DE2233378C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Zusammenbau von Kugellagern - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zum Zusammenbau von KugellagernInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren beim Zusammenbau von Kugellagern, bei dem die Kugeln
von unten her in den sichelförmigen Raum zwischen zwei exzentrisch ineinander angeordneten Lagerringen
gefüllt werden. Die Erfindung hat außerdem eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens zum
Gegenstand.
Beim Zusammenbau von Kugellagern, insbesondere von Radial-Riüenkugellagern, ist es üblich, die
beiden Lagerringe exzentrisch ineinander anzuordnen und die einzufüllenden Kugeln in den durch die beiden
Lagerringe gebildeten, sichelförmigen Raum fallen zu lassen. Durch ein Kreisringsegment werden die
Kugeln in der richtigen Höhe gehalten. Bei dieser Art des Einfüllens fallen die Kugeln entweder direkt oder
nach Rückprall von dem Kreisring-Segment auf die Lagerringe und deren Kanten., so daß dadurch an den
Kugeln Beschädigungen hervorgerufen werden. Weiter hat sich herausgestellt, daß beim anschließenden Zentrieren
des Innenringes die Gefahr von Deformierungen an den Kugeln und den Laufbahnen der Lagerringe
vergrößert wird, weil der Innenring in fast allen Fällen nur durch die Aufwendung von Kräften zentriert
werden kann. Wälzlager, bei denen die ideale geometrische Form der Wälzkörper sowie der Laufbahnen
durch Beschädigungen gestört ist, genügen nicht mehr höchsten Anforderungen. Ein beschädiaungsfreier
Zusammenbau von Kugellagern für äußerst geräuscharmen und möglichst reibungsfreien
Lauf war bisher nur von Hand möglich.
Durch die USA.-Patentschrift 2 204 655 ist eine Vorrichtung zum Zusammenbau von Kugellagern
bekanntgeworden, bei der die Kugeln von unten her in den sichelförmigen Raum zwischen zwei exzentrisch
ineinander angeordneten Lagerringen gefüllt werden. Eine schonende Behandlung der Lagerteile
ist dabei nicht gewährleistet, weil die Kugeln beim Zuführen aus einem Behälter dem freien Fall ausgesetzt
sind und außerdem während des gleichzeitigen Einfü'lenc in den sichelförmigen Raum scharfkantige
Nasen gegen Federkräfte radial nach außen drücken müssen. Schließlich wird auch bei dieser bekannten
Vorrichtung während des Zentrierens des Innenringes durch von außen einwirkende Kräfte ein Zwang ausgeübt.
Es ist auch bekannt, zum Zusammenbau von Kugellagern eine Vorrichtung zu verwenden, bei der die
Kugeln von oben durch einen Stempel in den sichelförmigen Raum zwischen zwei exzentrisch ineinander
liegenden Lagerringen gedrückt werden; die Lagerringe sind dabei zur Horizontalen geneigt angeordnet.
Auch bei dieser Vorrichtung wirken auf die Lagerteile nicht unerhebliche mechanische Kräfte, die Beschädigungen
an den Oberflächen verursachen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das eingangs genannte Verfahren beim Zusammenbau von
Kugellagern so zu verbessern, daß Beschädigungen an den Wälzkörpern sowie den Laufbahnen der Lagerringe
sicher vermieden werden, ohne daß dabei auf die teuere, umständliche und zeitaufwendige Handmontage
zurückgegriffen werden muß.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die beiden Lagerringe zur Horizontalen derart
geneigt angeordnet werden, daß der sichelförmige Raum am tiefsten liegt, daß die Kugeln von unten
nacheinander eingebracht werden und während des Einfüllens durch Druckluft oder Druck-Flüssigkeit
an der Laufbahn des Außenringes entlang mit Unterstützung eines Kreisring-Segmentes in dem sichelförmigen
Raum verteilt werden und daß die Lagerringe anschließend durch unmittelbare Beaufschlagung mit
Druckluft oder Druck-Flüssigkeit zentriert wurden.
Die zwischen die Lagerringe einzufüllenden Kugeln sind bei diesem Verfahren an keiner Stelle und zu
keiner Zeit dem freien Fall ausgesetzt, so daß Beschädigungen an den Kugeln vermieden werden können.
