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专利号: 202110162607X
申请人: 南通大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.满装圆柱滚子轴承自动填充滚子装配机,其特征在于:满装圆柱滚子轴承自动填充滚子装配机,包括机架(1)、转盘机构(2)、外圈夹取机构(3)、外圈上料机构(4)、涂脂机构(5)、滚子填充机构(6)、合套机构(7)、卸料机构(8);所述转盘机构(2)上环形均布了5个外圈夹取机构(3),所述外圈上料机构(4)、涂脂机构(5)、滚子填充机构(6)、合套机构(7)、卸料机构(8)安装在机架(1)上的排列顺序与转盘的方向一致并与外圈夹取机构(3)配合装配,分别实现轴承外圈上料、轴承外圈涂脂、滚子填充、轴承内外圈合套和轴承的卸料。

所述转盘机构(2)安装在机架(1)上,用于各轴承装配工位之间的切换;所述转盘机构(2)包括转盘电机(201)、转盘电机安装板(202)、转盘(203)、滚轮支撑组件(204);所述转盘电机(201)为步进电机,通过转盘电机安装板(202)安装在机架(1)上;所述转盘(203)安装在转盘电机(201)输出轴上,用于安装外圈夹取机构(3);所述滚轮支撑组件(204)环形均布,安装在机架(1)上,用于支撑转盘(203);在控制系统的控制下,转盘电机(201)带动转盘(203)在滚轮支撑组件(204)上间歇转动,每次转动1/5个圆周,实现外圈夹取机构(3)的工位切换,滚轮(204c)滚动减少摩擦阻力。

所述滚轮支撑组件(204)环形均布,安装在5个工位对应位置的转盘(203)下方,用于支撑转盘(203);所述滚轮支撑组件(204)包括支撑板(204a)、调节滑块(204b)、滚轮(204c);

所述支撑板(204a)安装在机架(1)上,支撑板(204a)背面有一滑槽;所述调节滑块(204b)安装在支撑板(204a)滑槽内,可在滑槽内上下移动;所述支撑板(204a)上开有U型槽,用于调节滑块(204b)的调整和固定;所述滚轮(204c)安装在调节滑块(204b)上,可随着调节滑块(204b)上下移动,调整高度。

所述外圈夹取机构(3)环形均布在转盘(203)上,用于对外圈的倾斜(外圈端面与台板的倾斜夹角为60°)夹持;5个外圈夹取机构(3)的位置分别对应环形均布在转盘(203)外的5个工位;所述外圈夹取机构(3)包括步进电机(301)、电机安装板(302)、安装板连接板(303)、三爪气缸安装板(304)、三爪气缸(305)、夹取气爪(306)、外圈滾道挡板(307);所述步进电机(301)安装在电机安装板(302)上,所述电机安装板(302)通过安装板连接板(303)安装在机架(1)上,步进电机(301)输出轴与三爪气缸安装板(304)连接,并且三爪气缸安装板(304)与电机安装板(302)之间不接触;所述三爪气缸(305)安装在三爪气缸安装板(304)上;所述夹取气爪(306)与外圈滾道挡板(307)安装在三爪气缸(305)上;所述夹取气爪(306)有一台阶面,用于对轴承外圈轴向定位和支撑;所述外圈滾道挡板(307)端面与轴承外圈滾道内壁齐平,保证滚子能落料自动填充进轴承外圈滾道;在控制系统的控制下,三爪气缸(305)开闭,抓取轴承外圈,步进电机(301)运行,带动轴承外圈旋转。

所述外圈上料机构(4)安装在机架(1)上,用于轴承外圈的自动上料,是5个工位中的第一个工位;所述外圈上料机构(4)包括外圈U型槽(401)、外圈上料滾道(402)、外圈送料板(403)、外圈推送气缸(404)、外圈上料气缸(405)、外圈内孔夹持气缸(406);所述外圈U型槽(401)倾斜安装在机架(1)上,用于存放轴承外圈;放置在外圈U型槽(401)上的轴承外圈由于重力自动向下滑动,进入到外圈上料滾道(402)上;所述外圈上料滾道(402)安装在外圈U型槽(401)的最下端,外圈上料滾道(402)的槽宽略大于轴承外圈宽度,只能容纳一个轴承外圈;所述外圈送料板(403)安装在外圈上料滾道(402)槽内并且与外圈推送气缸(404)连接,用于将轴承外圈送至外圈上料工位;所述外圈上料气缸(405)通过安装板安装在机架(1)上,外圈上料气缸(405)为三位气缸;所述外圈内孔夹持气缸(406)安装在外圈上料气缸(405)的活塞杆上,用于对轴承外圈进行内孔夹持。

