CN112855782B - 满装圆柱滚子轴承落料式自动填充滚子方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种满装圆柱滚子轴承落料式自动填充滚子方法及其装置。本发明装置用于将滚子落料自动填入轴承外圈滚道中，装置包括工作台板、外圈夹持机构、滚子上料机构、滚子填充机构。外圈夹持机构用于对已涂润滑油脂的轴承外圈倾斜夹持，使得轴承外圈端面倾斜朝上，便于滚子的填充；滚子上料机构用于将圆柱滚子振动有序排列和上料，为滚子填充机构输送滚子；滚子填充机构用于将滚子自动填充到轴承外圈滾道内。本发明结构简单，设计合理，操作方便，实现了满装圆柱滚子轴承自动填充滚子，降低工人劳动强度，提高滚子填充效率。

Description

满装圆柱滚子轴承落料式自动填充滚子方法及其装置

技术领域

本发明属于轴承自动装配领域，具体涉及一种满装圆柱滚子轴承落料式自动填充滚子方法及其装置。

技术背景

圆柱滚子轴承是一种滚动体为圆柱滚子的向心滚动轴承。圆柱滚子与滚道呈线性接触，径向承载能力大，被广泛应用于车辆、机床、减速箱、轧钢机、运输机械等领域。满装圆柱滚子轴承是一种由内圈、外圈、滚动体三大件组合而成的轴承，还包含了密封圈及润滑油脂。因其无保持架，所以可以容纳更多的滚子，其径向承载能力相对于同尺寸圆柱滚子轴承提高数倍。但是，因滚子安装位置不受保持架限制，并且滚子圆周总间隙较大使得滚子装配后不能自锁容易散套，装配难度增加。

目前，满装圆柱滚子轴承滚子填充主要是手工装配。操作工人要先在轴承外圈滚道内涂抹润滑油脂，之后一边填放滚子于外圈滚道中，一边手持外圈旋转配合滚子填充。这种人工填充滚子的方式工人劳动强度大，工作效率低。专利CN202010965673公开了一种满装滚子轴承自动填滚子方法及装置，圆柱滚子经刚性进料管调整为立起的状态，立起的圆柱滚子经推料杆推进轴承的滚道内，之后定位旋转盘带动轴承外壳步进旋转一个位置，推料杆再推一个圆柱滚子进入轴承的滚道内，依次循环。CN202010965673公开的这个专利，保护装置虽有一定缓冲性，推料杆推进圆柱滚子进入轴承滚道还是有一定的冲击力，因此存在损伤轴承滚道口的可能；另外，整个填充过程中，轴承外壳步进旋转一个位置配合推料杆推进一个圆柱滚子，填充效率不够高。

发明内容

发明目的：为了提高满装圆柱滚子轴承滚子填充自动化程度，解决现有技术的不足，本发明提供了一种满装圆柱滚子轴承落料式自动填充滚子方法及其装置。

技术方案：满装圆柱滚子轴承落料式自动填充滚子装置，包括工作台板、外圈夹持机构、滚子上料机构、滚子填充机构；

所述外圈夹持机构安装在工作台板上，用于对外圈倾斜(外圈端面与台板的倾斜夹角为60⁰)夹持；所述外圈夹持机构包括步进电机、安装板连接板、电机安装板、三爪气缸安装板、三爪气缸、夹取气爪、外圈滚道挡板；所述步进电机安装在电机安装板上；所述电机安装板通过安装板连接板安装在工作台板上；步进电机输出轴与三爪气缸安装板连接，并且三爪气缸安装板与电机安装板之间不接触；所述三爪气缸安装在三爪气缸安装板上；所述夹取气爪与外圈滚道挡板安装在三爪气缸上；所述夹取气爪有一台阶面，用于对轴承外圈轴向定位和支撑；所述外圈滚道挡板端面与轴承外圈滚道内侧齐平，保证滚子能落料自动填充进轴承外圈滚道；在控制系统的控制下，三爪气缸开闭，抓取轴承外圈，步进电机运行，带动轴承外圈旋转；

