专利名称：一种偏心轴和轴承的智能压装装置及方法
技术领域：
本发明属于轴承装配技术领域，涉及一种智能压装偏心轴和轴承的装置及方法。
背景技术：
现有的轴承装配装置一般针对的是同心、同轴的轴承和轴的压装，并且自动化程 度低。如在曲轴上压装轴承的方法(专利号CN100999047A)首先将曲轴固定在支架上；接 着将安装的轴承套设在曲轴的安装部的上侧并使得轴承的轴心线和曲轴的轴心线重合，在 曲轴的空缺处放置顶具，使顶具的两端分别与曲轴的一、二主轴相抵紧；最后对轴承施力直 至轴承固定在安装部上。该方法的不足之处为该方法需要手工安置顶具，压力机对轴承施 力不易控制，容易造成零件损坏。一种轴承承压装置(专利号CN200981152Y)包括压台以 及与压台配套的底座，压台顶部有连接杆，压台底部有凸缘，凸缘中间开有圆孔，圆孔内壁 向外延伸形成凸起。所述底座竖直方向设有U形截面的卡槽。该装置的不足之处为该装 置需要手工安置配合件蜗杆，自动化程度不高。由于公开技术中，放置在夹具中的轴承和偏心轴的方位无法调整，压力机对轴承 的施力不能控制，则使得带有偏心轴的曲柄难以实现自动压装。因此，目前，偏心轴轴承的 压装仍然沿用传统的压装方式，即通过手工调整偏心轴的位置，再手工操作压装机将偏心 轴压装到轴承中。
发明内容
目前的自动化的压装装置主要针对同心、同轴的轴承和轴的压装任务。偏心轴承 的压装仍然依靠人工完成，自动化程度低，产品的质量得不到保障。为了解决这一问题，本 发明的目的是提供一种智能压装偏心轴和轴承的装置，利用微处理器芯片自动控制压装， 实现轴承与偏心轴的智能压装。它可以智能判断并自动调整偏心轴的位置，并自动地将偏 心轴压装到轴承中，同时还能自动调整压装过程中的压力大小，避免损坏偏心轴和轴承。为了达成所述的目的，本发明第一方面提供一种偏心轴和轴承的智能压装装置， 所述压装装置由控制电路盒、伺服阀、伺服气缸、旋转台、电机、压盘、第一传感器、第二传感 器、第三传感器、压力传感器、支架和气泵组成，所述控制电路盒包含微处理器芯片、伺服阀 驱动电路、电机驱动电路及距离信号采集电路，其中压盘为一个空心圆柱，圆柱外径小于 轴的外径；圆柱内径近似为外径的三分之二；空心圆柱上有一个凹槽，凹槽的宽度为偏心 轴的曲柄直径的1. 2倍，凹槽的深度为偏心轴的曲柄的高度的1. 2倍；第一传感器安装在凹 槽的底部，第二传感器安装压盘的内侧，并与第一传感器的间隔θ角度，第一传感器和第 二传感器用于检测偏心轴的方位；第三传感器安装在压盘的外侧，并与第一传感器的间隔 2 θ角度，第三传感器用于检测压盘与偏心轴的距离；压力传感器安装在压盘底部，用于检 测压盘对偏心轴施加的压力；微处理器芯片的数字量输出端与伺服阀驱动电路的输入端连 接，微处理器芯片的电机驱动端与电机驱动电路的输入端连接，微处理器芯片的信号采集 端与距离信号采集电路的输出端连接；微处理器芯片中含有偏心轴位置识别单元、旋转台
5控制单元和压盘控制单元；微处理器芯片输入第一传感器和第二传感器的信息，并通过偏 心轴位置识别单元将信号转换为偏心轴的位置；微处理器芯片输入第三传感器和压力传感 器的信息，并通过压盘控制单元转换为偏心轴压入轴承的信息；旋转台控制单元输出电机 转动的信号，驱动电机转动，带动旋转台转动，从而调节放置在旋转台内的偏心轴的曲柄的 方位，使偏心轴的曲柄转到凹槽的正下方；微处理器芯片输出伺服阀动作的信号，驱动伺服 气缸动作，带动压盘向下运动，将偏心轴的端部压入到轴承的轴孔中。