CN116765796B - 一种航空发动机附件传动机匣齿轮轴轴承压装与测量设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种航空发动机附件传动机匣齿轮轴轴承压装与测量系统，本发明系统包括轴承加温组件、压装移栽组件、上下压头工装组件、压装轴承组件、三轴机械手组件、齿轮轴上料组件、产品翻转组件、齿轮轴轴承跨距检测组件、快换的产品夹持组件、外框架组件。将产品及轴承放置在对应工装后放置于设备固定位置完成后续所有的自动化压装及检测过程，实现压装、压力监控于一体，检测数据实时监控，操作简单，能够保证产品的压装质量。通过自动化轴承压装技术，能够在提高轴承装配精度的同时，还能够有效提升生产效率，且能够避免轴承由于敲打而造成的损坏，安全可靠，实用性强。

Description

一种航空发动机附件传动机匣齿轮轴轴承压装与测量设备

技术领域

本发明属于航空技术领域，尤其涉及一种航空发动机附件传动机匣齿轮轴轴承压装与测量设备。

背景技术

轴承是一种将相对运动限制在所需的运动范围内并减少运动部件之间摩擦的机械元件，它的精度、性能、寿命和可靠性对主机的精度、性能、寿命和可靠性起着决定性的作用。

现有技术中，航空产品轴承的装配主要是采用手工及简单的工具，轻击轴承将其安装到与之配合的工件上，手动或其他设备压入，压入过程操作复杂，且会对工作人员的人身安全造成一定的威胁。

轴承在压装后一般采用人工进行检测，然而，依靠纯人工检查，效率低，并且准确性差，严重影响航空产品的安全性，且使用人工测量过程无法完全做到信息的数据采集和自动化设备对接。

发明内容

本发明的目的是提供一种航空飞机发动机附件传动机匣齿轮轴轴承压装与测量设备，这种设备能够实现齿轮轴轴承自动化压装，提高轴承装配精度及生产效率，避免传统人工装配轴承由于敲打而造成的损坏，安全可靠，实用性强；并且其自动检测组件可以根据需要检测产品的跨距进行变更，实现自动化检测。

本发明的技术方案具体如下：

.本发明首先提供了一种航空飞机发动机附件传动机匣齿轮轴轴承压装与测量设备，包括：

外框架组件，用于作为所述齿轮轴轴承压装与测量设备的载体；

轴承加温组件，设置在所述外框架组件内，用于盛放轴承并对轴承进行加温；

压装轴承组件，用于将轴承压装到齿轮轴上；

上下压头工装组件，设置在外框架组件上，包括上压头工装托盘、下压头工装托盘、上压头工装、下压头工装；所述上压头工装放置在上压头工装托盘上，下压头工装放置在下压头工装托盘；所述上压头工装和下压头工装用于紧固轴承；

压装移栽组件，用于夹持齿轮轴并将齿轮轴移动至压装轴承组件下方进行压装；

三轴机械手组件，设置在外框架组件上表面，用于抓取轴承、齿轮轴、上压头工装或下压头工装并将其进行移动；

齿轮轴轴承跨距检测组件，设置在外框架组件上，用于测量齿轮轴上两个轴承之间的跨距；包括精密接触式位移传感器、工装升降模组、传感器升降平台以及精密移动模组；所述工装升降模组具有两组，一组工装升降模组用于根据齿轮轴外径尺寸的变化进行调整；另一组工装升降模组和传感器升降平台上均设置有精密接触式位移传感器，另一组工装升降模组和传感器升降平台进行配合升降，从而使精密接触式位移传感器能够在检测过程能同时接触轴承内圈位置。

作为本发明的优选方案，所述轴承加温组件包括自动开关门加温箱和轴承快换工装托盘，所述轴承快换工装托盘设置在自动开关门加温箱内部，轴承快换工装托盘用于放置轴承；所述自动开关门加温箱用于对轴承进行加温。