所述滚子上料机构安装在工作台板上，用于将圆柱滚子振动有序排列和上料；滚子经振动盘振动调整进入到水平滚道；所述滚子上料机构包括振动盘、直振器、水平滚道、拦挡气缸、滚子挡板、倾斜滚道安装板、倾斜滚道；所述振动盘安装在工作台板上，用于将杂乱无章的滚子振动调整到指定状态并依次进入到水平滚道中；所述水平滚道安装在直振器上，在直振器的作用下，水平滚道中的滚子向前移动进入倾斜滚道；所述倾斜滚道安装在有一定坡度的倾斜滚道安装板上，使倾斜滚道有一定坡度，进入到倾斜滚道中的滚子将自动向倾斜滚道下半部分滚动；所述倾斜滚道所能容纳的滚子数为装满一个圆柱滚子轴承所需滚子数目的两倍；所述滚子挡板安装在拦挡气缸上，用于将倾斜滚道平均分成两部分并阻止倾斜滚道上半部分的滚子向下半部分移动，每一部分刚好能容纳装满一个圆柱滚子轴承所需的滚子数；所述拦挡气缸安装在倾斜滚道安装板侧面，用于驱动滚子挡板的升降；

所述滚子填充机构安装在工作台板上，用于向轴承外圈自动填充滚子；所述滚子填充机构包括升降气缸安装板、升降气缸、滚道连接板、垂直滚道、滚道盖板；所述升降气缸通过升降气缸安装板固定在工作台板上；所述垂直滚道通过滚道连接板与升降气缸活塞杆连接，用于向轴承外圈自动填充滚子；所述垂直滚道滚子槽的槽宽略大于圆柱滚子轴向长度，槽深略大于圆柱滚子直径，如此，滚子可以在垂直滚道中自由滚动落下；所述垂直滚道上端开了一个滚子进料口，用于与滚子上料机构对接，倾斜滚道下半部分的滚子从滚子进料口进入垂直滚道进行滚子上料；所述垂直滚道下端开了一个滚子出料口，滚子出料口仅由两边侧板组成，用于与轴承外圈滚道对接，保证滚子精准填充进轴承外圈滚道；轴承外圈旋转，滚子依次从垂直滚道填充到轴承外圈滚道内；所述滚道盖板安装在垂直滚道上，用于防止滚子脱离垂直滚道；所述滚道盖板由有机玻璃加工而成，有利于工人观察滚子在垂直滚道中的情况，并且滚道盖板上有一段狭窄的通槽，当滚子在垂直滚道中卡住时，工人可用挑针进行疏通。

满装圆柱滚子轴承落料式自动填充滚子工艺方法，包括如下步骤：

(1)工人将批量的圆柱滚子放入振动盘；控制系统启动，各机构恢复到初始位置，即升降气缸移动到上极限位置(进料口与倾斜滚道错开，滚子无法进入到垂直滚道)、拦挡气缸移动到上极限位置(滚子挡板远离倾斜滚道槽，不再阻拦倾斜滚道上半部分中的滚子向下半部分移动)；

(2)振动盘和直振器开始运行，振动盘将杂乱无章的滚子振动调整到指定的状态并依次进入到水平滚道中，再由直振器将滚子振动到倾斜滚道中，滚子沿倾斜滚道向下移动直到被垂直滚道拦挡；滚子在倾斜滚道中依次排列，填充倾斜滚道；当传感器检测到滚子已经填满了倾斜滚道下半部分时发出信号，在控制系统的控制下，拦挡气缸带动滚子挡板向下移动，对倾斜滚道上半部分中的滚子进行拦挡；当传感器检测到滚子已经填满倾斜滚道上半部分时发出信号，振动盘和直振器停止工作；

(3)涂抹好润滑油脂的轴承外圈被外圈夹持机构夹持，升降气缸带动垂直滚道移动到下极限位置，此时垂直滚道出料口在轴承外圈滚道上方0.5个滚子直径处；垂直滚道进料口与倾斜滚道对接，倾斜滚道下半部分中的滚子依次进入到垂直滚道，并通过垂直滚道出料口落料进入到轴承外圈滚道；

