一种基于轴固定的轴承自动压装机组及其控制方法

技术领域

本发明属于轴承装配领域，具体地说是一种基于轴固定的轴承自动压装机组及其控制方法。

背景技术

在轴承箱上轴承装配的工艺过程中，有时需要同时装配轴，这就需要轴承内圈与轴配合到位，同时轴承外圈与轴承箱配合到位。目前，在传统该类型小型轴承装配中，一般采用人工装配，操作者人工提起轴并用手动压装装置压装轴承，操作性差，劳动强度大，效率低，且压装质量容易受操作失误的影响。

发明内容

针对传统人工轴承装配存在的上述不足，本发明的目的在于提供一种基于轴固定的轴承自动压装机组及其控制方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明的轴承自动压装机组包括框架、支撑台、升降机构、夹紧机构及压装机构，其中支撑台安装于所述框架的底部，该支撑台上放置轴承箱，所述轴承箱上放有待压装的轴承；所述升降机构安装于框架上，该升降机构的输出端安装有用于夹紧或松开轴的夹紧机构，所述夹紧机构上安装有用于将所述轴承进行压装的压装机构，该压装机构及所述夹紧机构通过升降机构的驱动同时升降；所述夹紧机构包括夹紧油缸、夹紧框架、夹紧板组件及夹持工装，该夹紧框架安装于所述升降机构的输出端，所述夹紧油缸固定在夹紧框架上，油缸输出端连接有与所述夹紧框架相对升降的夹紧板组件，所述夹持工装安装于升降机构输出端的下方，所述夹紧油缸通过驱动夹紧板组件向上压紧夹持工装、进而抱紧所述轴；所述压装机构包括伺服压机、压装柱及压板，该伺服压机安装于所述升降机构的输出端，所述压装柱与夹紧框架可相对升降地连接，该压装柱的上端与所述伺服压机的输出轴相连，所述压装柱的下端连接有用于压装轴承的压板。

其中：所述升降机构包括伺服电机、减速器、联轴器、丝杠、丝杠螺母及作为升降机构输出端的升降台，该伺服电机及减速器分别固定在所述框架上，所述丝杠转动安装于框架上，所述伺服电机的输出端通过减速器与联轴器一端相连，该联轴器的另一端与所述丝杠连接，所述丝杠螺母与丝杠螺纹连接、形成螺旋副，该丝杠螺母上连接有所述升降台。

所述升降台上安装有滑块，所述框架上沿升降台的升降方向固定有滑轨，所述滑块与滑轨滑动连接，该滑块在所述升降台升降时在滑轨上滑动。

所述升降台为上、下、后三面构成的框架结构，上面与下面之间通过立柱作为支撑，所述升降台的后侧与丝杠螺母相连；所述升降台的上面开有用于夹紧油缸及压装柱穿过的圆孔，该升降台的下面分别开有用于通过轴、压装柱、夹紧立柱的圆孔。

所述夹持工装包括夹持基座、夹紧块及弹簧，该夹持基座通过夹持固定件安装于所述升降机构的输出端的下方，所述夹持基座中间开孔，孔内沿周向均匀设置有多个相对于所述夹持基座浮动的夹紧块，每个所述夹紧块的上部与夹持基座的外沿之间均连接有弹簧。

每个所述夹紧块下部的外表面均为由上至下向内倾斜的斜面，所述夹紧油缸通过驱动夹紧板组件向上压紧各夹紧块的斜面，各所述夹紧块在夹紧板组件的作用下向中心压紧进而抱紧轴；所述夹紧油缸通过驱动夹紧板组件向下松开，各所述夹紧块分别通过弹簧的拉力复位，进而松开所述轴。

