DE10034160A1 - Vorrichtung zur Vereinzelung von Kugeln - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Vereinzelung von Kugeln. Erfindungsgemäß ist ein die Kugeln führender Kugelkanal (14) vorgesehen. Die Vorrichtung umfaßt ferner eine Sperre (17), vor der sich in dem Kugelkanal eine Reihe gegeneinander anliegender Kugeln (15) aufstauen kann, wobei sich die Sperre (17) unter Durchlaß einer vorbestimmten Anzahl von Kugeln (15) vorübergehend entfernen läßt. Während die Sperre (17) entfernt ist, sorgt eine Halteeinrichtung (20) dafür, daß den durchgelassenen Kugeln in der Reihe folgende Kugeln festgehalten werden. Zur Überführung der Kugeln aus einem die Kugeln als Schüttgut enthaltenden Kugelvorratsbehälter in den Kugelkanal kann zweckmäßig eine Vorrichtung verwendet werden, welche einen den Boden des Vorratsbehälters bildenden Schieber aufweist, wobei in dem Schieber eine Kugelaufnahmerille gebildet ist, die durch Bewegung des Schiebers an einem offenen Ende mit dem Kugelkanal in Verbindung gebracht werden kann.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Vereinzelung von Kugeln.

Die Vereinzelung von Kugeln, d. h. die laufende Absonderung einzelner oder einer bestimm­ ten Anzahl von Kugeln aus einem Kugelvorrat, ist für verschiedene Fertigungsprozesse, z. B. die Kugellagerherstellung, von Bedeutung.

Hierbei kommt es neben zuverlässiger Arbeitsweise vor allem darauf an, daß die Oberflä­ chenqualität der Kugeln durch den Vereinzelungsvorgang nicht beeinträchtigt wird.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine neue Vorrichtung zu schaffen, welche die Vereinzelung von Kugeln zuverlässig und für die Kugeln schonend mit hoher Arbeitsgeschwindigkeit automatisch durchführt.

Diese Vorrichtung nach der Erfindung ist gekennzeichnet durch einen die Kugeln führenden Kanal, eine Sperre, vor der sich in dem Kugelkanal eine Reihe gegeneinander anliegender Kugeln aufstaut, wobei sich die Sperre unter Durchlaß einer vorbestimmten Anzahl von Kugeln vorübergehend entfernen läßt, und durch eine Rückhalteeinrichtung zum Festhalten der den durchgelassenen Kugeln in der Reihe folgenden Kugeln im Kugelkanal, während die Sperre entfernt ist.

Gemäß dieser Erfindungslösung bildet sich also vor der Sperre eine Kugelreihe. Zweckmäßig schon bevor die Sperre aus dem Kugelkanal entfernt wird, tritt die Rückhalteeinrichtung in Aktion und hält, sofern jeweils eine einzige Kugel freigesetzt werden soll, diejenige Kugel fest, welche der gegen die Sperre anliegenden Kugel in der Reihe folgt. Die Sperre kann nun entfernt werden, wobei die durch die Sperre freigegebene Kugel, z. B. unter der Wirkung ihrer Schwerkraft, von der Reihe abgesondert wird und aus dem Kugelkanal herausläuft.

Während es denkbar ist, für die Halteeinrichtung eine, insbesondere auf elektrischem Wege, Magnetkräfte erzeugende Halteelemente einzusetzen, weist in einer bevorzugten Ausfüh­ rungsform der Erfindung die Halteeinrichtung ein in den Kugelkanal einschiebbares Halte­ element auf, wobei das Halteelement die Kugel zwischen dem Halteelement und der Wand des Kugelkanals durch Form- oder/und Reibschluß festhält.

Vorzugsweise ist das Halteelement ein Haltestempel mit einer konkaven Stirnfläche. Die kon­ kave, zweckmäßig an die Kugeloberfläche angepaßte Stirnfläche vermag die Kugel, die mit ihrer der Stirnfläche abgewandten Seite gegen die Wand des Kugelkanals anliegt, allein formschlüssig zu haltern, wodurch Beeinträchtigungen der Qualität der Kugeloberfläche sehr gering gehalten werden können.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Sperre und das Halteelement auf einem gemeinsamen, quer zur Kugelkanallängsachse bewegbaren Schieber in Richtung der Kanallängsachse zueinander versetzt auf gegenüberliegenden Seiten des Kugelkanals angeordnet. Dabei kann das Halteelement auf dem Schieber gegen die Kraft einer Feder beweglich gelagert sein. Mit der Bewegung des Schiebers kann so die Sperre aus dem Kugelkanal entfernt werden, während gleichzeitig das Halteelement in den Kugelkanal ein­ tritt.

