KR20170053716A

KR20170053716A - 볼 베어링의 볼 배열 방법 및 볼 배열 장치, 그리고 그 볼 배열 방법으로 제조한 볼 베어링

Info

Publication number: KR20170053716A
Application number: KR1020177009889A
Authority: KR
Inventors: 노리히토 아카누마; 히로시 아라키
Original assignee: 닛본 세이고 가부시끼가이샤
Priority date: 2014-09-12
Filing date: 2015-09-11
Publication date: 2017-05-16
Also published as: CN107002764A; EP3214332B1; WO2016039435A1; KR101919263B1; EP3214332A1; US20170314622A1; US10584752B2; CN107002764B; EP3214332A4; JP2016056930A; JP6256271B2

Abstract

외륜 궤도면과 내륜 궤도면 사이의 간극 공간에 삽입된 복수의 볼은, 원주 방향을 따라 등간격으로 배열된다. 이 볼 베어링의 볼 배열 방법의 순서는, 간극 공간 내의 어느 볼을 로봇 아암의 선단에 형성한 볼 유지 기구에 유지시키는 볼 유지 공정과, 볼 유지 기구에 유지된 볼을 피치원을 따라 이동시키는 볼 이동 공정을 갖고, 이들 공정을 제어 프로그램에 기초하여 복수의 볼에 대해 반복 실시한다. 이로써, 복수의 볼이 피치원 상에서 등간격으로 배열된다.

Description

볼 베어링의 볼 배열 방법 및 볼 배열 장치, 그리고 그 볼 배열 방법으로 제조한 볼 베어링 {BALL ARRANGING METHOD AND DEVICE FOR BALL BEARING, AND BALL BEARING MANUFACTURED BY SAID BALL ARRANGING METHOD}

본 발명은, 볼 베어링의 볼 배열 방법 및 볼 배열 장치, 그리고 그 볼 배열 방법으로 제조한 볼 베어링에 관한 것이다.

볼 베어링의 조립 공정에는, 외륜과 내륜 사이의 간극 공간에 볼을 삽입한 후, 이들 삽입된 볼을 등간격으로 배열시키는 볼 배열 공정이 있다. 이 볼 배열 공정의 수법으로는, 예를 들어 이하의 4 가지 수법을 들 수 있다.

(1) 수조립 : 대꼬치 등을 사용하여 볼을 이동시키는 수법이다. 볼의 위치 결정을 육안으로 실시하기 때문에, 정확하게 등간격으로 분배하는 것은 곤란해진다.

(2) 볼 분배 쐐기 : 특허문헌 1 에 기재되는 바와 같이, 축 방향 길이가 상이한 작업 쐐기가 볼 베어링의 볼의 피치원 상을 따라 복수 돌출 형성된 빗살 형상의 볼 분배 지그를 내외륜 간의 간극 영역에 삽입함으로써 볼을 등간격으로 배열시키는 수법이다. 처음에 복수의 볼을 원주 방향의 하나의 영역에 모으는 볼 모으기가 필요해진다. 또, 볼 수가 많아지면 도 16 에 나타내는 바와 같은 볼 분배 쐐기 (111) 의 축 길이를 길게 할 필요가 있고, 그 경우, 볼 분배 쐐기는 제작이 어렵고 고가가 된다.

(3) 에어 볼 분배 : 특허문헌 2 에 기재되는 바와 같이, 에어의 분출이나 흡인에 의해 볼을 등간격으로 배열시키는 수법이다. 볼 모으기는 불필요해지지만, 에어의 분출이나 흡인을 위한 고가의 노즐이 필요해진다.

(4) 자기 (磁氣) 볼 분배 : 특허문헌 3 에 기재되는 바와 같이, 내외륜 간의 궤도면 공간에 자석을 근접시켜 궤도면 공간에 자계를 부여함으로써, 인접하는 볼 사이의 각각에 자기 반발력을 발생시켜 볼을 등간격으로 배열시키는 수법이다. 볼 모으기는 불필요해지지만, 강력한 자석이 필요해진다.

상기 각 수법 중, 에어 볼 분배나 자기 볼 분배는 고가의 전용 치공구가 필요해지는 점에서 일반적으로는 이용되고 있지 않다. 현 상황에서는 볼 분배 쐐기 방식이 비교적 저렴하고 대량 생산에 적합한 자동 볼 분배 방법으로서 채용되고 있다.

일본 공개특허공보 2008-200789호 일본 공개특허공보 평5-104361호 일본 공개특허공보 2007-78043호

그러나, 상기한 볼 분배 쐐기 방식에 의한 볼 등배 공정이라 하더라도, 다음에 나타내는 바와 같은 볼 흠집, 볼 분배 미스, 및 볼 분배 쐐기를 사용하는 것에 의한 문제가 있다.

(I) 볼 흠집

볼 분배 쐐기에 의한 볼 분배시, 쐐기의 경사면으로 볼을 밀 때에 볼의 표면이 흠집나거나 진애나 이물질이 부착되거나 하는 경우가 있다. 특히 박육 베어링과 같이 볼 수가 많은 베어링 호칭 번호에서는, 볼 분배 초기 단계에서 볼 분배 쐐기가 다수의 볼을 밀어 이동시키기 때문에, 큰 힘으로 볼 분배 쐐기를 밀 필요가 있다. 그 결과, 볼이 쐐기의 경사면에 강하게 마찰되어 볼이 흠집나기 쉬워진다. 도 17(A) ∼ (E) 에 볼 분배 쐐기 (111) 에 의한 볼 분배 모습을 단계적으로 나타낸다. 도 17(A) 의 준비 상태로부터, 도 17(B) 에 나타내는 바와 같이, 선단의 쐐기 (113) 가 최단부 (最端部) 의 1 개째 볼 (115) 과 2 개째 볼 (117) 사이에 삽입되면, 선단의 쐐기 (113) 의 경사면이 2 개째 이후의 볼을 모두 밀게 된다. 그 때문에, 선단의 쐐기 (113) 는 2 개째 볼 (117) 을 큰 힘으로 마찰시키게 된다. 그 후에는, 도 17(C) ∼ (E) 에 나타내는 바와 같이, 볼 분배가 진행됨에 따라 쐐기가 미는 볼의 수가 감소된다. 따라서, 볼 분배 초기가 가장 볼이 흠집나기 쉬워진다.

(II) 볼 분배 미스

베어링 제조의 사이클 타임을 단축시키기 위해서 볼 분배 쐐기 (111) 의 이동 속도를 빠르게 하는 것, 또는, 궤도륜이나 볼에 부착된 녹 방지유의 양 (건조 상태) 에 따라 볼 분배 쐐기 (111) 가 볼열을 밀어 이동시킬 때의 저항이 저하되는 것 등에 의해, 볼의 이동 속도가 과대해지는 경우가 있다. 그 경우, 볼 분배 쐐기의 상승 타이밍과 볼의 위치가 어긋나 버린다. 도 18(A) 에 나타내는 준비 상태로부터, 도 18(B) 에 나타내는 바와 같이 2 개째 이후의 볼이 밀리면, 도 18(C) 에 나타내는 바와 같이, 2 개째 이후의 볼이 선행한다. 그 결과, 볼 분배 쐐기 (111) 와 볼이 충돌하여 볼 분배 미스가 발생한다. 이와 같은 문제가 있기 때문에 볼 분배 쐐기 (111) 의 이동 속도에는 상한이 있어, 사이클 타임의 추가적인 단축은 어렵다.

