CN104107807A - 一种薄壁轴承套圈内外径气动测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种薄壁轴承套圈内外径气动测量装置。薄壁轴承套圈采用传统的机械测量仪器测量易变形，被测表面易产生测痕。本发明包括传送带、步进电机、对心夹具、外径测量头、内径测量头、测量驱动装置和对心气缸；步进电机驱动传送带；外径测量头和内径测量头均包括上测量头和下测量头；上测量头的上气道通过环形气道与下测量头的多个下气道相通，每个背压传感器接孔的侧壁与一个下气道相通；每个背压传感器接孔内设有一个压力传感器；外径测量头的每个背压传感器接孔内端均开设有测量喷嘴；内径测量头的每个背压传感器接孔外端均开设有测量喷嘴。本发明采用气动测量方式测量薄壁轴承套圈的内外径，被测零件的表面不划伤，几何形状不变形。

Description

一种薄壁轴承套圈内外径气动测量装置

技术领域

本发明属于测试技术领域，涉及轴承检测装置，具体涉及一种薄壁轴承套圈内外径气动测量装置。

背景技术

目前的中小型轴承套圈壁厚最薄处只有0.275mm，薄壁轴承套圈尺寸及形位公差采用传统的机械测量仪器测量极易产生变形，无法有效测量；并且由于测量力的影响，被测表面易产生测痕，影响被测零件表面质量。此问题在轴承加工乃至机械行业为一大难题，特别是在军工轴承套圈的生产过程中影响尤为突出，其对柔性轴承套圈有特殊要求：对于控制成品零件内径和外径的平均值，目前尚无有效的测量方法。

气动量仪是一种非接触式的精密尺寸比较测量仪器，它能为用户提供优化的工作流程，减少检修时间，提高生产效率。它可以理想地测量0.005英寸内的偏差，当测量小公差时，气动量仪的测量分辨率可达到0.000002英寸(0.05μm)。此外，由于是非接触式测量，这种设备可以测量各种低硬度、高光洁度、薄壁或者其他特殊材料的零件，其特点：(1)测头与被测表面不接触，对零件被测表面不会产生划痕；(2)由于测量力非常小(一般测头喷嘴测力小于20 g)，被测零件测量时不会产生弹性变形；(3)节能、环保、无污染。非接触式测量由于其测量精度高、不损伤工件测量表面、测量速度高的优点，在轴承零件测量中具有较大的优势，尤其对高精密轴承套圈、薄壁轴承套圈的测量，具有广阔的发展前景。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种薄壁轴承套圈内外径气动测量装置，采用气动非接触式测量方式测量薄壁轴承套圈的内外径，被测零件的表面不划伤，几何形状不变形；该测量装置既能实现薄壁轴承内外径的自动测量，还能对产品的合格与不合格进行筛选。

本发明包括传送带、步进电机、对心夹具、外径测量头、内径测量头、测量驱动装置和对心气缸。

所述检测箱的中部开设有检测腔，顶部开设有电机安装腔；两个对心气缸分别设置在检测腔两侧，每个对心气缸的活塞杆分别与一个对心夹具固定；两个对心夹具对中设置；所述的步进电机设置在检测箱底部，步进电机驱动主动轴；所述的主动轴与从动轴通过传送带连接。

所述的测量驱动装置包括伺服电机、滚珠丝杠和连接柱；两个测量驱动装置的伺服电机均设置在检测箱的电机安装腔内，且均固定在伺服电机支架上；两个伺服电机的输出轴分别与一根滚珠丝杠固定；两根滚珠丝杠分别与一个丝杠螺母通过螺纹连接；两个丝杠螺母分别与一根连接柱的顶部固定。

所述的外径测量头和内径测量头均包括上测量头和下测量头，所述的上测量头和下测量头通过螺钉连接；外径测量头和内径测量头的上测量头分别与一个测量驱动装置的连接柱底部固定；所述的上测量头开设有上气道和环形气道；上气道竖直设置，顶部接软管，底部与环形气道相通；所述的下测量头开设有多个下气道和多个背压传感器接孔，背压传感器接孔的数量与下气道的数量相等；每个下气道均竖直设置，且每个下气道的顶部均与环形气道相通；所有背压传感器接孔均水平设置，每个背压传感器接孔的侧壁与一个下气道的底部相通；每个背压传感器接孔内设有一个压力传感器。

所述外径测量头的下测量头中心处开设有外径检测孔；外径测量头的每个背压传感器接孔外端均开口于下测量头的外侧壁，内端均开设有测量喷嘴；外径测量头的所有测量喷嘴沿圆周均布，且头部均开口于外径检测孔的孔壁。 

所述内径测量头的下测量头中心处开设有传感器安装孔；内径测量头的每个背压传感器接孔内端均开口于传感器安装孔的孔壁，外端均开设有测量喷嘴；内径测量头的所有测量喷嘴沿圆周均布，且头部均开口于下测量头的外壁。