为了达成所述的目的，本发明提供使用偏心轴和轴承的智能压装装置的偏心轴和 轴承的智能压装方法，其智能压装的步骤如下步骤Sl 第一传感器和第二传感器采集旋转台内的偏心轴与压盘的距离信号，输 入到微处理器芯片中，微处理器芯片中偏心轴的位置识别单元，将第一传感器和第二传感 器输入的距离信号，转换为偏心轴的位置信息；步骤S2 旋转台控制单元控制旋转台的转动，使放置在旋转台内的偏心轴的转 动，从而将偏心轴的曲柄转到凹槽的正下方；步骤S3 微处理器芯片输入第三传感器采集到的距离信号，将距离信号转换为压 盘底部和旋转台之间的距离值，微处理器芯片输入压力传感器采集到的压力信号，并将压 力信号转换为压盘底部和偏心轴之间的压力值；压盘控制单元通过伺服阀驱动电路，控制 伺服气缸内的气压，将偏心轴)的端部压入到轴承的轴孔中。优选实施例，所述偏心轴位置识别单元的识别步骤如下步骤Cl 第一传感器连续η次采集凹槽与偏心轴的曲柄之间的距离信号，偏心轴 位置识别单元将η个距离信号存储起来，并采用中值滤波法计算出凹槽与偏心轴之间的第 一距离值，即将η次采集得到的第一距离值按升序排列Cl1 < d2 < . . . < dn，η为采集的次
数，则第一距离值为
第一距离值=
dn/2+d(n/2+1)
为奇数 为偶数
Α(η+1)/2 1步骤C2 第二传感器连续η次采集的凹槽外部与偏心轴之间的距离信号，偏心轴 位置识别单元将η个距离信号存储起来，并采用中值滤波法计算出凹槽外部与偏心轴之间 的第二距离值；步骤C3 计算第一距离值和第二距离值之间的差值，判断轴承的方位当第一距 离值与第二距离值的差值小于曲柄的高度时，即表明偏心轴的曲柄处于凹槽的正下方； 否则，表明偏心轴的曲柄不在凹槽的正下方；步骤C4 偏心轴位置识别单元向旋转台控制单元输出偏心轴的位置偏心轴的曲 柄在凹槽的正下方输出为0，否则输出为1，即
输出 J, {m~m)<h [l, (D\-D2)<h， 式中，Dl表示第一距离值，D2表示第二距离值，h表示曲柄的高度。
优选实施例，所述旋转台控制单元的步骤如下步骤Bl 旋转台控制单元接收偏心轴位置识别单元输出的偏心轴的位置信息为0 或1;步骤B2 接收到位置信息1时，表示偏心轴的曲柄不在凹槽的正下方，此时微处理 器芯片驱动旋转台顺时针转动角度θ/2，然后，返回步骤Bl ；步骤Β3 接收到位置信息0时，表示偏心轴的曲柄在凹槽的正下方，旋转台控制单 元向压盘控制单元输出偏心轴已到设定位置的指令。优选实施例，所述的压盘控制单元的步骤如下步骤Ml 压盘控制单元接收旋转台控制单元输出的偏心轴已到设定位置的指令 后，微处理器芯片控制伺服阀，增加伺服气缸的气压，带动压盘向下运动；步骤Μ2 压盘控制单元根据第三距离值，进行判断步骤M2a:第三距离值等于设定的下压高度时，检测压盘底部和偏心轴之间的压 力值，如果压力值大于设定的接触压力值，表明已经将偏心轴压入到轴承中，微处理器芯片 控制伺服阀，减少伺服气缸的气压，使压盘缩回；步骤M2b 如果压力值小于设定的接触压力值，表明偏心轴还没有完全压入到轴 承中，微处理器芯片利用PID控制方法，控制伺服阀增大伺服气缸的气压，继续施加向下的 压力；伺服阀的控制输入电压U为U = kp · (P-PsHki (P-Ps)+kd (P-Ps)，其中 kp、k” kd 为 PID 控制方法的比例、微分 和积分系数，P为检测得到的压力值，Ps为设定的接触压力值；步骤M2c 如果第三距离值大于设定的下压高度时，表明尚未将偏心轴压入到轴 承中，微处理器芯片控制伺服阀增大伺服气缸的气压，使压盘继续施加向下运动；步骤M3 压盘控制单元不断检测压盘底部和偏心轴之间的压力值，如果压力值大 于设定的接触压力值，表明已经将偏心轴的端部压入到轴承的轴孔中，微处理器芯片控制 伺服阀，减少伺服气缸的气压，使压盘缩回。