(III) 볼 수에 따른 볼 분배 미스, 볼 흠집 발생률의 변화

볼 분배 미스, 볼 분배 쐐기에 의한 볼 흠집은 표 1 에 나타내는 바와 같이, 볼 수가 많을수록 발생률이 높아지는 경향이 있다.

A : 거의 발생하지 않는다 (발생률 : 0.1 ％ 이하)

B : 드물게 발생한다 ( 〃 : 0.1 ％ ∼ 0.3 ％)

C : 자주 발생한다 ( 〃 : 0.3 ％ ∼ 1.0 ％)

D : 빈발한다 ( 〃 : 1.0 ％ 이상)

(IV) 볼 분배 쐐기의 비용 및 파손

볼 분배 쐐기는, 마찰에 견디는 표면 경도와 높은 치수 정밀도가 요구되는 부품으로, 가공 비용이 높다. 또한, 볼 분배 쐐기는 베어링 호칭 번호마다 필요한 전용 부품이므로, 많은 종류의 볼 분배 쐐기가 필요해진다. 또, 상기와 같은 볼 분배 미스가 발생하면 볼 분배 쐐기가 파손되는 경우가 있기 때문에 항상 예비 부품을 준비해 둘 필요가 있어, 베어링의 제조 비용을 상승시키는 요인으로 되고 있다. 특히, 볼 수가 많은 베어링 호칭 번호에 대해 볼 분배 쐐기를 제작하는 경우, 개개의 쐐기가 가늘고 길어지므로 쐐기의 강도가 저하되어 파손되기 쉬워진다.

본 발명은, 상기 사항을 감안하여 이루어진 것으로, 고가의 지그를 사용하지 않고서 볼 흠집이나 볼 분배 미스의 발생을 방지하고, 제조 비용을 저감시킬 수 있는 볼 베어링의 볼 배열 방법 및 볼 배열 장치, 그리고 이 볼 배열 방법에 의해 제조된 볼 베어링을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 하기 구성으로 이루어진다.

(1) 외륜 궤도면과 내륜 궤도면 사이의 간극 공간에 삽입된 복수의 볼을, 상기 볼의 피치원을 따라 등간격으로 배열하는 볼 베어링의 볼 배열 방법으로서,

상기 간극 공간 내의 복수의 볼 중, 어느 볼을 로봇 아암의 선단에 형성한 볼 유지 기구에 유지시키는 볼 유지 공정과,

상기 볼 유지 기구에 유지된 볼을 상기 로봇 아암의 구동에 의해 상기 피치원을 따라 이동시키는 볼 이동 공정을 제어 프로그램에 기초하여 반복 실시하여, 상기 복수의 볼을, 상기 등간격이 되는 각각의 목표 배치 위치에 배열하는 것을 특징으로 하는 볼 베어링의 볼 배열 방법.

(2) 상기 볼 유지 공정 및 상기 볼 이동 공정의 실시에 앞서, 상기 복수의 볼을 상기 피치원을 따라 서로 접촉시킨 볼열 상태로 하는 볼 모으기 공정을 실시하는 것을 특징으로 하는 (1) 에 기재된 볼 베어링의 볼 배열 방법.

(3) 상기 복수의 볼 중, 어느 하나의 볼을 이동시키지 않는 부동 (不動) 볼로 하고, 그 부동 볼을 제외한 나머지 볼을 상기 피치원을 따라 이동시키는 것을 특징으로 하는 (2) 에 기재된 볼 베어링의 볼 배열 방법.

(4) 상기 볼열을 2 개의 블록으로 분할하고, 일방의 블록의 볼을 시계 방향으로 이동시키고, 타방의 블록의 볼을 반시계 방향으로 이동시키는 것을 특징으로 하는 (2) 또는 (3) 에 기재된 볼 베어링의 볼 배열 방법.

(5) 상기 볼 베어링은 볼 수가 13 개 이상인 것을 특징으로 하는 (1) 내지 (4) 중 어느 하나에 기재된 볼 베어링의 볼 배열 방법.

(6) 상기 볼 베어링은 볼 수가 20 개 이상인 것을 특징으로 하는 (1) 내지 (4) 중 어느 하나에 기재된 볼 베어링의 볼 배열 방법.

(7) 상기 볼 베어링은 제 1 볼열과 제 2 볼열을 갖는 복렬 (復列) 볼 베어링으로서,

축 방향으로 겹쳐지는 상기 제 1 볼열의 볼과 상기 제 2 볼열의 볼을, 상기 볼 유지 기구에 의해 동시에 유지하여 상기 피치원을 따라 이동시키는 것을 특징으로 하는 (1) 내지 (6) 중 어느 하나에 기재된 볼 베어링의 볼 배열 방법.

(8) 볼 베어링의 외륜 궤도면과 내륜 궤도면 사이의 간극 공간에 삽입된 복수의 볼을 피치원을 따라 등간격으로 배열하는 볼 베어링의 볼 배열 장치로서,

상기 볼 베어링을 지지하는 베어링 지지부와,

상기 간극 공간 내의 어느 볼을 자유롭게 착탈할 수 있도록 유지하는 볼 유지 기구와,

선단부에 상기 볼 유지 기구가 형성된 로봇 아암과,

상기 로봇 아암과 상기 볼 유지 기구를 제어 프로그램에 기초하여 구동시키는 제어부를 구비하고,

상기 제어부는, 상기 간극 공간 내의 어느 볼을 상기 볼 유지 기구에 유지시키고, 상기 등간격이 되는 각각의 볼의 목표 배치 위치까지, 상기 로봇 아암에 의해 상기 유지된 볼을 이동시키는 것을 특징으로 하는 볼 베어링의 볼 배열 장치.

(9) 상기 볼 유지 기구는, 상기 볼의 직경과 거의 동일한 간격을 갖고 병렬 형성된 1 쌍의 판상 부재를 구비하고, 그 1 쌍의 판상 부재로 상기 볼을 협지 (挾持) 하는 것을 특징으로 하는 (8) 에 기재된 볼 베어링의 볼 배열 장치.

(10) 상기 볼 베어링은, 제 1 볼열과 제 2 볼열을 갖는 복렬 볼 베어링으로서,

상기 1 쌍의 판상 부재는, 축 방향으로 겹쳐지는 상기 제 1 볼열의 볼과 상기 제 2 볼열의 볼의 각 볼 중심 위치를 걸치는 축 방향 길이를 적어도 갖는 것을 특징으로 하는 (9) 에 기재된 볼 베어링의 볼 배열 장치.

(11) (1) 내지 (7) 중 어느 하나에 기재된 방법에 의해 제조된 볼 베어링.

본 발명의 볼 베어링의 볼 배열 방법 및 볼 배열 장치에 의하면, 외륜의 궤도면과 내륜의 궤도면 사이의 간극 공간에 삽입된 복수의 볼을, 미리 준비된 제어 프로그램에 기초하여, 로봇 아암에 의해 이동시켜 등간격으로 배열한다. 이 때문에, 대상이 되는 볼 베어링의 종류가 변경된 경우에도, 제어 프로그램을 변경하는 것만으로 단시간 또한 간단하게 세트 교체를 실시할 수 있다. 따라서, 전용 지그를 사용하지 않고서 볼 흠집이나 볼 분배 미스의 발생이 방지되고, 택트 업을 도모할 수 있으며, 베어링의 제조 비용을 저감시킬 수 있다.