所述检测腔的一端固定有斜板。

两个阀门气缸分别设置在检测腔两侧，每个阀门气缸的活塞杆分别与一块挡板固定；两块挡板对中设置。

所述检测腔的一侧开设有两个收集槽口，第一筛选气缸和第二筛选气缸设置在检测腔的同一侧，且分别与一个收集槽口的位置对应；第一筛选气缸和第二筛选气缸的活塞杆分别与一块筛选推板固定。

所述的传送带底部设有支撑滚筒。

所述的步进电机和伺服电机均与控制面板连接，所述阀门气缸、对心气缸、第一筛选气缸和第二筛选气缸的控制气泵与控制面板连接，所有压力传感器均与控制面板连接。

本发明的有益效果：

本发明的测量头采用气动测量，测量力小，可以保证测量时轴承不变形，测量值更加精确；测量头与轴承表面不直接接触，避免了测痕的产生；非接触测量的测量头不磨损，使用期限长；仪器结构简单，操作方便；气动测量的放大倍数高，误差小。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为图1的俯视示意图；

图3-1为本发明中外径测量头的一个剖视图；

图3-2为本发明中外径测量头的另一个剖视图；

图4-1为本发明中内径测量头的剖视图；

图4-2为本发明中内径测量头的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

如图1和2所示，一种薄壁轴承套圈内外径气动测量装置，包括传送带1、步进电机2、挡板5、对心夹具6、筛选推板7、外径测量头8、内径测量头9、控制面板14、测量驱动装置、阀门气缸17、对心气缸18、第一筛选气缸19和第二筛选气缸20。

检测箱13的中部开设有检测腔13-1，顶部开设有电机安装腔13-2；检测腔13-1的一端固定有斜板13-3，一侧开设有两个收集槽口13-4；两个阀门气缸17分别设置在检测腔13-1两侧，每个阀门气缸17的活塞杆分别与一块挡板5固定；两块挡板5对中设置；两个对心气缸18分别设置在检测腔13-1两侧，每个对心气缸18的活塞杆分别与一个对心夹具6固定；两个对心夹具6对中设置；第一筛选气缸19和第二筛选气缸20设置在检测腔13-1的同一侧，且分别与一个收集槽口13-4的位置对应；第一筛选气缸19和第二筛选气缸20的活塞杆分别与一块筛选推板7固定。步进电机2设置在检测箱13底部，步进电机2驱动主动轴；主动轴与从动轴通过传送带1连接；传送带1底部设有支撑滚筒，保证传动带1的运动平稳性。

测量驱动装置包括伺服电机11、滚珠丝杠10和连接柱15；两个测量驱动装置的伺服电机11均设置在检测箱的电机安装腔13-2内，且均固定在伺服电机支架12上；两个伺服电机11的输出轴分别与一根滚珠丝杠10固定；两根滚珠丝杠10分别与一个丝杠螺母通过螺纹连接；两个丝杠螺母分别与一根连接柱15的顶部固定。

如图1、3-1、3-2、4-1和4-2所示，外径测量头8和内径测量头9均包括上测量头3和下测量头4，上测量头3和下测量头4通过螺钉连接；外径测量头8和内径测量头9的上测量头3分别与一个测量驱动装置的连接柱15底部固定；上测量头3开设有上气道3-1和环形气道3-2；上气道3-1竖直设置，顶部接软管16，底部与环形气道3-2相通；下测量头4开设有八个下气道4-2和八个背压传感器接孔4-3；八个下气道4-2均竖直设置，且八个下气道4-2的顶部均与环形气道3-2相通；八个背压传感器接孔4-3均水平设置，每个背压传感器接孔4-3的侧壁与一个下气道4-2的底部相通；每个背压传感器接孔4-3内设有一个压力传感器。

外径测量头8的下测量头4中心处开设有外径检测孔4-1；外径测量头8的八个背压传感器接孔4-3外端均开口于下测量头4的外侧壁，内端均开设有测量喷嘴4-5；八个测量喷嘴4-5的头部均开口于外径检测孔4-1的孔壁；八个测量喷嘴4-5沿圆周均布。

内径测量头9的下测量头4中心处开设有传感器安装孔4-4；内径测量头9的八个背压传感器接孔4-3内端均开口于传感器安装孔4-4的孔壁，外端均开设有测量喷嘴4-5；八个测量喷嘴4-5的头部均开口于下测量头4的外壁；八个测量喷嘴4-5沿圆周均布。

如图1和2所示，步进电机2和伺服电机11均与控制面板14连接，阀门气缸17、对心气缸18、第一筛选气缸19和第二筛选气缸20的控制气泵与控制面板14连接，八个压力传感器均与控制面板14连接。