所述夹紧板组件包括夹紧上板、夹紧立柱及夹紧下板，该夹紧上板位于所述夹紧框架内，所述夹紧下板位于升降机构的输出端与所述压板之间，所述夹紧上板与夹紧下板之间通过夹紧立柱相连，该夹紧立柱分别与所述夹紧框架、升降机构的输出端穿出，并分别与所述夹紧框架、升降机构的输出端相对升降；所述夹紧下板在夹紧油缸的驱动下压紧夹持工装。

所述夹紧上板上安装有位移传感器移动端，所述升降机构的输出端上安装有位移传感器固定端，通过所述位移传感器移动端与位移传感器固定端测量所述夹紧上板与夹紧下板移动的位移值。

所述支撑台包括支撑底座、支撑立柱及支撑台面，该支撑底座固定于所述框架上，所述支撑台面通过多根支撑立柱与支撑底座固接，该支撑台面支撑并固定所述轴承箱。

本发明基于轴固定的轴承自动压装机组的控制方法为：

首先操作人员将所述轴与轴承在轴承箱上放好后，启动机组；

控制所述升降机构，使升降机构的输出端下降至下降位；

控制所述夹紧油缸驱动夹紧板组件向上压紧，使所述夹持工装抱紧轴；

根据工艺参数判断是否需要将所述轴提起设定距离，若需要，则控制所述升降机构，使升降机构的输出端上升至工作位；若不需要，提起轴，则所述升降机构的输出端的下降位即为工作位；

控制所述伺服压机驱动压板，通过所述压板向下压装轴承，使所述轴承的内圈与轴的配合到位，压装完成后所述伺服压机返回原位；

控制所述夹紧油缸驱动夹紧板组件向下返回原位，使所述夹持工装松开轴；

控制所述伺服压机驱动压板，通过所述压板向下二次压装轴承，使所述轴承的外圈与轴承箱的配合到位，压装完成后所述伺服压机返回原位；

控制所述升降机构，使升降机构的输出端上升至原位；等待执行下一次压装工作。

本发明的优点与积极效果为：

1.本发明实现轴承的自动压装，减轻了操作者的劳动强度，又能避免操作者人工操作失误造成的质量问题。

2.本发明的压装机组结构新颖，可以通过更换不同的夹持工装与压板来适应不同尺寸的轴承与轴。

3.本发明采用伺服电机定位，并使用伺服压机进行压装，运行精度高，压装质量好。

4.本发明的控制方法过程简单，衔接可靠。

附图说明

图1为本发明轴承自动压装机组的立体结构示意图；

图2为本发明轴承自动压装机组的结构主视图；

图3为本发明轴承自动压装机组的左视剖视图；

图4为本发明轴承自动压装机组中夹持工装的结构主视图；

图5为本发明轴承自动压装机组中夹持工装的结构俯视图；

图6为本发明控制方法的程序流程图；

其中：1为框架，2为支撑底座，3为支撑立柱，4为支撑台面，5为轴承箱，6为轴承，7为轴，8为伺服电机，9为减速器，10为联轴器，11为丝杠固定座，12为丝杠，13为丝杠螺母，14为升降台，15为滑块，16为滑轨，17为丝杠支撑座，18为伺服压机，19为压机支架，20为法兰盘，21为压装柱，22为夹紧油缸，23为夹紧框架，24为夹紧上板，25为夹紧立柱，26为夹持固定件，27为夹持工装，28为夹紧下板，29为压板，30为夹持基座，31为夹紧块，32为弹簧，33为位移传感器移动端，34为位移传感器固定端。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详述。

如图1～3所示，本发明的轴承自动压装机组包括框架1、支撑台、升降机构、夹紧机构及压装机构，其中支撑台安装于框架1的底部，该支撑台上放置轴承箱5，轴承箱5上放有待压装的轴承6；升降机构安装于框架1上，该升降机构的输出端安装有用于夹紧或松开轴7的夹紧机构，夹紧机构上安装有用于将轴承6进行压装的压装机构，该压装机构及夹紧机构通过升降机构的驱动同时升降。