本发明的有益效果本发明采用位置传感器检测偏心轴和轴承的当前位置；通过 微处理器芯片控制旋转台转动，自动调节偏心轴和轴承的位置到设定位置；通过压力传感 器检测压盘和偏心轴之间的接触力；最后通过微处理器芯片自动调节下压力，实现偏心轴 和轴承的自动压装。本发明解决了已有的技术中放置在夹具中的轴承和偏心轴的方位无法 调整，压装力不能控制等技术问题。实现了自动调节轴承和偏心轴的方位，自动控制压装 力，避免了偏心轴位置偏差和压力过大时，导致轴承和偏心轴损坏的危害。
图1为本发明的偏心轴和轴承的智能压装装置的构成图；图2为本发明的旋转台的结构示意图；图3a是偏心轴的结构示意图；图3b是轴承的结构示意图；图3c是偏心轴与轴承的结构分解图；图4为本发明的智能压装装置的控制电路盒实施例的电路图；图5本发明的智能压装方法的流程总图6为本发明的偏心轴位置识别单元的流程
图7为本发明的旋转台控制单元的流程图8为本发明的压盘控制单元的流程图中元件说明
控制电路盒1、微处理器芯片11、
伺服阀驱动电路12、电机驱动电路13、
传感器采集电路14、伺服阀21、
伺服气缸22、活塞杆221、
旋转台3、电机31、
第一齿轮32、第二齿轮33、
第二齿轮34、旋转轴35、
固定轴承的夹具36、压盘41、
凹槽411、第一传感器421、
第二传感器422、第三传感器423、
压力传感器43、支架5、
气泵6、光耦121、
NPN三极管122、NPN三极管123、
电阻124、电阻125、
电阻126、电阻127、
偏心轴71、曲柄711、
轴承72。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的具体实施进行详细说明。图1示出为本发明的偏心轴和轴承智能压装装置的示意图，包括控制电路盒1、伺 服阀21、伺服气缸22、活塞杆221、旋转台3、电机31、压盘41、第一传感器421、第二传感器 422、第三传感器423、压力传感器43、支架5和气泵6，所述控制电路盒1包含微处理器芯 片11、伺服阀驱动电路12、电机驱动电路13及距离信号采集电路14，其中压盘41为一个 空心圆柱，圆柱外径小于轴的外径；圆柱内径近似为外径的三分之二 ；空心圆柱上有一个 凹槽411，凹槽411的宽度为偏心轴71的曲柄直径的1. 2倍，凹槽411的深度为偏心轴的曲 柄的高度的1. 2倍；第一传感器421安装在凹槽411的底部，第二传感器422安装压盘41 的内侧，并与第一传感器421的间隔θ角度，第一传感器421和第二传感器422用于检测 偏心轴71的方位；第三传感器423安装在压盘41的外侧，并与第一传感器421的间隔2 θ 角度，第三传感器423用于检测压盘41与偏心轴71的距离；压力传感器43安装在压盘41 底部，用于检测压盘41对偏心轴71施加的压力；微处理器芯片11的数字量输出端与伺服 阀驱动电路12的输入端连接，微处理器芯片11的电机驱动端与电机驱动电路13的输入端 连接，微处理器芯片11的信号采集端与距离信号采集电路14的输出端连接；微处理器芯 片11中含有偏心轴位置识别单元、旋转台控制单元和压盘控制单元；微处理器芯片11输入 第一传感器421和第二传感器422的信息，并通过偏心轴位置识别单元将信号转换为偏心轴71的位置；微处理器芯片11输入第三传感器423和压力传感器43的信息，并通过压盘 控制单元转换为偏心轴71压入轴承72的信息；旋转台控制单元输出电机31转动的信号， 驱动电机31转动，带动旋转台3转动，从而调节放置在旋转台3内的偏心轴71的曲柄的方 位，使偏心轴71的曲柄转到凹槽411的正下方；微处理器芯片11输出伺服阀21动作的信 号，驱动伺服气缸22动作，带动压盘41向下运动，将偏心轴71的端部压入到轴承72的轴 孔中。