JP2002002963A - ボールベアリング組立装置のボール搬送機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 段取り替え部品が少なく、しかも段取り替え
が短時間で且つ多大な工数を要することのないボールベ
アリング組立装置のボール搬送機構を提供する。 【解決手段】 予め用意された複数種類のボールのう
ち、所望の種類のボールを所定数だけ軸受に供給するボ
ールベアリング組立装置のボール搬送機構１００であっ
て、ボールを種類毎にそれぞれ貯蔵すると共に、ボール
を排出するゲートを有する複数のボールホッパー１０
と、いずれかのボールホッパー１０のゲートからボール
を所定数計数して収容するボール計数部２２と、ボール
計数部２２が搭載され該ボール計数部２２に収容された
ボールを受け取り、該ボールを軸受に供給するシャトル
２０と、シャトル２０の前記ボール計数部２２を前記所
望の種類のボールホッパー１０のゲート位置に移動させ
るスライド装置４０とを備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ボールベアリング
に組み込まれるボールを所定量取り出して、軸受に供給
するボールベアリング組立装置のボール搬送機構に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】ボールベアリング（玉軸受）の組立工程
においては、内輪及び外輪の軌道径の製造ばらつきに対
して内部すきまの規定範囲が狭く、これら内外輪とボー
ルとを任意に組み合わせる方法では、組立後に内部すき
まが規定範囲内に収まらないことが多い。このため、あ
る呼び直径（基準寸法）を中心として大きさが所定範囲
にばらついているボールを、所定の寸法範囲毎に分けて
準備し、規定の内部すきまとなるような寸法範囲のボー
ルを選択して、これを内外輪間に供給して組立てる等の
方法が採用されている。

【０００３】従来、このような寸法範囲毎にボールを供
給する装置として、例えば図６に示す装置がある。この
装置は、ボール排出口５１の周囲に所定数のボールを計
数して供給するボール配給部材５２を放射状に進退自在
に配設すると共に、各ボール配給部材５２に各ホッパー
５３と接続された供給ホース５４を連結し、各ホッパー
５３から各ボール配給部材５２にボールを供給してい
る。そして、任意のボール配給部材５２をシリンダ装置
５６によって鎖線で示すボール排出口５１上の位置に進
出させることで、そのボール配給部材５２内の孔を通し
て所定数のボールを供給する。なお、それぞれのホッパ
ー５３にはボール径の寸法範囲が異なるボールが収容さ
れ、所望の寸法範囲のボールが選択的に供給される構成
となっている。

【０００４】また、特開平９−２９９８８７号公報に
は、図７に示すようにボールを計数して供給するボール
配給部材５２を１カ所になるように構成した装置が開示
されている。このボール供給装置は、各ホッパー５３に
収容されたボールを供給ホース５４を通じてボール配給
部材５２上方の切り出し口５０までそれぞれ供給され
る。また、切り出し口５０は円周上に複数配列され、各
配列位置でそれぞれ異なるホッパー５３からのボールが
供給される。ボール配給部材５２は、旋回部材５５を所
望のボールが供給される切り出し口５０の円周位置まで
回転駆動することで旋回され、シリンダ装置５６を進出
駆動することによりボール溜孔５８が所望の切り出し口
５０に連通される。これにより、所望の寸法範囲のボー
ルが選択的にボール排出口５１に所定数供給される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のボールベアリングの組立装置においては、その生産
方式が少品種大量生産志向であり、１つの組立装置で１
種類のボールベアリングを生産し続けることが多い場合
を想定して設計されたものである。このため、サイズの
異なる他の軸受生産のために段取り替えすることはあま
り重要視されていなかった。従って、このような従来の
ボールベアリングの組立装置による段取り替えには、例
えば図７に示す内部にボールが挿入されるボール配給部
材５２やボール排出口５１を形成する部材等、軸受サイ
ズに応じた専用の部品となる種々の段取り替え部品を、
組立てるボールベアリングのサイズに応じて適切な部品
に交換する必要がある。このため、段取り替えには長い
時間と多くの段取り替え部品が必要とされていた。

【０００６】さらに、近年になってリーン生産システム
の普及により、必要な軸受を必要な時期に必要な量だけ
生産する必要が迫られてきて、頻繁な段取り替えに対応
可能な設備がより一層必要とされてきた。

