CN100365302C - 装配小型深沟球轴承的分球铆合方法 - Google Patents

Abstract

本发明为一种装配小型深沟球轴承的分球铆合方法，其特征在于：其工艺路线由分球和铆合两大部分组成并成直线布置，移位装置将工件从分球部分移送到铆合部分，工件移送机构的分球移动架和铆合移动架用来分别负责分球部分和铆合部分工件的搬送，把上工位的工件搬送到下工位。本发明采用了光电传感、在线检测和气动增压等先进技术；各工位成直线排列，使用、操作、调整和维修十分方便；分球时钢球和套圈沟道表面不受损伤，铆合时球兜不变形，保证了轴承的振动噪音和灵活性水平。另外，本发明还具有生产效率高、占地面积小、看管人员少、动作平稳、安全可靠等显著优点。

Description

装配小型深沟球轴承的分球铆合方法

一、技术领域：

本发明涉及一种装配小型轴承的方法，特别是公开一种装配小型深沟球轴承的分球铆合方法。

二、背景技术：

轴承的分球铆合是轴承装配中工作量比较大的工作。以前轴承行业的这一工作均是以人工为主，集中了大量的装配工人，可称“人海大战”。采用自动的分球铆合设备是轴承企业走向现代化生产的最重要的标志之一。

目前轴承行业仍在普遍使用的分球铆合方法主要是：

1、传统的手工分球和铆合：

这是轴承制造行业比较原始简单的传统方法，被普遍使用。其过程为：

(1)将半保持架球兜向上放在专用模具上；

(2)将已装球的工件放在模具上的保持架上；

(3)用尖而硬的铁棒将钢球逐一拨进球兜；

(4)将半保持架球兜向下放在工件的钢球上；

(5)将铆钉一个一个插入铆钉孔；

(6)连同模具放到油压机上进行铆合；

(7)取下工件。

这种方法不仅劳动强度大、占用场地面积大、工作现场乱，而且装配质量差，特别是人工分球时，尖而硬的铁棒往往损害钢球和套圈沟道表面，很难装配出低噪音轴承；模具未固定的铆合又极易使铆钉歪斜和铆合头偏心，使轴承在工作时产生振动，保持架球兜容易变形，轴承灵活性差。

因此，这种方法已经很不适用于现代化的、大批量生产的、低噪音轴承的装配了。

2、自动化的分球和铆合：

在国外已经普遍采用，目前国内在某些上规模的低噪音轴承制造公司已开始进口采用这种技术，以着手克服传统的手工分球铆合的落后状况。

目前有下列几种自动化的形式：

(1)回转盘方式：这种方式是工件安放在一个大回转盘的一个个模具上，回转盘间隙地作等角度的回转，而拨球、分球、匀球、加保持架、铆合以及检测和剔除等等机构则围在回转盘的外面四周，对各个工位的工件进行加工。这种方式与本实用新型的直线排列形式相比，虽然占地的长度缩短了，但机器的制造、使用、操作、调整和维修多有不便。因此，近来直线排列的形式已经开始流行起来。

(2)分球与铆合分开：即分球与铆合是在两台设备上进行的，这种方法虽然简化了各台设备，但它们之间的联系则更为复杂化了，而且占地面积也大。

现有技术存在的主要问题如下：

1、装配质量差：在分球时，钢球表面和内外圈沟道表面容易受到损伤；铆合时，保持架容易变形，甚至使球兜与钢球接触，影响了轴承的灵活性和振动噪音；保持架球兜容易变形，轴承灵活性差；人为的因素影响较大，如经常发生缺球、缺钉等等；

2、占地面积大；

3、生产工人多；

4、生产效率低；

5、安全隐患多，特别是手工铆合时。

三、发明内容：

本发明公开一种装配小型深沟球轴承的分球铆合方法，为轴承行业提供一种先进的、占地面积小的、生产效率高的、能保证轴承噪音、提高效率的、又十分安全的分球铆合轴承装配方法。