Indem das Halteelement auf dem Schieber unter Vorspannung durch die Feder beweglich ist, kann es bereits wirksam sein, während die ausführende Sperre den Kugelkanal noch nicht ganz freigegeben hat. Bei Bewegung des Schiebers in der umgekehrten Richtung kann so der federbeaufschlagte Haltestempel noch über den Zeitpunkt hinaus wirksam sein, zu dem die Sperre bereits wieder in den Kugelkanal eingetreten ist.

In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Schieber von einem Basisteil vorstehende Böcke auf, zwischen denen sich der Kugelkanal erstreckt und von denen die Sperre bzw. das Halteelement von verschiedenen Seiten in Richtung auf den Kugelkanal vorstehen.

Der Schieber ist, vorzugsweise pneumatisch, in einer Führung mit U-förmigem Querschnitt bewegbar, wobei in den U-Schenkeln Durchbrüche für den Kugelkanal gebildet sind, in welchen der Kugelkanal gehaltert ist.

Zweckmäßig ist der Kugelkanal rohrförmig und z. B. durch einen Plastikschlauch gebildet, wobei in der Rohrwandung in Richtung der Rohrachse zueinander versetzte Öffnungen für die Sperre bzw. das Halteelement vorgesehen sind.

Bei der Sperre handelt es sich vorzugsweise um einen Sperrstift, der einen abgeflachten End­ teil aufweisen kann, so daß trotz eines gewissen Spiels der Kugeln im Kugelkanal die gegen die Sperre anliegende Kugel bezogen auf die Kanallängsachse stets in der gleichen Position angeordnet ist.

In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist eine Einrichtung zur Überführung der Kugel aus einem die Kugeln als Schüttgut enthaltenden Kugelvorratsbehälter in dem Kugel­ kanal vorgesehen.

Während es denkbar ist, den Boden eines solchen Kugelvorratsbehälters als Trichter auszu­ bilden und eine das Nachrücken von Kugeln durch den Trichter sichernde Rütteleinrichtung vorzusehen, weist in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung die Überführungsein­ richtung einen den Boden des Vorratsbehälters bildenden Schieber mit einer Kugelaufnah­ merille auf, wobei durch den Schieber die Kugelaufnahmerille an einem offenen Ende mit dem Kugelkanal verbindbar ist, so daß die Kugeln aus der Rille in den Kugelkanal laufen können. Durch periodische Bewegungen des Schiebers können so entsprechend dem Bedarf ständig Kugeln in den Kugelkanal nachgeliefert werden.

In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Rillenbreite etwa gleich dem Kugeldurchmesser und die Rillenlänge beträgt ein ganzzahliges Vielfaches des Kugeldurch­ messers. In diesem Fall nimmt die Rille vor jeder Überführungsbewegung des Schiebers aus dem im Behälter vorhandenen Kugelvorrat eine vorbestimmte Anzahl von Kugeln auf, und es ist auch gesichert, daß die Rille vollständig gefüllt wird.

Zweckmäßig wird auch die Rillentiefe gleich dem Rillendurchmesser gewählt. In diesem Fall stehen keine Kugeln aus der Rille vor oder in diese hinein, welche die Bewegung des Schie­ bers bei der Kugelüberführung durch Anstoß gegen eine senkrechte, an die Schieberober­ fläche angrenzende Behälterwand behindern könnten. Zum problemlosen Verschieben und zum zuverlässigen Auffüllen der Rille trägt auch die Maßnahme bei, daß die Rille gradlinig ausgebildet ist und sich quer, ggf. etwas schräg, zur Bewegungsrichtung des Schiebers erstreckt.

Die Erfindung soll nun anhand eines Ausführungsbeispiels und der beiliegenden, sich auf dieses Ausführungsbeispiel beziehenden Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 eine Vereinzelungsvorrichtung nach der Erfindung in einer Draufsicht,

Fig. 2 eine Seitenansicht der Vorrichtung von Fig. 1 gemäß Schnittlinie A-A,

Fig. 3 die Vorrichtung von Fig. 1 in einem gegenüber Fig. 1 veränderten Zustand,

Fig. 4 eine mit der Vorrichtung von Fig. 1 bis 3 verwendbare Vorrichtung zur Zulieferung von Kugeln aus einem Kugelvorrat,

Fig. 5 die Vorrichtung von Fig. 4 in einer teilweise geschnittenen Seitenansicht,

Fig. 6 die Vorrichtung gemäß Fig. 5 in einem gegenüber Fig. 5 veränderten Zustand,

Fig. 7 eine die Vorrichtungen von Fig. 1 bis 5 verwendende Gesamtanordnung zur Verein­ zelung von Kugeln.