作为本发明的优选方案，所述压装轴承组件包括伺服压机、中心修正模块和快换模块机器人端；所述伺服压机内置位移压力传感器，在压装的过程实时反馈压装的数据；中心修正模块用于导向压装工装与需要压装的轴承；快换模块机器人端用于与上压头工装配合进行压装。

作为本发明的优选方案，外框架组件上还设置有用于放置待压装的齿轮轴上料组件以及用于将齿轮轴进行多角度翻转的产品翻转组件。

作为本发明的优选方案，所述装置海包括齿轮轴上料组件，所述齿轮轴上料组件包括齿轮轴上料托盘和手动移动平台；手动移动平台滑动设置在外框架组件上；齿轮轴上料托盘设置在手动移动平台上可根据实际需要压装的齿轮轴类型更换。

作为本发明的优选方案，所述三轴机械手组件，包括三轴模组以及快换模块夹持端，三轴模组可为快换模块夹持端提供X\Y\Z三个方向的运动，快换模块夹持端用于夹取轴承和压头工装并进行搬运。

作为本发明的优选方案，所述精密接触式位移传感器使用气动式传感器，使用过程通过通气实现自动接触，反馈两个轴承之间的跨距值。

作为本发明的优选方案，所述齿轮轴轴承压装与测量设备还包括产品夹持组件，所述产品夹持组件包括多个不同规格夹爪，所述夹爪用于安装到三轴机械手组件上用于夹取轴承或齿轮轴。

本发明还提供了一种上述齿轮轴轴承压装与测量设备的压装与测量方法，包括以下步骤：

1)将待安装的轴承根据轴承种类放置在轴承加温组件后将通过轴承加温组件对轴承进行加温；

2)在对轴承进行加温的过程中，三轴机械手组件从上压头工装托盘上抓取与轴承匹配的上压头工装并从下压头工装托盘上抓取与待安装齿轮轴匹配的下压头工装；将上压头工装和下压头工装设置在压装移栽组件上；

3)三轴机械手组件抓取需要压装的齿轮轴，将齿轮轴转移到设置在压装移栽组件的下压头工装上，通过下压头工装对齿轮轴进行夹持；

4)待轴承加热到需要压装的温度后，三轴机械手组件抓取一个轴承并将轴承转移到设置在压装移栽组件的上压头工装上，通过上压头工装对轴承进行夹持；

5)将夹持有齿轮轴以及轴承的压装移栽组件移动到压装轴承组件下方，压装轴承组件将轴承压装到齿轮轴的一端；

6)待齿轮轴的一端完成轴承的安装后，压装移栽组件从压装轴承组件下方移出，将齿轮轴翻转180度；三轴机械手组件在次抓取一个轴承并将轴承转移到设置在压装移栽组件的上压头工装上，压装移栽组件移动到压装轴承组件下方，压装轴承组件将轴承压装到齿轮轴的另一端；

7)压装移栽组件将两端都压装有轴承的齿轮轴从压装轴承组件下方移出，机械手抓取压装好的齿轮轴至齿轮轴轴承跨距检测组件的工装升降模组上。

8)精密移动模组根据齿轮轴轴承的跨距进行前后方向的移动；一组工装升降模组根据齿轮轴外径尺寸进行位置的调整，另一组工装升降模组和传感器升降平台进行配合升降使各自的精密接触式位移传感器同时接触两端轴承内圈；

9)精密接触式位移传感器接触两端轴承内圈后得出传感器测量值，并将传感器测量值以及精密移动模组移动量与理论值进行对比，从而计算出当前测量的齿轮轴实际的两个轴承之间的跨距。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、本发明中，通过快换模块自动更换产品夹爪，经过机械手进行齿轮轴及轴承的搬运过程，通过快换模块自动更换上下压头工装能够实现齿轮轴轴承自动化压装，提高轴承装配精度及生产效率，避免传统人工装配轴承由于敲打而造成的损坏，安全可靠，实用性强，轴承在送料以及压入过程中，全程定位导向，精度高、配合牢固，实现数据追踪实时反馈。

