一种角接触球轴承抹球加球装置

1.本发明涉及轴承装配技术领域，特别涉及一种角接触球轴承抹球加球装置。


背景技术：

2.现有技术中，为将钢球安装在保持架上，人工方法为人工将钢球同球兜孔对齐，然后经按压机构沿径向挤压钢球而使钢球进入到球兜中，装配好一个钢球后，再按照以上方法进行下一个钢球的装配。显然该装配方式效率低。
3.申请号为201910284944.9的发明专利中公开了一种球轴承钢球装配方法，该方法包括：将保持架套设在设有钢球通道的旋转头上，旋转头的周面上设沿旋转头周向延伸的钢球挤压槽，挤压槽的一端同出料端连通、另一端贯通旋转头的周面；旋转头以钢球通道的出料端在前钢球挤压槽在后的方式旋转，旋转头转动中保持架保持静止，旋转头转动使得钢球经过保持器上的安装孔时钢球被挤压到安装孔内；取下安装好钢球的保持器。该装配方法以旋转方式完成钢球的连续装配，相比于人工装配方式，具有节省时间、省时省力的优点。但是，该装配方法是将刚球布在保持架的球兜中，保持架布球后，尚需保持架与内圈、外圈合套，且由于精度差，布球后的保持架无法完整套合在内圈上。
4.申请号为202011067972.4的发明专利中公开了一种角接触球轴承布球方法，该方法包括：内圈和保持架一起布置于布球工位处并旋转；钢球在布球曲面挤压下与保持架之间空间逐渐减小，钢球在旋转状态下从钢球出口落处并逐一布入保持架的球兜中。本方法通过钢球在保持架和内圈之间引入轴线约束，钢球装配后，保持架、内圈以及钢球一体式向后输送，仅需完成外圈合套，轴承加工即完成，加工步骤少，避免了传统布球后存在的内圈难以全部套合的弊病，提升了加工精度；本装置在工装作用下，实现内圈和保持架的整体转动，布球块将输送而来的钢球经挤压布置到球兜中，具有加工效率高、精度高之优点。但是，该装配方法需要实现内圈和保持架整体转动，内圈需要用涨套涨紧，保持架需要设置夹爪从圆周外侧向内侧夹紧，容易导致保持架变形，而且当保持架球兜孔径较大时，由于旋转产生的离心力以及振动，使得钢球容易脱落。


技术实现要素：

5.针对上述问题，本发明的目的在于提供一种角接触球轴抹球装球装置，以解决现有角接触球轴承布球方法的布球精度差，容易导致保持架变形及钢球容易脱落的问题。
6.为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
7.本发明提供的一种角接触球轴承抹球加球装置，包括底板、升降驱动机构、定位工装柱、定位芯杆、加球部件、保持架制动机构、直角连接板及旋转驱动机构，其中升降驱动机构和定位工装柱设置于底板上，定位芯杆设置于定位工装柱的顶部，定位芯杆用于定位内圈和保持架，直角连接板与升降驱动机构连接，加球部件转动安装在直角连接板上，且位于定位工装柱的上方，加球部件内设有用于导入钢球的钢球通道，保持架制动机构安装在加球部件的下端，用于压紧保持架；旋转驱动机构设置于直角连接板上且与加球部件连接；升
降驱动机构驱动加球部件下降至保持架制动机构与保持架接触，且使内圈和保持架包含在加球部件的下端内部，旋转驱动机构驱动加球部件转动，加球部件将由钢球通道导出的钢球依次抹入保持架的凹槽内。
8.所述加球部件包括球头固定座及安装在球头固定座上且由上至下依次连接的多个入球体和加球头，所述钢球通道依次贯穿多个入球体和加球头，且呈弯曲结构；
9.加球头上沿轴线设有阶梯孔，阶梯孔的下端内壁设有与所述钢球通道相对应的加球曲面，加球曲面用于将由所述钢球通道导出的钢球挤压入保持架的凹槽内。
10.所述加球头下端侧壁设于与加球曲面相对应的检测缝隙；所述加球头上设有与检测缝隙相对应的钢球有无检测装置。
