发明内容

为了解决现有技术下的钢球式转向中间轴在安装过程中的种种问题，本发明提供了一种钢球式转向中间轴用装配设备及装配方法，该设备及方法结合了直线滚动轴承的设计原理，将滑动副部分进行重新设计，同时配合新的装配原则，不仅实现了产品的成本降低，更大大提高了产品的扭矩应用范围，同时也简化了总成部件的装配原则。

本发明的一种钢球式转向中间轴用装配设备及装配方法，其装置部分和方法部分如下所述：

一种钢球式转向中间轴用装配设备，包括装配基座、设置在装配基座上的呈立式的装配框架以及固定装配框架用的固定肋板，其特征在于：

所述的装配框架在其顶部设置有一高度调整用伺服电机组件；

所述的装配框架在其框体一侧设置有一可升降的节叉夹紧机构安装框体，

所述的节叉夹紧机构安装框体由呈水平面设置的安装台板和呈垂直设置的安装竖板相互垂直结合组成，安装竖板的两侧还设置有与安装台板连接的加强筋板，通过高度调整用伺服电机组件来调整该节叉夹紧机构安装框体的上下高度；

所述的安装台板的中间位置设置有一固定节叉夹紧机构组件，通过该固定节叉夹紧机构组件将待装配的钢球式转向中间轴的节叉部位处夹紧；

所述的安装竖板上设置有一呈垂直状布置的施加扭矩用电机，该施加扭矩用电机的下部与固定节叉夹紧机构组件的中心位置连接，通过该施加扭矩用电机对被固定节叉夹紧机构组件夹持的待装配的钢球式转向中间轴施加扭矩；

所述的安装台板的下部设置有一角间隙测试机构组件，通过该角间隙测试机构组件夹持待装配的钢球式转向中间轴并选择适配的钢球对中间轴进行装配。

根据本发明的一种钢球式转向中间轴用装配设备，其特征在于，所述的固定节叉夹紧机构组件包括夹紧机构固定支架、圆形夹紧盘、夹紧气缸、驱动臂和夹爪，其中，圆形夹紧盘通过夹紧机构固定支架固定设置在安装台板的中间位置，该圆形夹紧盘的中心正对了施加扭矩用电机的下部并与其连接，夹紧气缸则设置在圆形夹紧盘的一侧，夹紧气缸通过驱动臂与圆形夹紧盘连接，通过夹紧气缸的伸缩运动将驱动臂推/拉动圆形夹紧盘顺时针或逆时针转动将夹爪夹紧或放松待装配的钢球式转向中间轴的固定节叉。

根据本发明的一种钢球式转向中间轴用装配设备，其特征在于，所述的角间隙测试机构组件包括第一推拉气缸、设置有浮动机构的滑动轴夹紧气缸、滑动轴夹爪、第二推拉气缸、滑动管夹紧气缸、滑动管夹爪和位移传感器组件，其中，第一推拉气缸呈水平式设置在安装台板的下部，其推拉工作端与滑动轴夹紧气缸连接，轴夹紧气缸带动与其连接的滑动轴夹爪夹持住待装配的钢球式转向中间轴的滑动轴轴身，第二推拉气缸则设置在第一推拉气缸的下部，第二推拉气缸的推拉工作端与滑动管夹紧气缸连接，滑动管夹紧气缸带动与其连接的滑动管夹爪夹持住待装配的钢球式转向中间轴的滑动管管身，而位移传感器组件则固定设置在滑动轴夹紧气缸的一侧下部。

上述设计目的在于，通过角间隙测试机构组件来用小档尺寸的标准钢球测试任何一组轴管的实际间隙，根据间隙值结合理论数据和前期试验数据选择要适配的钢球，可以保证中间轴同时满足角间隙和滑动力的要求并能保证合格率。

根据本发明的一种钢球式转向中间轴用装配设备，其特征在于，所述的位移传感器组件包括传感器挡板、主位移传感器和辅位移传感器，其中，传感器挡板与滑动轴夹紧气缸的一侧下部连接，该传感器挡板的一侧板壁上由上而下顺序设置了主位移传感器和辅位移传感器。

该独立布置的位移传感器组件为本发明的一种钢球式转向中间轴用装配设备的核心部件，该主、辅位移传感器可以精确有效监控位移值并且在非轴、管之间的相对位移不会影响最终的测试结果。

