配装置方法。

背景技术

轴承主要是在机械传动过程中起固定和减少载荷摩擦系数的零部件。本发明采用抽真空在保护气体中热装配不锈钢覆铜轴承的方法组装航空轴承。具有检测废品率、工作面完全不被氧化和使用寿命大幅度提高等优点。在一定载荷作用下，轴承在出现点蚀前所经历的转数或小时数，称为轴承寿命。然而无论在实验室试验或在实际使用中，都可明显的看到，在同样的工作条件下的外观相同轴承，实际寿命大不相同。此外还有数种不同定义的轴承“寿命”，其中之一即所谓的“工作寿命”，它表示某一轴承在损坏之前可达到的实际寿命是由磨损、损坏通常并非由疲劳所致，而是由磨损、腐蚀、密封损坏等原因造成。

现有的轴承装配设备，如申请号为CN201920634909.0的一种大型转盘轴承装配工作台，通过若干导轨、移动方箱和若干支撑件，使工件离开地面，使其远离铁屑和砂轮面等杂物，一定程度上提高合套精度。但是仍是常规常温装配，轴承装配精度低，长时间使用磨损严重，寿命短。因此研制一种新的轴承安装装置和安装方法，提高轴承装配精度和轴承加工质量很有必要。

发明内容

针对上述背景技术中的不足，本发明提出一种不锈钢覆铜轴承热装配装置及轴承热装配装置方法，解决了现有技术中轴承装配精度低、工作寿命短的问题。

本发明的技术方案是这样实现的：一种不锈钢覆铜轴承热装配装置，包括机壳和支撑架，支撑架位于机壳内，所述支撑架上部设有操作平台，支撑架下部设有下运动机构，操作平台上设有上运动机构和上装配组件，上运动机构上设有能上下运动的密封罩和对密封罩进行加热的加热装置，上装配组件与密封罩相对应，且上装配组件上连接有抽真空装置；所述下运动机构上设有能上下运动的下装配组件，下装配组件与上装配组件相对应。

所述上运动机构包括设置在操作平台上的第一模组支架，第一模组支架上设有上滑动支板，上滑动支板通过滑动机构与第一模组支架相连接，上滑动支板上设有提升板，密封罩固定在提升板上，加热装置设置在上滑动支板。

所述滑动机构包括竖直设置在第一模组支架上的直线导轨Ⅰ和驱动直线导轨Ⅰ运动的第一伺服电机，上滑动支板上设有第一支架和第二支架，第一支架上设有第一摄像监控头，第二支架上设有第一红外测温器。

所述密封罩包括上罩体和下罩体，上罩体和/或下罩体通过拉升杆固定在上运动机构的上滑动支板上，下罩体通过螺栓与上罩体相连接，且上罩体和下罩体之间设有密封圈Ⅰ，下罩体的下端面设有密封圈Ⅱ，下罩体通过压固机构压紧在操作平台上。所述压固机构包括设置在操作平台上的手动夹钳，手动夹钳对应分布在下罩体的四周。

所述加热装置包括同轴变压器，同轴变压器的电磁感应加热线圈套设且不接触设置在密封罩上。

所述同轴变压器的下部设有进水管、出水管和谐振线管；所述操作平台上设有第三支架和第四支架，第三支架上设有第二摄像监控头，第四支架上设有第二红外测温器。

所述上装配组件包括固定在操作平台上的支柱管，支柱管与密封罩同轴线设置，且密封罩能将支柱管密封遮盖；支柱管上设有定位座，定位座上设有定位环，定位环与支柱管同轴线设置，下装配组件与定位环、支柱管相对应。

所述支柱管的下部设有充气头和抽气头，充气头与外部氩气源连接，抽气头与抽真空装置连接，充气头和抽气头均位于密封罩的遮盖范围内。

所述下运动机构包括设置在支撑架上的第二模组支架，第二模组支架上设有直线导轨Ⅱ和驱动直线导轨Ⅱ运动的第二伺服电机，下装配组件设置在直线导轨Ⅱ上；所述下装配组件包括底托和设置在操作平台底面的导向轴套，导向轴套与操作平台之间设有密封圈Ⅲ，底托上设有调位平台，调位平台上设有装配立柱，处于工作位点的装配立柱向上穿过导向轴套伸进上装配组件内。