【０００７】本発明は、このような従来の問題点に鑑み
てなされたもので、段取り替え部品が少なく、しかも段
取り替えが短時間で且つ多大な工数を要することのない
ボールベアリング組立装置のボール搬送機構を提供する
ことを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的達成のため、本
発明に係る請求項１記載のボールベアリング組立装置の
ボール搬送機構は、予め用意された複数種類のボールの
うち、所望の種類のボールを所定数だけ軸受に供給する
ボールベアリング組立装置のボール搬送機構であって、
前記ボールを種類毎にそれぞれ貯蔵すると共に、ボール
を排出するゲートを有する複数のボールホッパーと、前
記いずれかのボールホッパーのゲートからボールを所定
数計数して収容するボール計数部と、前記ボール計数部
が搭載され該ボール計数部に収容されたボールを受け取
り、該ボールを軸受に供給するシャトルと、前記シャト
ルの前記ボール計数部を前記所望の種類のボールホッパ
ーのゲート位置に移動させるスライド装置とを備えたこ
とを特徴とする。

【０００９】このボールベアリング組立装置のボール搬
送機構では、複数種類のボールをボールホッパーに予め
用意しておき、これらボールホッパーの中から所望の種
類のボールが貯蔵されたボールホッパーを選定して、こ
の選定されたボールホッパーのゲート位置にシャトルを
移動する。そして、ボールホッパーのゲートを通してボ
ール計数部にボールを充填して、ボール計数部に所定数
のボールを収容する。この収容されたボールをシャトル
が受け取り、組立てようとする軸受に所定量のボールを
供給している。

【００１０】これにより、段取り替え時において交換が
要される段取り替え部品が削減され、ボールホッパーと
ボール計数部が搭載されたシャトルだけの変更で煩雑な
手間を掛けることなく短時間で行うことができる。以
て、サイズの異なる軸受に対しても簡単な段取り替え作
業により効率良く異種軸受の組立作業を行うことができ
る。

【００１１】前記ボールベアリング組立装置のボール搬
送機構は、ある基準寸法を中心として径が所定範囲にば
らついているボールをそれぞれ所定の寸法範囲毎に分け
て各ボールホッパーに貯蔵しておき、内輪及び外輪の軌
道径の製造ばらつきに応じた内部すきまとなるボールを
選択的に供給するようにしている。これにより、規定の
内部すきまを有するボールベアリングが安定して組立て
ることができる。

【００１２】また、前記ボール計数部は、計数孔の形成
されたブロックを複数段有し、各段のブロックを個別に
移動制御可能に構成することで、簡単な構成で任意の数
のボールを計数孔に収容可能にできる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係るボールベアリ
ング組立装置のボール搬送機構の実施の形態を、図面を
参照して詳細に説明する。図１は本発明の一実施形態に
係るボールベアリング組立装置のボール搬送機構を示す
図で、図２は図１のＡ方向矢視図である。

【００１４】まず、本実施形態のボールベアリング組立
装置のボール搬送機構について、その構成を説明する。
図１に示すように、本実施形態のボール搬送機構１００
は、一列に配列されたボールホッパー１０と、所定数の
ボールを保持してベアリングに供給するシャトル２０
と、このシャトル２０を搭載しＸ、Ｙ，Ｚ軸方向に移動
する３軸スライド（スライド装置）４０とを備えて構成
されている。

【００１５】ボールホッパー１０は、ある呼び直径（基
準寸法）を中心として大きさが所定範囲にばらついてい
るボールを、所定の寸法範囲毎に分けて各ボールホッパ
ー１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，…に収容している。各ボー
ルホッパー１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，…の下部には、図
２に示すようにボールを排出するホッパーゲート１２が
形成され、このホッパーゲート１２の開口孔１２ａを、
エアーシリンダ等のホッパーゲート開閉シリンダ１４に
より進退動作することで、シリンダ１４先端のストッパ
１６により開閉制御している。このホッパーゲート開閉
シリンダ１４は、常時開口孔を塞ぐようにストッパ１６
を開口孔１２ａ直下に配置し、ボールをホッパーから供
給するときにだけストッパ１６を退行させるように制御
される。なお、ホッパーゲート開閉シリンダ１４はエア
シリンダ以外にも、進退自在なスライド機構のスライダ
をスプリングによって進行側に付勢した機構としてもよ
い。

