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　　本专利针对传统轴承装配效率低、精度差的问题，提出一种基于气缸驱动的全自动装配方案。通过楔形块与弹性环结构实现滚子精准定位，结合PLC控制电磁阀实现多气缸协同作业，确保装配过程的稳定性和重复精度，解决了人工操作误差大、自动化程度低的技术瓶颈。

　　生产过程自动化是工业现代化的重要标志，是当前科学技术发展的主要趋向之一，其中自动装配是其主要组成之一。由于轴承在工业生产中的广泛使用，NJ型圆柱滚子轴承全自动装配技术显得尤为重要。目前，NJ型圆柱滚子轴承的装配方案包括以下几种，1.手动装配方案，加热外圈后，根据热胀冷缩原理，外圈会发生膨胀，继而将滚子放入外圈内壁，待温度降低后滚子即被卡紧，方案虽然可完成装配任务，但操作较为复杂且加热外圈会破坏外圈的形状和性质，降低轴承的寿命和安全性；2.半自动装配方案，通过精密计算来控制滚子间的间距直接装入滚子，虽然看似原理较为简单，但实际操作起来较难实现，且此方法装配后的滚子的自锁性较差，不能满足实际装配的要求；3.全自动装配方案，机构特别复杂，操作较为困难，机构设计的成本较高。

　　本发明所要解决的技术问题是，提供一种保证轴承装配的可行性与简易性，提升轴承工作的安全性和可靠性，结构简单，成本低的NJ型圆柱滚子轴承全自动装配机；进一步地，本发明提供一种保证外圈不会受力破坏变形的NJ型圆柱滚子轴承全自动装配机。

　　一种NJ型圆柱滚子轴承全自动装配机，其特征在于：包括操作箱，所述操作箱内垂直设置有第三气缸和第四气缸，所述第四气缸的导杆顶端与倒L型滑块相连，所述倒L型滑块的垂直段与设置于所述操作箱内侧壁上的导轨相连，所述倒L型滑块的水平段上表面固定设置有下楔形块，所述下楔形块的上表面设置有楔形凹槽，所述楔形凹槽外周的所述下楔形块由若干张开块组成，全部所述张开块之间由弹性环相连，所述下楔形块的中心垂直向设置有用于穿过传力杆的通孔，所述传力杆依次穿过所述水平段和通孔后与上楔形块相连，所述传力杆与第三气缸的导杆相连；所述上楔形块可进入所述楔形凹槽内，所述下楔形块的外周活动设置有水平板型的定位块；弹簧外绕所述下楔形块后顶端与所述定位块相连，底端与所述水平段相连；所述定位块用于定位NJ型圆柱滚子轴承的外圈；所述操作箱顶面水平设置有第二气缸，所述第二气缸的导杆上设置有用于将滚子挤压到所述外圈的挤压块，所述操作箱上设置有用于限定所述第二气缸的导杆位移位置的固定块，所述第二气缸与垂直向设置的第一气缸相连；所述第一气缸、第二气缸、第三气缸和第四气缸分别与电磁阀相连，所述电磁阀均与PLC相连。

　　所述第一气缸、第三气缸和第四气缸为上下运动式气缸；所述第二气缸为左右运动式气缸。

　　所述定位块设置于所述外圈的下面，所述定位块和所述下楔形块之间套有所述外圈。

　　所述滚子的个数为N，所述张开块的个数为N-1。每个张开块下方均带有燕尾状滑块，所述张开块下面的所述下楔形块上对应设置有N-1道燕尾状凹槽，所述燕尾状滑块在所述燕尾状凹槽内滑动；所述张开块用于推压N-1粒所述滚子至所述外圈；所述挤压块用于挤压第N粒所述滚子至所述外圈。

　　所述张开块下面的所述下楔形块上对应设置有N-1道用于张开所述张开块的燕尾状凹槽。

　　所述第一气缸、第二气缸、第三气缸和第四气缸均与过滤调压器相连，所述过滤调压器与气源相连。

　　所述固定块与所述外圈的接触面上设置有V型槽，所述V型槽开口朝向所述外圈的第N粒所述滚子的放置位置。

　　本发明通过PLC控制电磁阀再间接控制机械系统执行气缸驱动机械结构完成轴承的全自动装配；

　　所述PLC控制电磁阀再间接控制机械系统执行气缸的自动控制过程的硬件机构主要有磁性开关、PLC、电磁阀以及触摸屏。

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　　所述执行气缸所驱动的机械结构主要包括四种不同型号的气缸等机构。四种不同型号的气缸起着不同的工作作用，有着不同的位置布置，其中三种气缸是驱动机械结构上下运动气缸，一种为驱动机械结构左右运动气缸。

　　外圈的定位块由其下方气缸驱动的弹簧对其施力而克服重力完成定位。在装配的预定位阶段，先控制上楔形块上下运动气缸导杆伸出，即上楔形块伸出为接下来操作留出空间，再控制定位块及张开块装置上下运动气缸导杆伸出，在此过程中由于后者驱动弹簧的作用，挤压定位块完成外圈的周向定位。