一种基于所述不锈钢覆铜轴承热装配装置的轴承热装配装置方法，步骤如下：

S1：放置工件：上运动机构带动上装配组件处在上极限位，下运动机构带动下装配组件处在下极限位，将加工轴承的轴承外套手动放置在上装配组件上，轴承磁芯放置在下装配组件上；

S2：抽真空：按下启动按钮，上运动机构带动密封罩下降至工作位，手动操作手动夹钳使密封罩与操作平台密封；启动抽真空装置，将密封罩里面的气压抽至5Pa以下，关闭抽真空装置；

S3：充氩气：向密封罩内充高纯度的氩气，按照工艺保证氩气流速；

S4：加热轴承外套：启动感应加热的加热装置，将轴承外套加热至800℃后停止加热；

S5：装配轴承：启动运动机构带动下装配组件上升至工作位，下装配组件将轴承磁芯顶进加热后的轴承外套内，装配成轴承；

S6：冷却：静止一段时间，等待步骤S5中的轴承自然冷却到60℃以下；

S7：取工件：停止通氩气，手动操作手动夹钳，启动上运动机构，带动上装配组件运动至上极限位，同时启动下运动机构，带动下装配组件运动至下极限位，手动取下加工好的轴承；

S8：在步骤S1~S7工作过程中测温和摄像监控实时监控并将工作状态存储到控制器内。

本发明采用在密封环境内进行无氧热装配，装配精度达到10μm，装配同轴度达到5μm，是普通装配要求精度的10倍以上。其中加热装置使用电磁感应加热，环保，污染少；装配过程中密封罩内真空度≤5Pa，充高纯度氩气，轴承外套保持原色，延长轴承外套使用寿命。上装配组件与下装配组件工位更换方便，可热装配多种尺寸的工件；且运动部分采用西门子伺服电机控制，精确控制，定位准确，进一步确保了轴承的加工进度，增加了轴承的使用寿命。本发明的轴承热装配方法，为轴承装配提供了新的形式，降低了安装难度，大大提高安装精度和轴承使用寿命，具有较高的推广价值。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明整体结构示意图。

图2为本发明不装配机壳状态示意图。

图3为本发明上运动机构与上装配组件连接状态示意图。

图4为本发明密封罩与上装配组件配合状态示意图。

图5为本发明定位座与定位环结构示意图。

图6为本发明下运动机构与下装配组件连接状态示意图。

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付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。

如图1、2所示，实施例1，一种不锈钢覆铜轴承热装配装置，包括机壳11和支撑架1，支撑架1位于机壳11内，机壳11上部设置有预留孔16和观察窗17。机壳11下部设置有接线端子罩18、地线螺丝孔19、空气开关安装位20、进水孔一21和出水孔一22，便于装置的安装。进水孔一21与进水管703之间、出水孔一22与出水管704之间设置有连接水管。所述支撑架1上部设有操作平台2，支撑架可采用方形钢管焊接而成的方管框架，操作平台通过螺丝固定在所述方管框架上面。支撑架1下部设有下运动机构4，操作平台2上设有上运动机构3和上装配组件6，上运动机构3上设有能上下运动的密封罩5和对密封罩进行加热的加热装置7，即上运动机构能带动密封罩和加热装置上下运动，加热装置优选采用电磁加热装置。上装配组件6与密封罩5相对应，且上装配组件6上连接有抽真空装置9，抽真空装置用于将密封罩内的空气抽出，确保轴承在无氧环境下进行精确安装，防止工件加热氧化。所述下运动机构4上设有能上下运动的下装配组件8，下装配组件8与上装配组件6相对应，上装配组件用于支撑定位轴承外套，下装配组件用于支撑定位轴承磁芯，下装配组件带动轴承磁芯向上运动至密封罩内与轴承外套进行热装配，提高安装精度。

进一步，如图3所示，所述上运动机构3包括设置在操作平台2上的第一模组支架301，第一模组支架301上设有上滑动支板302，上滑动支板302通过滑动机构与第一模组支架301相连接，在滑动结构的作用下，上滑动支板沿第一模组支架上下运动。上滑动支板302上通过螺栓连接有提升板303，密封罩5固定在提升板303上，加热装置7设置在上滑动支板302，确保两者之间互不干涉。