Durch die erfindungsgemäße Art der Verteilung der Kugeln werden diesen keine mechanischen äußeren
Kräfte aufgezwungen. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß auf Grund der Verteilung
der Kugeln entlang der Laufbahn des Außenringes, das heißt entlang dem größten Durchmesser, diese in
einer Reihe aneinanderliegend angeordnet werden,
so daß das nachfolgende Zentrieren des Innenringes wesentlich erleichtert wird. Auf Grund der Zentrierung
des Innenringes durch Druckluft oder Druck-Flüssigkeit wird dieser nicht durch aufgezwungene
Kräfte zwangsgeführt, sondern er sucht sich selbst seinen Weg durch die entlang der Laufbahn Ues
Außenringes in einer Reihe aneinandcrliegenden Kugeln; damit ist auch bei diesem Verfahrensschritt die
schonende Behandlung der Lagerteile gewährleistet. Falls die Zentrierung des Innenringes infolge extremer
Maßabweichungen nicht ohne Krafteinwirkung möglich ist, bleibt das Kugellager unmontiert und wird
automatisch ausgeschieden.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird auch durch eine Vorrichtung zur Durchführung des
beschriebenen Verfahrens gelöst, die aus einer Auflagefläche für die beiden Lagerringe mit einer öffnung
für ein auf- und abbewegbares Kreisring-Segment zum Halten der Kugeln in dem sichelförmigen
Raum zwischen den beiden exzentrisch ineinander angeordneten Lagerringen während des Einfüll- und
Verteilvorganges besteht.
Erfindungsgemäß ist diese Vorrichtung so ausgestaltet, daß die Auflage zur Horizontalen derart geneigt
angeordnet ist, daß deren öffnung für das Kreisring-Segment am tiefsten liegt, daß die mit den Kugeln
während der Verteilung in Berührung stehende Oberfläche des Kreisring-Segmentes rinnenförmig als
Fortsetzung der Laufbahn des Außenringes ausgebildet ist, daß unterhalb der Auflage eine Hubvorrichtung
vorgesehen ist, mit der die Kugeln nacheinander durch das Kreisring-Segment hindurchgeschoben werden,
daß in den sichelförmigen Raum eine Druckdüse mit zwei gegenüberliegenden, etwa tangential zur
Laufbahn des Außenringes gerichteten Auslässen zum Verteilen der Kugeln ragt und daß in die Bohrung
des Innenringes eine Druckdüse mit zwei gegenüberliegenden, im wesentlichen radial gerichteten Auslassen
zum Verschieben des Innenringes vor dem Einfüllen der Kugeln und nach deren Verteilung ragt.
Durch die britische Patentschrift 885 541 ist eine Vorrichtung zum äquidistanten Verteilen von Kugeln
nach dem Zentrieren der Lagerringe, das heißt in einem rotationssymmetrischen Ringraum, bekanntgeworden;
zum Verteilen dienen gleichmäßig auf dem Umfang verteilte, achsparallel Luftdüsen, deren Anzahl
der Zahl der Kugeln entspricht. Über die Verteilung der Kugeln während des Einfüllens sind keine
Angaben gemacht.
Neben der geneigten Anordnung der Auflage für die beiden Lagerringe trägt die erfindungsgemäße
Ausbildung des Kreisring-Segmentes zur Erfüllung der Forderung bei, daß sich die Kugeln entlang dem
größten Durchmesser, das heißt an der Laufbahn des Außenringes entlang, verteilen können, was die nachfolgende
Zentrierung des Innenringes wesentlich erleichtert.
Die Erfindung ist nachstehend an einem Ausführungsbeispiel
erläutert, das in der Zeichnung im Längsschnitt dargestellt ist.
Die zur Durchführung der erfindungsgemäßen Verfahrens geeignete Vorricntung beim Zusammenbau
von Kugellagern enthält eine zur Horizontalen um einen Winkel u von etwa 10° geneigte Auflage 1. Auf
dieser sind der Innenring 2 und der Außenring 3 eines mit Kugeln 4 zu füllenden Kugellagers angeordnet.
