CN102356309A - 测量轴承壳体的凸起量的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及确定轴承壳体的凸起量的方法，所述方法包括如下步骤：a)在若干承载点处夹持轴承壳体(1)；b)向轴承壳体的至少一个点施加一个或多个测试力(F，x)以使轴承壳体弹性变形；c)在轴承壳体的一个或多个测量点处测量轴承壳体的变形；d)根据测量的变形确定凸起量。本发明另外涉及确定轴承壳体(1)的凸起量的装置，该装置包括：夹持装置(30)，适于在一个或更多个承载点处夹持轴承壳体(1)；一个或更多个变形设备(32)，适于向轴承壳体的至少一个点施加一个或更多个测试力(F，x)；一个或更多个测量装置(31)，当由所述变形设备向轴承壳体(1)的至少一个点施加一个或更多个测试力而使得轴承壳体弹性变形时，该测量装置能够在一个或更多个点处测量轴承壳体的变形；和确定凸起量的设备，能够根据测量的轴承壳体的变形确定轴承壳体的凸起量。

Description

测量轴承壳体的凸起量的方法和装置
技术领域
本发明涉及一种测量轴承壳体的凸起量的方法和装置。
背景技术
图1示出了轴承壳体1，该轴承壳体1设置有滑动面11、轴承背面12和分离面10。在附图中，在滑动面中示出了润滑槽和润滑孔。所示的轴承壳体1能够被用作例如连接杆支撑。
如图2中所示，轴承壳体1通常具有展宽量d3，即横跨分离面所测量的轴承壳体1的直径大于当轴承壳体(1)被适配在壳体座(housingreceptacle)内时的轴承壳体直径d2。这在装配时产生了抵接于壳体壁的良好托座，从而防止轴承壳体1脱出或者转动。轴承壳体1在安装状态中即没有展宽量时的半径指定为Q值。
轴承壳体1也具有所谓的“凸出量”。在图3中，该凸出量标注为SN。轴承壳体的周长比壳体座的周长大凸出量SN的值。当轴承壳体1被安装时，轴承的周长通过弹性方式被缩短。由此产生的粉碎的压力保证轴承的正确落座。在图3中，轴承壳体1被压入测量凹部20。与测量凹部相关地观察，作为轴承壳体1的主要特征，凸出量SN标注当轴承壳体1通过轴承专用的施加力FB被压入测量凹部20时，轴承壳体1的周长超过测量凹部20的周长的长度。Dcb标注测量凹部的测试座直径。由于技术方面的原因，该主要特征不能可靠地制造，而必须根据设计规格进行测试。该凸出量的典型目标值是50μm至150μm，公差为10μm至30μm。
根据图3中所示的现有技术的方法，轴承壳体1通过以限定的接近速度施加限定的插入力而被压入轴承专用的测量凹部20。在该处理中，寻求与坚固的、刚性地设计的凹部20的形状配合。轴承壳体1的突起超过测量凹部的边缘的长度即凸出量SN，通过接触或非接触装置测量。
所述的方法要求该测量凹部和用于各轴承壳体类型的不同测量凹部的高的精度。另外，摩擦影响对于测量结果能够具有不利的影响并且能够影响轴承壳体的特性。
现有技术的其它方法或建议涉及周向测量，该测量是在伸展过轴承的背面或者通过使用摩擦轮沿背面行进的测量带的协助下进行的。测量带的可能的伸展或者摩擦轮的滑动能够对测量结果具有不利的影响。测量装置的磨损对于测量结果也具有不利的影响。
所述的方法要求相对长的循环时间。需要经济的测量程序，该测量程序使得能够进行可再现的、可比较的并且可追踪的对于凸出量的测量，公差范围为10μm至30μm，无轴承专用的测量凹部，循环时间小于1s。
DE 34 35 245 A1描述了确定轴承壳体的无负载凸出量值的方法。为此，凸出量的弹性缩短根据施加到轴承壳体的分离面的测试力来测量。
发明内容
本发明的目的在于提供确定轴承壳体的凸出量的、具有改进的效率的方法和装置。
该目的通过根据权利要求1的方法和根据权利要求12的装置解决。