11.所述钢球有无检测装置包括连接板、传感器支架及传感器ⅰ，其中连接板连接在所述加球头的外侧，传感器支架设置于连接板上，传感器ⅰ设置于传感器支架上，且与所述检测缝隙相对应；连接板上设有滑套，滑套通过与其滑动配合的导向柱与所述直角连接板连接。
12.所述保持架制动机构包括制动芯轴压块和弹簧ⅰ，其中制动芯轴压块通过轴承安装在所述加球头的阶梯孔内，弹簧ⅰ容置于底部所述入球体的中心孔内，且下端与制动芯轴压块抵接。
13.所述定位芯杆的上部外圆周上设有环形定位凸台，定位凸台的上表面由内到外设有保持架内侧限位凸起和保持架外侧限位台，内圈套设于所述定位芯杆的上部且位于保持架内侧限位凸起的内侧，保持架设置于保持架内侧限位凸起和保持架外侧限位台之间。
14.所述定位芯杆的外侧设有护套，护套通过弹簧ⅱ与定位工装柱连接。
15.所述升降驱动机构包括加球部底座、导轨及气缸，其中加球部底座设置于所述底板上，导轨沿竖直方向设置于加球部底座上，所述直角连接板通过滑块与导轨滑动连接，气缸设置于加球部底座上，且输出端与所述直角连接板连接，用于驱动所述直角连接板升降。
16.所述加球部底座的顶部设有连接板，连接板上设有入球口；所述直角连接板上设有安装板，安装板上设有与所述钢球通道的上端口相对应的入口接头，入口接头通过入球管路与入球口连接；所述钢球通道的上端口位于所述加球部件的中心。
17.所述旋转驱动机构包括大齿轮、电机、减速机及小齿轮，其中减速机设置于所述直角连接板上，且输入端与电机连接，减速机的输出端与小齿轮连接，大齿轮设置于所述加球部件上且与小齿轮啮合，小齿轮和大齿轮的外侧罩有安全罩。
18.本发明的优点及有益效果是：本发明提供的一种角接触球轴抹球装球装置，可保证内圈与保持架高精度合套，像人工用手抹入钢球一样，逐次抹入钢球，避免硬接触挤压保持架导致破坏保持架结构和质量，抹球装球装置在旋转工作时，内部相当于轴承的外圈一样的作用，限制了钢球脱离保持架的情况，提升装球效率，提高装球精度。
附图说明
19.图1为本发明一种角接触球轴抹球装球装置的轴测图；
20.图2为本发明一种角接触球轴抹球装球装置的主视图；
21.图3为图2的左视图；
22.图4为本发明中内圈和保持架的装配示意图；
23.图5为本发明中保持架的结构示意图；
24.图6为本发明中的定位芯杆的结构示意图；
25.图7为本发明中的定位芯杆的轴测图；
26.图8为本发明中加球头的轴测图；
27.图9为本发明中加球头的剖视图；
28.图中：1.底板，2.定位工装柱，3.定位芯杆，4.传感器支架，5.传感器ⅰ，6.加球头，7.入球体c，8.外轴套，9.入球体b，10.球头固定座，11.大齿轮，12.隔圈，13.入球体a，14.入口接头，15.安装板，16.连接板，17.直角连接板，18.滑块，19.导轨，20.气缸，21.加球部底座，22.轴承，23.制动芯轴压块，24.锁紧螺母，25.弹簧ⅰ，26.手柄，27.电机，28.减速机，29.小齿轮，30.限位销，31.滑套，32.连接板，33.导向柱，34.安全罩，35.传感器ⅱ，36.护套，37.弹簧ⅱ，38.入球口，39.入球管路，40.钢球通道，201.内圈，202.保持架，203.钢球，301.内圈承载面，302.保持架承载面，303.保持架内侧限位凸起，304.内圈限位柱面，305.保持架外侧限位台，601.底部钢球通道，602.加球曲面，601.检测缝隙。
具体实施方式
29.为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。