In die Bohrung des Innenringes 2 ragt eine Druckdüse S, die mit zwei gegenüberliegenden, radial perichteten
Auslässen 6 versehen ist. Eine weitere Druckdüse 7 mit zwei gegenüberliegenden, etwa tangential
zur Laufbahn des Außenringes 3 gerichteten Auslässen 8 ragt von oben in den Raum zwischen
dem Innenring 2 und dem Außenring 3, in den die Kugeln 4 eingefüllt werden sollen.
In die Auflage 1 ragt von unten ein auf- und abbewegbares
Kreisring-Segment 12, das zum Halten der Kugeln 4 in der richtigen Höhe dient. Die mit
*o den Kugeln 4 in Berührung stehende Oberfläche ist
als Fortsetzung der Laufbahn des Außenringes 3 rinnenförmig ausgebildet. In die Auflage 1 münden von
unten zwei parallel zueinander angeordnete Kanäle 9, die durch das Kreisring-Segment 12 verlaufen und in
denen je ein Kolben 10 verschiebbar angeordnet ist. In jeden der beiden Kanäle 9 mündet unterhalb der
Auflage 1 ein leicht schräg abwärts verlaufender Zuführkanal 11, der mit einem nicht gezeigten Magazin
für die Kugeln 4 in Verbindung steht. Der Zusammenbau eines Kugellagers geht erfindungsgemäß
folgendermaßen vor sich:
Nachdem ein Innenring 2 und ein Außenring 3 auf der zur Horizontalen geneigten Auflage 1 angeordnet
sind, senken sich die beiden Druckdüsen S und 7 gleichzeitig von oben, wobei die kegelige Spitze 13
der Druckdüse S, die länger ist als die Druckdüse 7, zum sicheren Eindringen in die Bohrung des Innenringes
2 dient. Durch einen Luftstrom aus dem von der Druckdüse 7 weg weisenden Auslaß 6 wird der
So Innenring 2 exzentrisch zum Außenring 3 verschoben.
Sodann bewegt der Kolben 14 das Kreisring-Segment 12 nach oben, so daß dieses in den sichelförmigen
Raum zwischen den nunmehr exzentrisch ineinander liegenden Lagerringen ragt; die rinnenförmige Oberfläche
des Kreisring-Segmentes 12 bildet die Fortsetzung der Laufbahn des Außenringes 3 und dient zum
Halten der danach eingefüllten Kugeln 4 in der richtigen Höhe. Im anschließenden Verfahrensschritt wird
die benötigte Anzahl Kugeln 4 zu gleichen oder — im Fall von Lagern mit ungerader Kugelzahl — annähernd
gleichen Teilen durch die beiden Kanäle 9 von unten in den sichelförmigen Raum zwischen den
beiden Lagerringen zugeführt. Hierzu dienen die beiden in den Kanälen 9 verschiebbaren Kolben 10. Die
Höhe in jedem der Kanäle 9 zwischen dem Kolben 10 in seiner untersten Stellung und der Mündung des
schräg verlaufenden Zuführkanals 11 ist so bemessen, daß bei einer Abwärtsbewegung des Kolbens 10
gerade so viele Kugeln 4 durch den Zuführkanal 11 in den Kanal 9 rollen wie für den nächsten Montagezyklus
erforderlich sind.
Während des Zuführens der Kugeln 4 von unten in den sichelförmigen Raum zwischen den beiden
Lagerringen strömt Luft aus den beiden im wesentliehen tangential zur Laufbahn des Außenringes 3
gerichteten Auslässen 8 der Druckdüse 7, die die Kugeln 4 entlang der Laufbahn des Außenringes 3 vergilt,
so daß diese am Ende dieses Verfahrensschrittes in einer Reihe aneinanderliegen. Die Druckdüse 7 ist
zwischen den beiden Kanälen 9 angeordnet, so daß die Druckluft aus jedem der beiden Auslässe 8 die
Hälfte — bzw. im Fall von Lagern mit ungerader Kugelzahl annähernd die Hälfte — der benötigten
Kugeln 4 verteilt.