本发明需要解决技术问题是：

1、在分球时，要使钢球表面和内外圈沟道表面不易受到损伤；

2、铆合时，要使保持架不变形，以保证轴承的灵活性和振动噪音水平；

3、克服人的因素的影响，保证不发生缺球、缺钉等情况。

本发明是这样实现的：一种装配小型深沟球轴承的分球铆合方法，其特征在于：其工艺路线由分球和铆合两大部分组成并成直线布置，移位装置将工件从分球部分移送到铆合部分，工件移送机构包括分球移动架和铆合移动架用来分别负责分球部分和铆合部分工件的搬送，把上工位的工件搬送到下工位。

所述的分球部分，包括球位定位、球位检查、三步拨球、球数检查和剔除、外圆定位、分球、匀球、加无钉保持架、保持架检查和无保持架剔除；

球位定位是指使工件内钢球的位置处于设定的方向，用旋转外圈的办法将工件放平到模具上，模具在某一设定方向有一凸尖，使工件在这个位置没有钢球；

三步拨球是逐渐将钢球全部拨到一边，并使中间的一粒(奇数球时)或二粒(偶数球时)钢球位于某一设定方向，用凸尖逐渐放宽的模具分三步来拨球，保证钢球表面不被划伤；

球数检查和剔除用光电传感器或机械触头检查钢球数和位置是否正确，如果不正确，剔除气缸就将该不良工件剔除到NG品箱内；

外圆定位是保证在分球和匀球时工件外圈不移动，用定位板的孔套住分球和匀球工件的外圆；

分球是将紧靠设定方向钢球两边的钢球分开，将外圈固定，再用软材料制的分球叉分球，以减少钢球与套圈沟道的摩擦损伤；

匀球是将全部钢球均匀分开，将外圈固定，用软材料制的匀球叉进行匀球，以减少钢球与套圈沟道的摩擦损伤；

加无钉保持架，位于工件上部有一个无钉保持架料筒，其底端有一擒纵装置，擒纵装置每动作一次，就直接将一个不带钉的保持架放到其下面的已匀球的工件上。

保持架检查和无保持架剔除用光电传感器或机械触头检查有无保持架，如无，则剔除气缸就将该不良工件剔除到NG品箱内。

所述的铆合部分，包括放带紧钉的保持架、保持架拍合、保持架检查和NG剔除、铆合、铆合检查、NG剔除、下料，

放带紧钉的保持架，位于放保持架模具的上部有一个带紧钉保持架的料筒，其底端有一擒纵装置，擒纵装置每动作一次，就将一个带紧钉的保持架放到其下面的放保持架的模具上，以便让上面已有无钉保持架的工件放到其上面；

保持架拍合是使两保持架贴合在一起，用气缸和模具将无钉保持架的铆钉孔压套到带钉保持架的铆钉上；

保持架检查和NG剔除，用光电传感器或机械触头检查有无保持架、拍合是否到位、铆钉是否歪斜，如果没有保持架，拍合未到位、或铆钉有歪斜等情况，则剔除气缸将该不良工件剔除到NG品箱内；

铆合是用0.4Pa的压缩空气，通过增压气缸，产生7～10吨(可调)的压力将铆钉铆合；同时，用承压柱使这么大的压力闭合于增压缸-缸架一工件-承压柱之间，使其它机件不变形；

铆合检查是用光电传感器或机械触头检查铆钉数量、铆合是否到位或歪斜；

NG剔除是经铆合检查，如果有缺铆钉、铆合未到位的情况，则剔除气缸将该不良工件剔除到NG品箱内。

所述的移位，是将已加好上保持架的工件移动到铆合部分，用三个气缸来夹紧、上下移动、左右移动工件，将已加好上保持架的工件准确地放到下保持架上。

所述的工件移送机构，包括分球移动架和铆合移动架，

分球移动架，装有八种模具的移动架可上下、左右移动，把工件从上工位移动到下工位；

铆合移动架，放置工件的料槽模板可上下移动，装有七种模具的移动架可左右移动。当料槽模板下移时，把工件放置在7个模具上，进行拍合、铆合、检查和NG剔除等工作；当移动架向右移动时，工件随模具从上工位移动到下工位；当料槽模板上移时，工件即留在料槽上。

