CN217157502U - 一种教学式轴承零件组装工作台 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种教学式轴承零件组装工作台，包括基座台（1），基座台（1）内设有具有PLC编程的电路模块（8），基座台（1）上设有带载具（100）的输送装置（2），输送装置（2）的一侧设有轴承内外圈装配装置（3）、另一侧设有轴承内外圈拾取的转运装置（4）；输送装置（2）将载具（100）从首端向尾端输送，载具（100）输送到轴承内外圈转运区域后阻挡停止移动，轴承内外圈装配装置（3）装配轴承内外圈，装配后的轴承内外圈一同经过转运装置（4）转运至载具（100）上向尾端输送。本发明便于学生学习轴承的生产装配工艺过程，增加学生对电路和气路的认知学习，扩展学生对RFID技术、PLC编程和工业机器人通信等多方面的训练内容。

Description

一种教学式轴承零件组装工作台

技术领域

本发明涉及教学设备技术领域，具体涉及一种教学式轴承零件组装工作台。

背景技术

据人社部的预测，2020年，智能制造领域人才需求为750万人，人才缺口达300万人。到2025年，人才需求将到达900万人，人才缺口预计为450万人。由此可见智能制造行业技能型人才必定炙手可热，国家相关技能培训中心也会加强智能建造行业人才的培养。同时，为促进包括传统制造业在内的制造业转型升级，我国相继出台了一系列战略规划和政策措施：国务院印发《关于深化制造业与互联网融合发展的指导意见》等，对制造业数字化转型进行了全面部署；工业和信息化部、财政部等部门相继印发《智能制造发展规划（2016-2020年）》《工业互联网发展行动计划（2018-2020年）》等，明确了制造业数字化转型的具体目标和重点任务。这些文件从不同方面给予了支持政策与措施，对于推动我国制造业数字化水平不断提升，发挥了卓有成效的推动和促进作用。尽管我国制造业数字化转型已经取得了一定成效，但阻碍行业发展的难点问题依然不少。

面对当前形势，高校实践教学需要根据产业导向，重构学科专业体系，建设跨学科、跨专业，重综合的工程实训体系。为了便于学生学习轴承的生产装配工艺过程，同时增加学生对电路和气路的认知学习，扩展学生对RFID技术、PLC编程和工业机器人通信等多方面的训练内容，需要提供一种新的教具满足教学需求。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种教学式轴承零件组装工作台。

本发明采用了如下技术方案：

一种教学式轴承零件组装工作台，包括基座台，基座台内设有具有PLC编程的电路模块，其特征在于：所述基座台上设有带载具的输送装置，输送装置的一侧设有轴承内外圈装配装置、另一侧设有轴承内外圈拾取的转运装置；输送装置将载具从首端向尾端输送，载具输送到轴承内外圈转运区域后阻挡停止移动，轴承内外圈装配装置装配轴承内外圈，装配后的轴承内外圈一同经过转运装置转运至载具上向尾端输送。

进一步地，所述输送装置包括输送本体，输送本体包含一对平行设置的环形输送带，在一对环形输送带两外侧分别设有一个与输送本体连接的导向板，每个导向板沿着输送方向设置，在输送本体首端设有竖向朝上的第一气缸和起始位置传感器，第一气缸杆端连接用于限制载具移动的限位板；在输送本体的轴承内外圈转运区域中，设有缸竖向朝上的第二气缸和RFID读取器，第二气缸杆端连接用于限制载具移动阻挡板；在输送本体尾端设有终止位置传感器；所述载具内设有RFID芯片。

进一步地，所述轴承内外圈装配装置包括安装架，安装架具有由上到下依次平行设置的第一安装板和第二安装板；

第一安装板上连接外圈储料筒，外圈储料筒的一侧设有第一气缸、另一侧设有位于第一安装板上的第一贯穿孔，第三气缸杆端连接外圈推块，外圈储料筒底端与第一安装板之间留有第一间隙，第三气缸带动外圈推块经过第一间隙将轴承外圈推移至第一贯穿孔；

第二安装板上连接内圈储料筒，内圈储料筒的一侧设有第四气缸、另一侧设有位于第二安装板上的第二贯穿孔，第一、第二贯穿孔同轴，第四气缸杆端连接内圈推块，内圈储料筒底端与第二安装板之间留有第二间隙，第四气缸带动内圈推块经过第二间隙将轴承内圈推移至第二贯穿孔，在第二安装板下端设有第五气缸，第五气缸杆端连接与第二贯穿孔同轴设置的顶板，第五气缸带动顶板经过第一、第二贯穿孔将轴承内圈顶置上方的轴承外圈内。