本实施例的支撑台包括支撑底座2、支撑立柱3及支撑台面4，该支撑底座2固定于框架1上，支撑台面4通过多根支撑立柱3与支撑底座2固接，该支撑台面4支撑并固定轴承箱5。

本实施例的升降机构包括伺服电机8、减速器9、联轴器10、丝杠固定座11、丝杠12、丝杠螺母13、升降台14、滑块15、滑轨16及丝杠支撑座17，伺服电机8及减速器9分别固定在框架1的上端，丝杆固定座11固定在框架1的上侧，丝杠支撑座17固定在框架1的下侧，丝杠12的上下两端分别与丝杆固定座11、丝杠支撑座17转动连接；伺服电机8的输出端通过减速器9与联轴器10一端相连，该联轴器10的另一端与丝杠12连接，丝杠螺母13与丝杠12螺纹连接、形成螺旋副。本实施例的升降台14为上、下、后三面构成的框架结构，上面与下面之间使用四根立柱作为支撑，夹紧机构和压装机构均安装于升降台14上；升降台14的上面开有一个用于夹紧油缸22胶压装柱21通过的圆孔，下面的中心开有一个用于通过轴7的圆孔，中心圆孔的外围开有三个用于通过压装机构的压装柱21的圆孔，三个圆孔的外围再开有四个用于通过夹紧机构的夹紧立柱25的圆孔，升降台14的后侧与丝杠螺母13相连，由丝杠12驱动升降。本实施例在丝杠12的左右两侧各设置了一个滑轨16，滑轨16的高度方向即为升降台14的升降方向；左右两个滑轨16对称固定在框架1上，升降台14后侧的左右两端各上下固定有两个滑块15，滑块15与滑轨16滑动连接，在升降台14升降时，滑块15在滑轨16上滑动。伺服电机8可正反转旋转，通过减速器9、联轴器10、丝杠12、滑块15、滑轨16来驱动升降台14的上升与下降。

本实施例的夹紧机构包括夹紧油缸22、夹紧框架23、夹紧板组件、夹持固定件26及夹持工装27，夹紧框架23固定于升降台14的内部，本实施例的夹紧框架23为中空的立方体结构，正面与左右两侧均开有矩形窗口，顶部中心安装有夹紧油缸，在顶部中心的外围开有三个用于压装机构的压装柱穿过的圆孔。夹紧油缸22的输出端连接有与夹紧框架23相对升降的夹紧板组件，夹持固定件26安装于升降台14下方，用于固定夹持工装27，夹紧油缸22通过驱动夹紧板组件向上压紧夹持工装27、进而抱紧轴7。本实施例的夹紧板组件包括夹紧上板24、夹紧立柱25及夹紧下板28，该夹紧上板24位于夹紧框架23内，夹紧下板28位于升降台14与压紧机构的压板29之间，夹紧上板24与夹紧下板28之间通过四根夹紧立柱25相连，该夹紧立柱25分别与夹紧框架23、升降台14的下面穿出，并分别与夹紧框架23、升降台14的下面通过直线轴承连接，进而可以相对升降。夹紧油缸22的输出端(活塞轴)与夹紧上板24连接，夹紧油缸22可通过夹紧上板24、夹紧立柱25驱动夹紧下板28上下移动，进而压紧夹持工装27。本实施例的夹紧上板24上安装有位移传感器移动端33，位移传感器固定端34安装于升降台14上，通过位移传感器移动端33与位移传感器固定端34测量夹紧上板24与夹紧下板28移动的位移值。