30.如图1-5所示，本发明提供一种角接触球轴承抹球加球装置，包括底板1、升降驱动机构、定位工装柱2、定位芯杆3、加球部件、保持架制动机构、直角连接板17及旋转驱动机构，其中升降驱动机构和定位工装柱2设置于底板1上，定位芯杆3设置于定位工装柱2的顶部，定位芯杆3用于定位内圈201和保持架202，直角连接板17与升降驱动机构连接，加球部件转动安装在直角连接板17上，且位于定位工装柱2的上方，加球部件内设有用于导入钢球的钢球通道40，保持架制动机构安装在加球部件的下端，用于压紧定位芯杆3；旋转驱动机构设置于直角连接板17上且与加球部件连接；升降驱动机构驱动加球部件下降至保持架制动机构与定位芯杆3和保持架接触，且使内圈201和保持架202包含在加球部件的下端内部，旋转驱动机构驱动加球部件转动，加球部件将由钢球通道40导出的钢球依次抹入保持架202的凹槽内。
31.如图1-3所示，本发明的实施例中，升降驱动机构包括加球部底座21、导轨19及气缸20，其中加球部底座21设置于底板1上，导轨19沿竖直方向设置于加球部底座21上，直角连接板17通过滑块18与导轨19滑动连接，气缸20设置于加球部底座21上，且输出端与直角连接板17连接，气缸20用于驱动直角连接板17沿导轨19进行升降。
32.进一步地，本实施例中，在加球部底座21的顶部设有连接板16，连接板16上设有入球口38；直角连接板17上设有安装板15，安装板15上设有与钢球通道40的上端口相对应的入口接头14，入口接头14通过入球管路39与入球口38连接；进一步地，钢球通道40的上端口位于加球部件的中心，在加球部件转动时，钢球通道40的上端口始终保持在中心的位置，以方便由入球管路39进入的钢球落入钢球通道40内。
33.如图2所示，本发明的实施例中，旋转驱动机构包括大齿轮11、电机27、减速机28及小齿轮29，其中减速机28设置于直角连接板17上，且输入端与电机27连接，减速机28的输出端与小齿轮29连接，大齿轮11设置于加球部件上且与小齿轮29啮合，小齿轮29和大齿轮11
的外侧罩有安全罩34。
34.如图3所示，本发明的实施例中，加球部件包括球头固定座10及安装在球头固定座10上且由上至下依次连接的多个入球体和加球头6，钢球通道40依次贯穿多个入球体和加球头6，且呈弯曲结构。本实施例中，入球体包括由上至下依次通过限位销30定位连接的入球体a13、入球体b9及入球体c7，其中入球体a13内的钢球通道40位于轴线处，入球体b9内钢球通道40倾斜设置。
35.如图8-9所示，本发明的实施例中，加球头6上沿轴线设有阶梯孔，阶梯孔的下端内壁设有与钢球通道40相对应的加球曲面602，加球曲面602用于将由钢球通道40导出的钢球挤压入保持架202的凹槽内。
36.具体地，加球部件旋转工作时，加球头6底部的加球曲面602为向保持架球兜逐渐靠拢收敛的内凹相切曲面，该曲面在钢球通道40的钢球出口处形成了大于一个小于两个钢球的容纳空间，当加球部件旋转一周后，如果钢球没有全部压入球兜，容纳空间可以有效容纳一个钢球，避免与保持架202干涉，并且在继续旋转的过程中，压入空置的保持架202的球兜内，完成装球工作。
37.进一步地，如图8所示，加球头6下端侧壁设于与加球曲面602相对应的检测缝隙601；加球头6上设有与检测缝隙601相对应的钢球有无检测装置。
38.如图1、图3所示，本发明的实施例中，钢球有无检测装置包括连接板32、传感器支架4及传感器ⅰ5，其中连接板32连接在加球头6的外侧，传感器支架4设置于连接板32上，传感器ⅰ5设置于传感器支架4上，且与检测缝隙601相对应；连接板32上设有滑套31，滑套31通过与其滑动配合的导向柱33与直角连接板17连接。