또, 본 발명의 볼 베어링에 의하면, 저비용으로 안정적인 고품위의 제품이 되고, 제품 성능이 보다 균일해진다.

도 1 은, 본 발명의 실시형태를 설명하기 위한 도면으로, 볼 베어링의 볼 배열 장치를 모식적으로 나타내는 전체 구성도이다.
도 2 는, 볼 유지 기구의 클로 형상 지그의 구성도로서, (A) 는 클로 형상 지그의 정면도, (B) 는 클로 형상 지그의 측면도이다.
도 3 은, 볼 베어링의 볼 배열 장치의 제어 블록도이다.
도 4 의 (A) ∼ (D) 는 볼 베어링의 평면도로, 볼 모으기 순서를 스텝마다 나타내는 설명도이다.
도 5 의 (A) ∼ (D) 는 볼 베어링의 평면도로, 볼 분배 순서를 스텝마다 나타내는 설명도이다.
도 6 의 (A), (B) 는, 클로 형상 지그에 의한 볼의 협지 순서를 나타내는 설명도이다.
도 7 의 (A), (B) 는, 제 2 볼 분배 순서를 나타내는 설명도이다.
도 8 은, 볼 수가 짝수인 경우의 제 2 볼 분배 순서를 나타내는 설명도이다.
도 9 의 (A), (B) 는, 볼 수가 짝수인 경우의 제 2 볼 분배 순서를 나타내는 설명도이다.
도 10 은, 로봇 아암 선단의 클로 형상 지그에 촬상부를 형성한 모습을 나타내는 클로 형상 지그의 확대 사시도이다.
도 11 은, 제 1 변형예의 볼 배열 장치의 제어 블록도이다.
도 12 의 (A), (B) 는 제 1 변형예의 볼 분배 순서를 나타내는 설명도이다.
도 13 은, 복렬 볼 베어링의 단면도이다.
도 14 는, 클로 형상 지그의 판상 부재의 축 방향 길이를 나타내는 설명도이다.
도 15 는, 다관절 기구의 로봇 아암을 나타내는 사시도이다.
도 16 은, 볼 분배 쐐기의 사시도이다.
도 17 의 (A) ∼ (E) 는 볼 분배 쐐기에 의한 볼 분배 모습을 단계적으로 나타내는 설명도이다.
도 18 의 (A) ∼ (C) 는 볼 분배 쐐기의 상승 타이밍과 볼의 위치가 어긋나는 것을 단계적으로 나타내는 설명도이다.

이하, 본 발명의 실시형태에 대해, 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1 은 본 발명의 실시형태를 설명하기 위한 도면으로, 볼 베어링의 볼 배열 장치를 모식적으로 나타내는 전체 구성도이다. 볼 베어링의 볼 배열 장치 (100) 는, 외륜 궤도면과 내륜 궤도면 사이의 간극 공간에 삽입된 복수의 볼을, 피치원을 따른 원주 방향으로 등간격으로 배열시키는 것이다. 볼 배열 장치 (100) 는, 볼 베어링 (11) 을 지지하는 베어링 지지부 (13) 와, 볼 베어링 (11) 의 간극 공간 내의 어느 볼을 자유롭게 착탈할 수 있도록 유지하는 볼 유지 기구 (15) 와, 선단부에 볼 유지 기구 (15) 가 형성된 로봇 아암 (17) 과, 로봇 아암 (17) 을 미리 준비된 제어 프로그램에 기초하여 구동시키는 후술하는 제어부 (도시 생략) 를 구비한다.

로봇 아암 (17) 은, 도시예에서는 패러렐 링크형의 로봇으로 구성하고 있다. 이 로봇 아암 (17) 은, 주로, 기초부 (19) 와, 볼 유지 기구 (15) 가 접속된 가동 (可動) 플레이트 (21) 와, 가동 플레이트 (21) 부터 기초부 (19) 까지를 연결하는 3 개의 링크부 (23, 25, 27) 와, 볼 유지 기구 (15) 를 회전 구동시키는 회전 축부 (29) 를 갖고 구성된다.

기초부 (19) 는, 링크부 (23, 25, 27) 를 각각 구동시키는 모터 (31, 33, 35) 와, 회전 축부 (29) 를 구동시키는 모터 (37) 를 수용하고, 가동 플레이트 (21) 의 상방에 배치되어 있다.

링크부 (23) 는, 구동측 링크 부재 (39) 와, 2 개의 수동 (受動) 측 링크 부재 (41, 43) 를 갖는다. 구동측 링크 부재 (39) 는 일단부가 기초부 (19) 에 배치된 모터 (31) 에 접속되고, 타단부가 수동측 링크 부재 (41, 43) 에 접속된다. 수동측 링크 부재 (41, 43) 는, 구동측 링크 부재 (39) 에 접속된 일단부와는 반대측의 타단부가 가동 플레이트 (21) 에 접속되어 있다. 링크부 (23) 는 모터 (31) 에 의해 구동되어, 가동 플레이트 (21) 를 변위시킨다.

다른 링크부 (25, 27) 도 마찬가지로, 구동측 링크 부재 (39) 와 수동측 링크 부재 (41, 43) 가 연결되고, 모터 (33, 35) 에 의해 구동된다. 가동 플레이트 (21) 는, 모터 (31, 33, 35) 에 의한 각 링크부 (23, 25, 27) 의 구동에 의해 도면 중 x, y, z 축 방향으로 변위된다.

가동 플레이트 (21) 에 접속된 볼 유지 기구 (15) 는, 회전 축부 (29) 의 회전과 일체로 도면 중 θ 축 둘레로 회전 구동 가능하게 가동 플레이트 (21) 에 지지된다. 회전 축부 (29) 는, 선단부가 볼 유지 기구 (15) 에 접속되고, 기단부가 모터 (37) 에 접속되어 있다. 회전 축부 (29) 의 볼 유지 기구 (15) 와 모터 (37) 사이에는, 유니버설 조인트 (45, 45) 와, 축 방향으로 자유롭게 신축할 수 있는 도시되지 않은 스플라인 걸어맞춤부가 형성되고, 이것들은 가동 플레이트 (21) 의 이동에 수반되는 회전 축부 (29) 의 변위나 신축을 흡수한다.

도 2(A), (B) 는 볼 유지 기구 (15) 의 클로 형상 지그 (47) 의 구성도로서, (A) 는 클로 형상 지그 (47) 의 정면도, (B) 는 클로 형상 지그 (47) 의 측면도이다. 도 2(A) 에 나타내는 바와 같이, 클로 형상 지그 (47) 는, 볼 베어링 (11) 의 볼의 직경과 거의 동일하거나 또는 약간 큰 간격 (L) 을 갖고 병렬 형성된 1 쌍의 판상 부재 (49A, 49B) 를 구비한다. 1 쌍의 판상 부재 (49A, 49B) 의 간격 (L) 은, 바람직하게는 볼의 직경에 미소한 간극 만큼의 치수를 더한 길이로 설정된다. 또, 1 쌍의 판상 부재 (49A, 49B) 는, 도 2(B) 에 나타내는 바와 같이, 볼 베어링 (11) 의 내륜과 외륜 사이의 간극 공간에 삽입 가능한 폭 (W) 을 갖는다. 이들 판상 부재 (49A, 49B) 의 선단 모서리부 (49a) 는 매끄러운 곡면 형상으로 모따기되어 있어, 볼 베어링 (11) 의 궤도면이나 볼을 흠집나게 하는 것을 방지하고 있다.

