一种角接触球轴承自动装配方法及生产线与流程

本发明涉及轴承自动化装配生产技术领域，尤其是涉及一种角接触球轴承自动装配方法，还涉及使用该自动装配方法的生产线。

背景技术：

角接触球轴承是现在工业中广泛使用的支撑部件，主要由内圈、外圈、滚动体和保持架组成。

现有技术中，为角接触球轴承的精度需要，一般采用凸出量磨削的方法以将凸出量调整至基准值容许范围内，如申请号为201380002494.0的发明专利申请中给出的组装方法所示，该组装方法中还给出了角接触球轴承的滚珠装入以及滚珠回收的自动化方法。但是，该方法在使用中，由于仅采用磨削加工一种方式完成角接触轴承的高精度装配，难以满足高速现代化轴承组装的需要，同时多个滚珠经逐个预装配后实现凸出量检测、并进而判断轴承精度是否符合需要的方式亦难以达到高的加工速度。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种角接触球轴承自动装配方法，该装配方法考虑到流水线自动化输送和自动化组装的需要，在进行精度控制时采用保持架标准件与成对输送的内圈和外圈预配方式，并在线测量凸出量值，以在一定范围内调整钢球规值，提升产品精度，采用的技术方案是：一种角接触轴承自动装配方法，其特征在于，所述自动装配方法包括以下步骤：1）对欲配对的内圈和外圈进行预处理；2）对欲配对的内圈和外圈进行尺寸测量；3）对欲配对的内圈、外圈与带有钢球的保持架标准件进行预配，获得预配组装件；对预配组装件进行凸出量测量，凸出量测量完成后拆除该预配组装件；将凸出量测量值与凸出量理论值进行比对，结果为：在规定范围内的，根据具体值大小选择合适的钢球规值并行标记；超出规定范围的，其内圈和对应的外圈进废料线；4）将内圈、外圈、保持架和规值大小的钢球布球后合套组装，并预先配备有多种规值不同的钢球；5）对组装好的角接触球轴承进行后续检测和后处理；上述各个步骤之间的工件按照流水线节拍自动完成输送和流转。

本方法中预配方法为：所述3）对欲配对的内圈、外圈和带有钢球的保持架进行预配的步骤是指：31）内圈及外圈经预配上料部分分别输送至内圈上料部件和外圈上料部件处；32）预配抓取部件抓取外圈以及钢球保持架标准件并输送至预配合套处完成预配合套，获得预配组装件；33）预配组装件搬运至凸出量检测部分进行凸出量检测，并根据凸出量检测结果进行标记，标记是指标识和分类，即将超出凸出量值允许范围的内圈和外圈标识为不合格，未超出凸出量允许范围的内圈和外圈标记为合格，分类是指对凸出量检测值合格的预配组装件，根据凸出量值大小计算出最为匹配的钢球规值；34）拆除预配组装件，将标识为不合格的预配组装件拆除后其内圈和外圈经废料线输出，标识为合格的预配组装件拆分后的内圈和外圈成对经下料转盘向外输出，拆出的保持架标准件循环使用。

本方法中保持架标准件并非产品中的保持架，所述保持架标准件为安装有钢球的保持架，且钢球的数量少于球兜的数量。

本方法中所述4）布球后合套组装是指：内圈和保持架一起固定于工装上并旋转；符合规值要求的钢球在布球曲面挤压下与保持架之间空间逐渐减小，钢球在旋转状态下从钢球出口落处并逐一布入保持架的球兜中；将外圈压合在内圈与保持架上形成为一个完整的角接触球轴承。

