CN101559426A - 齿轮齿条式激光扫描分选滚珠的装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种齿轮齿条式激光扫描分选滚珠的装置。输入齿条安装在两端的滑槽中，输入齿条的一端设置压力传感器，压力传感器外设置定位块，输入齿条的另一端与驱动齿条装置接触，输入齿条的有齿部分与第一双联齿轮的小齿轮啮合，第一双联齿轮的大齿轮与第二双联齿轮的小齿轮啮合，第二双联齿轮的大齿轮与输出齿条啮合，输出齿条的两端安装在另一滑槽中，激光器安装在输出齿条的下方，固定板安装在激光器同侧的上方，光电检测器平铺在固定板的下表面。采用齿轮传动和几何相似三角形的放大原理对所测量的滚珠和基准滚珠之间的差值进行放大，测量精度高，分选准确，操作简单，容易实现自动化。本发明特别适用于分选直径相差很小的批量滚珠。

Description

齿轮齿条式激光扫描分选滚珠的装置

技术领域

本发明涉及分选装置，尤其是涉及一种齿轮齿条式激光扫描分选滚珠的装置。

背景技术

经研究表明，滚动轴承中的滚珠直径相差超过一定限度，会引起轴承工作运行不稳定，严重影响内部各滚珠的应力分布，导致该轴承提早失效，缩短滚动轴承的疲劳寿命。所以各滚动轴承生产单位要求对滚珠按直径大小进行分选。

但是目前对滚珠的分选依然采用人工逐个进行测量的方式，所使用的仪器仍然是传统的机械测量装置，其测量精度早已不能满足于精密部件的要求，导致测量精度差，分选效率低，影响了滚动轴承的质量和生产效率。因此如何保证滚珠的测量精度，实现滚珠的快速分选，提高产品的生产效率，是一个急待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种齿轮齿条式激光扫描分选滚珠的装置，提高滚珠的测量精度和滚珠的分选速度，从而保证滚动轴承的装配质量和生产效率。

本发明采用的技术方案如下：

本发明包括定位块、输入齿条、第一双联齿轮、驱动齿条装置、第二双联齿轮、输出齿条、激光器、光电检测器和固定板；输入齿条安装在两端的滑槽中，输入齿条的一端设置压力传感器，压力传感器外设置定位块，输入齿条的另一端与驱动齿条装置接触，输入齿条的有齿部分与第一双联齿轮的小齿轮啮合，第一双联齿轮的大齿轮与第二双联齿轮的小齿轮啮合，第二双联齿轮的大齿轮与输出齿条啮合，输出齿条的两端安装在另一滑槽中，激光器安装在输出齿条的下方，固定板安装在激光器同侧的上方，光电检测器平铺在固定板的下表面。

所述的定位块，由向输入齿条外倾斜的圆弧槽和一侧的挡板组成，圆弧槽的倾斜度为5度～15度。

所述的驱动齿条装置为摩擦驱动或齿条驱动。

本发明具有的有益效果是：

本发明利用齿轮齿条放大原理，具有(1)测量精度高；(2)操作简单；(3)易于安装，维护；(4)滚珠的测量范围大，易调节等优点。本发明能够测量滚珠的几何形状误差，特别适用于分选直径相差很小的批量滚珠。

附图说明

图1是本发明的装配关系主视图。

图2是本发明的装配关系左视图。

图3是本发明的测量比较示意图。

图4是本发明的相似三角形分析放大图。

图中：1、定位块，2、输入齿条，3、第一双联齿轮，4、驱动齿条装置，5、第二双联齿轮，6、输出齿条，7、激光器，8、光电检测器，9、固定板。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1、图2所示，本发明包括定位块1、输入齿条2、第一双联齿轮3、驱动齿条装置4、第二双联齿轮5、输出齿条6、激光器7、光电检测器8和固定板9；输入齿条2安装在两端的滑槽中，输入齿条2的一端设置压力传感器，压力传感器外设置定位块1，输入齿条2的另一端与驱动齿条装置4接触，输入齿条2的有齿部分与第一双联齿轮3的小齿轮啮合，第一双联齿轮3的大齿轮与第二双联齿轮5的小齿轮啮合，第二双联齿轮5的大齿轮与输出齿条6啮合，输出齿条6的两端安装在另一滑槽中，激光器7安装在输出齿条6的下方，固定板9安装在激光器7同侧的上方，光电检测器8平铺在固定板9的下表面。