【００１６】シャトル２０は、ボールを所定数だけ収容
するボール計数部２２と、ボール計数部２２に収容され
たボールを排出側となるシャトルゲート２３まで案内す
るボール溜め孔２４の形成されたシャトル本体２５と、
ボール溜め孔２４内のシャトルゲート２３の位置で一旦
堰き止めたボールを排出口２６から排出させるシャトル
ゲート開閉シリンダ２７とを備えている。

【００１７】ボール計数部２２は、本実施形態において
は上下２段構成としており、直線状の計数孔３０がそれ
ぞれ形成されたブロック３２ａ，３２ｂを計数部移動シ
リンダ２８ａ，２８ｂに取り付けてスライド移動可能に
構成されている。取り付けられたブロック３２ａ，３２
ｂは、上下一体として計数孔３０を連通させてスライド
移動させることの他、各ブロック３２ａ，３２ｂを上下
段でそれぞれ独立してスライド移動させ、計数孔３０を
上下段で連通・非連通状態に選択的に設定できるように
している。このブロック３２ａ，３２ｂの組み合わせに
より収容できるボールの数を変更することができる。即
ち、収容可能なボールの数Ｎは、ボール個数Ｎ＝ボール
計数部高さ／ボール径で求めることができる。また、シ
ャトルゲート開閉シリンダ２７は、排出口２６に連通さ
れる直線状開口孔３４にバー３５を挿入し、バー３５を
進退駆動することでシャトルゲート２３を開閉制御して
いる。

【００１８】３軸スライド４０は、サーボモータ４２に
より駆動されシャトル２０を上下方向であるＺ軸方向に
移動させるＺ軸スライド４４、Ｘ方向に移動させるＸス
ライド４５、及びＹ方向に移動させるエアシリンダ等の
Ｙ軸スライド４６からなる。これらの各軸スライド４
４，４５，４６は図示しないコントローラにより駆動制
御される。

【００１９】次に、上記構成のボール搬送機構１００の
動作を図３に示すボール搬送動作のフローチャートを用
いて順次説明する。まず、ボールを挿入しようとする軸
受の内輪及び外輪の径寸法を測定し、所定の内部すきま
となるボール径（寸法範囲）を設定する（ステップ１、
以降はＳ１と略記する）。ボールホッパー１０の中から
Ｓ１で設定された径（寸法範囲）のボールが収容された
ホッパーを選定し、この選定されたホッパー直下の位置
にＺスライド４４及びＸスライド４５を駆動してシャト
ル２０を移動させる（Ｓ２）。

【００２０】このときの状態を図４に示した。図４
（ａ）はシャトル２０のボール計数部２２がホッパーの
ホッパーゲート１２に当接する位置に移動された状態
で、ホッパーゲート１２はストッパ１６により閉じられ
ている。この状態からＹ軸スライド４６及びホッパーゲ
ート開閉シリンダ１４を同期させて駆動し、ボール計数
部２２の計数孔３０のＹ方向位置がホッパーゲート１２
の開口孔１２ａに一致して、ストッパ１６は、図４
（ｂ）に示すようにホッパーゲート開閉シリンダ１４側
に後退する。これにより、ホッパーゲート１２が開口さ
れた状態となる。

【００２１】ただし、図４（ｂ）に示す状態は、図５
（ａ）に示すようにＺ−Ｘ平面に対しては、ボール溜め
孔２４及び計数孔３０のＸ方向位置がホッパーゲート１
２の開口孔１２ａに一致していない。このように、Ｚ軸
スライド４４及びＸ軸スライド４５による移動距離の長
いスライド時には、ホッパーゲート１２を閉じた状態に
保持することで、ボール計数部２２の移動完了時前後に
おける振動・衝撃等によりボールが不用意に落下するこ
とが防止され、安定したボールの供給が可能となる。

