球轴承止动环自动组装机的设计

The Design of Automatic Assembly Machine for Bal Bearing Snap RingQNG Jian-dong ，L Chang-shi ，ZHANG Li ，DONG Xiao-fei1.School ofMechanical andElectricalEngineer，ZhengzhouUniversity ofLightndustry，HenanZhengzhou 450002，China；2.Luoyang Prosperous ndustry Feroalloy Company，Henan Luoyang 471000，ChinaAbstract：A long with 恸 speed development of national economy，bearing is widely used in all fields，thus improving theeficiency of bearing oemb and the production line automation is the inevitable tmnd in the bearing industry development.

howeveqthe assembly process ofthe curent deep groove bal bearing with outer diameter with snap ring，gb sufix NR seriesis generally n the manual or semi-automatic operation stae n the whole industry，which makes the production flow speed isslow，production eficiency is low，the labor intensity is big，and the management cost is地 all ofwh&h make it difficult tomeet the requirements of mass production and modern management.t designed and developed a ball bearing snap ringautomatic bounding machine，in order to meet the demand ofthe market.The dest n processes ofautomatic assembty machinefor ball bearing snap ring are introduced accordingto its workingprinciple，and the workingprocess ofthe key mechanismsdesigned are expounded in detaiL n order to solve the problems in the overall equipmentS debugging，some efectivesolutions were putfo，ard herefinaly.

Key W ords：Bal Bearing Snap Ring；Automatic Assembly Machine；On-Line Detectionl 西随着国民经济高速发展，轴承在各个领域广泛应用，因此提高轴承的组装效率，实现流水线生产自动化是轴承行业发展的必然趋势。然而，由于目前的外径带卡环系列深沟球轴承国标后缀 NR系列的装配工序在整个行业中普遍处于 工操作或半自动操作状态，这使得产品生产的流转速度慢，生产效率低，劳动强度大，管理成本，这难于满足大批量生产和企业现代化管理的要求，为此设计开发了-种球轴承止动环自动组装机，以满足市场的大量需求。

2设计方案课题组成员进行了大量的咨询及调研工作 ，并且进入生产深沟球轴承及组装卡簧的工厂中进行实地调查，收集了大量的技术报告和相关资料。分析发现：现有的轴承组装设备多是采用半自动化操作、气缸送料，经常会出现卡料现象，难以实现在线检测，而且废料剔除困难，生产率低 ，这些都阻碍实现自动化生产。为此，提出了新型球轴承止动环自动组装机的设计方案，整体方案示意图，如图 所示。

系统采用多工位流水线加工模式，轴承呈直线式移送 ，移送顺序为上道工序加工完毕后，有机械手移动到下到工序，依次进行。设计了用两方向双作用气缸来进行控制的方式，所需的动力靠压缩空气来提供，移送机构结构，如图 2所示。首先横移气缸2伸出，横移气缸伸出到位后保持伸出状态；纵移气缸4伸出，来稿 日期：2012-l1-15基金项目：豫科鉴委字2011号 第 1133号作者简介：卿建东，1985-，男，四川安岳县人，硕士研究生，主要研究方向：测控系统与仪器；李长诗，1964-，男，河南太康县人，硕士研究生，高级工程师，主要研究方向：机电系统动力学与控制
242 机械设计与制造No.9Sept.201 3后，经过短暂延时，等数据稳定后进行测量，此时系统会自动读取实际参数值。该值通过A/D转换，与实际的标准尺寸进行对比之后，放人数据寄存器。当实测值大于最大或小于最小标准尺寸时，都作为不合格品。

当不合格品出现时，控制器会发出信号让剔除气缸动作，将不合格品从设备对应的排料槽里送到专用的储料盒里，实现剔除动作。

7电控部分采用可编程控制器进行全程控制，实现全 自动操作。整个动作过程呈回”字形运动，每动作-次，工作台上的轴承向右移动-个工位的距离。触摸屏的应用使得显示界面美观大方，操作方便，而且可以显示设备的所有状态便于监测。

3组装机在调试中的问题及解决方案设备调试的关键是：各气缸能 正常推动相应的机构运动，而且相互之间没有干扰发生；每个工位的动作衔接是否得当；轴承能否准确的从前-个工位移送到后-个工位；认面和翻面机构能否实现认面和翻面；装配装置能否精确的把止动环卡在轴承上；装配好后能否实现尺寸测量和不合格品的剔除等。

下面对在调试中出现的-些具体问题和提出的解决方案进行阐述。

1在运行中发现机器震动较大、噪音很大：工位转换动作时，气缸运行到位时刻的冲击很大。通过在气缸行程末端加装阻尼元件，该状况得到明显改善。

2翻转工位执行动作时，轴承横向位移较大：计算发现这与翻转工位的零件尺寸设计有关。翻转轴承用的工件中间开口槽的高度要尽量接近轴承高度，而且其下方的弧线的半径要接近轴承半径。通过改变翻转机构尺寸，翻转时的横向位移明显减小，对翻转动作实现以及后续工位动作无影响。

3装配模具轴心线与滚珠丝杠轴线平行度不够好 ，结果在装配中上模具与下模具的间隙变化较大，使得止动环被卡住：将上模具中间的装配孔加大。在其下方加上-个环形的模具垫片。

4步进电机开环控制时装配失误明显，每装配 100套左右就会出现未装配止动环或者同时有两片止动环被装配在轴承上：改用闭环控制之后就未出现以上现象 。 ，5普通控制下，电机速度较高时位移精度不够好，严重时也会出现装配失误：加入模糊PD控制算法之后很好的解决了这- 问题lqo通过以上整改以及对控制的多次优化，设备实现正常运行。

设备运到洛阳旺业铁合金有限公司车间现丑，很快通过了用户的验收，运行 l0个多月以来没有出现任何问题，用户非常满意。

4结论球轴承止动环自动组装机的开发成功后，已经在企业中投人使用，并取得了良好的社会效益和经济效益。翻面装置、在线自动测量机构及不良品在线剔除机构韵设计，为其他轴承工序及类似产品的开发打下了坚实的基矗故此设备具有良好的实用价值及发展前景，是-个值得推广的项目。