所述的定位块1，由向输入齿条2外倾斜的圆弧槽和一侧的挡板组成，圆弧槽的倾斜度为5度～15度。

所述的驱动齿条装置4为摩擦驱动或齿条驱动。

本发明主要结合机械、电子、光学和信息技术，运用齿轮传动和几何相似三角形原理进行放大处理，达到高精度测量，容易实现自动化，提高了产品检测质量和分选效率。

具体工作原理和过程如下：

首先把经过高精度测量的标准滚珠(如图3实线圆所示，直径为D₀)放置在定位块1上进行定位，再由控制器向驱动齿轮装置4发出指令，使输入齿条2向右缓慢移动，同时第一双联齿轮3逆时针旋转，第二双联齿轮5顺时针旋转并带动输出齿条6向左移动。当前端的压力传感器触碰到该滚珠的瞬间立即发出信号到控制器，由控制器马上发出信号命令驱动齿轮装置4立刻停止移动，并使激光器7开始逆时针旋转。一开始，激光被输出齿轮6挡住，无法射到光电检测器8上，当旋转到一定角度，正好被光电检测器8接收时，该检测器立即向控制器传输信息，由控制器立刻发出指令使激光器7停止转动并回归原位，同时使齿轮驱动装置4让各机械部分回归原位。在此过程中，控制器通过对该接收点进行采样，确定了该标准滚珠的直径所对应的激光射到光电检测器8的具体位置，定为基准点，如图4中A点。

接着将待测滚珠(如图3虚线圆所示，直径为D₁)安放在相同位置进行定位，采用相同的过程对激光射向光电检测器8的点进行采样处理，记为采样点，如图4中的B点。

通过控制器中的信息处理器计算该采样点B与基准点A的距离，再结合事先设定的放大比例进行差值计算(采样点在基准点左侧时差值为负，右侧时为正)，最终通过显示屏显示该次所测滚珠的直径D₁。

具体放大过程如下：

通过齿轮传动放大倍数 $K_1=\frac{Z_2}{Z_1}\×\frac{Z_4}{Z_3},$ 输入齿轮的水平位移是输入，输出齿轮的水平位移是输出。其中：Z₁为第一双联齿轮上的小齿轮的齿数；Z₂为第一双联齿轮上的大齿轮的齿数；Z₃为第二双联齿轮上的小齿轮的齿数；Z₄为第二双联齿轮上的大齿轮的齿数。

通过几何相似三角形放大倍数 $K_2=\frac{H2}{H1},$ 由图4中 $\frac{H2}{H1}=\frac{\mathrm{\Δ}2}{\mathrm{\Δ}1}$ 得到。其中输出齿轮的水平位移为输入，采样点和基准点的差值为输出。Δ1为待测球和基准球的直径差；Δ2为AB的长度；H1为激光器到输出齿轮下表面的垂直距离；H2为激光器到光电检测器的垂直距离。

该装置总放大倍数为 $K=K_1\×K_2=\frac{Z_2}{Z_1}\×\frac{Z_4}{Z_{31}}\×\frac{H2}{H1}.$

若Z₁＝20；Z₂＝140；Z₃＝20；Z₄＝120；H2＝150mm；H1＝5mm；

则放大倍数K＝7×6×30＝1260。

最后通过 $D_1=D_0+\frac{\mathrm{\Δ}2}{K}$ 来分选待测滚珠。

在以上测量分选过程中，本发明采用齿轮传动和几何相似三角形的放大原理，使通过测量该采样点与基准点的距离来间接测量该滚珠和标准滚珠的直径差值，这样提高了测量精度，使直径存在微小差别的批量滚珠能够更准确的进行分选。

特别是针对滚珠分选过程中需要处理的微米级误差，通过该发明装置可以进行千倍的放大，便于快速地分选，测量精度可在1μm之内。

Claims (3)

1.一种齿轮齿条式激光扫描分选滚珠的装置，其特征在于：包括定位块(1)、输入齿条(2)、第一双联齿轮(3)、驱动齿条装置(4)、第二双联齿轮(5)、输出齿条(6)、激光器(7)、光电检测器(8)和固定板(9)；输入齿条(2)安装在两端的滑槽中，输入齿条(2)的一端设置压力传感器，压力传感器外设置定位块(1)，输入齿条(2)的另一端与驱动齿条装置(4)接触，输入齿条(2)的有齿部分与第一双联齿轮(3)的小齿轮啮合，第一双联齿轮(3)的大齿轮与第二双联齿轮(5)的小齿轮啮合，第二双联齿轮(5)的大齿轮与输出齿条(6)啮合，输出齿条(6)的两端安装在另一滑槽中，激光器(7)安装在输出齿条(6)的下方，固定板(9)安装在激光器(7)同侧的上方，光电检测器(8)平铺在固定板(9)的下表面。

2.根据权利要求1所述的一种周转轮系激光扫描分选滚珠的装置，其特征在于：所述的定位块(1)，由向输入齿条(2)外倾斜的圆弧槽和一侧的挡板组成，圆弧槽的倾斜度为5度～15度。

3.根据权利要求1所述的一种周转轮系激光扫描分选滚珠的装置，其特征在于：所述的驱动齿条装置(4)为摩擦驱动或齿条驱动。

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