도 3 에 볼 베어링의 볼 배열 장치 (100) 의 제어 블록도를 나타낸다. 볼 베어링의 볼 배열 장치 (100) 는, 제어부 (51), 아암 구동부 (53) 와, 이하에 설명하는 볼 분배 순서의 각 공정을 실행시키는 제어 프로그램이 격납된 기억부 (55) 를 구비한다. 볼 베어링의 볼 배열 장치 (100) 는, 베어링 호칭 번호마다 설정되는 베어링의 사이즈, 볼 수 등을 포함하는 각종 제원 정보의 베어링 데이터 베이스를 갖는 서버 (57) 에 접속되어 있다.

서버 (57) 는, 볼 분배 대상이 되는 볼 베어링의 베어링 호칭 번호에 대응하는 프로그램 번호의 정보를 제어부 (51) 에 출력한다. 제어부 (51) 는, 서버 (57) 로부터 입력된 프로그램 번호의 정보에 기초하여, 기억부 (55) 에 미리 준비된 복수의 제어 프로그램 중에서 지정된 제어 프로그램을 선택적으로 실행한다. 또 제어부 (51) 는, 필요에 따라 서버 (57) 에 볼 베어링의 각종 제원 정보를 문의하고, 얻어진 정보를 제어 프로그램의 실행에 사용하는 것도 가능하다.

제어부 (51) 는, 퍼스널 컴퓨터나 프로그래머블 컨트롤러 등의 CPU, 메모리, I/O 인터페이스 등을 갖는 컴퓨터 장치 (정보 처리 장치) 이고, 기억부 (55) 는 하드 디스크나 메모리 등의 각종 기록 매체로 이루어지는 기억 수단이다.

아암 구동부 (53) 는, 제어부 (51) 로부터 출력된 아암 구동 신호에 기초하여, 로봇 아암 (17) 의 각 액추에이터 (모터 (31, 33, 35, 37)) 를 구동시켜, 볼 유지 기구 (15) 의 클로 형상 지그 (47) 를 볼 베어링의 내외륜의 간극 공간에 삽입하여, 볼 위치를 변경하는 동작을 실시하게 한다.

상기 구성의 볼 베어링의 볼 배열 장치 (100) 는, 이하에 상세하게 설명하는 볼 배열 방법에 의해, 피치원을 따라 볼을 균등하게 배열시킨다. 본 볼 배열 방법에 있어서의 볼 분배 순서는, 간극 공간 내의 복수의 볼 중, 어느 볼을 로봇 아암 (17) 의 선단에 형성한 볼 유지 기구 (15) 에 유지시키는 볼 유지 공정과, 볼 유지 기구 (15) 에 유지된 볼 (65) 을 로봇 아암 (17) 의 구동에 의해 피치원을 따라 이동시키는 볼 이동 공정을 포함한다. 이들 각 공정은, 미리 준비된 제어 프로그램에 기초하여 실시된다.

또한, 본 볼 배열 방법에서는, 이 볼 분배 순서를 실시하기에 앞서, 랜덤 배치된 복수의 볼을 피치원을 따라 서로 접촉시킨 볼열 상태로 하는 볼 모으기 순서를 실시한다. 이 볼 모으기 순서를 실시함으로써, 각 볼의 위치를 정확하게 파악할 수 있게 된다.

＜볼 모으기 순서＞

다음으로, 상기 구성의 볼 베어링의 볼 배열 장치 (100) 에 의한 볼 모으기 순서를 설명한다.

도 4(A) ∼ (D) 는 볼 베어링 (11) 의 평면도로, 볼 모으기 순서를 스텝마다 나타내는 설명도이다.

먼저, 전술한 도 1 에 나타내는 바와 같이, 볼 (65) 이 삽입된 외륜 (61) 과 내륜 (63) 을 베어링 지지부 (13) 에 세트한다. 도 4(A) 는 세트된 볼 베어링 (11) 의 최초 상태를 나타내고 있다. 볼 (65) 은, 피치원 상에 있어서의 볼 투입 위치 (69) 로부터 삽입되어, 피치원 상에서 랜덤하게 배치되어 있다. 볼 투입 직후에 있어서는, 대부분의 경우, 볼 투입 위치 (69) 의 180°반대측 부근의 영역 (Wa) 에는 볼 (65) 은 존재하지 않는다. 그래서, 제어부 (51) (도 3 참조) 는, 도 4(B) 에 나타내는 바와 같이, 로봇 아암 (17) 을 구동시켜, 볼 (65) 이 존재하지 않는 영역 (Wa) 내에 볼 유지 기구 (15) 의 클로 형상 지그 (47) 를 삽입한다. 구체적으로는, 볼 유지 기구 (15) 의 축 중심을 피치원 상의 영역 (Wa) 내의 위치 P0 에 맞추고, 클로 형상 지그 (47) 를 간극 공간 (67) 내에 삽입한다.

이 때, 아암 구동부 (53) 는, 회전 축부 (29) 를 모터 (37) 에 의해 구동시켜, 클로 형상 지그 (47) 의 방향 (도 1 에 나타내는 각도 θ) 을 간극 공간 (67) 에 따라 조정한다. 즉, 피치원의 접선 방향이 클로 형상 지그 (47) 의 1 쌍의 판상 부재 (49A, 49B) 의 배열 방향과 일치하는 방향이 되도록, 클로 형상 지그 (47) 를 회전 구동시켜 조정한다.

다음으로, 제어부 (51) 는, 도 4(C) 에 나타내는 바와 같이, 로봇 아암 (17) 을 구동시켜, 클로 형상 지그 (47) 를 위치 P0 으로부터 피치원을 따라 반시계 방향으로 약 90°회전된 위치 P1 로 이동시킨다.

그러면, 클로 형상 지그 (47) 의 이동 방향 선방측의 판상 부재 (49A) 는, 볼 (65) 을 피치원 상에서 반시계 방향으로 가압하면서 이동한다. 클로 형상 지그 (47) 의 중심이 위치 P1 에 도달하면, 간극 공간 (67) 내의 볼의 일단은, 판상 부재 (49A) 의 이동 방향 선단측의 둘레 위치 (도면 중의 반지름선 L1 의 둘레 위치) 에 배치된다.

다음으로, 제어부 (51) 는, 로봇 아암 (17) 을 구동시켜, 도 4(D) 에 나타내는 바와 같이, 클로 형상 지그 (47) 를 위치 P1 로부터 피치원을 따라 시계 방향으로 200°∼ 250°회전된 위치 P2 로 이동시킨다. 이 때, 클로 형상 지그 (47) 의 이동 방향 선단측의 판상 부재 (49B) 는, 피치원 상을 시계 방향으로 볼 (65) 을 가압하면서 이동한다. 클로 형상 지그 (47) 의 중심이 P2 에 도달하면, 간극 공간 (67) 내의 볼의 타단은, 판상 부재 (49B) 의 이동 방향 선방측의 둘레 위치를 나타내는 도면 중의 반지름선 L2 의 둘레 위치에 배치된다.