进一步地，所述第一、第二间隙内还分别设有对射光电传感器。

进一步地，所述第一、第二贯穿孔边缘分别设有一组限位钉，限位钉用于限位轴承内外圈。

进一步地，所述内、外圈推块均包含等边V形缺口，等边V形缺口用于防止轴承内外圈推移时左右摆动。

进一步地，所述转运装置包括立柱，立柱上连接竖向运行的直线传动机构，直线传动机构上连接横向移动的滑台气缸，滑台气缸杆端连接安装座，安装座上连接电磁铁，电磁铁用于共同吸附轴承内外圈。

进一步地，所述安装座上还设有一对金属传感器，金属传感器用于检测是否吸附轴承内外圈。

进一步地，所述载具包括塑料材质的承载板，承载板两侧分别设有一对导轮，承载板上端面上分别设有环形凹槽和圆形槽，在环形凹槽内设有一组滚珠安装孔和下保持架安装孔，所述圆形槽内设有用于固定上保持架的一组凸起，凸起绕圆形槽圆心均布；所述承载板下端面设有用于起始、终止位置传感器检测用的金属顶丝。

进一步地，所述所述基座台上还设有人机交互的触摸屏和具有报警功能的三色灯组件。

本发明具的有益效果：

本方案中通过设置轴承内外圈装配装置，实现深沟球轴承内外圈的自动下料和自动装配功能，配合输送装置和转运装置，便于学生学习轴承的生产装配工艺过程，增加学生对电路和气路的认知学习，扩展学生对RFID技术、PLC编程和工业机器人通信等多方面的训练内容，直观的显示教学内容，增强了学生的学习兴趣，提高教学质量。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是输送装置的结构示意图；

图3是轴承内外圈装配装置的结构示意图；

图4是轴承内外圈装配装置纵向局部剖视结构示意图；

图5是图4中的A-A向局部剖视结构示意图；

图6是转运装置结构示意图；

图7是载具结构示意图；

图8是图7中B向结构示意图。

附图标记说明：

1、基座台；

2、输送装置；21、环形输送带；22、输送本体；221、输送架；222、输送轮；223、电机；23、导向板；24、第一气缸；25、起始位置传感器；26、限位板；27、第二气缸；28、RFID读取器；29、阻挡板；30、终止位置传感器；

3、轴承内外圈装配装置；31、安装架；32、第一安装板；321、外圈储料筒；322、第三气缸；323、第一贯穿孔；324、外圈推块；325、第一间隙；33、第二安装板；331、内圈储料筒；332、第四气缸；333、第二贯穿孔；334、内圈推块；335、第二间隙；336、第五气缸；337、顶板；34、对射光电传感器；35、限位钉；36、V形缺口；37、支撑杆；38、底板；

4、转运装置；41、立柱；42、直线传动机构；43、滑台气缸；44、安装座；45、电磁铁；46、金属传感器；47、立柱底板；48、封盖；

100、载具；101、RFID芯片；102、承载板；103、导轮；104、环形凹槽；105、滚珠安装孔；106、下保持架安装孔；107、圆形槽；108、凸起；109、金属顶丝；

5、触摸屏；6、操作按钮；7、三色灯组件；8、电路模块；9、滚轮。

具体实施方式

为使本发明更加清楚明白，下面结合附图对本发明的一种教学式轴承零件组装工作台进一步说明，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，一种教学式轴承零件组装工作台，用于深沟球轴承零件的组装。它包括基座台1，基座台1由铝型材组成的框型结构、四周面挡板以及工作台面组成，基座台1的工作台面作为整个工作台的承载面，底部设有一组带刹的滚轮9，方便工作台整体移动。在基座台1内设有PLC编程功能的电路模块8，作为整个工作台的电气系统。所述基座台1的工作台面上设有一个条状的输送装置2，输送装置2的宽度一侧设有轴承内外圈装配装置3、另一侧设有轴承内外圈拾取的转运装置4。所述输送装置2用于将载具100从首端向尾端输送，载具100输送至轴承内外圈转运区域后阻挡停止移动，轴承内外圈装配装置3用于装配轴承内外圈，装配后的轴承内外圈一同经过转运装置4转运至载具100上向尾端输送。在基座台1的前侧上还设有触摸屏5、一组操作按钮6和一个三色灯组件7，触摸屏5、操作按钮6和三色灯组件7均和电路模块8电学连接。所述触摸屏5用于实现人机交互功能，操作按钮6包含启动、停止和紧急停止按钮，三色灯组件7实现整个工作台的报警、提示功能。