在控制系统的控制下,转盘机构(2)带动外圈夹取机构(3)移动到工位一;外圈推送气缸(404)向前伸出到极限位置,此时外圈送料板(403)台阶凹面与外圈上料槽(402)对接,一个轴承外圈进入到外圈上料滾道(402);外圈推送气缸(404)向后动作,外圈送料板(403)将轴承外圈带到外圈上料工位,此时外圈送料板(403)台阶凹面拦挡着轴承外圈,防止其掉落,外圈送料板(403)台阶凸面堵在外圈U型槽(401)下端出口处,防止轴承外圈进入外圈上料滾道(402);外圈上料气缸(405)向前动作到中间工位,将外圈内孔夹持气缸(406)推送到轴承外圈内孔内,外圈内孔夹持气缸(406)动作夹持轴承外圈内孔;外圈推送气缸(404)向前伸出回到极限位置,将外圈送料板(403)移开;外圈上料气缸(405)向前动作到最终工位,将轴承外圈推送到外圈夹取机构(3)内,三爪气缸(305)动作夹持轴承外圈,完成轴承外圈上料;外圈上料完成后,外圈内孔夹持气缸(406)动作松开轴承外圈,外圈上料气缸(405)向后动作回到初始工位,为轴承外圈进入下一工位让出空间。

所述涂脂机构(5)安装在机架(1)上,用于对轴承外圈滾道自动涂抹润滑脂,是5个工位中的第二个工位;所述涂脂机构(5)主要包括涂脂升降气缸(501)、立柱(502)、支柱固定夹(503)、横向支柱(504)、注脂器(505);所述涂脂升降气缸(501)通过安装板安装在机架(1)上;所述立柱(502)安装在涂脂升降气缸(501)活塞杆上,所述横向支柱(504)通过支柱固定架(503)安装在立柱(502)上;所述注脂器(505)安装在横向立柱(504)上;安装时,调节支柱固定夹(503)可对注脂器(505)的安装高度,倾斜角度进行调整。

在控制系统的控制下,转盘机构(2)带动外圈夹取机构(3)移动到工位二;涂脂升降气缸(501)带动注脂器(505)移动到下极限位置,注脂器(505)出胶口对准轴承外圈滾道,步进电机(301)带动轴承外圈旋转的同时,注脂器(505)自动出胶;轴承外圈旋转1圈,涂脂完成;

涂脂完成后,注脂器(505)停止出胶,涂脂升降气缸(501)带动注脂器(505)移动到上极限位置,为轴承外圈进入下一工位让出空间。

所述滚子填充机构(6)安装在机架(1)上,用于向轴承外圈落料自动填充滚子,是5个工位中的第三个工位;所述滚子填充机构(6)包括振动盘(601)、直振器(602)、水平滾道(603)、滚子拦挡气缸(604)、滚子挡板(605)、倾斜滾道安装板(606)、倾斜滾道(607)、垂直滾道(608)、滾道盖板(609)、垂直滾道连接板(610)、垂直滾道气缸(611);所述振动盘(601)安装在工作台板上,用于将杂乱无章的滚子振动调整到指定状态并依次进入到水平滾道(603)中;所述水平滾道(603)安装在直振器(602)上,在直振器(602)的作用下,水平滾道(603)中的滚子向前移动进入倾斜滾道(607);所述倾斜滾道(607)安装在有一定坡度的倾斜滾道安装板(606)上,使倾斜滾道(607)有一定坡度,进入到倾斜滾道(607)中的滚子将自动向倾斜滾道(607)下半部分滚动;所述倾斜滾道(607)所能容纳的滚子数为装满一个圆柱滚子轴承所需滚子数目的两倍;所述滚子挡板(605)安装在滚子拦挡气缸(604)上,用于将倾斜滾道(607)平均分成两部分并阻止倾斜滾道(607)上半部分的滚子向下半部分移动,每一部分刚好能容纳装满一个圆柱滚子轴承所需的滚子数;所述滚子拦挡气缸(604)安装在倾斜滾道安装板(606)侧面,用于驱动滚子挡板(605)的升降;所述垂直滾道(608)通过垂直滾道连接板(610)安装在垂直滾道气缸(611)上;所述垂直滾道(608)上端开了一个滚子进料口(608a),用于与倾斜滾道(607)对接,倾斜滾道(607)下半部分的滚子从滚子进料口(608a)进入垂直滾道(608)进行滚子上料;所述垂直滾道(608)下端开了一个滚子出料口(608b),滚子出料口(608b)仅由两边侧板组成,用于与轴承外圈滾道对接,保证滚子精准填充进轴承外圈滾道;所述滾道盖板(609)安装在垂直滾道(608)上,用于防止滚子脱离垂直滾道(608);所述滾道盖板(609)由有机玻璃加工而成,有利于工人观察滚子在垂直滾道(608)中的情况,并且滾道盖板(609)上有一段狭窄的通槽,当滚子在垂直滾道(608)中卡住时,工人可用挑针进行疏通。