如图1～5所示，本实施例的夹持工装27位于夹持固定件26下方，包括夹持基座30、夹紧块31及弹簧32，该夹持基座30通过螺丝安装在夹持固定件26下方，夹持基座30中间开孔，孔内沿周向均匀设置有多个(本实施例为三个)相对于夹持基座30浮动的夹紧块31，每个夹紧块31的上部的外表面与夹持基座30的外沿之间均连接有弹簧32。每个夹紧块31下部的外表面均为由上至下向内倾斜的斜面，夹紧油缸22通过夹紧上板24、夹紧立柱25驱动夹紧下板28向上压紧各夹紧块31的斜面，使各夹紧块31在夹紧下板28的作用下向中心压紧进而抱紧轴7；夹紧油缸22通过夹紧上板24、夹紧立柱25驱动夹紧下板28向下松开，使各夹紧块31分别通过弹簧32的拉力返回原位置，进而松开轴7。可以更换不同型号的夹持工装27，用于抱紧不同尺寸的轴7。

如图1～3所示，本实施例的压装机构包括伺服压机18、压机支架19、法兰盘20、压装柱21及压板29，压装支架19固定于升降台14的上方，伺服压机18安装于压装支架19上，伺服压机18的压头连接有法兰盘20，法兰盘20下方与三根压装柱21的上端连接，各压装柱21分别与夹紧框架23通过直线轴承可相对升降地连接，各压装柱21的下端连接有用于压装轴承6的压板29。可以更换不同的压板29，用于压装不同尺寸的轴承6。

本实施例的伺服电机8、伺服压机18及夹紧油缸22分别与控制器连接，本实施例采用西门子PLC-300控制器做主控制部件，使用西门子V90伺服驱动器驱动伺服电机8，并使用KISTLER(奇石乐)伺服压机18进行压装。

为了实现自动压装机组的自动控制，还需要以下辅助控制装置：

用于操作人员启动设备的启动按钮；

用于控制驱动夹紧油缸22的液压站与阀；

用于检测夹持工装27的三个夹紧块31原位的检测开关A、检测开关B、检测开关C，该检测开关A、检测开关B、检测开关C分别安装在夹持固定件26上。

如图6所示，本发明基于轴固定的轴承自动压装机组的控制方法如下：

开始，由PLC-300控制器启动自检程序，参数、机构初始化；包括：自动流程步骤返回第一步，判断夹紧下板28是否在原点，若夹紧下板28在原点，则伺服压机18回原位；若夹紧下板28在原点上方则伺服压机18先回原位，之后夹紧下板28回原位；若夹紧下板28在原点下方则夹紧下板28先回原位，之后伺服压机18回原位；此时，检测开关A、检测开关B、检测开关C得到夹持工装27的三个夹紧块31都在原位的信号，伺服压机18输出原位信号；之后升降台14回原位；

首先操作人员将轴7与轴承6等工件在轴承箱5上放好后，拍下启动按钮，设备启动；

由PLC-300控制器控制伺服电机8驱动升降台14下降至下降位；

由PLC-300控制器控制夹紧油缸22驱动夹紧下板28向上压紧，使夹持工装27抱紧轴7，此时位移传感器检测到夹紧上板24移动的位移值反馈至控制器；

根据工艺参数判断是否需要将轴7提起设定距离，需要则由PLC-300控制器控制伺服电机8驱动升降台14上升至工作位，若不需要提起轴7，则升降台14下降位即为工作位；

由PLC-300控制器控制伺服压机18执行压装程序，通过压板29向下压装轴承6，使轴承6内圈与轴7的配合到位，压装完成后伺服压机18返回原位；

由PLC-300控制器控制夹紧油缸22驱动夹紧下板28向下返回原位，使夹持工装27松开轴7，此时位移传感器检测到夹紧机构移动的位移值反馈至PLC-300控制器，夹持工装27的三个夹紧块31返回原位，夹持固定件26上的检测开关A、检测开关B、检测开关C检测到信号反馈至PLC-300控制器；

由PLC-300控制器控制伺服压机18执行压装程序，通过压板29向下二次压装轴承6，使轴承6外圈与轴承箱5的配合到位，压装完成后伺服压机18返回原位；

由PLC-300控制器控制伺服电机8驱动升降台14上升至原位；等待下一次压装工作。