控制电路盒1输出运动指令和转动指令；伺服阀21的电气输入接口分别连接控制电路盒1的电气输出接口，气泵6的气门 输出接口伺服阀21的气门输入结构与连接；伺服阀21的气门输出接口与伺服气缸22的气 门输入接口连接，伺服阀21接收控制电路盒1输出的运动指令驱动伺服阀21，使伺服阀21 控制伺服气缸22向上或向下运动；伺服气缸22的机械输出接口与压盘41的机械输入接口连接，伺服气缸22的活塞 杆221的伸出或缩回，使压盘41向上或向下运动；旋转台3的控制输入接口与控制电路盒1的控制输出接口连接，控制电路盒1输 出旋转台转动指令控制旋转台3的转动；第一传感器421安装在压盘凹槽411的正上方，第二传感器422安装在与第一传 感器421间隔30度角的位置，第一传感器421、第二传感器422的信号输出接口连接控制电 路盒1的信号输入接口，控制电路盒1接收第一传感器421和第二传感器422与偏心轴71 的顶部之间的距离信号。第三传感器423安装在压盘41的外侧，并与第一传感器间隔60度角，第三传感器 423的信号输出接口连接控制电路盒1的信号输入接口，控制电路盒1接收第三传感器423 与旋转台3顶部之间的距离信号。压力传感器43安装在压盘41底部，压力传感器43的信号输出接口连接控制电路 盒1的信号输入接口，控制电路盒1接收压力传感器43与偏心轴71的顶部之间的压力信号。图2为本发明的旋转台3的结构示意图。旋转台3包括电机31、传动轴32、第一齿轮33、第二齿轮34和旋转轴35、固定轴 承的夹具36。其中，电机31的输出轴与传动轴32连接且轴线重合，第一齿轮33套在传动 轴32上；通过第一齿轮33与第二齿轮34给旋转轴35提供旋转的动力；固定轴承的夹具 36与旋转轴35固定连接并且同轴旋转。图3a、图3b和图3c为本发明实施例的偏心轴71和轴承72的示意图。曲柄711位于偏心轴71的上方。图4为本发明的压装装置的控制电路盒示意图，控制电路盒1包含微处理器芯片 11、伺服阀驱动电路12、电机驱动电路13和传感器采集电路14，其中微处理器芯片11可以采用8位AT89C51，也可以为其它型号的微处理器芯片。伺服阀驱动电路12由TLP521光耦121，NPN三极管122、123，电阻124、125、126和 127组成。电机驱动电路13是电机驱动芯片L298N，也可以选择其它型号的电机驱动芯片。传感器采集电路14由芯片MAX186构成，也可以是其它公司的模拟/数字转换芯片。微处理器芯片AT89C51 的管脚 P2. 0、P2. 1、P2. 2、P2. 3、P2. 4、P2. 5 分别和 L298N 的管脚 ΕΝΑ、EN B、SENSE A、SENSE B、INI、IN2、IN3、IN4 连接，微处理器芯片 AT89C511 的 管脚Pl. 0、P1. UPl. 2、Ρ1· 3分别与MAX 186的管脚CS、DCLK、DIN、DOUT连接，微处理器芯片 AT89C51的管脚Pl. 4与电阻124连接。三极管123的基极与电阻124连接，集电极与光耦121的管脚2连接，发射极连接 地；三接管122的基极与光耦121的管脚3和电阻126连接，发射极与电阻127连接，集电 极与伺服阀21连接；光耦的管脚1与电阻125连接，接通+5V电源，光耦的管脚4与电阻 127连接后接到地上，光耦的管脚3与电阻126连接，接通+24V电源。