CN104284737B - 制造特别用于大型滚动轴承的滚动轴承保持架的方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于制造特别是用于大型滚动轴承的滚动轴承保持架(4)的方法，其中设有具有分别用于每个滚动体的开口的钢带，所述钢带被弯曲成环(5)，其中，为了用热塑性粉末(12)进行热涂覆，环(5)随后被加热至高于最低涂覆温度的温度，其中环5随后被浸入到包括热塑性粉末(12)的流化床(11)中，其中在环(5)在流化床(11)中的停留时间期间，塑料粉末(12)附着到环(5)上，熔化并且形成连续的涂层(6)，并且其中环(5)在涂覆之后被从流化床(11)移除。本发明还涉及用于执行该方法的装置。

Description

制造特别用于大型滚动轴承的滚动轴承保持架的方法及装置
本发明涉及制造特别是用于大型滚动轴承的滚动轴承保持架的方法以及执行该方法的装置。
滚动轴承保持架被设置以保持滚动体(在本发明的情况下通常是滚珠)相对于彼此成均匀间隔。根据现有技术，相应的保持架可以形成为开口的或闭合的环或者是由多个段形成。
滚动轴承保持架应当特别适用于大型滚动轴承，从而保持架的直径至少为一米。在大型滚动轴承的情形中，由于尺寸的原因，对于制造适合的滚动轴承保持架存在限制。因此，考虑到相应的注塑磨具的成本以及大型滚动轴承的通常数量，注塑成型的塑料保持架是不经济的。尽管由简单的塑料带制成的保持架具有制造成本效益，但是其在圆周方向仅仅具有非常低的强度，因此其不适用于许多应用。在此情况下，应当想到，特别是在大型滚动轴承的例子中，后续替换轴承至少涉及非常高的成本和非常大的人力。
DE3041355A1公开了一种用于常规滚珠轴承的保持架，所述滚珠轴承具有内圈、外圈和布置于其间的多个滚珠，其中保持架由每个具有塑料材料涂层的两个钣金件形成。由两个成形且涂覆的钣金条形成的保持架的制造工艺复杂，不适合于大型滚动轴承。由于涂层最初是在静电工艺或流化床工艺中被施加到冲压件上的，在冲压件已被连接之后仍存在可能发生损坏风险增加的转变。涂层是热塑性塑料，特别是聚酰胺，以便保护保持架与滚珠以及内圈和外圈的接触面免受磨损，以及减少摩擦系数。
DE19751003A1公开了一种用粉状、颗粒状、液体或糊状涂覆介质来涂覆工件的方法和装置，其中涂覆介质在流化床中被施加。在最终熔化和附着到工件上之前，多余的涂覆介质被去除。因此，需要复杂的过程。所描述的方法和装置特别适用于无休止的工件，所述工件随后会被加工成其最终形状。
本发明的目的之一是设计一种用于制造滚动轴承保持架的装置和方法，通过所述方法和装置可以以简单的方式提供一种足够强壮并且还耐磨的滚动轴承保持架，特别是对于大型滚动轴承来说。
为实现此目的，根据本发明提供了一种用于制造滚动轴承保持架的方法，其中设置有钢带，上述钢带具有分别用于每个滚动体的开口并且被弯曲以形成环，其中，为了用热塑性粉末进行热涂覆，上述环随后被加热到高于最低涂覆温度的温度，其中，上述环随后被浸入到含有热塑性粉末的流化床中，其中，在上述环在流化床中的停留时间期间，塑料粉末附着到环上，熔化并形成连续的涂层，并且其中，上述环在涂覆之后从流化床中移除。
根据本发明，首先钢带被设置并且被弯曲成环。钢带的端部可在该过程中被焊接或者松散地彼此前后布置，以形成闭合的或开口的保持架。这种情况下的环已经具有滚动轴承保持架的形状，并且随后在此最终形状下被涂覆以由热塑性粉末形成的涂层。为此，上述环被加热到塑料粉末附着于环并且熔化所需的温度。为此，上述环被浸入到含有热塑性粉末的流化床中。所述流化床需要相应地以足够大的方式形成，以能够容纳整个环。
在上述环在流化床的停留时间期间，塑料粉末附着到环上并且熔化，从而形成了连续的闭合层。随着环在流化床中停留时间的增加，层厚度也增加。一旦上述环从流化床中移除，不再需要进一步的加热、成形等动作。
然而，在本发明的上下文中，可以在上述环从流化床中移除之后冷却上述环，例如通过鼓风机，以便固化涂层并且能够方便地处理和存储成品环。根据本发明的方法，在整个环上获得了在所有点处附着完好的非常均匀的涂层。
上述环优选地通过感应线圈的交变电磁场被加热到涂覆所需的温度。通过感应线圈加热即使是对于具有大于一米保持架直径的大型滚动轴承的情形来说也是容易的。对于通过感应加热，还有一个优势是所提供的钢带已经弯曲成环。因此，感应线圈也可以容易地形成为圆环形状，并且与上述环同心排列。借助感应线圈在上述环内或环外的同心排列，存在规则的间隙，进而可以均匀加热。