使用根据本发明的方法，通过施加测试力根据轴承壳体的弹性变形来确定凸出量。为达到此目的，轴承壳体在多个承载点处被夹持。该夹持能够在离散的点处或者沿着承载部进行。在随后的步骤中，一个或更多个测试力被施加到轴承壳体的至少一个点或者至少一个区域，使得轴承壳体在径向上弹性变形。在变形期间或者在变形之后，所选择的轴承壳体的测量点在径向上的位移被测量。凸出量能够根据轴承壳体的变形来确定。由于轴承壳体在离散的点处或者在特定的区域被夹持，大体上遮盖整个外周的测量凹部能够被省略。通过这种方式，克服了上述的与测量凹部的使用相关联的缺点。对于变形的测量能够通过非接触装置和/或通过接触装置进行。该测量也能够在承载背面(外面)上和/或在滑动(内)面上进行。接着检测轴承壳体中在预定载荷下的径向形状变化。取消测量凹部降低了测量器械的成本。能够实现小于0.75s的测量循环时间并且由此相对于上述的现有技术使测量循环时间减半。因此，在产生凸出量之后，在生产中马上能够(借助于成型，循环时间约0.8s)使用该测试步骤。测量时所需要的力比通过使用测量凹部的上述方法小2-10个因子。测试机械能够相应地设计得较小和更为经济。
测试力优选地根据时间受控的力序列来施加和/或变形的时间序列被测量以提高凸出量确定的精度。
优选地，待确定的凸出量基于形状变化模型建立。然后，能够通过与形状变化模型的对比或者通过根据形状变化模型的计算来确定凸出量。
形状变化模型能够例如是理论模型，通过该模型能够使用变形特性计算凸出量。轴承壳体的实际形状变化行为除依赖于材料特性值之外，还依赖于滑动轴承的拓扑结构和其他参数，并且特别地依赖于凸出量。为此，该凸出量能够基于形状变化行为来计算。在分析模型之外，形状变化模型能够基于一系列主壳体通过经验确定、或者根据生产部件的比较测量适当地确定、或者根据所述不同模型的组合来确定。确定轴承壳体的凸出量的适当的模型必须能够主要地通过跟随给定或检测的力(在有效的静载荷或动载荷作用下)而改变的可测量的形状、充分且明确地在实际发生的参数范围内描述凸出量。分析模型优选地考虑到轴承壳体形状(直径、带厚度、宽度、孔、槽、凸轮、展宽、倾斜位置、背面瑕疵)、轴承壳体材料(背面，滑动面)和其在生产过程中的现有技术处理的影响。在考虑经验数据用于凸出量的限定性确定的情况中，根据所依据的模型，可以需要通过测量各个轴承壳体或者基于对一批轴承壳体的随机取样确定待检测轴承壳体的不只与形状变化模型相关的其它参数。该类型的测量值能够是：展宽、倾斜位置、分离面的形状、背面的形状、表面粗糙度、弹性模量、硬度、壁厚、轴承壳体宽度。
优选地，一个或更多个测试力被直接施加到一个或更多个承载点或者一个或更多个承载点被移位。测试力的施加或者对于轴承壳体的位移的路径的控制能够用以使轴承壳体变形，以根据变形确定凸出量。替代地，通过可移位的安装点，能够设定轴承壳体的起始构造，测试力施加到该轴承壳体。
优选地，一个或更多个承载点在轴承壳体的坐标系中在径向上移位。以此，优选地在将测试力施加到轴承壳体之前消除轴承壳体的展宽。
优选地，测试力的施加涉及将测试力施加到轴承壳体的顶点以实现简单且可再现的方法。
优选地，一个或更多个测试力被施加到轴承壳体的区域上，从而确保了轴承壳体的弹性变形。
在优选实施方式中，对于轴承壳体的形状变化的测量在所述轴承壳体的背面上的相对于各个的分离面近似30°的点处的两个测量点处以非接触的方式进行。由此，通过在两个测量点处求平均，能够补偿轴承壳体例如由于孔、凸轮等的原因产生的非对称构造，并且能够改进凸出量测量的精度。
优选地，在施加测试力之前，在待执行的其他方法步骤中，进行基准测量，该基准测量用于在所述变形过程中确定一个或更多个测试点的位移差。这保证了测量的变形与即将被测量的轴承壳体关联，以提高确定凸起量的准确性。
优选地，通过分离面处的侧向约束力抵消轴承壳体的展宽，从而能够提高凸出量测量的精度和可再现性。优选地，为此，待测量的轴承壳体在两个分离面处被夹持。