本发明的有益效果是：

1、保证了轴承的质量：

由于本专利机器在铆合时铆合压力大而可调，铆合可靠而适当，铆合头均匀不偏，球兜无变形，所以比手工装配更能保证轴承的灵活性和振动噪音的要求。

在人工装配时，由于种种原因，往往发生缺钉缺球甚至漏铆等等情况，而本专利的机器是绝对不会发生这种情况的。

2、减小了机器占地面积：

本专利机器的占地面积约为2平方米，约为手工装配的1/5；为“分球”和“铆合”分开方案的1/2，还大大减少了用来堆放工件的场地面积。

3、减少了操作人员：

手工装配约需要3名操作人员，“分球”和“铆合”分开方案需要2名操作人员，而本专利仅需1名看管人员足矣(如将本专利机器连进全自动装配线，全线十余台设备也只需2名看管人员)。

4、提高了生产效率：本专利机器的节拍最快可达3秒/件，生产效率高。

四、附图说明：

图1是分球铆合机的正视图；

图2  是分球铆合机的俯视图；

图中：1、上料装置；2、工件；3、球位定位装置；4、球位检查装置；5、NG剔除装置；6、分球装置；7、定位装置；8、匀球装置；9、放无钉保持架装置；10、NG剔除装置；11、待移工件；12、移动机械手装置；13、放带钉保持架装置；14、拍合保持架装置；15、检查保持架装置；16、NG剔除装置；17、铆合装置；18、铆钉检查装置；19、剔除装置；20、下料装置；21、铆合架移动装置；22、防震底脚；23、分球移动架装置；24、铝合金型材框架；25、分球模具架装置；26、分球上下缸；27、无钉保持架料筒；28、检查保持架及NG剔除装置；29、机械手移动缸；30、机械手夹紧缸；31、机械手上下缸；32、带钉保持架料筒；33、铆合料槽模板；34、铆合移动架；35、铆合增压缸；36、铆合承压柱；37、装置上下缸；38、铆合下模；39、铆合上模；40、铆钉检查装置；41、铆合料槽模板上下导柱；42、铆合模具架移动导轨。

五、具体实施方式：

根据附图，制造一台分球铆合机，用铝合金形材制成两层长方形的框架，中间的平板上，从左到右用圆锥销定位、用螺钉紧固下列装置：

左边是分球部分，从左至右依次安装：上料缸、球位定位装置、球位检测装置、拨球装置、球数检查装置、NG剔除装置、分球装置、外圆定位装置、匀球装置、放无钉保持架装置、检查无钉保持架及、NG剔除装置；

右边是铆合部分，从左至右依次安装：放带钉保持架装置、保持架拍合装置、检查带钉保持架装置、NG剔除装置、增压铆合装置、铆检查装置、NG剔除装置和下料装置；

分球移动架和铆合架移动架分别布置在分球部分和铆合部分的下面；移动机械手布置在分球部分和铆合部分之间，直线料槽的前面；两个保持架料筒分别安装在加无钉保持架和带钉保持架工位的上部；电气箱安装在铝合金框架内的后部；工作警示灯在机器顶部；操作箱安装在铝合金框架内的前部；各个动作均由气缸来执行。

本发明方法的工作流程：上料→球位定位→检查球位→拨球→球数检查→NG剔除→定位→分球→匀球→放无钉保持架→检查无钉保持架→NG剔除→移位→放带钉保持架→拍合保持架→检查保持架→NG剔除→铆合→检查铆合→NG剔除→下料。