상기의 클로 형상 지그 (47) 의 이동량은, 반지름선 L1 과 반지름선 L2 사이의 내주각 (φ) 과, 볼 (65) 의 직경 및 개수에 따라, 다음의 관계식에 의해 설정된다.

내주각 (φ) ＜ (볼 직경 × 볼 수) 의 둘레 길이에 상당하는 내주각

요컨대, 클로 형상 지그 (47) 를, 상기 관계식을 만족시키는 내주각 (φ) 이 되는 위치 P2 까지 시계 방향으로 이동시키면, 간극 공간 (67) 내의 볼 (65) 모두가, 인접하는 볼 끼리를 서로 접촉시킨 상태의 볼열이 된다. 요컨대, 볼열의 일단 (이동 방향 선단) 이 반지름선 L1 의 둘레 위치를 넘어 이동하여, 간극 공간 (67) 내의 볼 (65) 이 피치원을 따른 한 덩어리의 볼열이 된다. 그리고, 볼열의 타단 (이동 방향 후단) 의 볼이 반지름선 L2 의 둘레 위치에 배치되어 복수의 볼 (65) 의 각 배치 위치가 확정된다. 상기의 볼 모음 순서는, 미리 준비된 제어 프로그램에 의해 실시된다.

＜제 1 볼 분배 순서＞

다음으로, 볼 베어링의 볼 배열 장치 (100) 에 의한 제 1 볼 분배 순서를 설명한다.

도 5(A) ∼ (D) 는 볼 베어링의 평면도로, 볼 분배 순서를 스텝마다 나타내는 설명도이다. 도 5(A) 는, 도 4(D) 에 나타내는 볼 모음된 상태를 나타내는 도면으로, 상기 볼열의 타단에 배치되는 1 개의 볼을 부동 볼 (65S) 로 한다. 이 부동 볼 (65S) 을 기준으로 하여, 다른 볼 (65) 을 모두 등간격으로 배열하는 것을 상정하면, 각 볼 (65) 의 목표 배치 위치는 도 5(B) 에 나타내는 바와 같이 된다. 즉, 도시예에 있어서는, 부동 볼 (65S) 과 다른 볼 (65) 을 합친 전체 볼 수는 9 개이고, 다른 볼 (65) 의 목표 배치 위치는 부동 볼 (65S) 로부터 피치원 상에서 40°의 내주각으로 등분된 위치 PA1 ∼ PA8 이 된다.

제어부 (51) (도 3 참조) 는, 상기 볼 (65) 의 목표 배치 위치 PA1 ∼ PA8 중, 부동 볼 (65S) 옆의 볼이 되는 목표 배치 위치 PA8 로부터 내림차순으로 PA7, PA6, PA5, ··· 로 로봇 아암 (17) 을 구동시켜 볼을 배치시킨다. 우선은, 도 5(C) 에 나타내는 바와 같이, 부동 볼 (65S) 로부터 가장 떨어진 볼 (65E) 을 클로 형상 지그 (47) 로 협지한다. 요컨대, 클로 형상 지그 (47) 의 1 쌍의 판상 부재 (49A, 49B) 를 볼 (65E) 의 양 옆에 삽입한다.

그리고 제어부 (51) 는, 1 쌍의 판상 부재 (49A, 49B) 로 볼 (65E) 을 협지하고, 모터 (37) 에 의해 각도 θ 를 조정하면서, 도 5(D) 에 나타내는 바와 같이, 클로 형상 지그 (47) 를 피치원을 따라 위치 PA8 로 이동시킨다. 이하 동일하게, 부동 볼을 제외한 나머지 볼 (65) 을 순차적으로 목표 배치 위치 PA7 ∼ PA1 로 이동시킨다. 이로써, 부동 볼 (65S) 을 중심으로 하여 각 볼 (65) 이 피치원 상에서 균등하게 볼 분배된 상태가 된다. 상기의 볼 분배 순서는, 미리 준비된 제어 프로그램에 의해 실시된다.

또한, 상기 볼 (65) 을 클로 형상 지그 (47) 에 의해 협지할 때, 협지되는 볼에 인접하는 볼은, 판상 부재 (49A, 49B) 가 볼열에 삽입되어도 위치 어긋남이 발생하는 경우는 없다. 도 6(A), (B) 에, 클로 형상 지그 (47) 에 의한 볼의 협지 순서의 설명도를 나타낸다. 도 6(A) 에 나타내는 바와 같이, 협지하는 볼 (65F) 과, 볼 (65F) 에 인접하는 볼 (65G) 의 접점을 포함하는 수직선을 수직 경계선 LB 로 한다. 판상 부재 (49A) 와 판상 부재 (49B) 사이에 볼 (65F) 을 협지시킬 때, 이 수직 경계선 LB 보다 볼 (65F) 측으로 클로 형상 지그 (47) 의 판상 부재 (49A) 를 배치한다.

클로 형상 지그 (47) 를 하강시키면, 판상 부재 (49A) 의 하단이 볼 (65F) 의 구면 상에 맞닿는다. 그리고, 도 6(B) 에 나타내는 바와 같이, 판상 부재 (49A) 가 볼 (65F) 의 구면 상에 맞닿은 상태에서, 더욱 클로 형상 지그 (47) 를 하강시킨다. 그러면, 판상 부재 (49A) 의 하단이 볼 (65F) 의 경사면을 미끄러지면서 볼 (65F) 과 볼 (65G) 사이에 삽입된다. 그 때, 볼 (65F) 이 판상 부재 (49A) 와의 미끄러짐에 의해, 인접하는 볼 (65G) 로부터 이반되는 방향으로 이동한다.

이로써, 볼 (65F) 은, 클로 형상 지그 (47) 의 하강에 수반되어, 판상 부재 (49B) 와 판상 부재 (49A) 사이로 이동하여 협지된다. 한편, 볼 (65F) 에 인접하는 볼 (65G) 은, 판상 부재 (49A) 에 접촉하는 경우가 없어, 최초의 볼 위치로부터 어긋나는 경우가 없다. 이와 같이, 클로 형상 지그 (47) 는, 협지하는 볼 (65F) 이외의 볼의 볼 위치에 영향을 미치는 경우가 없다.

여기서, 상기 볼 분배 순서에 의한 작용 효과에 대해 설명한다.

본 볼 베어링의 볼 배열 장치 (100) 는, 볼 베어링의 궤도면 사이에 삽입된 볼 (65) 을 로봇 아암 (17) 에 의해 원하는 목표 배치 위치로 이동시키고 있다. 또, 볼 분배하는 베어링의 사이즈나 볼의 수가 상이해도, 베어링 호칭 번호마다 미리 준비된 제어 프로그램에 따라 로봇 아암 (17) 을 구동시키기 때문에, 베어링 호칭 번호 마다의 적정한 목표 배치 위치에 간단하고 또한 정확하게 볼 (65) 을 이동시킬 수 있다. 그리고, 패러렐 링크형 로봇의 로봇 아암 (17) 을 사용함으로써, 더욱 고속의 볼 이동이 가능해진다.

종전에는 베어링 호칭 번호에 각각 대응하는 볼 분배 지그를 준비할 필요가 있었지만, 본 구성에서는 다종의 볼 분배 지그를 미리 준비할 필요가 없어, 생산 설비의 비용 다운을 도모할 수 있다. 또, 종전의 다종의 볼 분배 지그를 준비하는 방식에서는, 문제 발생시에 동일한 볼 분배 지그로 즉시 교환하기 위하여 예비 지그도 미리 준비할 필요가 있었다. 그 때문에, 지그의 보관에는 넓은 스페이스가 필요하였지만, 본 구성에 의하면 예비 지그가 불필요해져, 공간 절약적이며 고효율인 생산이 가능해진다.