如图2所示，所述输送装置2用于输送载具100，输送装置2包括输送本体22，输送本体22为电机驱动的带式输送结构，具有循环输送功能。其包括一个带支腿的输送架221，输送架221固定连接在基座台1的工作台面上。在输送架221两端分别转动连接输送轮222，输送轮222上共同连接一对平行设置的环形输送带21，右端的输送轮222上直联电机223。在一对环形输送带21两外侧分别设有一个导向板23, 每个导向板23连接在输送架221上且沿输送方向设置。在输送本体22起始端（左端）设有竖向朝上的第一气缸24和起始位置传感器25，第一气缸24固定连接在输送架221，其杆端连接用于限制载具100移动的限位板26，通过限位板26上下移动限制、阻挡载具100前移，起始位置传感器25的检测端朝上设置且位于第一气缸24左侧，通过传感器支架与输送架221固定连接。在输送本体22的轴承内外圈转运区域中（位于轴承内外圈装配装置3和转运装置4之间的区域），设有缸竖向朝上的第二气缸27和RFID读取器28，第二气缸27与输送架221固定连接，其杆端连接用于限制载具100移动的阻挡板29；在输送架221终止端通过传感器支架固定连接终止位置传感器30。其中，所述起始、终止位置传感器均为金属传感器。RFID读取器（即：无线射频识别）为现有技术，通过射频识别信号自动识别目标对象并获取相关数据，无须人工干预，可识别高速运动物体并可同时识别多个RFID标签，操作快捷方便。

如图3至图5所示，所述轴承内外圈装配装置3包括安装架31，安装架31具有由上到下依次平行设置的第一安装板32和第二安装板33，第一、第二安装板之间通过一组支撑杆37共同与底板38连接，底板38固定连接在基座台1的工作台面上。

在第一安装板32上连接外圈储料筒321，外圈储料筒321通过固定支架（图中未标示）与第一安装板32固定连接，使得外圈储料筒321底端与第一安装板之间形成第一间隙325，第一间隙325高度略大于轴承外圈的厚度。在外圈储料筒321的右侧设有与安装架31连接的第三气缸322，第三气缸322杆端连接外圈推块324，外圈推块324前端设有一个等腰V形缺口36，等边V形缺口36用于防止轴承内外圈推移时左右摆动。在外圈储料筒321的左侧设有位于第一安装板32上的第一贯穿孔323，第一贯穿孔323孔径小于轴承外圈直径、大于轴承内圈直径，在第一贯穿孔323边缘左侧设置一对对称分布的限位钉35，限位钉35为螺钉，螺接在第一安装板32上，用于限制轴承外圈与第一贯穿孔323同轴。所述第三气缸322带动外圈推块324经过第一间隙将轴承外圈推移至第一贯穿孔323。

在第二安装板33上连接内圈储料筒331，内圈储料筒331通过固定支架（图中未标示）与第二安装板33固定连接，使得内圈储料筒331底端与第二安装板之间形成第二间隙335，第二间隙335的高度略高于轴承内圈的厚度。在内圈储料筒331的左侧设有与安装架31连接的第四气缸332，第四气缸332杆端连接内圈推块334，内圈推块334前端也设有一个等腰V形缺口36。在内圈储料筒331右侧设有位于第二安装板33上的第二贯穿孔333，第一、第二贯穿孔同轴相通，并且，第二贯穿孔333孔径小于轴承内圈直径。在第二贯穿孔333右侧的边缘对称设置一对限位钉35，限位钉35用于限制轴承外圈与第二贯穿孔333同轴。第四气缸332带动内圈推块334经过第二间隙将轴承内圈推移至第二贯穿孔333。

在第二安装板下端设有第五气缸336，第五气缸杆端连接与第二贯穿孔333同轴设置的顶板337，顶板337与第二贯穿孔333间隙配合。第五气缸带动顶板337经过第一、第二贯穿孔将轴承内圈顶置上方的轴承外圈内，使轴承内、外圈同轴配合。