MAX186的管脚CH0、CH1、CH2、CH3是控制电路盒的信号输入接口，分别与于第一传 感器421和第二传感器422、第三传感器423和压力传感器43的信号输出接口连接；L298N 的管脚outl和out2是控制电路盒的电气输出接口，与电机31的电气输入接口连接。图5为本发明实施例的算法流程总图。步骤Sl 第一传感器421和第二传感器422采集旋转台3内的偏心轴71与压盘 41的距离信号，输入到微处理器芯片11中，微处理器芯片11中存储的偏心轴71位置识别 单元，将第一传感器421和第二传感器422输入的距离信号，转换为偏心轴71的位置信息。步骤S2 微处理器芯片11中的旋转台控制单元，通过控制旋转台3的转动，带动 放置在旋转台内的偏心轴71的转动，从而将偏心轴71的位置调整到设定位置。步骤S3 微处理器芯片11输入第三传感器423采集到的距离信号，将距离信号转 换为压盘底部和旋转台之间的距离值，微处理器芯片11输入压力传感器43采集到的压力 信号，并将压力信号转换为压盘底部和偏心轴71之间的压力值；微处理器芯片11中的压盘 控制单元，检测压盘和旋转台之间的距离以及压盘41和偏心轴71之间的接触力，然后通过 伺服阀驱动电路12，控制伺服气缸22内的气压，使活塞杆33伸出或缩回，从而驱动压盘41 将偏心轴71的端部压入到轴承72中的轴孔。图6为本发明实施例的偏心轴位置识别单元的算法流程图，具体的步骤如下步骤Cl 偏心轴71的位置识别单元是将第一传感器421采集到的压盘凹槽411与 偏心轴的曲柄711之间的第一距离信号转换为第一距离值Dl ；将第一距离信号转换为第一 距离值Dl的具体步骤为步骤Cla 第一传感器421第一次采集到的距离信号的电压为vll，第二次采集到 的距离信号的电压为vl2，直至第五次采集到的距离信号为vl5 ；步骤Clb 计算传感器采集电路14的模拟量输入电压与输出的数字量之间的转换 系数K;步骤Clc 采集到的电压vll、电压vl2、电压vl3、电压vl4和电压vl5乘以转换系 数 K 后，变为采集到的距离值 dll = KXvll,dl2 = KXvl2,dl3 = KXvl3,dl4 = KXvl4, dl5 = ΚΧνΙδο步骤Cld:对距离值dll、dl2、dl3、dl4和dl5由小到大进行排序，然后取排好顺序 的值得中间的值，即为第一距离值D1。步骤C2 将第二传感器422采集到的压盘凹槽411与曲柄711的顶部之间的第二 距离信号转换为第二距离值D2 ；将第二距离信号转换为第二距离值D2的具体步骤为
步骤C2a 第二传感器第一次采集到的距离信号的电压为v21，第二次采集到的距 离信号的电压为v22，直至第五次采集到的距离信号为v25 ；步骤C2b 计算传感器采集电路14的模拟量输入电压与输出的数字量之间的转换 系数K;步骤C2c 采集到的电压v21、电压v22、电压v23、电压v24和电压v25乘以转换系 数 K 后，变为采集到的距离值 d21 = KXv21,d22 = KXv22,d23 = KXv23,d24 = KXv22, d25 = KXv250步骤C2d 对距离值d21、d22、d23、d24和d25由小到大进行排序，然后取排好顺序 的值得中间的值，即为第二距离值D2。步骤C3 利用第一距离值Dl和第二距离值D2计算偏心轴71的方位当第一距离 值Dl与第二距离值D2的差值小于曲柄的高度h时，偏心轴位置识别单元的输出为0，则表 明曲柄711处于压盘凹槽411的正下方；当第一距离值Dl与第二距离值D2的差值大于曲 柄的高度h时，偏心轴位置识别单元的输出为1，则表明曲柄711不在压盘的凹槽411的正 下方。