【００２２】次に、図５（ｂ）に示すように、シャトル
２０のボール計数部２２を計数部移動シリンダ２８ａ，
２８ｂを共に駆動することで矢印Ｕ方向にスライド移動
させ、ホッパーゲート１２の開口孔１２ａに計数孔３０
のＸ方向位置を一致させる（Ｓ３）。このときシャトル
本体２５の位置はそのまま保持され、計数孔３０の下端
はシャトル本体２５のボール溜め孔２４の位置とは一致
せずに閉じられている。従って、ホッパー内のボール
は、ホッパーゲート１２からブロック３２ａ，３２ｂの
計数孔３０に落下して、計数孔３０内に所定数のボール
が充填される。このようにして各ブロック３２ａ，３２
ｂの計数孔３０の高さに応じた所定数のボールが計数孔
３０に収容される。

【００２３】計数孔３０にボールが収容されると、図５
（ｃ）に示すようにボール計数部２２を計数部移動シリ
ンダ２８ａ，２８ｂを共に駆動することで矢印Ｖ方向に
移動させ、計数孔３０とホッパーゲート１２の開口孔１
２ａとを分離する（Ｓ４）。さらに、図５（ｄ）に示す
ようにボール計数部２２を同じく矢印Ｖ方向に移動さ
せ、図５（ａ）に示す初期位置まで戻す。これにより計
数孔３０とシャトル本体２５のボール溜め孔２４の位置
が一致して、計数孔３０に収容された所定数のボールが
ボール溜め孔２４内に落下することで供給される（Ｓ
５）。供給されたボールは、先頭のボールがシャトルゲ
ート２３の位置でシャトルゲート開閉シリンダ２７のバ
ー３５に当接して停止する。

【００２４】この状態で、シャトル２０を組立てようと
する軸受の位置に移動させ、シャトルゲート開閉シリン
ダ２７を駆動してバー３５を引き上げることで、ボール
溜め孔２４内のボールが直線状開口孔３４を通じて排出
口２６から排出され、軸受にボールが供給される（Ｓ
６）。以上の動作を繰り返し行うことで、必要とされる
寸法範囲のボールを所定数だけ軸受に連続供給すること
ができ、組立後のボールベアリングの内部すきまを規定
の寸法範囲に安定して設定できる。

【００２５】このボール搬送機構１００では、サーボモ
ータ４２で駆動されるＺ軸スライド４４やＸ軸スライド
４５等は段取り替え時に取り替えることなく共通に使用
でき、段取り替え時に交換を要する段取り替え部品とし
ては、ボールホッパー１０と、ボール計数部２２が搭載
されたシャトル２０だけである。これらの段取り替え部
品は、いずれの部品も容易に交換が可能であり、且つ、
シャトル２０を段取り作業に支障にならない位置に退避
させることができるため、煩雑な手間を掛けることがな
くなり段取り作業が大幅に軽減され、また、シャトル２
０の部分は、ボールベアリング組立装置が稼働中であっ
ても、予め装置の外でプリセットすることができ、組立
装置のセットのための作業時間が短縮され、従って、作
業効率及び生産性を向上させることができる。また、こ
のようにシャトル２０が３軸スライド４０により移動可
能な構成としているため、ボールホッパー１０とシャト
ル２０との配置自由度が高められる。

【００２６】さらに、これらの段取り替え部品を自由に
組み合わせることにより、軸受サイズ（ボール呼び
径）、同一軸受サイズで公差を変えたボール径、ボール
数を任意に設定できる。また、ボール計数部２２の計数
部移動シリンダ２８ａ，２８ｂは、例えば計数部移動シ
リンダ２８ａのみを移動して、ブロック３２ａの高さに
相当するボール数を計数することも可能であり、また、
図５（ａ）〜（ｄ）に示す工程を繰り返して計数するこ
とも可能である。このように、移動シリンダ２８ａ，２
８ｂの移動及び繰り返し回数は適宜組み合わせること
で、必要とされる任意のボール数を計数することができ
る。さらに、ボール計数部２２のブロック３２ａ、ブロ
ック３２ｂの高さを変更してボール数を増減させる等の
方法によってもボール数を変更することができる。