39.如图2所示，本发明的实施例中，保持架制动机构包括制动芯轴压块23和弹簧ⅰ25，其中制动芯轴压块23通过轴承22安装在加球头6的阶梯孔内，弹簧ⅰ25容置于入球体c7的中心孔内，且下端与制动芯轴压块23抵接。保持架202一般为非金属材料，球兜孔密集，刚性较差，因此弹簧ⅰ25不但能提供压紧力，也能避免压力过大，压坏保持架202的结构，制动芯轴压块23压紧保持架202以后，在定位芯杆3的共同作用下，实现保持架202的定位。
40.进一步地，定位芯杆3的外侧设有护套36，护套36通过弹簧ⅱ37与定位工装柱2连接。
41.如图6、图7所示，本发明的实施例中，定位芯杆3的上部外圆周上设有环形定位凸台，定位凸台的上表面由内到外设有保持架内侧限位凸起303和保持架外侧限位台305，内圈201套设于定位芯杆3的上部且位于保持架内侧限位凸起303的内侧，内圈201通过内圈承载面301支撑。保持架202设置于保持架内侧限位凸起303和保持架外侧限位台305之间，通过保持架承载面302支撑。
42.本发明的实施例中，内圈201和保持架202在装球工位的定位方式为：内圈201置于定位芯杆3上通过内圈内孔定位，内圈大端面放置在定位芯杆3的内圈承载面301上。保持架202放置在定位芯杆3的保持架承载面302上，定位芯杆3外侧的保持架外侧限位台305，限制保持架202外圆径向移动实现定位。由于定位芯杆工装中设计的保持架承载面302和内圈承载面301，使得定位后的内圈201和保持架202达到位置配合的要求，钢球203在挤压下落后，即可进入到保持架球兜和内圈沟道形成的容纳腔中。
43.本发明的实施例中，定位芯杆3的设计为容易更换的结构，通过一个螺钉就可以安
装固定，针对不同的保持架类型，可以设计相对应的定位芯杆3，定位芯杆3设计多台阶嵌套结构，同时定位轴承内圈和保持架，定位芯杆3中心定位内圈轴心，定位芯杆外侧台阶定位保持架轴心，内圈201和保持架202的承载面依据轴承图纸尺寸，设计相应的台阶面，保证装配时与实际尺寸要求相一致，达到更接近实际的装配方法，定位芯杆保持架承载面上设计有楔形限位结构，限制特定结构形式的保持架202在装球过程中转动。
44.本发明的实施例中，升降驱动机构有气缸驱动，当需要装球时，下降到装球位置，装球结束后，上升到初始位置。升降驱动机构上安装装球装置的主要部件，如果需要装配不同的型号轴承，装球装置设计为可以快速更换的结构组件。旋转驱动机构由电机减速机驱动齿轮旋转，驱动装球装置部件旋转。在旋转过程中，有传感器检测钢球出球口是否有钢球容留，当检测到装球结束后，电机27停止转动，完成一次装球动作，电机有27扭矩监测功能，如果发现扭矩超过限定值，停转报警。
45.进一步地，直角连接板17上设有传感器ⅱ35，传感器ⅱ35用于检测加球部件的旋转圈数。
46.本发明提供的一种角接触球轴承抹球加球装置，其工作原理是：
47.入口接头14在上部连接供球的入球管路39，入球管路39为软管通道，使钢球能进入入球体内，入球体设计了三段式结构，分别是入球体a13、入球体b9、入球体c7，设计为三段主要是为了内部的钢球通道有一定倾斜角度，使得钢球在下落的过程中降低速度，控制钢球的下落速度是为了避免钢球之间的磕碰，造成钢球面损伤。加球头6在最下端，把钢球203抹入保持架202上球兜内，加球头6的通道出口设计为加球曲面602，并形成容纳大于一个球的空间，在加球头6的加球曲面602对应直径位置出加工出一条检测缝隙601，能让传感器5检测到钢球203有无，判断加球是否结束，为控制系统提供信号反馈。