在控制系统的控制下,垂直滾道气缸(611)移动到上极限位置(进料口(608a)与倾斜滾道(607)错开,滚子无法进入到垂直滾道(608))、滚子拦挡气缸(604)移动到上极限位置(滚子挡板(605)远离倾斜滾道槽(607),不再阻拦倾斜滾道(607)上半部分中的滚子向下半部分移动);振动盘(601)和直振器(602)开始运行,将滚子振动到倾斜滾道(607)中;滚子沿倾斜滾道(607)向下移动直到被垂直滾道(608)拦挡,滚子在倾斜滾道(607)中依次排列,填充倾斜滚道(607);当传感器检测到滚子已经填满了倾斜滾道(607)下半部分时发出信号,滚子拦挡气缸(604)动作带动滚子挡板(605)向下移动,对倾斜滾道(607)上半部分中的滚子进行拦挡;当传感器检测到滚子已经填满倾斜滾道(607)上半部分时发出信号,振动盘(601)和直振器(602)停止工作。

转盘机构(2)带动外圈夹取机构(3)移动到工位三;垂直滾道气缸(611)移动到下极限位置,垂直滾道进料口(608a)与倾斜滾道(607)对接,倾斜滾道(607)下半部分滚子依次进入到垂直滾道(608),倾斜滾道(607)上半部分滚子被滚子挡板(605)阻拦,确保进入到垂直滾道(608)中的滚子数刚好能填充满一个滚子轴承;垂直滾道出料口(608b)与轴承外圈滾道对接,随着轴承外圈的旋转,滚子落料自动填充到轴承外圈滾道内;轴承外圈旋转一圈,滚子填充完成;滚子填充完成后,垂直滾道气缸(611)移动到上极限位置,垂直滾道出料口(608b)离开轴承外圈内部,为轴承外圈进入下一工位让出空间;垂直滾道进料口(608a)与倾斜滾道(607)错开,滚子无法进入到垂直滾道(608)内,滚子拦挡气缸(604)移动到上极限位置,滚子挡板(605)离开倾斜滾道(607),倾斜滾道(607)上半部分中的滚子迅速向下半部分移动并填满倾斜滾道(607)下半部分,振动盘(601)和直振器(602)开始运行,向倾斜滾道(607)输送滚子。

所述合套机构(7)安装在机架(1)上,用于轴承内圈的自动上料、内圈与外圈的合套,是

5个工位中的第四个工位;所述合套机构(7)与外圈上料机构(4)的结构和原理相同,在控制系统的控制下,转盘机构(2)带动外圈夹取机构(3)移动到工位四;合套机构(7)进行轴承内圈的自动上料并将轴承外圈送至合套工位,与轴承外圈合套装配;轴承合套装配完成后,转盘机构(2)带动外圈夹取机构(3)移动到工位五。

所述卸料机构(8)安装在机架(1)上,用于将完成合套的轴承从外圈夹取机构(3)中卸下,是5个工位中的第五个工位;所述卸料机构(8)包括摆动气缸安装板(801)、摆动气缸(802)、两爪气缸连接板(803)、两爪气缸(804)、卸料气爪(805);所述摆动气缸(802)通过摆动气缸安装板(801)安装在机架(1)上;所述两爪气缸(804)通过两爪气缸安装板(803)安装在摆动气缸(802)的旋转台上。

在控制系统的控制下,转盘机构(2)带动外圈夹取机构(3)移动到工位五;摆动气缸(802)带动两爪气缸(804)逆时针旋转一定角度,使得两爪气缸(804)垂直于轴承端面;两爪气缸(804)动作,两只卸料气爪(805)抓取轴承外圈外圆;外圈夹取机构(3)中的三爪气缸(305)打开,抓取气爪(306)松开轴承;摆动气缸(802)带动轴承顺时针旋转一定角度,使得轴承端面垂直于输送带(未画出)平面;两爪气缸(804)打开,卸料气爪(805)松开轴承,轴承平稳地落在输送带上并被输送带带走,卸料完成。

2.根据权利要求书1所述的满装圆柱滚子轴承自动填充滚子装配机的工艺方法,其特征在于:包括如下步骤:

(1)工人将批量的轴承外圈、轴承内圈、圆柱滚子放入相应的位置;启动控制系统,系统初始化;

(2)外圈夹取机构(3)运行到工位一,外圈上料机构(4)动作,将轴承外圈送至外圈夹取机构(3)处,三爪气缸(305)动作抓取轴承外圈,完成外圈的上料;

(3)外圈夹取机构(3)运行到工位二,涂脂机构(5)动作,对轴承外圈滾道进行涂脂;

(4)外圈夹取机构(3)运行到工位三,滚子填充机构(6)动作,对轴承外圈滾道进行滚子落料自动填充;

(5)外圈夹取机构(3)运行到工位四,合套机构(7)动作,对轴承内圈自动上料、内圈与外圈的装配合套;

(6)外圈夹取机构(3)运行到工位五,卸料机构(8)动作,将完成合套的轴承从外圈夹取机构中卸下;

(7)经过步骤(1)~(7)之后即可完成一个轴承的装配,采用转盘的方式实现轴承装配各工位的同步进行,自动化程度高,生产效率得到了提升。