对于方法的上述说明包含能够转移到用于执行凸出量确定的装置的特征。特别地，适用于执行上述方法的装置包括：夹持装置，适于在一个或更多个承载点或区域处夹持轴承壳体，和一个或更多个变形装置，适于将一个或更多个测试力施加到轴承壳体的至少一个点或区域，和一个或更多个测量装置，其能够在一个或更多个测试力通过变形装置被施加到轴承壳体的至少一个点从而使得轴承壳体在径向上弹性地变形时，在一个或更多个点、区域或部分处测量轴承壳体的径向变形；和用于确定凸出量的装置，其能够根据所测量的轴承壳体的变形确定轴承的凸出量。这里所述的装置能够实现上述的方法及与该方法相关联的优点。
优选地，夹持装置的一个或更多个承载点能够移位和/或测试力施加到所述承载点。由于轴承壳体的几乎半圆的截面，所考虑的承载点能够优选地在轴承壳体的坐标系中在径向上移位。由此，假定在分离面处有两个可移位承载点夹持轴承壳体，能够抵消轴承壳体的展宽。
为实现上述优选方法中的一个，变形装置优选地构造成使得能够将测试力施加到轴承壳体的顶点。
另外优选的是变形装置具有电线性单元和/或压电致动器，以能够以受控方式和在弹性区域中进行变形。
由于同样原因并且为了尽可能小地对轴承壳体加载，一个或更多个测试力被施加到轴承壳体，优选地被施加到一个区域上。
优选地，测量装置具有一个或更多个光学传感器以能够通过非接触方式测量轴承壳体的变形且能够在确定凸出量期间尽可能小地对轴承壳体加载。
在优选实施方式中，测量装置具有两个非接触型距离传感器，所述距离传感器能够在施加所述测试力时在相对于所述各个的分离面近似30°的点处检测所述轴承壳体在所述承载背面上的形状变化。由此，通过在两个测量点处求平均，能够补偿轴承壳体例如由于孔、凸轮等原因产生的非对称构造，并且能够改进凸出量测量的精度。
优选地，用于确定凸出量的装置包括计算机单元，该计算机单元使用上述的形状变化模型中的一个来确定凸出量。该配置由此能够被用于不同的轴承壳体类型，而不需要构造方面的工作。
附图说明
图1示出适用于通过所述的方法和所述的装置进行测量的轴承壳体；
图2说明了轴承壳体的表述“展宽”；
图3示出了根据现有技术的使用测量凹部的凸出量测量的方法；
图4示出了用于确定凸出量的装置的实施方式并使得所述方法清楚；
图5示出了轴承壳体的使用施加到轴承壳体的顶点的力的仿真变形；
图6示出了轴承壳体的最大变形的仿真结果。
具体实施方式
图4示出了用于确定凸出量的测量装置的实施方式。该测量装置包括带有两个夹持块30的夹持装置。轴承壳体1由此在多个点或者部分处被夹持(下面标注为“承载点”)。根据测试装置的构造，各个承载点能够被施加力或者各个承载点能够以位移控制的方法移位，优选地在轴承壳体的坐标系中在径向上移位。在本实施方式中，轴承壳体1在两个分离面10处被夹持。
使用可移位的夹持块30，优选地抵消了轴承壳体1的展宽。之后，通过凸轮32将测试力F或者位移可控约束力x施加到轴承壳体1的顶点。力传导能够经由致动元件(优选地，电线性单元或者压电致动器)发生在承载背面的一个区域上或者发生在分离面上，从而防止在力传导时发生塑性变形。
图5示出了轴承壳体1在凸轮32施加的力F的影响下的仿真变形。该变形是位移受控的，并且顶点被移位10μm至1/2Q+10μm。在图5中，以阴影和放大的方式示出了轴承壳体1的径向变形。
在施加测试力时，测量装置在轴承壳体的多个点或者部分处借助于传感器31、在相对于轴承壳体1的中心的限定方向上(优选地在相对于轴承壳体的径向上)进行绝对距离测量或者进行距离变化的测量。传感器31能够刚性连接到测量装置或者能够可移动地连接到各个承载点30。测量点能够设置在轴承壳体1的滑动面(内径)上或者设置在承载背面(外径)上。所使用的传感器31能够是接触型距离传感器或者非接触型距离传感器。为在整个部分中的区域上检测距离，光学传感器能够优选地根据三角原理来使用。在所述的优选实施方式中，设置两个非接触型距离传感器31，所述距离传感器在承载背面上在相对于各分离面10的30°的点处检测加载状态下的形状变化。