　　气缸布置：根据本发明的设计要求，由于全自动装配操作动作较多，须选用四个合适的气缸来驱动完成所有的自动装配工作，而对该四个气缸工作的控制对全自动装配系统至关重要。通过对气缸进出气量、速度的控制即可控制相应装置运动的距离和速度，通过控制气缸的进气或出气即可实现相应装置的往返运动，这是对全自动循环装配的保证。根据本系统工作所使用的气缸数目，可将本系统机械结构分成六个主要部分：挤压最后一粒滚子装置上下运动机构、挤压最后一粒滚子装置左右运动机构、定位块及下楔形块上下运动装置、上楔形块上下运动装置、振动料斗中滚子自动落料装置以及自动装配工作台机构。其中第一气缸驱动挤压最后一粒滚子装置上下运动机构的上下运动，第二气缸驱动挤压最后一粒滚子装置左右运动机构的左右运动，第三气缸驱动上楔形块上下运动装置的上下运动，第四气缸驱动定位块及下楔形块上下运动装置的上下运动。故可通过控制系统各气缸的相互配合运动，以驱动系统相应装置的有序动作，再加上各优化设计的具体装置的有效性就可以实现系统全自动装配功能。

　　初始状态：在此状态下，四个气缸均未工作，导杆伸出的长度均为零，当电磁阀接收到PLC的控制信号后驱动气缸开始工作。

　　预定位状态：先由PLC控制电磁阀驱动上楔形块上下运动气缸导杆伸出，再控制定位块及张开块装置上下运动气缸导杆伸出，在此过程中由于弹簧的作用，挤压定位块完成轴承外圈的下定位。

　　张开滚子状态：先控制上楔形块上下运动气缸收缩使张开块向外张开一段距离以便为滚子下落扶正，滚子下落后，继续控制上楔形块上下运动气缸收缩以将前N-1粒滚子张开。滚子张开完成后，上楔形块上下运动气缸导杆再伸出，此时上楔形块的施力消失，弹性圈使张开块复位到一起，完成滚子张开工作。

　　挤压滚子状态：张开块复位后，依次控制定位块及张开块装置上下运动气缸和上楔形块上下运动气缸收缩至定位平面，此时定位块仍在弹簧作用下保持定位，控制挤压装置左右运动气缸伸出，再控制挤压装置上下运动气缸伸出为最后一粒滚子落下扶正，最后一粒滚子落下后，继续控制挤压装置左右运动气缸伸出将最后一粒滚子挤压到轴承外圈内壁，完成挤压滚子工作。

　　复位状态：依次控制挤压装置上下运动气缸、挤压装置左右运动气缸、定位块及张开块装置上下运动气缸和上楔形块上下运动气缸收缩以复位到初始状态，完成装配循环。

　　步骤一、控制第三气缸导杆向上运动至固定位置，再控制第四气缸导杆向上运动，压缩弹簧带动定位块至定位平面；

　　步骤二、继续控制第四气缸导杆向上运动使下楔形块中的燕尾槽（即楔形凹槽）下部的上表面到达定位平面为止，再控制第三气缸导杆向下运动驱动上楔形块推动下楔形块中的张开块向外张开一定距离。此时已经过振动料斗顺序排列的滚子再通过五层自动下料系统顺序排列在定位平面上。

　　步骤三、待滚子在张开块的扶正作用下平稳下落在定位平面上后，继续控制第三气缸的导杆带动上楔形块向下运动，分成N-1份的张开块在上楔形块的作用下同时推动前N-1粒滚子张开至轴承外圈内壁为止，即完成了前N-1粒滚子张开操作。

　　步骤四、再控制第三气缸导杆带动上楔形块向上运动，同时张开块在弹性环的作用下自动向中心运动回到初始位置。控制第四气缸，第三气缸导杆依次向下运动，使上楔形块的上表面与定位平面平齐，同时保证定位块仍继续起到定位外圈的作用。

　　步骤五、控制第二气缸导杆向右运动至固定位置，再控制第一气缸导杆向下运动使挤压块下沿正好到达定位平面，这时再通过五层自动下料系统在挤压块扶正作用下将最后一粒滚子下落到固定位置。

　　步骤六、继续控制第二气缸导杆向右运动，驱动挤压块将最后一粒滚子推入外圈挡边内，即完成滚子装配。

　　步骤七、再同时控制第一气缸、第四气缸导杆分别向上、向下运动至初始位置，再同时控制第二气缸、第三气缸导杆分别向左、向下运动至初始位置。

　　以上即完成一个满装圆柱滚子轴承的全部规定全自动装配过程，再通过辅助装置推走已装配好轴承后即可开始下一次装配工作，依次循环。

　　本发明实现轴承的全自动装配工作，利用PLC控制机械系统完成自动装配，本设计采用电磁阀作为主要的控制对象，控制气缸的动作，并通过按钮和用来检测气缸位置的磁性开关作为PLC的输入来实现系统的循环工作。