加球头6的中心孔位置，安装了制动芯轴压块23，制动芯轴23外部安装轴承22，锁紧螺母24锁紧轴承22内圈在制动芯轴23上，轴承22外侧与制动芯轴压块23间隙配合，制动芯轴压块23上部有弹簧ⅰ25支撑，提供压力，从而保证了制动芯轴压块23可以上下移动，实现压紧保持架202的功能。而加球部件旋转时，由于轴承22的存在，制动芯轴压块23不跟随加球组件转动，加球头6和三个入球体a、b、c通过紧固件连接，相互之间有位置关系，通过限位销30定位，避免连接错误。入球体a13外部有法兰端面，下侧通过隔圈12与大齿轮11螺接，加球部件外侧安装了球头固定座10，也螺接到大齿轮11下端面，球头固定座10外侧安装铜制外轴套8，并全部安装到直角连接板17上，直角连接板17背面通过导轨19和滑块18固定在加球部底座21上面，气缸20推动直角连接板17上下运动，实现加球位置和初始位置的往复移动，驱动部件电机27和减速机28也安装在直角连接板17一侧，减速机28输出轴安装有小齿轮29，小齿轮29与大齿轮11啮合，电机27旋转动力通过小齿轮29带动大齿轮11转动，大齿轮11与加球部件连接为一体，从而加球部件就实现了旋转功能。
48.定位芯杆3安装在定位工装柱2上面，用一个螺钉就可以连接，有利于更换维护保养，定位芯杆3圆周面外侧安装了护套36，护套36的功能是保证钢球203和保持架202装配后不脱离，护套36下面是弹簧ⅱ37支撑，当加球部件加球完毕上升复位后，护套36在弹簧ⅱ37的作用下上升，挡在钢球203的外侧。
49.具体地，加球过程如下，首先，把轴承的内圈201放置在定位芯杆3上面，由内圈承载面301支撑，内圈201的内孔由定位芯杆3上部的内圈限位柱面304定位，放置保持架202到
定位芯杆3上，由保持架承载面302支撑，保持架202的外圆由保持架外侧限位台305定位，保证内圈201和保持架202同心位置。加球头6下降到加球位置，加球头6下端面压缩护套36向下，漏出保持架202球兜，加球头6内孔中的制动芯轴压块23下端面压住保持架202，限制保持架202转动，电机27驱动加球头6旋转，设定数量的钢球203在钢球通道40内存储。当加球头6旋转，在出口处的加球曲面602的挤压作用下，把钢球203抹入保持架202的球兜内。当传感器5检测不到出口处有钢球存在，则提供信号给控制系统，加球完毕，加球头6停止转动，加球部件在气缸20的作用下上升复位。实现了一次加球过程。
50.本发明提供的一种角接触球轴承抹球加球装置，简化了加工步骤，且可保证内圈与保持架高精度合套，内圈和保持架通过定位芯杆定位，加球部件下降到装球位置，内部制动芯轴压块压住保持架，制动芯轴压块上部有弹簧，压力恒定，加球部件内部有钢球通道和钢球进出口，钢球出口设计为装球曲面，装球时，出口处与保持架球兜孔保持同一高度，加球部件旋转，通道内的所需要装配进球兜钢球依次从钢球出口压入保持架内，钢球出口处设计为有一定斜度的切口曲面，钢球到位后，钢球在装球曲面挤压下与保持架之间空间逐渐减小，钢球在旋转状态下从钢球出口落处并逐一布入保持架的球兜中。经过装球曲面的限制，像人工用手抹入钢球一样，逐次抹入钢球，避免硬接触挤压保持架导致破坏保持架结构和质量，加球部件在旋转工作时，内部相当于轴承的外圈一样的作用，限制了钢球脱离保持架的情况，提升装球效率，提高装球精度。
51.以上所述仅为本发明的实施方式，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进、扩展等，均包含在本发明的保护范围内。