本发明方法中各工位的工作流程简述如下：

(1)上料：

气缸将由输送器输送过来的工件推移到“球位定位”工位上；

(2)球位定位：

由于工件下面的模具在设定的位置上有一尖状突出，如果工件此位正好有钢球，则工件在该方向必然有钢球半径值的高出。本技术在工件上面有一个柔弱的摩擦片，它由电机带动旋转，当工件随模具上升与摩擦片接触时，工件就被转动一个角度而被放平(工件放平后，摩擦片就不会与工件接触)。这样，就保证了工件在这个方向没有钢球。

(3)检查球位：

如果不应有钢球的位置上仍然有钢球，则该工件必然会比正常的高出，检查气缸向下时就到不了正常位置，此时控制系统得不到OK信号，就判为球位不对而发出NG信号。

(4)拨球：

模具在无球位的凸尖分三次逐渐向两边放宽，钢球就逐步被拨向一边，直到全数球的中间到设定位置为止。

(5)检查球数：

检查气缸向下时，光电传感器如果发现缺球，就发出NG信号。

(6)NG剔除：

得到球位NG信号或球数NG信号后，剔除气缸将该工件推入NG品箱。(注：每当NG剔除一次，其后面工位的动作都自动停止一次，若下个工件正常，其后面工位又都自动恢复正常动作。下同。)

(7)定位：

定位气缸向下，定位板的孔把将要分球和匀球的工件的外圆固定，使之在分球和匀球时工件不要移动。

(8)分球：

分球气缸向下时，将一个梳状的分球叉插入工件，首先使位于设定位置的中间的一粒球(工件为奇数球时)或二粒球(工件为偶数球时)不动，而将其两边与之相邻的球拨开；随着分球叉的继续插入，再将两边的球拨开(分球叉用具有一定强度又较软的材料制造，以免划伤钢球表面)。

(9)匀球：

分球气缸向下时，将一个梳状的匀球叉插入工件，将尚未拨开的球依次逐个地拨开，并将全部钢球均匀分布(同样，匀球叉也用具有一定强度又较软的材料制造)。

(10)放无钉保持架：

无钉保持架料筒内储备着球兜向下的无钉保持架，料筒的的底部有一擒纵机构，该擒纵机构每动作一次，就放下一个无钉保持架，此时模具有一轻微的震动，使保持架准确地使每个球兜都包住一粒钢球，被平稳地放入工件。

(11)检查无钉保持架：

由于保持架有一定的厚度，检查气缸的活塞杆的顶部有一发信触点，当气缸向下时，在正常情况时触点未接触，当工件内无保持架时，触点就接触，发出NG信号。

(12)NG剔除：

得到NG信号后，剔除气缸将该工件推入NG品箱。

(13)移位：

平移机械手有上下、夹紧和位移三个气缸，工件被送到待移位工位后，等待在工件上面的机械手的上下气缸向下→夹紧气缸将工件夹住→上下气缸向上→平移气缸向右到达放带钉保持架工位(已放好带钉保持架，球兜和铆钉均向上)→上下气缸向下，此时带钉保持架铆钉的导向头部插入无钉保持架的铆钉孔内→夹紧气缸将工件放开→上下气缸向上→平移气缸向回至最左。

(14)放带钉保持架：

带钉保持架料筒内储备着球兜和铆钉向上的带钉保持架，料筒的底部有一擒纵机构，料筒下面的料槽板上安装着一个尺寸、形状、位置和姿势都十分精确的模具，当擒纵机构每动作一次，就放下一个带钉保持架，此时模具有一轻微的震动，使保持架被准确地平稳地安放在模具内。(注：带钉保持架的铆钉与保持架的铆钉孔为牢固的过盈配合，而且球兜和铆钉的分布直径误差、它们相互之间的等分误差、以及各个铆钉与保持架的贴合面之间的垂直误差，均应在允许的范围之内，以保证机器的正常工作。)

(15)拍合保持架：

当气缸向下时，拍合模使无钉保持架与带钉保持架紧密贴合。(注：带钉保持架的铆钉与无钉保持架的铆钉孔为过盈量较小的过盈配合。)