由于环是由金属带形成的，其还可以通过感应线圈在短时间内被加热，这样做的好处是在后续流化床中的涂覆期间，有利于塑料粉末的附着。在此情形中，应当注意加热的表面增加了化学活性，而这可能因异物的积累、氧化等而影响附着。与其中通常发生烘箱气氛循环的烘箱加热相比，上述环也较少被暴露给灰尘或类似的异物。最后，通过感应线圈加热还可以很好地集成到生产线，其中在生产线中多个滚动轴承保持架一个紧跟一个被制造。
具有一匝或多匝的感应线圈被方便地布置在加热区，所述加热区被形成为靠近流化床，特别是在流化床正上方。通过这种方式可以避免传输上述环期间的温度损失。此外，以可移动的方式配置感应线圈以便能够将其移动进入和离开加热区可能是有利的。因此，例如可以在轨道上引导感应线圈(在大滚动轴承的情形中其具有可观尺寸)。
尽管出于能源效率的原因，在加热期间或之后应保持温度损失尽可能低，但是在本发明的上下文中，在加热环和浸入流化床之间提供一个时间间歇可能是有利的，该时间间歇用来使温度均匀。对于感应加热以及使温度均匀而言，在根据本发明的方法的上下文中，如果弯曲成环的金属带在其端部通过焊接等方式闭合的话，这会是有利的。
温度的选择在本发明的上下文中特别重要，因为在过低温度下，在流化床中附着到环上的粉末仅仅以不足的程度熔化。与此相反，在过高的温度下，存在塑料材料变得太薄的风险，从而因重力的原因导致涂层的不均匀分布。最后，温度必须基于用作涂层的热塑性塑料而进行选择，其中还必须考虑在流化床内的涂覆过程期间的某些冷却步骤。所提供的优选的感应加热一方面可以非常快速地发生(例如，在几秒钟内)，另一方面，可以借助电源进行精确的温度控制。
在本发明的上下文中，还可以在加热期间在加热区内以及/或者在涂覆期间在流化床内移动上述环，以便使得加热和涂覆更加均匀。例如，上述环可以枢转(swivel)、旋转或摇动，也可以是这些运动的组合。尽管通过枢转或旋转可以在流化床中对塑料粉末的不均匀分布进行补偿，摇动在尽可能多的塑料粉末附着到环上并且还能立即熔化的情况下才有效果。环上的结块、材料的局部聚集等从而可以被可靠地避免。摇动因此有助于更加均匀的涂覆，尽管在某些情形中层的形成可能被拖慢。
用于弯曲成环的金属带可以是由钣金形成的简单的带，其中随后通过冲压、切割特别是热切割或钻孔来制备开口。
为了通过熔化实现涂覆，应当使用热塑性粉末。在此情形中可以方便地使用具有良好耐受性和低摩擦系数的聚合物或聚合物混合物。例如基于聚酰胺(PA)或聚醚酮的塑料粉末是合适的。特别地，聚醚醚酮(PEEK)具有良好的耐热和耐化学性。
在本发明的上下文中，还可以使用颗粒增强的聚合物或聚合物混合物。在这种情况下，可以在个体粉末颗粒中已准备相应的混合物，或者以特别简单的方式准备好粉末混合物。从而，例如可以设想除热塑性粉末外还在流化床中提供诸如纤维或减摩擦颗粒的增强材料。还可以设想除基于聚酰胺或聚醚酮的热塑性粉末外，还在流化床中提供诸如含氟聚合物颗粒的减摩擦颗粒。作为粉末在流化床中均匀分布的结果，不同的材料也分布在环上，并且通过热塑性材料的熔化连在一起或结合成塑料基体。
涂层的厚度方便地在0.4mm至1.3mm之间。通过环在流化床中的停留时间，可以简单的方式改变层厚度。
在涂覆之前并且优选地在将钢带弯曲成环之后，在本发明的上下文中可以提供清洗或某些其它的表面处理。特别有利的是利用粒子射流来改良环的表面，例如通过喷砂或金刚砂喷砂进行处理。在该方法的上下文中，可以消除表面材料缺陷和污染。此外，在表面上产生有微结构，这特别适于接收涂层。最后，通过喷砂表面，还可以进一步改进强度和耐受性。
为了改进涂层的附着性，该环可以设有附着促进层作为实际涂覆之前的底漆。特别地，基于有机溶剂和合成聚合物的附着促进剂是适合的，其优选在加热之前已经施加。
根据本发明的另一方面，提供了一种用于执行上述方法的装置，其中该装置具有加热区、含有热塑性粉末的流化床以及用于接收环的高度可调的夹持设备，其中环可借助夹持设备降低进入流化床。待涂覆的环被固定到夹持设备，该夹持设备是在加热区和位于加热区之下的流化床之间高度可调节的。夹持设备至少那些夹持上述环并且为夹子、手臂等形式的部件优选地是由电磁中性材料(即非磁性和非导电材料)形成的。上述环优选地在其轴向端面被夹持。