In den Figuren ist mit dem Bezugszeichen 1 ein in einer Führung 2 gleitbeweglicher Schieber bezeichnet.

Der Schieber 1 weist ein Basisteil 3 sich von dem Basisteil erstreckende Böcke 4 und 5 auf.

Die Schieberführung 2 ist im Querschnitt U-förmig mit U-Schenkeln b und 7 sowie einem U-Steg 8 ausgebildet.

An dem Schieber 1 greift eine Kolbenstange 9 eines Pneumatikzylinders 10 an. Der Pneuma­ tikzylinder 10 ist mit der Schieberführung 2 starr verbunden. Mit 11 und 12 sind Luftdruckan­ schlüsse des Pneumatikzylinders bezeichnet.

Die Kolbenstange 9 des Pneumatikzylinders 10 ist gegen die Kraft eines Schraubenfeder 13 verschiebbar, welche mit einem Ende an dem Schieber 1 und mit dem anderen Ende am Pneumatikzylinder 10 angreift.

Die U-Schenkel 6 und 7 der Schieberführung 2 weisen einander gegenüberliegende Durch­ brüche auf, durch die ein rohrförmiger, in dem gezeigten Ausführungsbeispiel durch einen Plastikschlauch gebildeter Kugelkanal 14 für Kugeln 1 S verlegt ist. Die Kugeln 15 haben im Kugelkanal 14 ein gewisses Spiel, so daß ein Luftaustausch zwischen der Vorder- und Rück­ seite der im Kanal laufenden Kugel gesichert ist.

Die Rohrwand des Kugelkanals 14 weist bei 16 einander gegenüberliegende Öffnungen auf, durch die quer zum Kugelkanal 14 eine Sperre 17 geführt ist. Die stiftförmige, einen abge­ flachten Endabschnitt 18 aufweisende Sperre ist an einem Ende mit dem Bock 5 des Schie­ bers 1 verbunden.

In Längsrichtung des Kugelkanals 14 versetzt zu den Öffnungen 16 ist in der Rohrwand des Kugelkanals 14 eine weitere Öffnung 19 gebildet, in welche ein Haltestempel 20 eingreift, dessen den Kugeln 15 zugewandte Stirnfläche kugelförmig eingesenkt ist. Der Haltestempel 20 ist in einer Durchführung in dem Bock 4 des Schiebers 1 gleitbeweglich gelagert. Eine Schraubenfeder 22 liegt mit einem Ende an dem Bock 4 und mit ihrem anderen Ende an einem Ringvorsprung 23 des Haltestempels 20 an.

Über den Kugelkanal 14 steht die in den Fig. 1 bis 3 dargestellte Vorrichtung in Verbindung mit der in den Fig. 4 bis 6 gesondert dargestellten Kugelzuführungseinrichtung. In den Fig. 4 bis 6 ist mit dem Bezugszeichen 24 eine Basisplatte bezeichnet, auf welcher ein gleitbeweg­ licher Schieber 25 und ein Pneumatikzylinder 26 mit Druckluftanschlüssen 27, 28 sowie mit einer an dem Schieber 25 angreifenden Kolbenstange 29 angeordnet ist.

Der Schieber 25 bildet den Boden eines Kugelvorratsbehälters 30 für die Kugeln 15. In dem Schieber ist eine quer zur Verschiebungsrichtung verlaufende Riffe 31 gebildet, die in der in Fig. 5 gezeigten Stellung des Schiebers zum Kugelvorratsbehälters 30 hin offen liegt. Die Ril­ lenlänge beträgt ein ganzzahliges Vielfaches des Kugeldurchmessers, so daß in der Nut eine bestimmte Anzahl von Kugeln Platz hat. Die Breite und Tiefe der Rille sind zum Ausgleich von Toleranzen des Kugeldurchmessers geringfügig größer als der Kugeldurchmesser gewählt. Auf der dem Pneumatikzylinder 26 abgewandten Behälterseite ist der Schieber durch eine Abdeckwandung 32 und Seitenwandungen 33, 34 geführt. Diese Wandungen sorgen einer­ seits für einen Einschluß durch den Schieber aus dem Behälter 30 gefördeter Kugeln in der Rille 31. Andererseits dienen diese Wandungen der exakten verklemmungsfreien Führungen des Schiebers 25.