(4)在步进电机的带动下，三爪气缸带动轴承外圈以一定的速度连续旋转，垂直滚道中的滚子依次从出料口自动填充到轴承外圈滚道中，轴承外圈旋转一圈，滚子填充完成；

(5)一个轴承外圈滚子填充完成后，升降气缸带动垂直滚道移动到上极限位置，垂直滚道出料口离开轴承外圈内部，为轴承外圈的卸料和上料让出空间；垂直滚道进料口与倾斜滚道错开，滚子无法进入到垂直滚道内，拦挡气缸带动滚子挡板移动到上极限位置，滚子挡板离开倾斜滚道，倾斜滚道上半部分中的滚子迅速向下半部分移动并填满倾斜滚道下半部分，振动盘和直振器开始运行，向倾斜滚道输送滚子；重复进行步骤(1)～步骤(5)，可实现再一个满装圆柱滚子轴承的圆柱滚子落料自动填充。

有益效果：本发明结构简单、设计合理、使用方便，可实现满装圆柱滚子轴承滚子的自动上料和落料自动填充，降低工人劳动强度，提高滚子填充效率。

附图说明

图1为满装圆柱滚子轴承结构爆炸示意图；

图2为满装圆柱滚子轴承落料式自动填充滚子装置整体结构示意图；

图3为外圈夹持机构结构示意图；

图4为外圈夹持机构局部断面示意图；

图5为滚子上料机构结构示意图；

图6为滚子填充机构结构示意图；

图7为垂直滚道与滚道盖板结构示意图；

图8为满装圆柱滚子轴承落料式自动填充滚子工艺流程图。

具体实施方法

下面将本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以使本领域的技术人员能够更好的理解本发明的特点和特征，从而对本发明的保护范围做出更为清楚的界定。本发明所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的内容。

实施例

满装圆柱滚子轴承生产工艺主要包括外圈分径、外圈填脂、填充滚子、内圈分径、合套装配、压盖、旋转等工序。其中，填充滚子是满装圆柱滚子轴承生产的核心工艺。因滚子安装位置无保持架限制且滚子圆周总间隙较大，使得滚子装配后不能自锁容易散套，装配难度增加。目前满装圆柱滚子轴承填充滚子主要依靠人工操作，生产效率低，劳动强度大。图1为满装圆柱滚子轴承结构爆炸示意图，在滚子填充之前，需要在轴承外圈滚道内涂抹润滑油脂，然后再将滚子依次填充到轴承外圈滚道内。润滑油脂有一定的黏性，使得填充的滚子不会脱离滚道。

如图2～8所示，本发明满装圆柱滚子轴承落料式自动填充滚子装置，包括工作台板1、外圈夹持机构2、滚子上料机构3、滚子填充机构4。

所述外圈夹持机构2安装在工作台板1上，用于对外圈倾斜(外圈端面与台板的倾斜夹角为60⁰)夹持；所述外圈夹持机构2包括步进电机201、安装板连接板202、电机安装板203、三爪气缸安装板204、三爪气缸205、夹取气爪206、外圈滚道挡板207；所述步进电机201安装在电机安装板203上；所述电机安装板203通过安装板连接板202安装在工作台板1上；步进电机输出轴与三爪气缸安装板204连接，并且三爪气缸安装板204与电机安装板203之间不接触；所述三爪气缸205安装在三爪气缸安装板204上；所述夹取气爪206与外圈滚道挡板207安装在三爪气缸205上；所述夹取气爪206有一台阶面，用于对轴承外圈轴向定位和支撑；所述外圈滚道挡板207端面与轴承外圈滚道内侧齐平，保证滚子能落料自动填充进轴承外圈滚道；外圈滚道挡板207端面和轴承外圈滚道之间的位置关系如图4所示；在控制系统的控制下，三爪气缸205开闭，抓取轴承外圈，步进电机201运行，带动轴承外圈旋转。