또, 수조립에 의해 볼 분배하는 경우에는, 볼을 정확하게 목표 위치에 맞추기에는 상응하는 공수 (工數) 가 들고, 만일 목표 배치 위치에 정확하게 배치해도, 지그가 볼에 닿아 위치 어긋남이 발생하는 경우가 있다. 그 때문에, 볼에 위치 어긋남이 있는 상태인 채로 유지기를 끼워 넣는 경우도 있어, 유지기와 볼의 충돌이나 마찰에 의해 흠집 발생이 생기기 쉬웠다. 그러나 본 구성에 의하면, 정확한 볼 이동이 가능해져, 볼이나 유지기의 흠집 발생을 방지할 수 있다.

또한, 세트 교체시에는, 서버 (57) (도 3 참조) 로부터 제어부 (51) 에 프로그램 번호의 정보가 입력되고, 제어부 (51) 가, 조립하는 베어링의 호칭 번호에 대응하는 제어 프로그램을 선택적으로 실행하는 것이면 된다. 또, 본 구성에서는, 다종의 지그 중에서 원하는 지그를 선정하고 바꾸어 단다는 번잡한 작업이 없다. 그 때문에, 세트 교체 시간을 단축시킬 수 있어, 택트 업이 도모된다.

그리고, 상기 순서에 의해 제조된 볼 베어링 (11) 은, 저비용이면서 안정적인 고품위의 제품이 되고, 제품 성능이 보다 균일해진다.

＜제 2 볼 분배 순서＞

다음으로, 볼 베어링의 볼 배열 장치 (100) 에 의한 제 2 볼 분배 순서를 설명한다.

상기의 제 1 볼 분배 순서에서는 볼열의 단부의 볼을 부동 볼로 설정하고 있지만, 본 순서에서는 볼열의 중앙의 볼을 부동 볼로 설정한다. 또한, 이후의 설명에서는, 전술한 부재와 동일한 부재에 대해서는 동일한 부호를 부여함으로써, 그 설명을 간단화 또는 생략한다.

도 7(A), (B) 는, 제 2 볼 분배 순서를 나타내는 설명도이다. 도 7(A) 에 나타내는 바와 같이, 볼 수가 홀수인 경우, 볼열의 중앙의 볼을 부동 볼 (65S) 로 한다. 이 부동 볼 (65S) 로부터 시계 방향으로 배치되는 일방의 볼군을 제 1 블록 (BL1), 반시계 방향으로 배치되는 타방의 볼군을 제 2 블록 (BL2) 으로 하여, 부동 볼 (65S) 을 중심으로 하여 볼열을 2 개의 블록으로 분할한다. 도시예에서는 볼 수가 9 개이므로, 중앙의 부동 볼을 사이에 두고 4 개씩의 블록이 된다.

제어부 (51) 는, 전술한 제 1 볼 분배 순서와 동일하게 결정된 볼의 목표 배치 위치에 각 볼을 이동시킬 때, 제 1 블록 (BL1) 의 볼군에 대해서는 시계 방향으로 이동시키고, 제 2 블록 (BL2) 의 볼군에 대해서는 반시계 방향으로 이동시킨다. 이로써, 볼 (65) 이 각 목표 배치 위치 PA1 ∼ PA8 에 각각 균등하게 배열된다.

본 볼 분배 순서에 의하면, 볼열을 2 블록으로 분할하여 이동시킴으로써, 각 볼 (65) 의 토탈 이동량을 단축시킬 수 있다. 그 결과, 로봇 아암 (17) 에 의한 볼 분배의 사이클 타임을 단축시킬 수 있다. 또, 이동용의 단축에 의해 외륜 (61) 과 내륜 (63) 사이의 궤도면에 볼 (65) 이 접촉하여 볼 (65) 이나 궤도면이 흠집나는 것을 억제할 수 있다.

도 8 은, 볼 수가 짝수인 경우의 제 2 볼 분배 순서를 나타내는 설명도이다. 볼 수가 짝수인 경우에는 볼열의 중앙의 볼이 2 개 존재한다. 이들 볼 (65SA) 과 볼 (65SB) 중 어느 일방을 부동 볼로 설정한다. 그리고, 부동 볼로부터 시계 방향으로 배치되는 볼군을 제 1 블록 (BL1), 반시계 방향으로 배치되는 볼군을 제 2 블록 (BL2) 으로 하여, 볼열을 2 개의 블록으로 분할한다. 도시예에서는 볼 수가 10 개이므로, 볼열의 중앙의 볼 (65SA, 65SB) 이 부동 볼의 후보가 된다. 예를 들어 볼 (65SB) 을 부동 볼로 설정하면, 볼 (65SA) 을 제 2 블록 (BL2) 의 각 볼 (65) 과 동일한 취급법으로 이동시킨다.

제어부 (51) 는, 설정한 부동 볼 (65SB) 을 기준으로 하여 제 1 볼 분배 순서에 준해 볼의 목표 배치 위치를 결정하고, 도 7(B) 에 나타내는 경우와 마찬가지로, 제 1 블록 (BL1) 의 각 볼 (65) 을 시계 방향으로 이동시키고, 볼 (65SA) 및 제 2 블록 (BL2) 의 각 볼 (65) 을 반시계 방향으로 이동시킨다. 이로써, 상기와 마찬가지로 사이클 타임을 단축시킬 수 있고, 볼이나 궤도면의 흠집 발생을 억제할 수 있다.

＜제 3 볼 분배 순서＞

다음으로, 볼 베어링의 볼 배열 장치 (100) 에 의한 제 3 볼 분배 순서를 설명한다.

상기의 볼 분배 순서에서는 부동 볼을 설정하고 있지만, 본 볼 분배 순서에서는 부동 볼을 설정하지 않고, 모든 볼을 이동시켜 볼 분배한다.

도 9(A), (B) 는, 볼 수가 짝수인 경우의 제 3 볼 분배 순서를 나타내는 설명도이다. 본 볼 분배 순서에서는, 도 9(A) 에 나타내는 상태로 볼 모으기된 볼을, 부동 볼에 의하지 않고 임의로 설정한 볼의 목표 배치 위치에 볼 분배한다. 예를 들어, 도 9(B) 에 나타내는 바와 같이, 목표 배치 위치 PA1 ∼ PA9 를 임의로 설정한 경우를 생각한다. 이 경우, 도 9(A) 의 볼 (65-1 ∼ 65-9) 과 목표 배치 위치 PA1 ∼ PA9 를 비교하여, 볼 (65-6) (목표 배치 위치 PA6) 과 볼 (65-7) (목표 배치 위치 PA7) 사이가 이동 방향이 반전되는 경계선이 된다.

따라서, 볼 (65-7 ∼ 65-9) 을 제 1 블록 (BL1), 볼 (65-1 ∼ 65-6) 을 제 2 블록 (BL2) 으로 하고, 제어부 (51) 는 제 1 블록 (BL1) 의 볼에 대해서는 시계 방향으로 이동시키고, 제 2 블록 (BL2) 의 볼에 대해서는 반시계 방향으로 이동시킨다. 이 경우, 제 1 블록 (BL1) 과 제 2 블록 (BL2) 의 이동량은 비대칭이 된다.