2、本发明中，通过设计的自动检测组件，在工作控制器PLC的控制下，可以根据需要检测产品的跨距进行变更，实现自动化检测及产品下料，全程可以实时数据采集数据追溯，剔除不良品。

附图说明

图1为本发明实施例中航空飞机发动机附件传动机匣齿轮轴轴承压装与测量设备的结构示意图；

图2为本发明实施例中航空飞机发动机附件传动机匣齿轮轴轴承压装与测量设备轴承加温组件的结构示意图；

图3为本发明实施例中航空飞机发动机附件传动机匣齿轮轴轴承压装与测量设备压装移栽组件的结构示意图；

图4为本发明实施例中航空飞机发动机附件传动机匣齿轮轴轴承压装与测量设备上下压头工装组件的结构示意图；

图5为本发明实施例中航空飞机发动机附件传动机匣齿轮轴轴承压装与测量设备压装轴承组件的结构示意图；

图6为本发明实施例中航空飞机发动机附件传动机匣齿轮轴轴承压装与测量设备三轴机械手组件的结构示意图；

图7为本发明实施例中航空飞机发动机附件传动机匣齿轮轴轴承压装与测量设备齿轮轴上料组件的结构示意图；

图8为本发明实施例中航空飞机发动机附件传动机匣齿轮轴轴承压装与测量设备产品翻转组件的结构示意图。

图9为本发明实施例中航空飞机发动机附件传动机匣齿轮轴轴承压装与测量设备齿轮轴轴承跨距检测组件的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明做进一步阐述和说明。所述实施例仅是本公开内容的示范且不圈定限制范围。本发明中各个实施方式的技术特征在没有相互冲突的前提下，均可进行相应组合。

如图1所示，为本发明的一种航空飞机发动机附件传动机匣齿轮轴轴承压装与测量设备，包括用于作为所述齿轮轴轴承压装与测量设备载体的外框架组件10、设置在外框架组件10内用于盛放轴承并对轴承进行加温轴承加温组件1、用于将轴承压装到齿轮轴上的压装轴承组件4、设置在外框架组件10上的上下压头工装组件3、用于夹持齿轮轴并将齿轮轴移动至压装轴承组件4下方进行压装的压装移栽组件2、用于抓取工件并将其进行移动的三轴机械手组件5、以及用于对压装好的齿轮轴进行检测的齿轮轴轴承跨距检测组件8.

如图4所示，上下压头工装组件3包括上压头工装托盘23、下压头工装托盘24、上压头工装25、下压头工装26；所述上压头工装25放置在上压头工装托盘23上，下压头工装26放置在下压头工装托盘24；所述上压头工装25和下压头工装26用于紧固轴承；如图9所示，齿轮轴轴承跨距检测组件8，设置在外框架组件10上，用于测量齿轮轴上两个轴承之间的跨距；包括精密接触式位移传感器11、工装升降模组12、传感器升降平台13以及精密移动模组14；所述工装升降模组12具有两组，一组工装升降模组12用于根据齿轮轴外径尺寸的变化进行调整；另一组工装升降模组12和传感器升降平台13上均设置有精密接触式位移传感器11，另一组工装升降模组12和传感器升降平台13进行配合升降，从而使精密接触式位移传感器11能够在检测过程能同时接触轴承内圈位置。

如图2所示，为本发明一个实施例中轴承加温组件1包括自动开关门加温箱18和轴承快换工装托盘19，轴承快换工装托盘19设置在自动开关门加温箱18内，轴承快换工装托盘19用于放置轴承；所述自动开关门加温箱18用于对轴承进行加温。人工上料为将轴承根据产品种类放置在轴承快换工装托盘19上，然后整体放置于自动开关门加温箱18进行轴承加温，如图7所示为本发明一种航空飞机发动机附件传动机匣齿轮轴轴承压装与测量设备齿轮轴上料组件结构示意图，人工将手动移动平台35拉出，然后依次根据需要压装的齿轮轴放置在对应的齿轮轴上料托盘34，放置完成后将手动移动平台35退回至初始状态，通过结构内的柱塞把当前移动平台的位置固定，待轴承加热到需要压装的温度后开始后续产品压装。