在最简单的情况中，在通过作用于分离面10的侧向约束力而抵消了展宽之后，进行相对于传感器31的距离的基准测量。之后，竖直力F，x被施加到顶点，从而顶点的距离达到具有预定的距离增量(位移受控载荷)的Q值，并且重新测量相对于传感器31的距离。再次，在相对于分离面10的30°的点处确定在轴承壳体的径向上的距离。该位移差是在竖直(位移受控的)载荷作用下的径向形状变化。该差异是所述凸出量的自动的计算机化确定的主要输入变量。
优选地，计算两个测量点(右侧和左侧)的平均值以使由于具有非对称地布置的孔、凸轮等的轴承壳体的原因而产生的非对称变形最小化。
对于该输入变量和其它输入变量的计算优选地借助于处理计算机进行，在最简单的情况中通过个人电脑PC来进行。
该测量装置能够包括另外的传感器，所述另外的传感器在分别的测量或者在加载状态下的形状变化时可能仅通过随机采样来检测下面的变量：展宽、承载背面的形状、分离面的形状、表面粗糙度、硬度、壁厚、滑动面的宏观形式。
其它输入变量的信息(例如，现有的技术处理)能够从其它系统转移并作为计算过程中用于校正的输入变量。
上述测量方法的一个可能的实现是通过有限元法进行仿真。
所仿真的配置包括用作轴承壳体的顶点的支撑体的块。轴承壳体在其分离面处被侧向保持并且在两个分离面上被加载测试力。类似地，竖直测试力也能够通过经由支撑块加载而被施加。仿真的序列假定开始时轴承壳体的实际展宽通过作用于接近分离面的承载背面的水平作用力而被抵消。分离面被一起按压至外径的目标尺寸(Q值)。此时，顶点不受竖直力的作用。现在，第一次测量接近相对于分离面30°的部分的承载背面段的距离。在径向上从轴承的轴线到传感器确定该距离(在变形之前的基准测量)。现在，支撑块在朝向轴承壳体的分离面的方向上位移直到达到距离分离面的支撑平面的预定距离。在仿真中，该距离被选择为Q值/2+10μm。这导致轴承壳体形状的径向挠曲。现在，在相对于分离面的30°的部分中进行径向距离的第二次测量。再次测量之差给出了抵消展宽之后在径向上的最大形状偏离。一旦已知该展宽，能够通过计算校正展宽对于不同测量的影响，其中所述展宽通过接触型装置或者非接触装置以单独测量或者同步测量已经确定。
图6示出了位移受控的变形根据1/2Q+10μm的曲线图。该曲线图表示轴承壳体在直径Q、壁厚w和轴承壳体宽度b的不同值的情况下在位移受控的载荷作用下的针对给定凸出量(y-轴线上的“凸出量”)的最大变形(x-轴线上的“变形”)的仿真结果。如图6所示，不存在展宽，上面的差值与凸出量成比例。该差值测量稍微依赖于孔、槽和凸轮的存在。

Claims (21)

1.一种确定轴承壳体(1)的凸起量的方法，所述方法包括如下步骤：
a)在多个承载点处夹持所述轴承壳体(1)；
b)向所述轴承壳体(1)的至少一个点施加一个或更多个测试力(F，x)，使所述轴承壳体(1)径向弹性变形；
c)在轴承壳体(1)的一个或更多个测量点处测量轴承壳体的径向变形；
d)根据所测量的变形确定所述凸起量(SN)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤b)中，根据以时间控制的力序列施加测试力(F，x)，和在步骤c)中，测量所述变形的时间序列。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，待在步骤d)中确定的所述凸起量(SN)通过使用形状变化模型来确定。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述形状变化模型在步骤a)之前根据材料特性和分析模型确定、基于一系列主壳体通过经验确定、根据生产部件的比较测量来适当地确定、或者通过上述方法的组合来确定。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，一个或更多个承载点在步骤c)之前被施加测试力或者以位移控制的方法被移动。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，承载点中的一个或多个在所述轴承壳体(1)的坐标系中在径向上移位。
