轴承柔性装配自动化设备

胡永刚

摘要：工业领域各行各业发展都离不开传动，提到传动就必然会用到轴承。轴承采用柔性装配自动化设备具有生产效率高，出错率极低，大范围尺寸型号共线的特点。设备的设计制造与产品质量以及投资成本息息相关。本文介绍了一条轴承柔性装配线，包括轴承内圈，外圈自动缓存，自动匹配，以及输送。整个缓存，匹配过程可以做到无人化，在匹配完内外圈以后，由人工装入滚动体。

关键词：自动化、轴承装配 、柔性、输送

轴承作为工业自动化各领域最常用的标准件用量特别大，所以需要高效率的生产，以及保证高合格率的质量。加工完成的轴承内圈，外圈以及滚动体要进行公差匹配，三者的公差满足一定的关系才能配合出规定的轴承游隙。本线的使用厂家由其他分厂加工不同公差带的滚动体，自己加工内外圈并装配。装配时，根据滚动体的公差来选择内外圈配合以后的公差。以往人工装配的时候由于人员技能差异，责任心差异，频繁换型等，生产效率低，出错率高，为了弥补这些问题，设计了一套自动化的柔性装配线，提高了生产率，基本不会出现装配错误。

一、装配线适用轴承尺寸范围

1、外径：260mm- 460mm；

2、内径：120mm- 340mm；

3、厚度：42mm- 120mm；

4、重量：外圈最重42Kg，内圈最重32Kg。

5、前期为调心滚子轴承，后期会增加其他类型轴承。

二、设计要点

1、轴承的内圈和外圈加工完毕以后要在侧面打二维码标记，包含型号以及公差信息，所以进入到装配线以后，要能够读取这个二维码，获取型号及公差信息，进行分组以及全程监测。

2、装配台高度符合人机工程学，人员在舒适的位置进行装配。

3、根据滚动体的公差，系统自动选择一套公差带合适的内圈和外圈到装配台。可以在手触屏输入新投产的轴承型号以及公差匹配规则。

4、进入装配线的内圈和外圈都是加工完毕的，在输送过程中不允许划伤表面，所以与之接触的都是软性的聚四氟乙烯和尼龙材料。

5、设备布置使操作者不需要进入危险隐患区域，在适当位置设置安全围栏，以及相应的急停按钮。

6、出于节省空间的需求考虑，外圈采取直立输送，因内圈的外圆是滚动体沟槽，所以采用平放输送。图1。

三、设备简介

1、简介。

A1- A6设备用于内圈的入料，读取信息，缓存，提取；

B1- B7设备用于外圈的入料，读取信息，缓存，提取；

C1- C2设备用于装配以及装配成品的输出。

2、内圈区。

A1：一段网带输送机，用于接取加工区过来的成品内圈；

A2：在这里内圈停止，进行中心定位，上部的读码头沿内圈旋转两周，通过读取二维码获取型号及公差信息；

A3：穿梭车输送机，相当于一个X，Y两轴输送，接取获取信息的内圈，输送到A4缓存区对应公差带的网带输送机；

A4：是缓存区，根据内圈公差信息，分成7个缓存区。由七条网带输送机组成；

A5：穿梭车输送机，相当于一个X，Y两轴输送，根据滚动体公差选择一对内圈和外圈，内圈被输送到操作者旁边。有两个下件位，对应两个装配工位；

A6：内圈放置台，选择好的内圈被输送到这两个放置台的对应位置。

3、外圈区。

B1：一段网带输送机，用于接取加工区过来的成品外圈；

B2：在这里外圈停止，进行中心定位，上部的读码头沿外圈旋转两周，通过读取二维码获取型号及公差信息；

B3：翻转机，外圈由B2被推至翻转机，然后翻转90度，外圈由平放变为直立；

B4：桁架机械手，X、Y、Z三軸输送，将获取信息的外圈，搬运至B5缓存区相应公差带的网带输送机；

B5：是缓存区，根据内圈公差信息，分成6个缓存区。由七条V型块网带输送机组成；

B6：桁架机械手，X、Y、Z三轴输送，根据滚动体公差选择一对内圈和外圈，外圈被搬运到操作者旁边的下料道内；

B7：下料道，搬运来的外圈被放在下料道内，外圈在重力作用下，滚动到操作工位的中间，两个装配位置共用同一个下料道；

4、装配区。

C1：装配台，中间放置由叉车搬运来的滚动体箱子，上方放置着保持架，根据系统自动选择来的内圈和外圈，操作者将三者装配起来。同时装配台上设置自由转动台，可以装配完测试轴承转动灵活性。

C2：装配完以后，将成品推入内圈放置台下方的下料网带输送机，输送出装配区。

5、后续工位。

在C2网带输送机将成品输送出系统以后，还要经过称重工位，来确定是否有滚动体漏装，以及包装。这条线前期主要作为调心滚子轴承的装配，若后期生产深沟球轴承则要增加注润滑油工位。最后经过包装工位下线。

四、经验心得

1、自动化是工业的趋势，可以大大减轻人的负荷与疲劳，同时不存在人工的主观失误；

2、在工业4.0的大背景下，更多的自动化装备存在需求，对从事自动化装备的从业者来说既是机遇，也是挑战。经过一段时间的市场需求整合，必定有一些会脱颖而出，有一些被淘汰。

3、国内人力成本不断上涨，自动化设备能够降低成本，一次投资永久受益，而且不会因人员流动而产生影响。

4、国内的自动化设备行业起步较国外还是晚，我们还需要通过实践不断积累经验。

5、随着科技的发展，工业化越来越含有较高的科技含量，需要不断的学习前沿技术，掌握新的工业品使用技巧。科技的发展已经超过了我们常规的学习速度，所以需要不间断学习。

参考文献

[1] 成大先.机械设计手册[M].北京：化学工业出版，2010.

[2] 岑军健.新编非标准设备设计手册[M].北京：国防工业出版社，1999.

[3] 方丽群.浅谈非标自动化设备的设计[J].山东：山东工业技术，2015.

[4] 乌尔里希·森德勒（德）.工业4.0[M].北京：机械工业出版社，2014.