所述滚子上料机构3安装在工作台板1上，用于将圆柱滚子振动有序排列和上料；滚子经振动盘301振动调整进入到水平滚道303后的状态如图5所示；所述滚子上料机构3包括振动盘301、直振器302、水平滚道303、拦挡气缸304、滚子挡板305、倾斜滚道安装板306、倾斜滚道307；所述振动盘301安装在工作台板1上，用于将杂乱无章的滚子振动调整到指定状态并依次进入到水平滚道303中；所述水平滚道303安装在直振器302上，在直振器302的作用下，水平滚道303中的滚子向前移动进入倾斜滚道307；所述倾斜滚道307安装在有一定坡度的倾斜滚道安装板306上，使倾斜滚道307有一定坡度，进入到倾斜滚道307中的滚子将自动向倾斜滚道307下半部分滚动；所述倾斜滚道307所能容纳的滚子数为装满一个圆柱滚子轴承所需滚子数目的两倍；所述滚子挡板305安装在拦挡气缸304上，用于将倾斜滚道307平均分成两部分并阻止倾斜滚道上半部分的滚子向下半部分移动，每一部分刚好能容纳装满一个圆柱滚子轴承所需的滚子数；所述拦挡气缸304安装在倾斜滚道安装板306侧面，用于驱动滚子挡板的升降。

所述滚子填充机构4安装在工作台板1上，用于向轴承外圈自动填充滚子；所述滚子填充机构4包括升降气缸安装板401、升降气缸402、滚道连接板403、垂直滚道404、滚道盖板405；所述升降气缸402通过升降气缸安装板401固定在工作台板1上；所述垂直滚道404通过滚道连接板403与升降气缸402活塞杆连接，用于向轴承外圈自动填充滚子；所述垂直滚道404滚子槽的槽宽略大于圆柱滚子轴向长度，槽深略大于圆柱滚子直径，如此，滚子可以在垂直滚道404中自由滚动落下；所述垂直滚道404上端开了一个滚子进料口404a，用于与滚子上料机构3对接，倾斜滚道307下半部分的滚子从滚子进料口404a进入垂直滚道404进行滚子上料；所述垂直滚道404下端开了一个滚子出料口404b，滚子出料口404b仅由两边侧板组成，用于与轴承外圈滚道对接，保证滚子精准填充进轴承外圈滚道；轴承外圈旋转，滚子依次从垂直滚道404填充到轴承外圈滚道内；所述滚道盖板405安装在垂直滚道404上，用于防止滚子脱离垂直滚道404；所述滚道盖板405由有机玻璃加工而成，有利于工人观察滚子在垂直滚道404中的情况，并且滚道盖板405上有一段狭窄的通槽，当滚子在垂直滚道404中卡住时，工人可用挑针进行疏通。

满装圆柱滚子轴承落料式自动填充滚子工艺方法，包括如下步骤：

(1)工人将批量的圆柱滚子放入振动盘301；控制系统启动，各机构恢复到初始位置，即升降气缸402移动到上极限位置(进料口404a与倾斜滚道307错开，滚子无法进入到垂直滚道404)、拦挡气缸304移动到上极限位置(滚子挡板305远离倾斜滚道槽307，不再阻拦倾斜滚道307上半部分中的滚子向下半部分移动)；

(2)振动盘301和直振器302运行，振动盘301将杂乱无章的滚子振动调整到指定的状态并依次进入到水平滚道303中，再由直振器302将滚子振动到倾斜滚道307中，滚子沿倾斜滚道307向下移动直到被垂直滚道404拦挡；滚子在倾斜滚道307中依次排列，填充倾斜滚道307；当传感器检测到滚子已经填满了倾斜滚道307下半部分时发出信号，在控制系统的控制下，拦挡气缸304带动滚子挡板305向下移动，对倾斜滚道307上半部分中的滚子进行拦挡；当传感器检测到滚子已经填满倾斜滚道307上半部分时发出信号，振动盘301和直振器302停止工作；

(3)涂抹好润滑油脂的轴承外圈被外圈夹持机构2夹持，升降气缸402带动垂直滚道404移动到下极限位置，此时垂直滚道出料口404b在轴承外圈滚道上方0.5个滚子直径处；垂直滚道进料口404a与倾斜滚道307对接，倾斜滚道307下半部分中的滚子依次进入到垂直滚道404，并通过垂直滚道出料口404b落料进入到轴承外圈滚道；

(4)在步进电机201的带动下，三爪气缸205带动轴承外圈以一定的速度连续旋转，垂直滚道404中的滚子依次从出料口404b自动填充到轴承外圈滚道中，轴承外圈旋转一圈，滚子填充完成；