如图6为本发明三轴机械手组件结构示意图，根据需要压装的轴承型号，本实施例中设置有两个三轴机械手；其中一侧的三轴机械手抓取快换的产品夹持组件9的夹爪，取对应的下压头工装放置在图3所示的压装移栽组件2的产品上下压头工装21上，然后三轴机械手放置下压头后夹爪处于初始状态，三轴机械手移动至上压头工装托盘23取对应需要压装轴承型号的上压头工装，将上压头工装25放置于图3所示的压装移栽组件2的产品上下压头工装21的上压头工装上，然后移动至如图5所示的压装轴承组件4下方，压装轴承组件4包括伺服压机27、中心修正模块28、快换模块机器人端29。压装轴承组件4通过伺服电机提供压机动力，内置位移压力传感器，在压装的过程可以实时反馈压装的数据到压机显示屏，中心修正模块28可以快速导向压装工装与需要压装的轴承和产品，补偿结构累积误差和产品误差造成的中心不一致问题，快换模块机器人端29可以与上压头工装25配合，根据需要压装的轴承尺寸规格及时进行更换工装。伺服压机向下升降通过上压头工装的快换模块与压机下方的快换模块连接从而抓取上压头工装至最顶端待压装的位置，然后将位移平台20移动到取轴承及齿轮轴位置。此时另外一侧的三轴机械手抓取快换的产品夹持组件9的夹爪，移动至齿轮轴上料组件6上取对应的需要压装的齿轮轴产品，放置齿轮轴在下压头工装26位置后取快换的产品夹持组件9更换去轴承夹爪，然后去轴承加温组件1去取需要压装的轴承后将轴承放置在轴承工装22位置，轴承通过移动位移平台20移动到压装轴承组件4下，伺服压机通过上压头工装抓取轴承至工作位，然后移动位移平台20将需要压装的齿轮轴移动到压装轴承组件4下，伺服压机开始压装轴承。待一端的轴承完成后移动位移平台20将完成压装的齿轮轴移动至上料工位，机械手抓取完成压装了一端的齿轮轴到如图8所示的产品翻转组件7，产品翻转组件7包含翻转伺服组件36和翻转气动夹爪37；用于将齿轮轴夹持并进行多角度翻转，此时产品翻转180度。与此同时，根据另外一端需要压装的轴承判断是否需要更换对应的上下压头工装，若需要，可以根据上述所说步骤更换对应的上下压头工装，如不需要则通过机械手抓取已经翻转180度的齿轮轴至产品上下压头工装21的下压头工装上，考虑齿轮轴需要压装两端的轴承，待完成一端的轴承压装后，需要根据压装的另外一端的轴承型号去轴承加温组件1取对应的轴承至轴承工装22的位置，轴承通过移动位移平台20移动到压装轴承组件4下，伺服压机通过上压头工装抓取轴承至工作位，然后移动位移平台20将需要压装的齿轮轴移动到压装轴承组件4下，伺服压机开始压装轴承。