一种钢球式转向中间轴用装配方法，基于上述的一种钢球式转向中间轴用装配设备，其具体步骤如下所述：

1)首先通过高度调整用伺服电机组件来调整节叉夹紧机构安装框体的上下高度，使其适配于当前需要装配的中间轴，再将待装配的钢球式转向中间轴竖直置于安装台板的中间位置处的固定节叉夹紧机构组件内，该中间轴的固定节叉则置于圆形夹紧盘的中心位置，通过夹紧气缸推动驱动臂带动圆形夹紧盘顺时针转动将夹爪夹紧固定节叉；

2)启动第一推拉气缸将滑动轴夹紧气缸伸出，轴夹紧气缸带动与其连接的滑动轴夹爪夹持住待装配的钢球式转向中间轴的滑动轴轴身夹紧；

3)启动第二推拉气缸将滑动管夹紧气缸伸出，滑动管夹紧气缸带动与其连接的滑动管夹爪夹持住待装配的钢球式转向中间轴的滑动管管身；

4)确认固定节叉、滑动轴、滑动管被夹紧，然后启动施加扭矩用电机，对已被夹持住的待装配的钢球式转向中间轴施加扭矩，在这个过程中，滑动管产生了相对角度差，此时滑动轴夹爪带动设置有浮动机构的滑动轴夹紧气缸摆动，安装在滑动轴夹紧气缸的一侧下部的传感器挡板压紧或放松主位移传感器和辅位移传感器；

5)在步骤4)中，主位移传感器记录了位移数值的变化，而辅位移传感器同样记录了位移数值，且将其记录的位移数值与主位移传感器的位移数值进行对比，当两组位移传感器差值大于设定范围时则证明位移检测存在偏差，需要进行检修，如两组位移传感器差值在设定范围内，则证明该位移检测机构状态正常；

此处布置的两组位移传感器，其中一组主位移传感器用于测试角间隙，另外一组辅位移传感器为辅助传感器，用来校验主传感器的有效性。

6)在步骤5)中，将主位移传感器获得的位移数值转化为以位移传感器中心到滑动管管身的圆心距离为半径的角度，此角度即为需要测试得到的角间隙，其具体为：

假设在正反方向施加扭矩时位移传感器的压缩量为a,则此时轴管之间的角间隙α＝360a/(50π)°；

通过该参数试验得出不同尺寸的钢球与角间隙和滑动力的相关性，进而得出该轴管所需要匹配的钢球尺寸；

7)在步骤6)中获得匹配的钢球尺寸后进行钢球式中间轴的安装，完毕后，将各处气缸及夹爪反向松开，取出已装配完毕的钢球式转向中间轴，并准备下一次操作。

根据本发明的一种钢球式转向中间轴用装配方法，其特征在于，所述的步骤5)中的两组位移传感器差值的设定范围为0～0.02mm，超出0.02mm则判定为需要进行检修。

此处设计目的在于，使得本发明可以进行自校验-当角间隙测试机构组件存在异常时可进行自检。

综上所述，现有技术的传统方案是通过测量滑动轴，滑动管球槽位置的尺寸以及每个球槽之间的角度关系，然后根据测量相关结果再选择合适的钢球，这种装配原则存在的问题是测量精度要求高，测量过程相对复杂。而本发明的一种钢球式转向中间轴用装配设备及装配方法则采用通过直接测试轴管的角间隙，通过试验得出不同尺寸的钢球与角间隙和滑动力的相关性，进而得出该轴管所需要匹配的钢球尺寸。

使用本发明的一种钢球式转向中间轴用装配设备及装配方法获得了如下有益效果：

1.本发明的一种钢球式转向中间轴用装配设备及装配方法，其结构上经过设计计算和实验验证可实现更高的刚度要求以及更大的扭矩范围，故可以满足不同角度及高度的钢球式中间轴总成的装配需求；

2.本发明的一种钢球式转向中间轴用装配设备及装配方法，其高精度及高稳定性结构设计，使得本发明可以有效且精确地测试轴与管之间的角间隙，排除其它干扰因素对测试结果的影响；

3.本发明的一种钢球式转向中间轴用装配设备及装配方法可通过前期试验数据和选配逻辑，选择最佳匹配的钢球，节省了零件装配时测量的成本和复杂性，实现了滑动副位置的最佳配合，其极高的柔性化设计，可以满足更大的产品设计范围；

4.本发明的一种钢球式转向中间轴用装配设备及装配方法设计有自校验功能，当角间隙测试机构组件存在异常时可进行自检。