본 볼 분배 순서에 의하면, 볼 모으기 동작에 의해 볼 분배 전의 각 볼의 위치는 확정되어 있고, 볼 분배 후의 배열 위치는 임의로 설정할 수 있다. 그 때문에, 임의의 위치에 볼을 배열할 수 있어, 배열 패턴의 자유도를 향상시킬 수 있다. 또, 로봇 아암 (17) 의 배치나 동작 가능 범위 등, 볼 배열 장치 (100) 측의 사정에 의해 볼 분배 동작에 제약이 발생하는 경우라 하더라도, 그 장치측의 제약에 적합시킨 동작으로 할 수 있다.

＜볼 모으기 순서, 볼 분배 순서의 제 1 변형예＞

다음으로, 볼 모으기 순서, 볼 분배 순서의 제 1 변형예를 설명한다.

상기한 볼 모으기를 실시할 때, 클로 형상 지그 (47) 의 1 쌍의 판상 부재 (49A, 49B) 를 간극 공간에 삽입하는 위치 (도 4(A) 의 영역 (Wa)) 에는 볼이 존재하지 않는 것을 전제로 하고 있지만, 본 순서에서는, 촬상부에 의해 볼 베어링을 촬영하고, 간극 공간의 영역 (Wa) 에 볼의 존재가 확인된 경우에는, 클로 형상 지그 (47) 의 1 쌍의 판상 부재 (49A, 49B) 의 삽입 위치를 변경한다. 또, 확인되지 않는 경우에는 삽입 위치의 변경을 실시하지 않는다.

도 10 은 로봇 아암 선단의 클로 형상 지그 (47) 에 촬상부를 형성한 모습을 나타내는 클로 형상 지그 (47) 의 확대 사시도이다. 클로 형상 지그 (47) 의 일부에는, 판상 부재 (49A, 49B) 의 연장 형성 방향을 향하여 촬상 영역이 설정된 촬상 소자와 렌즈를 갖는 촬상부 (71) 가 장착되어 있다.

도 11 에 볼 모으기, 볼 분배 순서를 실시하는 볼 배열 장치 (100A) 의 제어 블록도를 나타낸다. 볼 배열 장치 (100A) 의 제어부 (51) 는, 아암 구동부 (53) 에 아암 구동 신호를 출력하여 로봇 아암 (17) 을 구동시켜, 클로 형상 지그 (47) 를 볼 베어링의 간극 공간의 상방으로 이동시킨다. 로봇 아암 (17) 의 이동 후, 제어부 (51) 는 촬상부 (71) 에 촬상 요구 신호를 출력한다. 촬상 요구 신호를 받은 촬상부 (71) 는, 클로 형상 지그 (47) 의 1 쌍의 판상 부재 (49A, 49B) 가 삽입되는 볼 베어링의 간극 공간의 영역을 촬영하고, 그 촬상 신호를 제어부 (51) 에 출력한다.

제어부 (51) 는, 촬상부 (71) 로부터 출력된 촬상 신호를 화상 처리하고, 예를 들어 도 12(A) 에 나타내는 상태와 같이, 영역 (Wa) 에 볼이 존재하지 않는 것으로 판단한 경우에는, 이 영역 (Wa) 에 클로 형상 지그 (47) 의 1 쌍의 판상 부재 (49A, 49B) 를 삽입한다. 한편, 도 12(B) 에 나타내는 상태와 같이, 영역 (Wa) 내에 볼 (65D) 이 존재하는 것으로 판단한 경우에는, 이 볼 (65D) 을 피하도록 아암 구동부 (53) 에 클로 형상 지그 (47) 의 둘레 방향 위치를 변경하는 아암 구동 신호를 출력하여, 클로 형상 지그 (47) 의 위치를 변경한다.

본 구성에 의해, 클로 형상 지그 (47) 의 1 쌍의 판상 부재 (49A, 49B) 를 볼 베어링의 간극 공간에 삽입할 때에, 볼과의 간섭을 보다 확실하게 방지할 수 있다.

또, 볼 분배 순서에 있어서도, 촬상부 (71) 로부터 출력되는 화상 신호로부터 각 볼의 위치를 구함으로써 보다 정확한 볼 위치를 파악할 수 있어, 클로 형상 지그 (47) 의 이동처 위치를 보다 적절한 위치로 할 수 있다.

＜볼 모으기 순서, 볼 분배 순서의 제 2 변형예＞

다음으로, 볼 모으기 순서, 볼 분배 순서의 제 2 변형예를 설명한다.

상기한 볼 모으기와 볼 분배 순서는, 단열 (單列) 볼 베어링에 대해 실시한 예이지만, 복렬의 볼 베어링에 대해서도 동일하게 실시할 수 있다. 본 볼 모으기 순서와 볼 분배 순서에서는, 복렬 볼 베어링의 볼을 클로 형상 지그 에 의해 전술한 바와 동일하게 볼 모으기 및 볼 분배를 실시한다.

도 13 은 복렬 볼 베어링의 단면도이다. 복렬 볼 베어링 (75) 은, 제 1 볼열 (77) 과 제 2 볼열 (79) 을 갖고, 각각의 볼열에 복수의 볼 (65) 이 삽입되어 있다. 이 경우의 클로 형상 지그 (47) 의 판상 부재 (49A, 49B) 는, 도 14 에 나타내는 바와 같이, 제 1 볼열 (77) 의 볼 (65) 과 제 2 볼열 (79) 의 볼 (65) 의 각 볼 중심 위치를 걸치는 축 방향 길이 (연장 높이 (H)) 를 적어도 갖는 것을 사용한다.

본 구성에 있어서는, 먼저, 도 4(A), (B) 에 나타내는 바와 같이, 제어부 (51) 로부터의 구동 신호에 기초하여, 아암 구동부 (53) 가 판상 부재 (49A, 49B) 를 복렬 볼 베어링 (75) 의 간극 공간 (67) 의 영역 (Wa) 에 삽입하고, 도 4(C), (D) 에 나타내는 바와 같이, 제 1 볼열 (77) 의 볼과 제 2 볼열 (79) 의 볼 (65) 을 한 번에 볼 모음한다. 볼 모음을 완료하면, 제 1 볼열 (77) 의 볼 (65) 과 제 2 볼열 (79) 의 볼 (65) 은, 각각 원주 방향 위치가 일치된 상태가 된다.

다음으로, 볼 모음 후의 축 방향과 겹쳐 배치되는 제 1 볼열 (77) 의 볼 (65) 과 제 2 볼열 (79) 의 볼 (65) 의 2 개의 볼이 판상 부재 (49A, 49B) 사이에 함께 끼워 넣어지는 위치에서, 아암 구동부 (53) 가 1 쌍의 판상 부재 (49A, 49B) 를 복렬 볼 베어링 (75) 의 축 방향으로 삽입한다. 그러면, 2 개의 볼 (65, 65) 이 판상 부재 (49A, 49B) 에 의해 협지된다.

그리고, 전술한 바와 동일하게 제어부 (51) 가 로봇 아암 (17) 을 구동시킴으로써, 제 1 볼열 (77) 의 볼 (65) 과 제 2 볼열 (79) 의 볼 (65) 의 2 개의 볼이 동시에 협지되면서, 목표 배치 위치에 한 번에 이동된다. 상기 순서를 반복함으로써, 단열 볼 베어링의 경우와 마찬가지로, 볼 모음이나 볼 분배를 실시할 수 있다.