本方法中后续检测的项目分别为：所述5）后续检测是指对合套组装完成的角接触球轴承进行凸出量检测、接触角检测、灵活性检测和振动检测。

本方法中的后处理方式为：所述5）后处理是指对角接触球轴承的清洗、注脂压盖和防锈处理。

本发明还公开了一种角接触球轴承生产线，其特征在于，所述生产线包括由自动输送部分相连接的预处理部分、测量部分、预配部分、合套组装部分和后续检测处理部分；所述预配部分包括预配上料部件、预配合套部件、凸出量检测部件和拆套下料部件；所述预配上料部件包括内圈上料输送线和外圈上料输送线；所述预配合套部件包括合套机器人，合套机器人一侧还设有钢球保持架放置架，内圈放置在内圈涨芯上，内圈涨芯设置在定位座上，内圈涨芯与涨芯驱动组件连接，定位座安装在旋转套上，旋转套与旋转套驱动组件连接；还包括在合套机器人控制下将外圈或钢球保持架扣合在内圈上的夹爪ⅰ和/或夹爪ⅱ；所述拆套下料部件根据凸出量检测结果的不同，将检测后的内圈和外圈成对输送至下料转盘或废料线；合套组装部分包括布球部件和合套组装部件，所述布球部件包括用于装夹待装配组件的夹紧部件，夹紧部件安装在旋转部件中，夹紧部件的一侧设布球进退部件，布球进退部件包括在布球驱动件带动下移动的布球块，布球块设钢球入口和钢球出口，钢球入口和钢球出口之间为钢球通道，布球块的出球端还设与钢球出口连通、挤压钢球进入保持架球兜的布球曲面，合套组装部件包括合套机器人和加热合套组件；加热合套组件输出端连接后续检测处理部分的输入端。本生产线将内圈和外圈成对输送至各个部位，完成预处理、预配、合套以及后续处理等加工步骤，加工完成后检测合格的工件即可进入包装工序；预先存储的不同规值钢球提供了在线调整可能性，进而实现了角接触轴承的自动化流水生产。

本生产线的保持架标准件循环使用，循环的方式为：所述预配部分还包括钢球保持架循环部件，所述钢球保持架循环部件包括靠近合套机器人的钢球保持架放置架，还包括与下料转盘钢球保持架出料处连接、将钢球保持架输送回钢球保持架放置架的保持架回料输送组件。

所述拆套下料部件结构为：包括拆套机器人，拆套机器人的一侧为下料转盘，另一侧为废料线；还包括拆套部件，所述拆套部件包括旋转套和内圈涨芯，内圈放置在内圈涨芯上，内圈涨芯设置在定位座上，内圈涨芯与涨芯驱动组件连接，定位座安装在旋转套上，旋转套与旋转套驱动组件连接；还包括在拆套机器人控制下将外圈或钢球保持架向外输出至指定位置的夹爪ⅰ和/或夹爪ⅱ。

本发明的有益效果在于：本方法及其对应的生产线实现了角接触球轴承的自动化组装生产，输入的内圈、外圈、保持架以及钢球经过前期清洗、检测，并在预装配合格后进行正式装配，最后经再次严格检验程序合格后完成装配过程；该方法解决了现有技术中难以在线自动化装配角接触球轴承的难题，通过预装配等工序完成了技术突破，具有较高的先进性。

附图说明

附图1是本生产线结构示意图，附图2是预配部分结构示意图，附图3是附图2中的预配合套部件结构示意图，附图4是附图3的侧视图，附图5合套组装部分结构示意图，附图6是附图5中将布球块剖视后合套组装部分结构示意图，附图7是附图5中工装结构示意图，附图8是布球曲面结构示意图，图9是工装中保持架承载面和内圈承载面示意图。