本发明通过附图进行了说明，其中附图仅仅示出了可能的示例性实施例。附图中：
图1示出了保持架的透视图，
图2示出了大型滚动轴承的横截面示图，
图3示出了根据本发明用于制造经涂覆的滚动轴承保持架的装置，
图4示出了图3的俯视图。
图2示出了大型滚动轴承的横截面简要示图，该大型滚动轴承具有内圈1、外圈2和布置在其间作为滚动体的滚珠3。滚珠3可旋转地相对于外圈2支撑内圈1，其中滚珠3通过滚动轴承保持架4以公知的方式被保持为一定间隔。图1示出了滚动轴承保持架4的详细示图。
图2指示出滚动轴承保持架4包括环形的金属主体5以及布置于其上的由热塑性材料形成的涂层6。环5给予滚动轴承保持架4很大的稳定性，同时涂层6减少摩擦并且提供对磨损的有效防护。特别地，具有0.4mm至1.3mm层厚度的聚酰胺(PA)和聚醚酮(例如PEEK)适合作为涂层6。
图3和图4示出了用于涂覆环5的装置的可能配置。为了在涂覆之前加热环5，提供了圆环形状的感应线圈7，感应线圈7以在中心的方式被布置在环5内，并且具有规则的耦合间隔A。环5在夹持设备9的手臂8的辅助下被夹持。夹持设备9的手臂8在垂直和水平两个方向上是径向可移动的。
在加热后，环5可以在高度可调的夹持设备9的辅助下被降低进入流化床11，流化床11布置在加热区10的下方，并且其中存在塑料粉末12。
加热动作被执行，使得环5被加热至高于最低涂覆温度的温度。在环5在流化床11中的停留时间期间，热塑性粉末12附着到环5上并且熔化。这样，就形成了上面描述的连续的涂层6。
在塑料涂覆之后，包括位于内部的环5及布置于其上的涂层6的成品滚动轴承保持架4被从流化床11移除。
图4进一步示出了导轨13，其中感应线圈7可以在导轨13上被移动进入以及离开加热区10。

Claims (9)

1.一种制造滚动轴承保持架(4)的方法，
其中设置有钢带，所述钢带具有分别用于每个滚动体的开口并且被弯曲以形成环(5)，其中为了弯曲所述环(5)，首先提供平面钢带，其中通过冲压、切割或钻孔形成有开口，
其中，为了用热塑性粉末(12)进行热涂覆，所述环(5)随后被加热到高于最低涂覆温度的温度，
其中所述环(5)随后被浸入到含有所述热塑性粉末(12)的流化床中，
其中，在所述环(5)在所述流化床(11)中的停留时间期间，塑料粉末(12)附着到所述环上，熔化并形成连续的涂层(6)，
其中，所述环在涂覆之后被从所述流化床(11)中移除，
其中，在所述环(5)的加热和浸入所述流化床(11)之间设有用于使所述环(5)的温度均匀的时间间歇，其中所述环(5)在所述时间间歇的末端仍具有高于所述最低涂覆温度的温度。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述环(5)通过感应线圈(7)的交变电磁场进行加热。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述感应线圈(7)形成为圆环的形状，并且同心地布置在所述环(5)内侧。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述环(5)在加热期间在加热区(10)内以及/或者在涂覆期间在所述流化床(11)内被移动。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述开口用于接收作为滚动体的滚珠(3)，并且所述开口是圆形的。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，由聚酰胺或聚醚酮制成的热塑性粉末(12)被使用。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述涂层(6)被形成为具有0.4mm至1.3mm之间的厚度。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述滚动轴承保持架(4)用于大型滚动轴承。
9.一种用于执行如权利要求1-8中任一权利要求所述的方法的装置，具有加热区(10)、含有热塑性粉末(12)的流化床(11)以及用于接收环(5)的高度可调的夹持设备(9)，其中所述环(5)可借助所述夹持设备(9)被降低进入所述流化床(11)。
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