图7为本发明实施例的旋转台3的控制单元的流程图，具体的步骤如下步骤Bl 旋转台3的控制单元接收偏心轴71的位置识别单元输出的偏心轴71的 位置状态；步骤B2 如果接收到偏心轴71的位置识别单元输出1，微处理器芯片11通过电机 31的驱动电路13控制电机31的转动，驱动旋转台3顺时针转动角度30度。步骤B3 如果接收到偏心轴71的位置识别单元输出0，微处理器芯片11输出停止 指令，停止电机31的转动，并向压盘41的控制单元输出偏心轴71已到达设定位置的指令。图8为本发明实施例的压盘41的控制单元的流程图，具体的步骤如下步骤Ml 压盘控制单元接收旋转台控制单元输出的偏心轴已到设定位置的指令 后，通过微处理器芯片11控制伺服阀21接通伺服气缸22的气压，带动压盘41向下运动；步骤M2 将第三传感器423采集到的压盘凹槽411与与曲柄711的顶部之间的压 力信号转换为压力值P ；将压力信号转换为压力值P的具体步骤为步骤M2a:压力传感器第一次采集到的压力信号的电压为pl，第二次采集到的压 力信号的电压为P2，直至第五次采集到的压力信号为p5 ；步骤M2b 采集到的电压vp 1、电压vp2、电压vp3、电压vp4和电压vp5乘以转换系 数 K 后，变为采集到的压力值 pl = KXvpl, p2 = KXvp2, ρ3 = ΚΧνρ3, ρ4 = ΚΧνρ2, ρ5 =ΚΧνρ5。步骤M2c 对压力值pl、p2、p3、p4和ρ5由小到大进行排序，然后取排好顺序的值 得中间的值，即为第三距离值P。步骤Μ3 将压力传感器424采集到的压盘凹槽411与旋转台3的顶部之间的第三 距离信号转换为第三距离值D3 ；将第三距离信号转换为第三距离值D3的具体步骤为步骤M3a 第三传感器第一次采集到的距离信号的电压为v31，第二次采集到的距 离信号的电压为v32，直至第五次采集到的距离信号为v35 ；步骤M3b 采集到的电压v31、电压v32、电压v33、电压v34和电压v35乘以转换系 数 K 后，变为采集到的距离值 d31 = KXv31,d32 = KXv32,d33 = KXv33,d34 = KXv32,d35 = KXv350步骤M3c 对距离值d31、d32、d33、d34和d35由小到大进行排序，然后取排好顺序 的值得中间的值，即为第三距离值D3。步骤M4 压盘控制单元根据第三距离值D3和压力值P，进行判断步骤M4a 第三距离值D3等于设定的下压高度H时，检测压盘底部和偏心轴之间 的压力值P，如果压力值P大于设定的接触压力值PS，表明已经将偏心轴压入到轴承72中， 通过伺服阀驱动电路12控制伺服阀21，减少伺服气缸22的气压，使压盘41缩回；步骤M4b 如果压力值小于设定的接触压力值Ps，表明偏心轴还没有完全压入到 轴承72中，则采用PID控制算法，通过控制伺服阀增大伺服气缸22的气压，继续施加向下 的压力，伺服阀的控制输入电压U为U = kp · (P-PsHki (P-Ps)+kd (P-Ps)，其中 kp、k” kd 为 PID 控制方法的比例、微分 和积分系数，P为检测得到的压力值，Ps为设定的接触压力值。步骤M4c 如果第三距离值D3大于设定的下压高度H时，表明尚未将偏心轴压入 到轴承72中，通过控制伺服阀增大伺服气缸22的气压，使压盘41继续施加向下运动。以上所述，仅为本发明中的具体实施方式
，但本发明的保护范围并不局限于此，任 何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，可理解想到的变换或替换，都应涵盖在 本发明的权利要求书的保护范围之内。
1权利要求