Im Anschluß an den soeben beschriebenen Verfahrensschritt strömt Druckluft aus dem zur Druckdüse
7 gerichteten Auslaß 6 der Druckdüse 5, so daß der Innenring 2 in eine zum Außenring 3 zentrische
Lage gebracht wird. Auch während dieses Vorganges werden auf den Innenring 2 keine mechanischen
Kräfte ausgeübt, sondern dieser sucht sich seinen Weg durch die an der Laufbahn des Außenringes 3 in einer
Reihe aneinanderliegenden Kugeln 4 selbst. Abschließend werden die beiden Druckdüsen 5 und 7 wieder
nach oben und das Kreisring-Segment 12 wieder nach unten bewegt, so daß das gefüllte Kugellager zur
nächsten Montagestation gefördert werden kann.
Die Bohrung in der Auflage 1, in die die Spitze 13 der Druckdüse S während des Zusammenbaus des
Lagers ragt, wird in dem Kolben 14, auf dem das Kreisring-Segment 12 befestigt ist, durch einen Überlauf-Kanal
15 fortgesetzt. Falls, etwa bei Einstellungsfehlern, eine Kugel 4 versehentlich in die Bohrung des
Innenringes2 gerät, kann diese durch den Überlauf-Kanal
15 fallen, so daß Betriebsstörungen vermieden werden.
Wie einleitend bereits erwähnt, eignet sich zum Verteilen der Kugeln sowie zum Bewegen des Innenringes
statt Druckluft auch ein anderes unter Druck stehendes Medium, beispielsweise Drucköl. Bei einer
Verteilung der Kugeln mittels Drucköl-Beaufschlagung wird gegenüber der Verwendung von Druckluft
der Vorteil der besseren Dämpfung erreicht, so daß die Kugeln noch schonender verteilt werden können.
Claims (2)
1. Verfahren beim Zusammenbau von Kugellagern, bei dem die Kugeln von unten her in den ">
sichelförmigen Raum zwischen zwei exzentrisch ineinander angeordneten Lagerringen gefüllt werden,
dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Lagerringe (2, 3) zur Horizontalen derart
geneigt angeordnet werden, daß der sichelförmige Raum am tiefsten liegt, daß die Kugeln (4) von
unten nacheinander eingebracht werden und während des Einfüllens durch Druckluft oder Druck-Flüssigkeit
an der Laufbahn des Außenringes (3) entlang mit Unterstützung eines Kreisring-Segmentes
(12) in dem sichelförmigen Raum verteilt werden und daß die Lagerringe (2, 3) anschließend
durch unmittelbare Beaufschlagung mit Druckluft oder Druck-Flüssigkeit zentriert werden,
ao
2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bestehend aus einer Auflage
für die beiden Lagerringe mit einer öffnung für ein auf- und abbewegbares Kreisring-Segment
zum Halten der Kugeln in dem sichelförmigen »5 Raum zwischen den beiden exzentrisch ineinander
angeordneten Lagerringen während des Einfüll- und Verteil-Vorganges, dadurch gekennzeichnet,
daß die Auflage (1) zur Horizontalen derart geneigt angeordnet ist, daß deren Öffnung für das
Kreisring-Segment (12) am tiefsten liegt, daß die mit den Kugeln (4) während deren Verteilung in
Berührung stehende Oberfläche des Kreisring-Segmentes (12) rinnenförmig als Fortsetzung der
Laufbahn des Außenringes (3) ausgebildet ist, daß unterhalb der Auflage (1) eine Hubvorrichtung
(10) vorgesehen ist, mit der die Kugeln (4) nacheinander durch das Kreisring-Segment (12) hindurchgeschoben
werden, daß in den sichelförmigen Raum eine Druckdüse (7) mit zwei gegenüberliegenden,
etwa tangential zur Laufbahn des Außenringes (3) gerichteten Auslässen (8) zum
Verteilen der Kugeln (4) ragt und daß in die Bohrung des Innenringes (2) eine Druckdüse (5)
mit zwei gegenüberliegenden, im wesentlichen radial gerichteten Auslassen (6) zum Verschieben
des Innenringes (2) vor dem Einfüllen der Kugeln (4) und nach deren Verteilung ragt.
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