01是内圈，02是外圈，03是钢球，04是保持架。

1是预处理部分，111是上料线，112是正反检测废料线，12是激光标记部件，121是激光标记操作台，122是激光排烟装置，113是超声波清洗部件。

2是测量部分，21是测量部分上料部件，22是三坐标测量及定位部件，23是操作面板，24是测量部分废料槽，25是测量部分下料部件。

3是预配部分，3ⅰ是上料部分和合套部分，3ⅱ是凸出量检测部分，3ⅲ是拆套下料部分；311是内圈/外圈上料输送线，312是合套四轴机器人，313是钢球保持架放置架，314是合套步进搬运机构，315是人工合套搬运机构，316是内圈上料机构；321是凸出量检测机构，322是标准件转移机构；331是内、外圈废料线，332是人工拆套搬运机构，333是拆套步进搬运机构，334是下料转盘机构，335是视觉读码机构，336是拆套四轴机器人；3101是外圈上料工位，3102是内圈上料工位，3103是内圈搬运工位，3104是合套工位，3105是钢球保持架存放工位；3201是凸出量检测工位，3202是钢球保持架；3301是拆套工位，3302是内圈出料工位，3303是读码工位，3304是转盘下料工位；3305是外圈出料工位；340是人工操作工位，341是钢球保持架组件；3135是上板，3136是立柱，3137是下板，3138是轴承座，3139是旋转套，3140是轴承，3141是隔套，3142是小圆螺母ⅰ，3143是定位座，3144是内圈支撑座，3145是内圈涨芯，3146是上压块，3147是拉杆，3148是弹簧，3149是弹簧限位块，3152是气爪安装板，3153是夹爪气缸，3154是夹爪ⅰ，3156是夹爪ⅱ，3157是顶升气缸，3158是电机安装座，3159是旋转电机，3160是减速机，3161是主动带轮，3162是从动带轮，3163是同步带，3164是小圆螺母ⅱ，3165是顶杆；171是底座，172是立板，173是横板，174是空气轴承，175是下工装，176是被测轴承，177是传感器，178是阶梯砝码组件，179是配重中心杆，1710是升降l板，1711是升降驱动件，1712是旋转驱动件，1713是连接套，1714是线性滑轨，1715是滚珠丝杠，1716是升降部分，1717是旋转部分，1718是配重部分。

4是合套组装部分，41是合套组装机架，42是布球进退部件，43是待装配组件，44是夹紧部件，45是顶升部件，46是旋转部件，411是底板，412是立柱，413是上板，421是横移气缸，422是气缸安装支架，423是线性滑轨，425是转接块，426是布球块，441是工装，442是夹爪，443是涨紧杆，444是工装底座，445是拉杆，446是弹簧，447是弹簧限位块，448是销轴，449是销轴卡扣，451是顶升气缸，452是顶杆，461是旋转电机，462是减速机，463是电机安装板，464是主动齿轮，465从动齿轮，466是旋转轴，467是下部小圆螺母，468是原点检测片，469是上部小圆螺母，470是防尘盖，471是下部轴承，472是上部轴承，473是轴承座，474是接球外罩，475是检测开关支架，476是检测开关，4111是钢球入口，4112是钢球通道，4113是钢球出口，4114是布球曲面，4115是保持架承载面，4116是内圈承载面。

5是后续检测处理部分，51是清洗部件ⅰ，52是检测部件，53是振动检测部件，54是清洗部件ⅱ，55是注脂压盖部件，551是注脂泵，56是激光标记及视觉检测部件，57是外观检测部件，58是包装部件，59是升降机，510是退磁器，511是储料台。

6是控制部分，61是服务器。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行说明。

本发明公开了一种角接触轴承自动装配方法，本方法在整个装配检测过程中内圈和外圈均为一起配对运行。该自动装配方法包括以下步骤：

1）对欲配对的内圈和外圈进行预处理。

预处理包括传感器方向识别；自动清洁工件表面；标记作为内圈配对的防错码，一旦在后续工序中出现不匹配现象，及时报警；工件的清洗。

2）对欲配对的内圈和外圈进行尺寸测量。

三坐标测量相关参数：测量工件内径、外径、锥度、厚度、圆度、垂直度等相关参数进行尺寸和形位公差的测定。单工件定点检测50次，检测后合格工件由机器人搬运到输送线上，不合格工件放入剔除料槽中。

3）对欲配对的内圈、外圈与带有钢球的保持架标准件进行预配，获得预配组装件；对预配组装件进行凸出量测量，凸出量测量完成后拆除该预配组装件；将凸出量测量值与凸出量理论值进行比对，结果为：

在规定范围内的，根据具体值大小选择合适的钢球规值并行标记；超出规定范围的，其内圈和对应的外圈进废料线；

具体实施中，可按照以下步骤进行：

31）内圈及外圈经预配上料部分分别输送至内圈上料部件和外圈上料部件处；

32）预配抓取部件抓取外圈以及钢球保持架标准件并输送至预配合套处完成预配合套，获得预配组装件；

33）预配组装件搬运至凸出量检测部分进行凸出量检测，并根据凸出量检测结果进行标识和分类，标识是指将超出凸出量值允许范围的内圈和外圈标识为不合格和合格，分类是指对凸出量检测值合格的预配组装件，根据凸出量值大小计算出最为匹配的钢球规值；

34）拆除预配组装件，将标识为不合格的预配组装件拆除后其内圈和外圈经废料线输出，标识为合格的预配组装件拆分后的内圈和外圈成对经下料转盘向外输出，拆出的保持架标准件循环使用。