＜다른 구성예＞

상기 구성의 볼 베어링의 볼 배열 장치 (100) 에 사용되는 로봇 아암 (17) 으로는, 도 1 에 나타내는 패러렐 링크형의 로봇 아암 (17) 외에도 여러 가지 기구의 것을 채용할 수 있다. 예를 들어, 도 15 에 나타내는 다관절 기구의 로봇 아암 (17A) 이어도 된다. 그 경우, 로봇 아암 (17A) 의 선단에 클로 형상 지그 (47) 를 형성하여 볼의 협지나 이동을 실시한다. 또 다른 로봇 아암으로서, 단축 (單軸) 로봇이나 2 축, 3 축의 직교하는 슬라이드축에 의해 구성되는 직교 로봇 등으로 구성할 수 있다.

＜본 발명에 의한 볼 분배 미스, 볼 흠집의 저감 효과＞

마지막으로, 본 발명에 의한 볼 분배 미스, 볼 흠집의 저감 효과에 대한 실험 결과를 나타낸다.

본 발명에 의한 볼 분배에 의하면, 볼 분배 미스, 볼 흠집 모두 발생률이 감소된다. 표 2 에 나타내는 바와 같이, 볼 분배 쐐기를 사용하여 볼 분배하는 참고예와 비교하여 볼 수가 13 개 이상부터 발생률 저하가 관찰되고, 볼 수 20 개 이상부터 현저한 차이가 발생하고 있음을 알 수 있다.

A : 거의 발생하지 않는다 (발생률 : 0.1 ％ 이하)

B : 드물게 발생한다 ( 〃 : 0.1 ％ ∼ 0.3 ％)

C : 자주 발생한다 ( 〃 : 0.3 ％ ∼ 1.0 ％)

D : 빈발한다 ( 〃 : 1.0 ％ 이상)

이와 같이, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되는 것은 아니고, 실시형태의 각 구성을 서로 조합하는 것이나, 명세서의 기재, 그리고 주지 기술에 기초하여 당업자가 변경, 응용하는 것도 본 발명이 예정하는 바이며, 보호를 요구하는 범위에 포함된다. 예를 들어, 볼 유지 기구 (15) 는 반드시 클로 형상 지그 (47) 에 의해 전동체를 협지할 필요는 없고, 예를 들어 전동체를 진공 흡착시키거나 전자 흡착시키거나 하여 유지하는 것이어도 된다.

본 발명은, 2014년 9월 12일 출원된 일본 특허출원 2014-186214호에 기초하고, 그 내용은 참조로서 여기에 받아들여진다.

11 : 볼 베어링
15 : 볼 유지 기구
17 : 로봇 아암
47 : 클로 형상 지그
49A, 49B : 판상 부재
51 : 제어부
53 : 아암 구동부
61 : 외륜
63 : 내륜
65 : 볼
65S : 부동 볼
67 : 간극 공간
75 : 복렬 볼 베어링
77 : 제 1 볼열
79 : 제 2 볼열
100 : 볼 배열 장치

Claims

외륜 궤도면과 내륜 궤도면 사이의 간극 공간에 삽입된 복수의 볼을, 상기 볼의 피치원을 따라 등간격으로 배열하는 볼 베어링의 볼 배열 방법으로서,
상기 간극 공간 내의 복수의 볼 중, 어느 볼을 로봇 아암의 선단에 형성한 볼 유지 기구에 유지시키는 볼 유지 공정과,
상기 볼 유지 기구에 유지된 볼을 상기 로봇 아암의 구동에 의해 상기 피치원을 따라 이동시키는 볼 이동 공정을 제어 프로그램에 기초하여 반복 실시하여, 상기 복수의 볼을, 상기 등간격이 되는 각각의 목표 배치 위치에 배열하는 것을 특징으로 하는 볼 베어링의 볼 배열 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 볼 유지 공정 및 상기 볼 이동 공정의 실시에 앞서, 상기 복수의 볼을 상기 피치원을 따라 서로 접촉시킨 볼열 상태로 하는 볼 모으기 공정을 실시하는 것을 특징으로 하는 볼 베어링의 볼 배열 방법.
제 2 항에 있어서,
상기 복수의 볼 중, 어느 하나의 볼을 이동시키지 않는 부동 볼로 하고, 그 부동 볼을 제외한 나머지 볼을 상기 피치원을 따라 이동시키는 것을 특징으로 하는 볼 베어링의 볼 배열 방법.
제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
상기 볼열을 2 개의 블록으로 분할하고, 일방의 블록의 볼을 시계 방향으로 이동시키고, 타방의 블록의 볼을 반시계 방향으로 이동시키는 것을 특징으로 하는 볼 베어링의 볼 배열 방법.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 볼 베어링은 볼 수가 13 개 이상인 것을 특징으로 하는 볼 베어링의 볼 배열 방법.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 볼 베어링은 볼 수가 20 개 이상인 것을 특징으로 하는 볼 베어링의 볼 배열 방법.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 볼 베어링은 제 1 볼열과 제 2 볼열을 갖는 복렬 볼 베어링으로서,
축 방향으로 겹쳐지는 상기 제 1 볼열의 볼과 상기 제 2 볼열의 볼을, 상기 볼 유지 기구에 의해 동시에 유지하여 상기 피치원을 따라 이동시키는 것을 특징으로 하는 볼 베어링의 볼 배열 방법.
볼 베어링의 외륜 궤도면과 내륜 궤도면 사이의 간극 공간에 삽입된 복수의 볼을 피치원을 따라 등간격으로 배열하는 볼 베어링의 볼 배열 장치로서,
상기 볼 베어링을 지지하는 베어링 지지부와,
상기 간극 공간 내의 어느 볼을 자유롭게 착탈할 수 있도록 유지하는 볼 유지 기구와,
선단부에 상기 볼 유지 기구가 형성된 로봇 아암과,
상기 로봇 아암과 상기 볼 유지 기구를 제어 프로그램에 기초하여 구동시키는 제어부를 구비하고,
상기 제어부는, 상기 간극 공간 내의 어느 볼을 상기 볼 유지 기구에 유지시키고, 상기 등간격이 되는 각각의 볼의 목표 배치 위치까지, 상기 로봇 아암에 의해 상기 유지된 볼을 이동시키는 것을 특징으로 하는 볼 베어링의 볼 배열 장치.
제 8 항에 있어서,
상기 볼 유지 기구는, 상기 볼의 직경과 거의 동일한 간격을 갖고 병렬 형성된 1 쌍의 판상 부재를 구비하고, 그 1 쌍의 판상 부재로 상기 볼을 협지하는 것을 특징으로 하는 볼 베어링의 볼 배열 장치.
제 9 항에 있어서,
상기 볼 베어링은, 제 1 볼열과 제 2 볼열을 갖는 복렬 볼 베어링으로서,
상기 1 쌍의 판상 부재는, 축 방향으로 겹쳐지는 상기 제 1 볼열의 볼과 상기 제 2 볼열의 볼의 각 볼 중심 위치를 걸치는 축 방향 길이를 적어도 갖는 것을 특징으로 하는 볼 베어링의 볼 배열 장치.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 기재된 볼 배열 방법에 의해 제조된 볼 베어링.