如图9为本发明齿轮轴轴承跨距检测组件结构示意图，前期统计需要检测的所有齿轮轴轴承的跨距以及对应两端轴承的内径及外径尺寸,根据所有齿轮轴轴承的跨距可以通过PLC在精密移动模组14输入对应移动数据进行前后方向的移动，为保证产品放置在工装时处于水平放置状态，然后根据当前齿轮轴轴承产品两端轴承的外径值，计算两个轴承分别放置在对应产品工装上两者之间外径中心尺寸高度差值，通过PLC输入高度差值实现工装升降模组12上下升降，最后根据当前齿轮轴轴承产品两端轴承的内径值，计算两个轴承分别放置在对应产品工装上两者之间内径中心尺寸高度差值，通过PLC输入高度差值实现升降模组12和传感器升降平台13的升降，然后记录当前规格齿轮轴型号及对应所有模组数据并编号，依次类推不同规格的齿轮轴产品。待两端轴承都压装完成后，移动位移平台20将产品移动至上料位置，然后机械手抓取完成压装了两端的齿轮轴到产品翻转组件7，此时产品翻转90度，待翻转完成后机械手抓取完成翻转90度的产品至齿轮轴轴承跨距检测组件8。在需要检测前根据需要检测的齿轮轴对应编号输入PLC后，各个模组分别运行到需要移动位置，然后放置检测的产品到检测装置上，然后给精密接触式位移传感器11探头伸出，两探头分别与两端轴承内圈接触从而能够得出传感器测量值，通过伸出传感器的值和精密移动模组14移动量与理论值之间的对比从而计算出目前测量的齿轮轴产品实际的两个轴承之间的跨距完成检测过程。

待跨距检测完成后，机械手抓取完成了的齿轮轴到产品翻转组件7，此时产品翻转至0度位置，然后机械手抓取完成了翻转的齿轮轴到齿轮轴上料组件6位置，完成一个齿轮轴的两端轴承压装及跨距检测。后续的压装按照之前步骤进行，待所有放置的齿轮轴完成压装后人工在齿轮轴上料组件6位置进行取料。

本发明提供了一套飞机发动机附件传动机匣齿轮轴轴承压装与测量设备，具有结构紧凑、稳定性强等优点，能够实施数据监控及状态显示。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种航空飞机发动机附件传动机匣齿轮轴轴承压装与测量设备，其特征在于，包括

外框架组件(10)，用于作为所述齿轮轴轴承压装与测量设备的载体；

轴承加温组件(1)，设置在所述外框架组件(10)内，用于盛放轴承并对轴承进行加温；

压装轴承组件(4)，用于将轴承压装到齿轮轴上；

上下压头工装组件(3)，设置在外框架组件(10)上，包括上压头工装托盘(23)、下压头工装托盘(24)、上压头工装(25)、下压头工装(26)；所述上压头工装(25)放置在上压头工装托盘(23)上，下压头工装(26)放置在下压头工装托盘(24)；所述上压头工装(25)和下压头工装(26)用于紧固轴承；

压装移栽组件(2)，用于夹持齿轮轴并将齿轮轴移动至压装轴承组件(4)下方进行压装；

三轴机械手组件(5)，设置在外框架组件(10)上表面，用于抓取轴承、齿轮轴、上压头工装(25)或下压头工装(26)并将其进行移动；

齿轮轴轴承跨距检测组件(8)，设置在外框架组件(10)上，用于测量齿轮轴上两个轴承之间的跨距；包括精密接触式位移传感器(11)、工装升降模组(12)、传感器升降平台(13)以及精密移动模组(14)；所述工装升降模组(12)具有两组，一组工装升降模组(12)用于根据齿轮轴外径尺寸的变化进行调整；另一组工装升降模组(12)和传感器升降平台(13)上均设置有精密接触式位移传感器(11)，另一组工装升降模组(12)和传感器升降平台(13)进行配合升降，从而使精密接触式位移传感器(11)能够在检测过程中同时接触轴承内圈位置。

2.根据权利要求1所述的齿轮轴轴承压装与测量设备，其特征在于，所述轴承加温组件(1)包括自动开关门加温箱(18)和轴承快换工装托盘(19)，所述轴承快换工装托盘(19)设置在自动开关门加温箱(18)内，轴承快换工装托盘(19)用于放置轴承；所述自动开关门加温箱(18)用于对轴承进行加温。

3.根据权利要求1所述的齿轮轴轴承压装与测量设备，其特征在于，所述压装轴承组件(4)包括伺服压机(27)、中心修正模块(28)和快换模块机器人端(29)；所述伺服压机(27)内置位移压力传感器，在压装的过程实时反馈压装的数据；中心修正模块(28)用于导向压装工装与需要压装的轴承；快换模块机器人端(29)用于与上压头工装(25)配合进行压装。