Die Seitenwand 34 weist bei 35 eine Öffnung für den Austritt der Kugeln 15 auf, die in einen Anschluß 36 für den Kugelkanal 14 mündet.

In der Gesamtdarstellung von Fig. 7 bezeichnet das Bezugszeichen 37 eine allgemeine Steu­ ereinrichtung, welche auf eine Drucksteuereinrichtung 38 einwirkt, die bei 39 an eine Druck­ quelle angeschlossen ist. Über Druckleitungen 40,41 sind die Druckluftanschlüsse 11, 12 bzw. 27, 28 der Pneumatikzylinder 10 und 26 ansteuerbar.

Im folgenden wird die Funktionsweise der anhand der Fig. 1 bis 7 erläuterten Vorrichtung beschrieben.

In der in Fig. 5 gezeigten Position des Schiebers 24 gelangt aus einem Kugelvorrat in dem Kugelvorratsbehälter 30 eine bestimmte Anzahl von Kugeln 15 in die Rille 31. Die vollständige Auffüllung der Rille 31 ist gesichert, solange der Boden des Kugelvorratsbehälters 30 vollständig durch Kugeln bedeckt ist.

Durch den Pneumatikzylinder 21 wird der Schieber nun in die in Fig. 6 gezeigte Stellung bewegt, in welcher die Rille 31 mit einem offenen Ende zu der Öffnung 35 bzw. dem Anschluß 36 ausgerichtet ist.

Die Vorrichtung von Fig. 4 bis 6 ist leicht geneigt angeordnet, so daß die Kugeln nun unter dem Einfluß ihrer Schwerkraft durch die Öffnung 35 hindurch in die Kugelführung 14 gefan­ gen, wo sie vor der Sperre 17 eine Reihe von aneinander anliegenden Kugeln bilden.

Zur Absonderung von Kugeln aus der Reihe bzw. zur Vereinzelung von Kugeln wird, gesteuert durch die Steuereinrichtungen 37, 38 über den Pneumatikzylinder 10 nun der Schieber 1 gegen die Kraft der Feder 9 bis in die in Fig. 3 gezeigte Stellung bewegt, wobei die Sperre 17 den Kugelkanal 14 freigibt. Vor dieser Freigabe wird jedoch die der freizugebenden vor­ dersten Kugel in der Reihe nächstfolgende Kugel durch den mit dem Schieber 1 mitbeweg­ ten Haltestempel 20 sowohl formschlüssig als auch reibschlüssig in dem Kugelkanal 14 fest­ gehalten, wobei die Kugel einerseits gegen die kugelförmig eingesenkte Stirnfläche des Hal­ testempels 20 und andererseits gegen die Rohrwand des Kugelkanals 14 anliegt. Mit der Freigabe des Kugelkanals 14 fällt die vorderste Kugel aus dem Kugelkanal 14 heraus. Da die nächstfolgende Kugel durch den Haltestempel 20 festgehalten wird, können zunächst keine weiteren Kugeln folgen.

Durch den Pneumatikzylinder 10 wird dann der Schieber 1 in umgekehrter Richtung bewegt. Während sich die Sperre 17 in den Kugelkanal 14 zurückschiebt, verbleibt der Haltestempel 20 unter dem Einfluß der Schraubenfeder 22 noch in der die nächstfolgende Kugel festhal­ tenden Haltestellung. Erst kurz bevor die Sperre 17 ihre Endstellung erreicht hat, wird die nächstfolgende Kugel durch den Haltestempel 20 freigegeben und gelangt in die Position der vorher abgesonderten Kugel vor der Sperre. Durch die Abflachung 18 ist gewährleistet, daß die Kugel unabhängig ihrer radialen Lage innerhalb des Kugelkanals stets die gleiche axiale Position einnimmt, so daß die ihr nun folgende Kugel möglichst genau zum Halte­ stempel 20 ausgerichtet ist.

Der Vorgang wiederholt sich periodisch, wobei jeweils die vorderste Kugel von der Reihe abgesondert wird. Der Pneumatikzylinder 26 wird in Abstimmung mit der Steuerung des Pneumatikzylinders 10 bewegt, so daß im Kugelkanal 14 stets für eine wenigstens zwei Kugeln aufweisende Kugelreihe gesorgt ist.