优选地，所述滑动机构包括竖直设置在第一模组支架301上的直线导轨Ⅰ304和驱动直线导轨Ⅰ304运动的第一伺服电机305，第一伺服电机带动直线导轨Ⅰ转动，进而带动上滑动支板302上下运动。上滑动支板302上设有第一支架306和第二支架307，第一支架306上设有第一摄像监控头308，第二支架307上设有第一红外测温器309。第一摄像监控头308和第一红外测温器309对上滑动支板进行温度等情况监测。上滑动支板在直线导轨Ⅰ上具有上上极限位、下极限位和工作位，在第一伺服电机的作用下，上滑动支板带动第一支架、第二支架、加热装置和密封罩上下运动。

如图4所示，实施例2，一种不锈钢覆铜轴承热装配装置，所述密封罩5包括上罩体501和下罩体502，上罩体501和/或下罩体502通过拉升杆505固定在上运动机构3的上滑动支板302上；上滑动支板上设置有3个拉升杆，分别为拉升杆一、拉升杆二和拉升杆三，所述拉升杆一、拉升杆二和拉升杆三两端设置有螺纹，所述拉升杆一、拉升杆二和拉升杆三上部通过螺母与上滑动支板固定连接；拉升杆一、拉升杆二和拉升杆三上部通过螺母与上罩体501或下罩体连接，保证密封罩的稳定性。下罩体502通过螺栓与上罩体501相连接，且上罩体501和下罩体502之间设有密封圈Ⅰ503，确保密封罩整体的密封性。下罩体502的下端面设有密封圈Ⅱ504，确保密封罩与操作平台接触时的密封性，下罩体502通过压固机构压紧在操作平台2上，提高密封罩与操作平台之间的的密封性，便于抽真空。优选地，所述压固机构包括设置在操作平台2上的3个手动夹钳10，手动夹钳10对应分布在下罩体502的四周，当密封罩下降到与操作平台接触时，将手动手动夹钳压固在下罩体上，保证密封罩与操作平台的密封配合。

进一步，所述加热装置7包括同轴变压器701，同轴变压器701的电磁感应加热线圈702套设且不接触设置在密封罩5的上罩体上，方便对位于上装配组件上的轴承外套进行感应加热。优选地，所述同轴变压器701的下部设有进水管703、出水管704和谐振线管705，便于装置的安装。所述操作平台2上设有第三支架12和第四支架13，第三支架12上设有第二摄像监控头14，第四支架13上设有第二红外测温器15。第二摄像监控头和第二红外测温器用于对工作过程中的密封罩体等进行温度和工件转配情况的实时监测。

其他结构与实施例1相同。

如图5所示，实施例3，一种不锈钢覆铜轴承热装配装置，所述上装配组件6包括通过螺栓固定在操作平台2上的支柱管601，支柱管601内部中空，支柱管601与密封罩5同轴线设置，且当密封罩向下运动时，密封罩5能将支柱管601密封遮盖，为定位环上的轴承外套与下装配组件上的轴承磁芯能在密封罩内进行精确热装配提供环境。支柱管601上设有定位座602，定位座内部中空且与支柱管同轴线设置，定位座602上部设有定位环槽，定位环槽内设有定位环603，定位环603与支柱管601同轴线设置，定位环的内部设有安装槽用于定位轴承外套，保证轴承外套的定位精度。下装配组件8与定位环603、支柱管601相对应，即下装配组件8的装配立柱与定位环603、支柱管601中轴线设置，确保装配立柱上的轴承磁芯与定位环上的轴承外套高精度配合。优选地，所述支柱管601的下部设有充气头604和抽气头605，充气头604与外部氩气源连接，用于向密封罩内通入氩气，防止工件被氧化，抽气头605与抽真空装置9连接，抽真空装置采用真空泵，用于对处于密封状态下的密封罩进行抽真空。充气头604和抽气头605均位于密封罩5的遮盖范围内，保证密封罩与操作平台密封接触时，充气头和抽气头能作用在密封罩内。