7.根据权利要求1至6中一项所述的方法，其特征在于，在步骤b)中，测试力(F，x)被施加到所述轴承壳体(1)的顶点。
8.根据权利要求1至7中一项所述的方法，其特征在于，一个或更多个测试力(F，x)被施加到所述轴承壳体(1)的区域上。
9.根据权利要求1至8中一项所述的方法，其特征在于，所述轴承壳体包括两个分离面(10)和承载背面(12)，并且在步骤c)中对于所述轴承壳体(1)的形状变化的测量在所述轴承壳体(1)的所述背面(12)上的相对于所述各个的分离面(10)近似30°的点处的两个测量点处以非接触的方式进行。
10.根据前述权利要求中一项所述的方法，其特征在于，在步骤b)之前进行的附加步骤中，进行基准测量，用以确定一个或更多个测量点在变形期间的位移差。
11.根据前述权利要求中一项所述的方法，其特征在于，在步骤c)之前，通过作用于所述轴承壳体的分离面(10)的侧向约束力抵消所述轴承壳体(1)的伸展。
12.一种测量轴承壳体(1)的凸起量的装置，包括：
夹持装置(30)，适于在一个或更多个承载点处夹持轴承壳体(1)；
一个或更多个变形装置，适于向所述轴承壳体(1)的至少一个点施加一个或更多个测试力(F，x)；
一个或更多个测量装置(31)，当由所述变形装置向所述轴承壳体(1)上的至少一个点施加一个或更多个测试力(F，x)而使得所述轴承壳体(1)径向弹性变形时，该测量装置(31)能够在一个或更多个点处测量轴承壳体的径向变形；和
确定凸起量的设备，能够根据测量的所述轴承壳体(1)的变形确定所述轴承壳体的凸起量。
13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述夹持装置(30)的一个或更多个承载点能够借助于所述变形装置被施加测试力(F，x)或者能够被移位控制。
14.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，承载点中的一个或多个能够在所述轴承壳体(1)的坐标系中在径向上移位。
15.根据权利要求12至14中一项所述的装置，其特征在于，测试力能够借助于所述变形装置(32)施加到所述轴承壳体(1)的顶点。
16.根据权利要求12至15中一项所述的装置，其特征在于，所述变形装置具有电线性单元和/或压电致动器。
17.根据权利要求12至16中一项所述的装置，其特征在于，一个或更多个测试力(F，x)能够施加到所述轴承壳体(1)的区域上。
18.根据权利要求12至17中一项所述的装置，其特征在于，所述测量装置(31)具有一个或更多个光学传感器。
19.根据权利要求12至18中一项所述的装置，其特征在于，所述轴承壳体包括两个分离面(10)和一个承载背面(12)，并且所述测量装置(31)包括两个非接触型距离传感器，所述距离传感器能够在施加所述测试力(F，x)时在相对于所述各个的分离面(10)近似30°的点处检测所述轴承壳体(1)在所述承载背面(12)上的形状变化。
20.根据权利要求12至19中一项所述的装置，其特征在于，确定所述凸起量(SN)的装置包括使用形状变化模型确定所述凸起量(SN)的计算机单元。
21.根据权利要求20所述的装置，其特征在于，所述形状变化模型是由材料特性值和分析模型构成的模型、根据一系列主壳体通过经验确定的模型、通过生产部件根据比较测量适当地确定的模型或者是这些模型的组合形式。
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