【００２７】さらに、上記の説明では、Ｓ２におけるシ
ャトル２０の移動は、図２に示すようにホッパーゲート
１２の開口孔１２ａと計数孔３０とのＹ方向位置が一致
しておらず、Ｙ軸スライド４６を駆動することで距離Ｌ
を移動させているが、このホッパーゲート１２の開閉の
方向をシャトル２０のＸ軸方向の移動方向と一致させて
もよい。これにより、Ｙ軸スライド４６を設ける必要が
なくなり、ボール搬送機構１００をより簡単な構成にで
きる。

【００２８】なお、シャトル２０を移動する３軸スライ
ドの代わりに、多関節ロボットや３次元方向に移動可能
な機構を用いて構成することもできる。これにより、ボ
ールホッパー１０とボール計数部２２のレイアウトの自
由度が更に高まると同時にｌボール計数部２２のボール
挿入口からボールホッパー１０が離れるため、ゴミ等の
落下によるボール挿入口への異物侵入を防止することが
できる。

【００２９】また、ボールは、計数孔３０及びボール溜
め孔２４内に収容されるため、フレキシブルな供給ホー
スを使用して搬送する場合のように、ホース内部でボー
ルが擦れ合ってボールに損傷を受けるといったことが防
止される。

【００３０】なお、ボール計数部２２は、ボールホッパ
ー１０のそれぞれのホッパーゲート１２に配置する構成
としても構わない。この場合、ホッパーの数だけボール
計数部２２が必要となるが、ホッパーのゲートを兼用す
ることができる。

【００３１】

【発明の効果】本発明のボールベアリング組立装置のボ
ール搬送機構では、複数種類のボールがそれぞれ貯蔵さ
れたボールホッパーの中から所望の種類のボールホッパ
ーを選定し、この選定されたボールホッパーのボールを
スライド装置によりシャトルを移動してボール計数部に
所定数収容する。そして、計数部に収容されたボールを
シャトルを移動して軸受に供給している。このような構
成とすることで、段取り替え時において交換が要される
段取り替え部品が削減され、ボールホッパーとボール計
数部が搭載されたシャトルだけの変更で煩雑な手間を掛
けることなく短時間で効率良く段取り替え作業を行うこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係るボールベアリング組
立装置のボール搬送機構を示す図である。

【図２】図１のＡ方向矢視図である。

【図３】ボール搬送機構によるボール搬送動作を示すフ
ローチャートである。

【図４】ホッパー直下の位置にシャトルを移動させた様
子を示す図で、図４（ａ）はシャトルのボール計数部が
ホッパーのホッパーゲートに当接する位置に移動された
状態、図４（ｂ）はストッパがホッパーゲート開閉シリ
ンダ側に後退してホッパーゲートが開口された状態を示
している。

【図５】ボールホッパーからボール計数部を経てシャト
ルの排出口からボールを排出するまでの手順をＺ−Ｘ平
面で示した説明図である。

【図６】従来の寸法範囲毎にボールを供給する装置の一
例を示す図である。

【図７】ボール配給部材が１カ所になるように構成され
たした特開平９−２９９８８７号公報記載の装置を示す
図である。

【符号の説明】

１０ ボールホッパー １２ ホッパーゲート ２０ シャトル ２２ ボール計数部 ２４ ボール溜め孔 ３０ 計数孔 ４０ ３軸スライド ４４ Ｚ軸スライド ４５ Ｘ軸スライド ４６ Ｙ軸スライド １００ ボール搬送機構

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3C030 AA01 AA03 AA08 AA11 AA15 AA19 AA21 3F075 AA02 BA01 BB04 CA09 CD11 3F079 AD23 CA21 CC01 CC11 3J017 HA03

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 予め用意された複数種類のボールのう
   ち、所望の種類のボールを所定数だけ軸受に供給するボ
   ールベアリング組立装置のボール搬送機構であって、 前記ボールを種類毎にそれぞれ貯蔵すると共に、ボール
   を排出するゲートを有する複数のボールホッパーと、 前記いずれかのボールホッパーのゲートからボールを所
   定数計数して収容するボール計数部と、 前記ボール計数部が搭載され該ボール計数部に収容され
   たボールを受け取り、該ボールを軸受に供給するシャト
   ルと、 前記シャトルの前記ボール計数部を前記所望の種類のボ
   ールホッパーのゲート位置に移動させるスライド装置と
   を備えたことを特徴とするボールベアリング組立装置の
   ボール搬送機構。