进一步，如图6所示，所述下运动机构4包括设置在支撑架1上的第二模组支架401，第二模组支架401上设有直线导轨Ⅱ402和驱动直线导轨Ⅱ402运动的第二伺服电机403，下装配组件8设置在直线导轨Ⅱ402上，在第二伺服电机的作用下，下装配组件能沿直线导轨Ⅱ进行上下运动，直线导轨Ⅱ上设有上极限位、下极限位和工作位，下装配组件在上述上极限位、下极限位和工作位进行运动。所述下装配组件8包括底托801和设置在操作平台2底面的导向轴套802，导向轴套802与操作平台2之间设有密封圈Ⅲ803，确保密封性。底托801上设有调位平台805，调位平台805上设有装配立柱804，使用时，轴承磁芯设置在装配立柱上，手动调节调位平台，带动装配立柱在平面上运动，用于其位置的调节，操作更加灵活。处于工作位点的装配立柱804向上穿过导向轴套802伸进上装配组件6的支柱管内，使装配立柱上的轴承磁芯与定位环上的轴承外套间隙配合。其他结构与实施例2相同。

实施例4：一种基于实施例2或3所述不锈钢覆铜轴承热装配装置的轴承热装配装置方法，步骤如下：

S1：放置工件：上运动机构3带动上装配组件6处在上极限位，下运动机构4带动下装配组件8处在下极限位，将加工轴承的轴承外套手动放置在上装配组件6的定位环上，轴承磁芯放置在下装配组件8的装配立柱上；

S2：抽真空：按下启动按钮，上运动机构3带动密封罩5下降至工作位，手动操作手动夹钳10使密封罩与操作平台密封；启动抽真空装置9，将密封罩里面的气压抽至5Pa以下，关闭抽真空装置9；

S3：充氩气：向密封罩内充高纯度的氩气，按照工艺保证氩气流速；

S4：加热轴承外套：启动感应加热的加热装置7，将轴承外套加热至800℃后停止加热，此时轴承外套膨胀，内径变大；

S5：装配轴承：启动运动机构4带动下装配组件8上升至工作位，下装配组件8将轴承磁芯顶进加热后的轴承外套的内径，此时两者间隙配合，装配成轴承；

S6：冷却：静止一段时间，等待步骤S5中的轴承自然冷却到60℃以下，此时轴承外套收缩，内径变小，此时与轴承磁芯接触配合，完成装配；

S7：取工件：停止通氩气，手动操作手动夹钳，启动上运动机构3，带动上装配组件6运动至上极限位，同时启动下运动机构4，带动下装配组件8运动至下极限位，手动取下加工好的轴承；

S8：在步骤S1~S7工作过程中通过第一、第二红外测温传感器测温，通过第一、第二摄像监控头进行实时监控并将工作状态存储到控制器内，便于对装配过程进行精确检测。

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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种不锈钢覆铜轴承热装配装置，包括机壳（11）和支撑架（1），支撑架（1）位于机壳（11）内，其特征在于：所述支撑架（1）上部设有操作平台（2），支撑架（1）下部设有下运动机构（4），操作平台（2）上设有上运动机构（3）和上装配组件（6），上运动机构（3）上设有能上下运动的密封罩（5）和对密封罩进行加热的加热装置（7），上装配组件（6）与密封罩（5）相对应，且上装配组件（6）上连接有抽真空装置（9）；所述下运动机构（4）上设有能上下运动的下装配组件（8），下装配组件（8）与上装配组件（6）相对应。

2.根据权利要求1所述的不锈钢覆铜轴承热装配装置，其特征在于：所述上运动机构（3）包括设置在操作平台（2）上的第一模组支架（301），第一模组支架（301）上设有上滑动支板（302），上滑动支板（302）通过滑动机构与第一模组支架（301）相连接，上滑动支板（302）上设有提升板（303），密封罩（5）固定在提升板（303）上，加热装置（7）设置在上滑动支板（302）。

3.根据权利要求2所述的不锈钢覆铜轴承热装配装置，其特征在于：所述滑动机构包括竖直设置在第一模组支架（301）上的直线导轨Ⅰ（304）和驱动直线导轨Ⅰ（304）运动的第一伺服电机（305），上滑动支板（302）上设有第一支架（306）和第二支架（307），第一支架（306）上设有第一摄像监控头（308），第二支架（307）上设有第一红外测温器（309）。

4.根据权利要求1~3任一项所述的不锈钢覆铜轴承热装配装置，其特征在于：所述密封罩（5）包括上罩体（501）和下罩体（502），上罩体（501）和/或下罩体（502）通过拉升杆（505）固定在上运动机构（3）的上滑动支板（302）上，下罩体（502）通过螺栓与上罩体（501）相连接，且上罩体（501）和下罩体（502）之间设有密封圈Ⅰ（503），下罩体（502）的下端面设有密封圈Ⅱ（504），下罩体（502）通过压固机构压紧在操作平台（2）上。