4.根据权利要求1所述的齿轮轴轴承压装与测量设备，其特征在于，还包括齿轮轴上料组件(6)，所述齿轮轴上料组件(6)包括齿轮轴上料托盘(34)和手动移动平台(35)；手动移动平台(35)滑动设置在外框架组件(10)上；齿轮轴上料托盘(34)设置在手动移动平台(35)上可根据实际需要压装的齿轮轴类型更换。

5.根据权利要求1所述的齿轮轴轴承压装与测量设备，其特征在于，外框架组件(10)上还设置有用于将齿轮轴进行多角度翻转的产品翻转组件(7)以及用于放置待压装的齿轮轴上料组件(6)。

6.根据权利要求1所述的齿轮轴轴承压装与测量设备，其特征在于，所述三轴机械手组件(5)，包括三轴模组以及快换模块夹持端(33)，三轴模组可为快换模块夹持端(33)提供X\Y\Z三个方向的运动，快换模块夹持端(33)用于夹取轴承和压头工装并进行搬运。

7.根据权利要求1所述的齿轮轴轴承压装与测量设备，其特征在于，所述精密接触式位移传感器(11)使用气动式传感器，使用过程通过通气实现自动接触，反馈两个轴承之间的跨距值。

8.根据权利要求1所述的齿轮轴轴承压装与测量设备，其特征在于，还包括产品夹持组件(9)，所述产品夹持组件(9)包括多个不同规格夹爪，所述夹爪用于安装到三轴机械手组件(5)上用于夹取轴承或齿轮轴。

9.一种基于权利要求1所述齿轮轴轴承压装与测量设备的压装与测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)将待安装的轴承根据轴承种类放置在轴承加温组件(1)后将通过轴承加温组件(1)对轴承进行加温；

2)在对轴承进行加温的过程中，三轴机械手组件(5)从上压头工装托盘(23)上抓取与轴承匹配的上压头工装(25)并从下压头工装托盘(24)上抓取与待安装齿轮轴匹配的下压头工装(26)；将上压头工装(25)和下压头工装(26)设置在压装移栽组件(2)上；

3)三轴机械手组件(5)抓取需要压装的齿轮轴，将齿轮轴转移到设置在压装移栽组件(2)的下压头工装(26)上，通过下压头工装(26)对齿轮轴进行夹持；

4)待轴承加热到需要压装的温度后，三轴机械手组件(5)抓取一个轴承并将轴承转移到设置在压装移栽组件(2)的上压头工装(25)上，通过上压头工装(25)对轴承进行夹持；

5)将夹持有齿轮轴以及轴承的压装移栽组件(2)移动到压装轴承组件(4)下方，压装轴承组件(4)将轴承压装到齿轮轴的一端；

6)待齿轮轴的一端完成轴承的安装后，压装移栽组件(2)从压装轴承组件(4)下方移出，将齿轮轴翻转180度；三轴机械手组件(5)在次抓取一个轴承并将轴承转移到设置在压装移栽组件(2)的上压头工装(25)上，压装移栽组件(2)移动到压装轴承组件(4)下方，压装轴承组件(4)将轴承压装到齿轮轴的另一端；

7)压装移栽组件(2)将两端都压装有轴承的齿轮轴从压装轴承组件(4)下方移出，机械手抓取压装好的齿轮轴至齿轮轴轴承跨距检测组件(8)的工装升降模组(12)上；

8)精密移动模组根据齿轮轴轴承的跨距进行前后方向的移动；一组工装升降模组(12)根据齿轮轴外径尺寸进行位置的调整，另一组工装升降模组(12)和传感器升降平台(13)进行配合升降使各自的精密接触式位移传感器(11)同时接触两端轴承内圈；

9)精密接触式位移传感器(11)接触两端轴承内圈后得出传感器测量值，并将传感器测量值以及精密移动模组的移动量与理论值进行对比，从而计算出当前测量的齿轮轴实际的两个轴承之间的跨距。