另外，在所述第一、第二间隙内还分别设有对射光电传感器34，对射光电传感器34分别固定在对应的固定支架上。对射光电传感器34用于分别检测区域内是否存在轴承内圈或轴承外圈。

如图6所示，所述转运装置4包括立柱41，立柱41为铝型材，上端通过立柱底板47与基座台1固定连接，顶端连接封盖48。在立柱41上连接竖向运行的直线传动机构42，直线传动机构42可以为伺服电机驱动的丝杆锁母传动机构、同步带传动机构或带导向的线性气缸等，具有精确位移的往复直线运动功能。在直线传动机构42的滑板上连接横向移动的滑台气缸43，滑台气缸43杆端连接L形的安装座44，在安装座底端连接电磁铁45，电磁铁45用于共同吸附装配后的轴承内、外圈。在安装座44上还设有一对金属传感器46，金属传感器46安装位置与带吸附轴承内、外圈位置相匹配，用于检测是否吸附轴承内外圈。

如图7、图8所示，所述载具100包括pom材质（赛钢）的承载板102，承载板两侧分别设有一对可自由转动的导轮103，每对导轮103通过与导向板23滚动接触实现载具100的移动导向。在承载板102上端面上分别设有环形凹槽104和圆形槽107，环形凹槽104的直径和圆形槽107直径与轴承外圈相同且可形成间隙定位配合。在环形凹槽104内设有一组滚珠安装孔105和下保持架安装孔106，一组滚珠安装孔105和下保持架安装孔106均以环形凹槽104圆心均布；所述圆形槽107内设有用于固定上保持架的一组凸起108，一组凸起108绕圆形槽107圆心均布；所述承载板102下端面设有用于起始、终止位置传感器检测用的金属顶丝109和RFID芯片101。其中，金属顶丝109作为起始、终止位置传感器的识别点；所述RFID芯片101配合RFID读取器28，在载具100移动过程中，RFID芯片刚好经过RFID读取器28的正上方。

所述电路模块8与上述各种传感器、RFID读取器以及各种执行部件连接，如气缸电磁控制、电磁铁等连接，均为本领域常规技术，此处不做详述。

本方案的运行过程：

1.先将空的载具100放置在输送装置2的起始端，输送装置2运行带动载具100向前运动，当载具100中的金属顶丝109经过起始位置传感器25时被识别，识别后输送装置2的第二气缸27上推阻挡板29阻止载具100向前移动，当载具100限位不动后，RFID读取器28读取上方载具100中的RFID芯片内容，此时信息内容为空，输送装置2中的第一气缸24上推限位板26防止其他的载具100前移。

2.轴承内外圈装配装置3运行，第三气缸322将轴承外圈推到第一贯穿孔323处定位；第四气缸332将轴承内圈推到第二贯穿孔333处定位，再通过第五气缸336将轴承内圈上推至轴承外圈形成配合，第三至第五气缸回位，准备下一次装配。

3. 转运装置4运行，通过在竖向平面内，直线传动机构42纵向移动和滑台气缸43移动相互组合，将电磁铁45对准装配后的轴承内、外圈并电磁吸取，然后移至载具100的环形凹槽104内，电磁铁45磁性消失并与轴承内、外圈脱离转运装置4的对应运动部件回位。RFID读取器28将轴承内外圈完成情况写入RFID芯片中，其中，RFID读取器28写入内容由电路模块8的PLC编程程序控制。

4. 当RFID读取器28读取RFID芯片信息内容后，第二气缸27带动阻挡板29回位，装有轴承内外圈的载具100继续移动，经过终止位置传感器30时，第一气缸24带动限位板26回位，下一个空的载具100前行，重复上述步骤。

本发明能够直观认知深沟球轴承的结构组成和生产装配工艺，增加学生对电路和气路运用认知学习，扩展学生对RFID技术、PLC编程和工业机器人通信等多方面的训练内容，可以直观的显示教学内容，增强了学生的学习兴趣，提高教学质量。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同替换、等效变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种教学式轴承零件组装工作台，包括基座台（1），基座台（1）内设有具有PLC编程的电路模块（8），其特征在于：所述基座台（1）上设有带载具（100）的输送装置（2），输送装置（2）的一侧设有轴承内外圈装配装置（3）、另一侧设有轴承内外圈拾取的转运装置（4）；输送装置（2）将载具（100）从首端向尾端输送，载具（100）输送到轴承内外圈转运区域后阻挡停止移动，轴承内外圈装配装置（3）装配轴承内外圈，装配后的轴承内外圈一同经过转运装置（4）转运至载具（100）上向尾端输送。