(16)检查保持架：

由于保持架有一定的厚度，检查气缸的活塞杆的顶部有一发信触点，当气缸向下时，在正常情况时触点未接触，当工件内无保持架时，触点就接触，发出NG信号。

(17)NG剔除：

得到NG信号后，剔除气缸将该工件推入NG品箱。

(18)铆合：

工件被铆合下模送到铆合工位后，增压气快速向下，在接近工件后开始用大的压力慢速向下，对工件进行铆合。铆合的压力可根据工件的大小预先设定，如果进气的工作压力为0.4Pa，则铆合压力可达5～10t。在铆合位上，下铆合模的下面有一个承压柱，使这么大的力闭合在上模、工件铆钉、下模、承压柱和增压缸架之间，而不会使其它因承受这么大的力而变形甚至损坏。

(19)检查铆合：

检查方式有高级的和经济的两种配置供选择：

高级配置：在工件的上方，有一个光电传感器，可检查铆合后的工件是否有缺钉、铆合是否到位、铆合头是否歪斜、工件的上部表面包括上面的保持架以及内外圈的上平面、倒角和防尘槽等部位是否有划伤损坏，如有上述情况之一，就发出NG信号。

经济配置：在工件的上方，有一探头，探头上有一组探针，其数量与工件铆钉的数量相同，位置与工件的铆钉一一对应。当检查气缸向下时，就可检查出工件是否有缺铆钉或铆合位到位，从而发出OK或NG信号。

(20)NG剔除：

得到NG信号后，剔除气缸将该工件推入NG品箱。

(21)下料：

合格工件被送到下料位后，下料气缸就将该工件推入下料料槽，进而被送往下道工序。轴承的分球合套作业全部完成。

(22)分球部分工件的搬送：

从“球位定位”到“移位”之间，工件平放在料槽模板上，工件的搬送由其下面的搬送装置来执行。搬送装置的上面有模具架，按照工序次序安装了一排模具，有上下移动和左右移动两个气缸，原始位置模具架是在左边、下面，当需要搬送时，模具架上升，直到全部模具将工件提升到刚刚离开料槽模板的上平面、工件可以移动为止，这时模具架就向右移动一个工位的距离，然后模具架向下将工件平放在料槽模板上，模具架继续下降，使全部模具脱离工件回到原始最低位置，接着，模具架又向左移动到原始最左位置。搬送装置每这样循环动作一次，就把料槽模板上的各个工件搬送到下一工位，完成了分球部分工件的搬送工作。

(23)铆合部分工件的搬送：

从“球位定位”到“移位”之间，有一升降模板，升降模板随升降气缸而作升降运动，升降模板的下面有一左右运动的铆合模具架，升降模板和铆合模具架上都按照工序次序安装了一排模具。原始位置时，升降模板在上面，铆合模具架在左边，工件均在升降模板的各个模具上。当带钉保持架在升降模板的模具上被放好后，升降槽模板降至最下面，此时已放好带钉保持架和其余工位的工件均被放在模具架的各个模具上(此时各个工件均高于升降模板的上平面)，待平移机械手将带有无钉保持架的工件放到带钉保持架上并返回后，铆合模具架随气缸向右移动一个工位的距离，这时，升降模板向上，将工件放在升降模板的各个模具上，升降模板继续向上回到原始位置，工件完全脱离铆合模具架的模具后，铆合模具架向左回到原始位置。铆合搬送装置每这样循环动作一次，就把各个工件搬送到下一工位，完成了铆合部分工件的搬送工作。

(24)电箱和操作箱：

电箱安装在铝合金框架内的后面，箱内安装保证机器自动循环的所有包括程控器在内的所有电气元器件；工作警示灯在机器顶部。

操作箱安装在铝合金框架内的前面，安装了电子触摸屏、按开关、指示灯等。

Claims (5)

1.一种装配小型深沟球轴承的分球铆合方法，其特征在于：其工艺路线由分球和铆合两大部分组成并成直线布置，移位装置将工件从分球部分移送到铆合部分，工件移送机构的分球移动架和铆合移动架用来分别负责分球部分和铆合部分工件的搬送，把上工位的工件搬送到下工位。