4）将内圈、外圈、保持架和规值大小的钢球布球后合套组装，并预先配备有多种规值不同的钢球；布球后合套组装是指：内圈和保持架一起固定于工装上并旋转；符合规值要求的钢球在布球曲面挤压下与保持架之间空间逐渐减小，钢球在旋转状态下从钢球出口落处并逐一布入保持架的球兜中；将外圈压合在内圈与保持架上形成为一个完整的角接触球轴承。

5）对组装好的角接触球轴承进行后续检测和后处理；

后续检测是指对合套组装完成的角接触球轴承进行凸出量检测、接触角检测、灵活性检测和振动检测。后处理是指对角接触球轴承的清洗、注脂压盖和防锈处理。

上述各个步骤之间的工件按照流水线节拍自动完成输送和流转。

保持架标准件为安装有钢球的保持架，且钢球的数量少于球兜的数量，比如可将3个或者5个钢球装配入保持架，钢球在保持架上均布，构建保持架标准件，完全可模拟真实的钢球在保持架上的安装状态，并使得后续凸出量测量数值准确。

本发明还给处了一种角接触球轴承生产线，该生产线包括由自动输送部分相连接的预处理部分、测量部分、预配部分、合套组装部分和后续检测处理部分。

本实施例中的预配部分包括预配上料部件、预配合套部件、凸出量检测部件和拆套下料部件。

预配上料部件包括内圈上料输送线和外圈上料输送线；内圈01和外圈02通过输送线同时输送到外圈上料工位3101及内圈上料工位3102。内圈上料机构316将内圈01由内圈上料工位3102推送至内圈搬运工位3103，再经合套步进搬运机构314搬运至合套工位3104。

合套部分包括合套四轴机器人312和合套部件，合套四轴机器人312一侧还设有钢球保持架放置架313。

预配合套部件的上板3135与下板3137通过立柱3136连接，轴承座3138安装在上板3135上，轴承3140安装在轴承座3138内，两轴承3140之间设有隔套3141，轴承3140下部靠小圆螺母ⅰ3142背紧，旋转套3139安装在轴承3140内，旋转套3139中心有上下贯穿的通孔，旋转套3139下部安装有从动带轮3162，从动带轮3162下部安装有小圆螺母ⅱ3164，主动带轮3161安装在减速机3160上，减速机3160与旋转电机3159连接，旋转电机3159安装在电机安装座3158上，电机安装座3158安装在下板3137上，电机3159旋转时通过同步带轮3163可驱动旋转套3139转动。

定位座3143安装在旋转套3139上，内圈涨芯3145设置在定位座3143上，定位座3143和内圈涨芯3145中间设有拉杆3147，拉杆3147上端与上压块3146连接，下端串有弹簧3148，拉杆3147下端装有弹簧限位块3149，上压块3146下端外锥面与内圈涨芯3145内锥面相贴合，在弹簧3148的预紧力作用下可以将内圈涨芯3145涨开。定位座3143上装有内圈支撑座3144，合套时内圈01放置在内圈支撑座3144上，并通过内圈涨芯3145涨紧。旋转套3139中心通孔下部有顶杆3165，顶杆3165与顶升气缸3157连接，顶升气缸3157上升时带动顶杆3165上升，顶杆3165上端面与弹簧限位块3149下端面接触并向上继续压缩弹簧，使上压块3146下端外锥面与内圈涨芯3145内锥面脱离，内圈涨芯3145向内恢复，内圈01可自由取放。合套四轴机器人312安装在上板3135上，四轴机器人312升降轴下端连接夹爪安装板3152，夹爪安装板上装有两台夹爪气缸3153，其上分别设有夹爪ⅰ3154和夹爪ⅱ3156，夹爪ⅰ3154和夹爪ⅱ3156均可在四轴机器人312控制下将钢球保持架3202或外圈扣合在内圈01上。

合套与拆套部件结构一致，动作相反。

预配合套部件对内圈01进行涨紧及旋转，同时合套机器人312将其抓取的钢球保持架04和外圈分别依次与内圈01进行套合，完成合套，再经合套步进搬运机构314将合套后的工件搬运至凸出量检测部件3ⅱ处。

检测部分为凸出量检测部分；

拆套下料部件的输出部分别为下料转盘和废料线。

预配部分还包括钢球保持架循环部分，钢球保持架循环部分包括靠近合套机器人的钢球保持架放置架02，还包括与下料转盘钢球保持架出料处连接、将钢球保持架输送回钢球保持架放置架的保持架回料输送组件。