1.一种偏心轴和轴承的智能压装装置，其特征在于，所述压装装置由控制电路盒(1)、 伺服阀(21)、伺服气缸(22)、旋转台(3)、电机(31)、压盘(41)、第一传感器(421)、第二传 感器(422)、第三传感器(423)、压力传感器(43)、支架(5)和气泵(6)组成，所述控制电路 盒(1)包含微处理器芯片(11)、伺服阀驱动电路(12)、电机驱动电路(13)及距离信号采集 电路(14)，其中压盘(41)为一个空心圆柱，圆柱外径小于轴的外径；圆柱内径近似为外径的三分之 二；空心圆柱上有一个凹槽(411)，凹槽(411)的宽度为偏心轴(71)的曲柄直径的1.2倍， 凹槽(411)的深度为偏心轴的曲柄的高度的1. 2倍；第一传感器(421)安装在凹槽(411)的底部，第二传感器(422)安装压盘(41)的内侧， 并与第一传感器(421)的间隔θ角度，第一传感器(421)和第二传感器(422)用于检测偏 心轴(71)的方位；第三传感器(423)安装在压盘(41)的外侧，并与第一传感器(421)的间 隔2 θ角度，第三传感器(423)用于检测压盘(41)与偏心轴(71)的距离；压力传感器(43)安装在压盘(41)底部，用于检测压盘(41)对偏心轴(71)施加的压力；微处理器芯片(11)的数字量输出端与伺服阀驱动电路(12)的输入端连接，微处理器 芯片(11)的电机驱动端与电机驱动电路(13)的输入端连接，微处理器芯片(11)的信号采 集端与距离信号采集电路(14)的输出端连接；微处理器芯片(11)中含有偏心轴位置识别 单元、旋转台控制单元和压盘控制单元；微处理器芯片(11)输入第一传感器(421)和第二传感器(422)的信息，并通过偏心 轴位置识别单元将信号转换为偏心轴(71)的位置；微处理器芯片(11)输入第三传感器 (423)和压力传感器(43)的信息，并通过压盘控制单元转换为偏心轴(71)压入轴承(72) 的信息；旋转台控制单元输出电机(31)转动的信号，驱动电机(31)转动，带动旋转台(3) 转动，从而调节放置在旋转台(3)内的偏心轴(71)的曲柄的方位，使偏心轴(71)的曲柄转 到凹槽(411)的正下方；微处理器芯片(11)输出伺服阀(21)动作的信号，驱动伺服气缸 (22)动作，带动压盘(41)向下运动，将偏心轴(71)的端部压入到轴承(72)的轴孔中。
2.一种使用权利要求1所述偏心轴和轴承的智能压装装置的偏心轴和轴承的智能压 装方法，其特征在于，智能压装的步骤如下步骤Sl 第一传感器(421)和第二传感器(422)采集旋转台(3)内的偏心轴(71)与压 盘(41)的距离信号，输入到微处理器芯片(11)中，微处理器芯片(11)中偏心轴(71)的位 置识别单元，将第一传感器(421)和第二传感器(422)输入的距离信号，转换为偏心轴(71) 的位置信息；步骤S2 旋转台控制单元控制旋转台的转动，使放置在旋转台(3)内的偏心轴(71)的 转动，从而将偏心轴(71)的曲柄转到凹槽(411)的正下方；步骤S3:微处理器芯片(11)输入第三传感器(423)采集到的距离信号，将距离信号 转换为压盘底部和旋转台之间的距离值，微处理器芯片(11)输入压力传感器(43)采集到 的压力信号，并将压力信号转换为压盘底部和偏心轴(71)之间的压力值；压盘控制单元通 过伺服阀驱动电路(12)，控制伺服气缸(22)内的气压，将偏心轴(71)的端部压入到轴承 (72)的轴孔中。