2.根据权利要求1所述的装配小型深沟球轴承的分球铆合方法，其特征在于：所述的分球部分，包括球位定位、球位检查、三步拨球、球数检查和剔除、外圆定位、分球、匀球、加无钉保持架、保持架检查和无保持架剔除；

球位定位是指使工件内钢球的位置处于设定的方向，用旋转外圈的办法将工件放平到模具上，模具在某一设定方向有一凸尖，使工件在这个位置没有钢球；

三步拨球是逐渐将钢球全部拨到一边，并使中间的一粒(奇数球时)或二粒(偶数球时)钢球位于某一设定方向，用凸尖逐渐放宽的模具分三步来拨球，保证钢球表面不被划伤；

球数检查和剔除用光电传感器或机械触头检查钢球数和位置是否正确，如果不正确，剔除气缸就将该不良工件剔除到NG箱内；

外圆定位是保证在分球和匀球时工件外圈不移动，用定位板的孔套住分球和匀球工件的外圆；

分球是将紧靠设定方向钢球两边的钢球分开，将外圈固定，再用软材料制的分球叉分球，以减少钢球与套圈沟道的摩擦损伤；

匀球是将全部钢球均匀分开，将外圈固定，用软材料制的匀球叉进行匀球，以减少钢球与套圈沟道的摩擦损伤；

加无钉保持架，位于工件上部有一个无钉保持架料筒，其底端有一擒纵装置，擒纵装置每动作一次，就直接将一个不带钉的保持架放到其下面的已匀球的工件上；

保持架检查和无保持架剔除用光电传感器或机械触头检查有无保持架，如无，则剔除气缸就将该不良工件剔除到NG品箱内。

3.根据权利要求1所述的装配小型深沟球轴承的分球铆合方法，其特征在于：所述的铆合部分，包括放带紧钉的保持架、保持架拍合、保持架检查和NG剔除、铆合、铆合检查、NG剔除、下料，

放带紧钉的保持架，位于放保持架模具的上部有一个带紧钉保持架的料筒，其底端有一擒纵装置，擒纵装置每动作一次，就将一个带紧钉的保持架放到其下面的放保持架的模具上，以便让上面已有无钉保持架的工件放到其上面；

保持架拍合是使两保持架贴合在一起，用气缸和模具将无钉保持架的铆钉孔压套到带钉保持架的铆钉上；

保持架检查和NG剔除，用光电传感器或机械触头检查有无保持架、拍合是否到位、铆钉是否歪斜，如果没有保持架，拍合未到位、或铆钉有歪斜等情况，则剔除气缸将该不良工件剔除到NG品箱内；

铆合是用0.4Pa的压缩空气，通过增压气缸，产生7～10吨(可调)的压力将铆钉铆合；同时，用承压柱使这么大的压力闭合于增压缸—缸架—工件—承压柱之间，使其它机件不变形；

铆合检查是用光电传感器或机械触头检查铆钉数量、铆合是否到位或歪斜；

NG剔除是经铆合检查，如果有缺铆钉、铆合未到位的情况，则剔除气缸将该不良工件剔除到NG品箱内。

4.根据权利要求1所述的装配小型深沟球轴承的分球铆合方法，其特征在于：所述的移位，是将已加好上保持架的工件移动到铆合部分，用三个气缸来夹紧、上下移动、左右移动工件，将已加好上保持架的工件准确地放到下保持架上。

5.根据权利要求1所述的装配小型深沟球轴承的分球铆合方法，其特征在于：所述的工件移送机构，包括分球移动架和铆合移动架，

分球移动架，装有八种模具的移动架可上下、左右移动，把工件从上工位移动到下工位；

铆合移动架，放置工件的料槽模板可上下移动，装有七种模具的移动架可左右移动，当料槽模板下移时，把工件放置在7个模具上，进行拍合、铆合、检查和NG剔除等工作；当移动架向右移动时，工件随模具从上工位移动到下工位；当料槽模板上移时，工件即留在料槽上。

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