　　本发明的硬件机构主要有磁性开关、PLC、电磁阀以及触摸屏等，通过PLC控制电磁阀再间接控制机械系统执行气缸的工作，来实现机械结构部分与自动控制系统的联系。

　　气动技术是指以压缩空气为工作介质来传递动力和控制机械运动的一种自动化技术，在本发明中利用气缸作为执行元件，带动相应的机械机构完成全自动装配所要求的轴承外圈定位、张开滚子以及挤压滚子等工作。

　　为了满足对NJ型圆柱滚子轴承完成装配全自动化的要求，本发明主要保证实现以下功能：

　　（1）定位装置有效定位：在轴承外圈的下面设置定位块，保证轴承外圈的正确放置，在硬性压入最后一粒滚子时，在相应的外圈受力位置上设置带有V形槽的固定块，保证外圈不会受力破坏。

　　（2）滚子顺序排列并准确落料：设置振动料斗，振动料斗将滚子顺序排列，再由滚子落料装置平稳落料，保证张开前N-1粒滚子和挤压最后一粒滚子工作顺利完成。

　　（3）前N-1粒滚子张开：采用两对称楔形块组成一个圆形整体，在下楔形块部分的张开块与燕尾槽下部间设计成燕尾槽结构，当气泵控制上楔形块向下运动时，下楔形块部分的张开块下方由于燕尾槽的存在而均匀张开，推动前N-1 粒滚子进入外圈挡边内。

　　（4）最后一粒滚子推入：在推入最后一粒滚子之前要保证V形槽正对外圈的受力点，保证外圈的工作要求，在推动前先计算好施力的大小、保证施力的方向以及滚子之间间隙的大小，保证装配的顺利完成。

　　标准的单列NJ型圆柱滚子轴承一般由多粒轴承滚子、双挡边的外圈及单挡边的内圈组成。在轴承装配过程中，满滚子、无保持架的NJ型圆柱滚子轴承比普通圆柱滚子轴承的装配要求高，既要满足轴承滚子间的径向游隙，又要求滚子间形成自锁保证滚子不致脱落。针对市场上轴承装配普遍存在的自锁性较差，轴承寿命和安全性不足，成本较高以及机构复杂、操作困难等装配难题，本发明提出了一种新型的多气缸驱动机械机构全自动完成轴承装配的技术。本发明保证了该轴承的装配精度、可靠性及稳定性，实现了装配过程的全自动化，体现了系统的优越性。

　　如图1~图6所示，一种NJ型圆柱滚子轴承全自动装配机，其特征在于：包括操作箱1，所述操作箱1内垂直设置有第三气缸2和第四气缸3，所述第四气缸3的导杆顶端与倒L型滑块4相连，所述倒L型滑块4的垂直段5与设置于所述操作箱1内侧壁上的导轨6相连，所述倒L型滑块4的水平段7上表面固定设置有下楔形块8，所述下楔形块8的上表面设置有楔形凹槽9，所述楔形凹槽9外周的所述下楔形块8由若干张开块10组成，全部所述张开块10之间由弹性环相连，所述下楔形块8的中心垂直向设置有用于穿过传力杆的通孔，所述传力杆依次穿过所述水平段7和通孔后与上楔形块11相连，所述传力杆与第三气缸2的导杆相连；所述上楔形块11可进入所述楔形凹槽9内，所述下楔形块8的外周活动设置有水平板型的定位块12；弹簧13外绕所述下楔形块8后顶端与所述定位块12相连，底端与所述水平段7相连；所述定位块12用于定位NJ型圆柱滚子轴承的外圈14；所述操作箱1顶面水平设置有第二气缸15，所述第二气缸15的导杆上设置有用于将滚子19挤压到所述外圈14的挤压块16，所述操作箱1上设置有用于限定所述第二气缸15的导杆位移位置的固定块17，所述第二气缸15与垂直向设置的第一气缸18相连；所述第一气缸18、第二气缸15、第三气缸2和第四气缸3分别与电磁阀相连，所述电磁阀均与PLC相连。

　　所述第一气缸18、第三气缸2和第四气缸3为上下运动式气缸；所述第二气缸15为左右运动式气缸。

　　所述定位块12设置于所述外圈14的下面，所述定位块12和所述下楔形块8之间套有所述外圈14。

　　所述滚子19的个数为N，所述张开块10的个数为N-1；所述张开块10下面的所述下楔形块8上对应设置有N-1道用于张开所述张开块10的燕尾状凹槽23。

　　每个张开块10下方均带有燕尾状滑块，所述张开块10下面的所述下楔形块8上对应设置有N-1道燕尾状凹槽23，所述燕尾状滑块在所述燕尾状凹槽23内滑动；所述张开块10用于推压N-1粒所述滚子19至所述外圈14；所述挤压块16用于挤压第N粒所述滚子19至所述外圈14。

　　所述外圈14上面设置有滚子落料装置的出口，所述滚子落料装置的入口与振动料斗相连。

　　所述第一气缸18、第二气缸15、第三气缸2和第四气缸3均与过滤调压器20相连，所述过滤调压器20与气源21相连。

　　所述固定块17与所述外圈14的接触面上设置有V型槽22，所述V型槽22开口朝向所述外圈14的第N粒所述滚子19的放置位置。

　　以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

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