3.根据权利要求1或2所述的偏心轴和轴承的智能压装装置或偏心轴和轴承的智能压装方法，其特征在于，所述偏心轴位置识别单元的识别步骤如下步骤Cl 第一传感器(421)连续η次采集凹槽(411)与偏心轴(71)的曲柄(711)之 间的距离信号，偏心轴位置识别单元将η个距离信号存储起来，并采用中值滤波法计算出 凹槽(411)与偏心轴(71)之间的第一距离值，即将η次采集得到的第一距离值按升序排列 Cl1 ^ d2 ^ . . . ^ dn, η为采集的次数，则第一距离值为
4.根据权利要求1或2所述的偏心轴和轴承的智能压装装置或偏心轴和轴承的智能压 装方法，其特征在于，所述旋转台控制单元的步骤如下步骤Bl 旋转台控制单元接收偏心轴位置识别单元输出的偏心轴(71)的位置信息为0 或1 ；步骤B2 接收到位置信息1时，表示偏心轴(71)的曲柄(711)不在凹槽(411)的正下 方，此时微处理器芯片(11)驱动旋转台顺时针转动角度θ/2，然后，返回步骤Bl ；步骤Β3 接收到位置信息0时，表示偏心轴的曲柄(711)在凹槽(411)的正下方，旋转 台控制单元向压盘控制单元输出偏心轴(71)已到设定位置的指令。
5.根据权利要求1或2所述的偏心轴和轴承的智能压装装置或偏心轴和轴承的智能压 装方法，其特征在于，所述的压盘控制单元的步骤如下步骤Ml 压盘控制单元接收旋转台控制单元输出的偏心轴(71)已到设定位置的指令 后，微处理器芯片(11)控制伺服阀(21)，增加伺服气缸(22)的气压，带动压盘(41)向下运 动；步骤Μ2 压盘控制单元根据第三距离值，进行判断步骤M2a:第三距离值等于设定的下压高度时，检测压盘底部和偏心轴(71)之间的压 力值，如果压力值大于设定的接触压力值，表明已经将偏心轴(71)压入到轴承(72)中，微 处理器芯片(11)控制伺服阀(21)，减少伺服气缸(22)的气压，使压盘(41)缩回；步骤M2b 如果压力值小于设定的接触压力值，表明偏心轴(71)还没有完全压入到轴 承(72)中，微处理器芯片(11)利用PID控制方法，控制伺服阀(21)增大伺服气缸(22)的气压，继续施加向下的压力；伺服阀的控制输入电压U为U = kp · (P-PsHki (P-Ps)+kd (P-Ps)，其中kp、kp kd为PID控制方法的比例、微分和积 分系数，P为检测得到的压力值，Ps为设定的接触压力值；步骤M2c 如果第三距离值大于设定的下压高度时，表明尚未将偏心轴(71)压入到轴 承(72)中，微处理器芯片(11)控制伺服阀(21)增大伺服气缸(22)的气压，使压盘(41) 继续施加向下运动；步骤M3 压盘控制单元不断检测压盘底部和偏心轴(71)之间的压力值，如果压力值大 于设定的接触压力值，表明已经将偏心轴(71)的端部压入到轴承(72)的轴孔中，微处理器 芯片(11)控制伺服阀(21)，减少伺服气缸(22)的气压，使压盘(41)缩回。
全文摘要
本发明涉及一种偏心轴和轴承的智能压装装置及方法，采用微处理器芯片作为控制核心。微处理器芯片中存储有事先编写的偏心轴和轴承位置识别单元、旋转台控制单元和压盘控制单元。微处理器芯片通过传感器采集距离信号并计算出偏心轴和轴承的当前位置；微处理器芯片根据偏心轴和轴承的当前位置与设定位置之间的偏差，控制旋转台转动，自动调节偏心轴和轴承的位置；然后，微处理器芯片通过检测压盘和偏心轴之间的接触力，自动调节下压力，自动实现偏心轴和轴承的压装。本发明的智能压装装置能够提高偏心轴和轴承压装过程的自动化程度。
文档编号B23P19/027GK102114593SQ201110080010
公开日2011年7月6日 申请日期2011年3月31日 优先权日2011年3月31日
发明者乔红, 区志财, 罗永康, 苏建华 申请人:中国科学院自动化研究所