5.根据权利要求4所述的不锈钢覆铜轴承热装配装置，其特征在于：所述压固机构包括设置在操作平台（2）上的手动夹钳（10），手动夹钳（10）对应分布在下罩体（502）的四周。

6.根据权利要求1~3、5任一项所述的不锈钢覆铜轴承热装配装置，其特征在于：所述加热装置（7）包括同轴变压器（701），同轴变压器（701）的电磁感应加热线圈（702）套设且不接触设置在密封罩（5）上。

7.根据权利要求6所述的不锈钢覆铜轴承热装配装置，其特征在于：所述同轴变压器（701）的下部设有进水管（703）、出水管（704）和谐振线管（705）；所述操作平台（2）上设有第三支架（12）和第四支架（13），第三支架（12）上设有第二摄像监控头（14），第四支架（13）上设有第二红外测温器（15）。

8.根据权利要求1~3、5、7任一项所述的不锈钢覆铜轴承热装配装置，其特征在于： 所述上装配组件（6）包括固定在操作平台（2）上的支柱管（601），支柱管（601）与密封罩（5）同轴线设置，且密封罩（5）能将支柱管（601）密封遮盖；支柱管（601）上设有定位座（602），定位座（602）上设有定位环（603），定位环（603）与支柱管（601）同轴线设置，下装配组件（8）与定位环（603）、支柱管（601）相对应。

9.根据权利要求8所述的不锈钢覆铜轴承热装配装置，其特征在于：所述支柱管（601）的下部设有充气头（604）和抽气头（605），充气头（604）与外部氩气源连接，抽气头（605）与抽真空装置（9）连接，充气头（604）和抽气头（605）均位于密封罩（5）的遮盖范围内。

10.根据权利要求1~3、5、7、9任一项所述的不锈钢覆铜轴承热装配装置，其特征在于：所述下运动机构（4）包括设置在支撑架（1）上的第二模组支架（401），第二模组支架（401）上设有直线导轨Ⅱ（402）和驱动直线导轨Ⅱ（402）运动的第二伺服电机（403），下装配组件（8）设置在直线导轨Ⅱ（402）上；所述下装配组件（8）包括底托（801）和设置在操作平台（2）底面的导向轴套（802），导向轴套（802）与操作平台（2）之间设有密封圈Ⅲ（803），底托（801）上设有调位平台（805），调位平台（805）上设有装配立柱（804），处于工作位点的装配立柱（804）向上穿过导向轴套（802）伸进上装配组件（6）内。

11.一种基于如权利要求1~10任一项所述不锈钢覆铜轴承热装配装置的轴承热装配装置方法，其特征在于：步骤如下：

S1：放置工件：上运动机构（3）带动上装配组件（6）处在上极限位，下运动机构（4）带动下装配组件（8）处在下极限位，将加工轴承的轴承外套手动放置在上装配组件（6）上，轴承磁芯放置在下装配组件（8）上；

S2：抽真空：按下启动按钮，上运动机构（3）带动密封罩（5）下降至工作位，手动操作手动夹钳（10）使密封罩与操作平台密封；启动抽真空装置（9），将密封罩里面的气压抽至5Pa以下，关闭抽真空装置（9）；

S3：充氩气：向密封罩内充高纯度的氩气，按照工艺保证氩气流速；

S4：加热轴承外套：启动感应加热的加热装置（7），将轴承外套加热至800℃后停止加热；

S5：装配轴承：启动运动机构（4）带动下装配组件（8）上升至工作位，下装配组件（8）将轴承磁芯顶进加热后的轴承外套内，装配成轴承；

S6：冷却：静止一段时间，等待步骤S5中的轴承自然冷却到60℃以下；

S7：取工件：停止通氩气，手动操作手动夹钳，启动上运动机构（3），带动上装配组件（6）运动至上极限位，同时启动下运动机构（4），带动下装配组件（8）运动至下极限位，手动取下加工好的轴承；

S8：在步骤S1~S7工作过程中测温和摄像监控实时监控并将工作状态存储到控制器内。

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