合套组装部分主要包括合套组装机架41、布球进退部件42、由内圈01、保持架04组成的待装配组件43、对内圈、保持架夹紧定位的夹紧部件44、顶升部件45，以及旋转部件46。夹紧部件44安装在旋转部件46中，夹紧部件44的一侧设布球进退部件42，布球进退部件42包括在布球驱动件带动下移动的布球块426，布球块426设钢球入口4111和钢球出口4113，钢球入口4111和钢球出口4113之间为钢球通道4112，布球块的出球端还设与钢球出口4113连通、挤压钢球进入保持架球兜的布球曲面4114。布球曲面4114为向保持架球兜逐渐收缩的圆滑内凹曲面，曲面弧长大于球兜宽度。保持架旋转方向为布球曲面4114尾端方向。

合套组装机架41包括底板411、立柱412、上板413，立柱412同时连接底板411和上板413。

布球进退机构42的布球驱动件包括横移气缸421、气缸安装支架422、线性滑轨423和转接块425，线性滑轨423和气缸安装支架422安装在上板413上，横移气缸421依靠气缸安装支架422固定同时与转接块425连接，转接块425固定在线性滑轨423的滑块上，布球块426安装在转接块425上，布球块426可在横移气缸421驱动下靠近或远离待装配组件43。此处的设置布球进退部分42，驱动方式不局限于气缸可以是电缸，油缸，动作方式也可以是上升与下降。

夹紧部件包括工装441和夹爪442，夹爪442与涨紧杆443连接并在涨紧杆驱动组件作用下打开和关闭，工装441连接在工装底座444上，工装441上部有与内圈及保持架配合的止口，相应的配合面如附图所示，与内圈配合的为内圈承载面4116，与保持架配合的为保持架承载面4115。夹爪442中心孔与转轴卡扣449中心孔重合，夹爪442的中心孔与销轴卡扣449中心孔中穿有销轴448，销轴卡扣449、销轴448和夹爪442镶嵌在工装底座444的槽内。

夹爪442与涨紧杆443的连接方式为：夹爪442下部开有c型槽，涨紧杆443端部向外突出的圆盘置于c型槽中，c型槽将涨紧杆443头部的圆盘包裹住。涨紧杆驱动组件包括顶升驱动件，以及与顶升驱动件连接的顶杆452，顶杆452正对弹簧限位块447，弹簧限位块447配合有弹簧446，弹簧446抵靠在涨紧杆443端部。在涨紧杆443上下运动的同时夹爪442可以完成夹紧与放松的动作，本实施例中涨紧杆443下部安装弹簧446，使用弹簧限位块447锁住弹簧446部分势能，利用弹簧力向下拉紧夹爪442使只处于夹紧状态。

顶升部件45中的顶升气缸451安装在上板411上，顶升气缸451上装有顶杆452，顶升气缸451上升时，顶杆452可与弹簧限位块447接触，并向上推动夹爪442，夹爪442达到放松状态。顶升气缸451下降时，顶杆452可与弹簧限位块447脱离，夹爪442在弹簧力作用下保持夹紧状态。夹紧部件44安装在旋转部件46内，在旋转部件46带动下可进行旋转动作。

旋转部件46主要包括轴承、轴承座473、旋转电机461，轴承座473内装有上部轴承472和下部轴承471，旋转轴466装配在轴承上，旋转轴466下部装有防尘盖470，依靠上部小圆螺母469完成背紧。旋转轴466再向下装有从动齿轮465、依靠下部小圆螺母465限制位置，小圆螺母465之间装有原点检测片468，主动齿轮464安装在减速机462上，减速机462通过电机安装支架463固定下板411上，旋转电机461与减速机462连接，在旋转电机461驱动下通过齿轮传递旋转轴可进行旋转。此处的旋转方式可以是多样的，例如皮带，摩擦轮的形式均可以，旋转圈数通过槽型开关476计数，槽型开关476安装在检测开关支架475上，原点检测片468上有均布的四处“翅膀”，“翅膀”每通过一次槽型开关476便会出发一次信号；计数形式也不局限于槽型开关、接近开关，光电开关均可实现，原点检测片的“翅膀”数量至少是1。