Abweichend von dem gezeigten Ausführungsbeispiel, bei dem in jedem Verschiebungs­ zyklus des Schiebers 1 jeweils nur eine Kugel abgesondert wird, könnten die Sperre 17 und der Haltestempel 20 auch in Längsrichtung der Kugelführung soweit gegeneinander versetzt angeordnet sein, daß aus der Kugelreihe in dem Kugelkanal 14 jeweils mehrere Kugeln abgesondert werden.

Claims (16)

1. Vorrichtung zur Vereinzelung von Kugeln, gekennzeichnet durch einen die Kugeln führenden Kanal (14), eine Sperre (17), vor der sich in dem Kugelkanal (14) eine Reihe gegeneinander anliegender Kugeln (15) auf­ staut, wobei sich die Sperre unter Durchlaß einer vorbestimmten Anzahl von Kugeln (15) vorübergehend entfernen läßt, und durch eine Rückhalteeinrichtung (20-22) zum Fest­ halten der den durchgelassenen Kugeln (15) in der Reihe folgenden Kugeln im Kugel­ kanal (14), während die Sperre (17) entfernt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteeinrichtung (20-22) ein in den Kugelkanal einschiebbares Halteelement (20) aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Halteelement (20) zur form- oder/und reibschlüssigen Halterung der Kugel zwi­ schen dem Halteelement (20) und der Wand des Kugelkanals (14) vorgesehen ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Halteelement ein Haltestempel (20) mit einer konkaven, der Kugel (15) zuge­ wandten Stempelfläche ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperre (17) und das Halteelement (20) auf einem gemeinsamen, quer zur Kanallängsachse bewegbaren Schieber (1) in Richtung der Kanallängsachse zueinan­ der versetzt auf gegenüberliegenden Seiten des Kugelkanals (14) angeordnet sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Halteelement (20) auf dem Schieber (1) gegen die Kraft einer Feder (22) bewegbar gelagert ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber (1) von einem Basisteil (3) vorstehende Böcke (4, 5) aufweist, zwischen denen sich der Kugelkanal (14) erstreckt und von denen die Sperre (17) bzw. das Halte­ element (20) in Richtung auf den Kugelkanal (14) vorstehen.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber (1), vorzugsweise pneumatisch, in einer Führung (2) mit U-förmigem Querschnitt bewegbar ist, wobei in U-Schenkeln (6, 7) der Führung Durchbrüche für den Kugelkanal (14) gebildet sind.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Kugelkanal (14) rohrförmig ausgebildet und in Richtung der Rohrachse zuein­ anderversetzte Rohrwandöffnungen (16, 19) für die Sperre (17) bzw. das Halteelement (20) aufweist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperre als Sperrstift (17), vorzugsweise mit einem abgeflachten Endteil (18), aus­ gebildet ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zur Überführung der Kugeln (15) aus einem die Kugeln als Schütt­ gut enthaltenen Kugelvorratsbehälter (30) in den Kugelkanal (14) vorgesehen ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Überführungseinrichtung einen den Boden des Vorratsbehälters bildenden Schieber (25) mit einer Kugelaufnahmerille (31) aufweist, wobei durch Bewegung des Schiebers (25) die Kugelaufnahmerille (31) an einem offenen Ende mit dem Kugelkanal (14) zur Abgabe der in der Rille (31) aufgenommenen Kugel an den Kugelkanal (14) verbindbar ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Kugelaufnahmerille (31) etwa gleich dem Kugeldurchmesser und die Rillenlänge ein ganzzahliges Vielfaches des Kugeldurchmessers ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Rillentiefe etwa gleich dem Kugeldurchmesser ist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Kugelaufnahmerille (31) gradlinig quer zur Bewegungsrichtung des Schie­ bers (25) erstreckt.

16. Vorrichtung zur Überführung von Kugeln (15) aus einem Vorratsbehälter (30) in einen Kugelkanal (14), gekennzeichnet durch einen den Boden des Vorratsbehälters (30) bildenden Schieber (25) mit einer Kugelaufnahmerille (31), die durch Bewegung des Schiebers (25) an einem offenen Ende mit dem Kugelkanal (14) zur Abgabe der in der Rille (31) aufgenommenen Kugel an den Kugelkanal (14) verbindbar ist.