(5)一个轴承外圈滚子填充完成后，升降气缸402带动垂直滚道404移动到上极限位置，垂直滚道出料口404b离开轴承外圈内部，为轴承外圈的卸料和上料让出空间；垂直滚道进料口404a与倾斜滚道307错开，滚子无法进入到垂直滚道404内，拦挡气缸304带动滚子挡板305移动到上极限位置，滚子挡板305离开倾斜滚道307，倾斜滚道307上半部分中的滚子迅速向下半部分移动并填满倾斜滚道307下半部分，振动盘301和直振器302开始运行，向倾斜滚道307输送滚子；重复进行步骤(1)～步骤(5)，可实现再一个满装圆柱滚子轴承的圆柱滚子落料自动填充。

Claims (2)

1.一种满装圆柱滚子轴承落料式自动填充滚子装置，其特征在于：满装圆柱滚子轴承落料式自动填充滚子装置，包括工作台板(1)、外圈夹持机构(2)、滚子上料机构(3)、滚子填充机构(4)；

所述外圈夹持机构(2)安装在工作台板(1)上，用于对外圈倾斜夹持，外圈端面与台板的倾斜夹角为60⁰；所述外圈夹持机构(2)包括步进电机(201)、安装板连接板(202)、电机安装板(203)、三爪气缸安装板(204)、三爪气缸(205)、夹取气爪(206)、外圈滚道挡板(207)；所述步进电机(201)安装在电机安装板(203)上；所述电机安装板(203)通过安装板连接板(202)安装在工作台板(1)上；步进电机输出轴与三爪气缸安装板(204)连接，并且三爪气缸安装板(204)与电机安装板(203)之间不接触；所述三爪气缸(205)安装在三爪气缸安装板(204)上；所述夹取气爪(206)与外圈滚道挡板(207)安装在三爪气缸(205)上；所述夹取气爪(206)有一台阶面，用于对轴承外圈轴向定位和支撑；所述外圈滚道挡板(207)端面与轴承外圈滚道内侧齐平，保证滚子能落料自动填充进轴承外圈滚道；在控制系统的控制下，三爪气缸(205)开闭，抓取轴承外圈，步进电机(201)运行，带动轴承外圈旋转；

所述滚子上料机构(3)安装在工作台板(1)上，用于将圆柱滚子振动有序排列和上料；滚子经振动盘(301)振动调整进入到水平滚道(303)；所述滚子上料机构(3)包括振动盘(301)、直振器(302)、水平滚道(303)、拦挡气缸(304)、滚子挡板(305)、倾斜滚道安装板(306)、倾斜滚道(307)；所述振动盘(301)安装在工作台板(1)上，用于将杂乱无章的滚子振动调整到指定状态并依次进入到水平滚道(303)中；所述水平滚道(303)安装在直振器(302)上，在直振器(302)的作用下，水平滚道(303)中的滚子向前移动进入倾斜滚道(307)；所述倾斜滚道(307)安装在有坡度的倾斜滚道安装板(306)上，使倾斜滚道(307)有坡度，进入到倾斜滚道(307)中的滚子将自动向倾斜滚道(307)下半部分滚动；所述倾斜滚道(307)所能容纳的滚子数为装满一个圆柱滚子轴承所需滚子数目的两倍；所述滚子挡板(305)安装在拦挡气缸(304)上，用于将倾斜滚道(307)平均分成两部分并阻止倾斜滚道上半部分的滚子向下半部分移动，每一部分刚好能容纳装满一个圆柱滚子轴承所需的滚子数；所述拦挡气缸(304)安装在倾斜滚道安装板(306)侧面，用于驱动滚子挡板的升降；