2.根据权利要求1所述的一种教学式轴承零件组装工作台，其特征在于：所述输送装置（2）包括输送本体（22），输送本体（22）包含一对平行设置的环形输送带（21），在一对环形输送带（21）两外侧分别设有一个与输送本体（22）连接的导向板（23），每个导向板（23）沿着输送方向设置，在输送本体（22）首端设有竖向朝上的第一气缸（24）和起始位置传感器（25），第一气缸杆端连接用于限制载具（100）移动的限位板（26）；在输送本体（22）的轴承内外圈转运区域中，设有缸竖向朝上的第二气缸（27）和RFID读取器（28），第二气缸杆端连接用于限制载具（100）移动阻挡板（29）；在输送本体（22）尾端设有终止位置传感器（30）；所述载具（100）内设有RFID芯片（101）。

3.根据权利要求2所述的一种教学式轴承零件组装工作台，其特征在于：所述轴承内外圈装配装置（3）包括安装架（31），安装架（31）具有由上到下依次平行设置的第一安装板（32）和第二安装板（33）；

第一安装板（32）上连接外圈储料筒（321），外圈储料筒（321）的一侧设有第三气缸（322）、另一侧设有位于第一安装板（32）上的第一贯穿孔（323），第三气缸（322）杆端连接外圈推块（324），外圈储料筒（321）底端与第一安装板之间留有第一间隙（325），第三气缸（322）带动外圈推块（324）经过第一间隙将轴承外圈推移至第一贯穿孔（323）；

第二安装板（33）上连接内圈储料筒（331），内圈储料筒（331）的一侧设有第四气缸（332）、另一侧设有位于第二安装板（33）上的第二贯穿孔（333），第一、第二贯穿孔同轴，第四气缸（332）杆端连接内圈推块（334），内圈储料筒（331）底端与第二安装板之间留有第二间隙（335），第四气缸（332）带动内圈推块（334）经过第二间隙将轴承内圈推移至第二贯穿孔（333），在第二安装板下端设有第五气缸（336），第五气缸杆端连接与第二贯穿孔（333）同轴设置的顶板（337），第五气缸带动顶板（337）经过第一、第二贯穿孔将轴承内圈顶置上方的轴承外圈内。

4.根据权利要求3所述的一种教学式轴承零件组装工作台，其特征在于：所述第一、第二间隙内还分别设有对射光电传感器（34），对射光电传感器（34）用于分别检测轴承内、外圈。

5.根据权利要求4所述的一种教学式轴承零件组装工作台，其特征在于：所述第一、第二贯穿孔边缘分别设有一组限位钉（35），限位钉（35）用于限位轴承内外圈。

6.根据权利要求5所述的一种教学式轴承零件组装工作台，其特征在于：所述内圈、外圈推块均包含等边V形缺口（36），等边V形缺口（36）用于防止轴承内外圈推移时左右摆动。

7.根据权利要求6所述的一种教学式轴承零件组装工作台，其特征在于：所述转运装置（4）包括立柱（41），立柱（41）上连接竖向运行的直线传动机构（42），直线传动机构（42）上连接横向移动的滑台气缸（43），滑台气缸（43）杆端连接安装座（44），安装座上连接电磁铁（45），电磁铁（45）用于共同吸附轴承内外圈。

8.根据权利要求7所述的一种教学式轴承零件组装工作台，其特征在于：所述安装座（44）上还设有一对金属传感器（46），金属传感器（46）用于检测是否吸附轴承内外圈。

9.根据权利要求8所述的一种教学式轴承零件组装工作台，其特征在于：所述载具（100）包括塑料材质的承载板（102），承载板两侧分别设有一对导轮（103），承载板（102）上端面上分别设有环形凹槽（104）和圆形槽（107），在环形凹槽（104）内设有一组滚珠安装孔（105）和下保持架安装孔（106），所述圆形槽（107）内设有用于固定上保持架的一组凸起（108），凸起（108）绕圆形槽（107）圆心均布；所述承载板（102）下端面设有用于起始、终止位置传感器检测用的金属顶丝（109）。

10.根据权利要求1或9所述的一种教学式轴承零件组装工作台，其特征在于：所述基座台（1）上还设有人机交互的触摸屏（5）、一组操作按钮（6）以及用于具有报警功能的三色灯组件（7）。

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