所述滚子填充机构(4)安装在工作台板(1)上，用于向轴承外圈自动填充滚子；所述滚子填充机构(4)包括升降气缸安装板(401)、升降气缸(402)、滚道连接板(403)、垂直滚道(404)、滚道盖板(405)；所述升降气缸(402)通过升降气缸安装板(401)固定在工作台板(1)上；所述垂直滚道(404)通过滚道连接板(403)与升降气缸(402)活塞杆连接，用于向轴承外圈自动填充滚子；所述垂直滚道(404)滚子槽的槽宽略大于圆柱滚子轴向长度，槽深略大于圆柱滚子直径，如此，滚子可以在垂直滚道(404)中自由滚动落下；所述垂直滚道(404)上端开了一个滚子进料口(404a)，用于与滚子上料机构(3)对接，倾斜滚道(307)下半部分的滚子从滚子进料口(404a)进入垂直滚道(404)进行滚子上料；所述垂直滚道(404)下端开了一个滚子出料口(404b)，滚子出料口(404b)仅由两边侧板组成，用于与轴承外圈滚道对接，保证滚子精准填充进轴承外圈滚道；轴承外圈旋转，滚子依次从垂直滚道(404)填充到轴承外圈滚道内；所述滚道盖板(405)安装在垂直滚道(404)上，用于防止滚子脱离垂直滚道(404)；所述滚道盖板(405)由有机玻璃加工而成，有利于工人观察滚子在垂直滚道(404)中的情况，并且滚道盖板(405)上有一段狭窄的通槽，当滚子在垂直滚道(404)中卡住时，工人可用挑针进行疏通。

2.根据权利要求1所述的满装圆柱滚子轴承落料式自动填充滚子装置的工艺方法，其特征在于：包括如下步骤：

(1)工人将批量的圆柱滚子放入振动盘(301)；控制系统启动，各机构恢复到初始位置，即升降气缸(402)移动到上极限位置、拦挡气缸(304)移动到上极限位置，其中，进料口(404a)与倾斜滚道(307)错开，滚子无法进入到垂直滚道(404)，滚子挡板(305)远离倾斜滚道槽(307)，不再阻拦倾斜滚道(307)上半部分中的滚子向下半部分移动；

(2)振动盘(301)和直振器(302)开始运行，振动盘(301)将杂乱无章的滚子振动调整到指定的状态并依次进入到水平滚道(303)中，再由直振器(302)将滚子振动到倾斜滚道(307)中，滚子沿倾斜滚道(307)向下移动直到被垂直滚道(404)拦挡；滚子在倾斜滚道(307)中依次排列，填充倾斜滚道(307)；当传感器检测到滚子已经填满了倾斜滚道(307)下半部分时发出信号，在控制系统的控制下，拦挡气缸(304)带动滚子挡板(305)向下移动，对倾斜滚道(307)上半部分中的滚子进行拦挡；当传感器检测到滚子已经填满倾斜滚道(307)上半部分时发出信号，振动盘(301)和直振器(302)停止工作；

(3)涂抹好润滑油脂的轴承外圈被外圈夹持机构(2)夹持，升降气缸(402)带动垂直滚道(404)移动到下极限位置，此时垂直滚道出料口(404b)在轴承外圈滚道上方0.5个滚子直径处；垂直滚道进料口(404a)与倾斜滚道(307)对接，倾斜滚道(307)下半部分中的滚子依次进入到垂直滚道(404)，并通过垂直滚道出料口(404b)落料进入到轴承外圈滚道；

(4)在步进电机(201)的带动下，三爪气缸(205)带动轴承外圈以一定的速度连续旋转，垂直滚道(404)中的滚子依次从出料口(404b)自动填充到轴承外圈滚道中，轴承外圈旋转一圈，滚子填充完成；

(5)一个轴承外圈滚子填充完成后，升降气缸(402)带动垂直滚道(404)移动到上极限位置，垂直滚道出料口(404b)离开轴承外圈内部，为轴承外圈的卸料和上料让出空间；垂直滚道进料口(404a)与倾斜滚道(307)错开，滚子无法进入到垂直滚道(404)内，拦挡气缸(304)带动滚子挡板(305)移动到上极限位置，滚子挡板(305)离开倾斜滚道(307)，倾斜滚道(307)上半部分中的滚子迅速向下半部分移动并填满倾斜滚道(307)下半部分，振动盘(301)和直振器(302)开始运行，向倾斜滚道(307)输送滚子；重复进行步骤(1)～步骤(5)，可实现再一个满装圆柱滚子轴承的圆柱滚子落料自动填充。

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