该薄壁轴承套圈内外径气动测量装置的工作原理：

测量时，待测轴承从斜板13-3滑入，两个阀门气缸17控制两块挡板5对中开合，实现待测轴承逐个依次滑下。两块挡板5分开时，待测轴承从斜板13-3上滑下并进入传送带1，此时控制面板14控制步进电机2运转一个角度，传送带1将待测轴承运送至对心夹具6处，两个对心气缸18控制两个对心夹具6对中夹紧待测轴承后即刻反向分离，使得待测轴承在后面的测量中与外径测量头8及内径测量头9对心。待测轴承对心后，控制面板14控制步进电机2再次转动一个角度，待测轴承运动至外径测量头8处，测量驱动装置驱动外径测量头8自上而下运动至下测量头4接触传送带1时停止；此时待测轴承整体套置在外径测量头8的外径检测孔4-1内，压缩空气通过软管16进入上气道3-1，并经环形气道3-2分流进入八个下气道4-2，然后经八个背压传感器接孔4-3从八个测量喷嘴4-5的头部喷向待测轴承外圈，气室压力的变化由压力传感器测得，并传给控制面板14；若待测轴承的外径检测合格，由传送带1继续输送至内径测量头9处；若外径检测不合格，控制面板14控制第一筛选气缸19将待测轴承推入收集槽口13-4；进行待测轴承的内径检测时，内径测量头9的下测量头4伸入待测轴承的内圈，压缩空气从八个测量喷嘴4-5的头部喷向待测轴承内圈；若待测轴承的内径检测合格，由传送带1继续输送出检测腔13-1；若内径检测不合格，控制面板14控制第二筛选气缸20将待测轴承推入收集槽口13-4。

Claims (6)

1. 一种薄壁轴承套圈内外径气动测量装置，包括传送带、步进电机、对心夹具、外径测量头、内径测量头、测量驱动装置和对心气缸，其特征在于：

所述检测箱的中部开设有检测腔，顶部开设有电机安装腔；两个对心气缸分别设置在检测腔两侧，每个对心气缸的活塞杆分别与一个对心夹具固定；两个对心夹具对中设置；所述的步进电机设置在检测箱底部，步进电机驱动主动轴；所述的主动轴与从动轴通过传送带连接；

所述的测量驱动装置包括伺服电机、滚珠丝杠和连接柱；两个测量驱动装置的伺服电机均设置在检测箱的电机安装腔内，且均固定在伺服电机支架上；两个伺服电机的输出轴分别与一根滚珠丝杠固定；两根滚珠丝杠分别与一个丝杠螺母通过螺纹连接；两个丝杠螺母分别与一根连接柱的顶部固定；

所述的外径测量头和内径测量头均包括上测量头和下测量头，所述的上测量头和下测量头通过螺钉连接；外径测量头和内径测量头的上测量头分别与一个测量驱动装置的连接柱底部固定；所述的上测量头开设有上气道和环形气道；上气道竖直设置，顶部接软管，底部与环形气道相通；所述的下测量头开设有多个下气道和多个背压传感器接孔，背压传感器接孔的数量与下气道的数量相等；每个下气道均竖直设置，且每个下气道的顶部均与环形气道相通；所有背压传感器接孔均水平设置，每个背压传感器接孔的侧壁与一个下气道的底部相通；每个背压传感器接孔内设有一个压力传感器；

所述外径测量头的下测量头中心处开设有外径检测孔；外径测量头的每个背压传感器接孔外端均开口于下测量头的外侧壁，内端均开设有测量喷嘴；外径测量头的所有测量喷嘴沿圆周均布，且头部均开口于外径检测孔的孔壁； 

所述内径测量头的下测量头中心处开设有传感器安装孔；内径测量头的每个背压传感器接孔内端均开口于传感器安装孔的孔壁，外端均开设有测量喷嘴；内径测量头的所有测量喷嘴沿圆周均布，且头部均开口于下测量头的外壁。

2.根据权利要求1所述的一种薄壁轴承套圈内外径气动测量装置，其特征在于：所述检测腔的一端固定有斜板。

3.根据权利要求1所述的一种薄壁轴承套圈内外径气动测量装置，其特征在于：两个阀门气缸分别设置在检测腔两侧，每个阀门气缸的活塞杆分别与一块挡板固定；两块挡板对中设置。

4.根据权利要求1所述的一种薄壁轴承套圈内外径气动测量装置，其特征在于：所述检测腔的一侧开设有两个收集槽口，第一筛选气缸和第二筛选气缸设置在检测腔的同一侧，且分别与一个收集槽口的位置对应；第一筛选气缸和第二筛选气缸的活塞杆分别与一块筛选推板固定。

5.根据权利要求1所述的一种薄壁轴承套圈内外径气动测量装置，其特征在于：所述的传送带底部设有支撑滚筒。

6.根据权利要求1所述的一种薄壁轴承套圈内外径气动测量装置，其特征在于：所述的步进电机和伺服电机均与控制面板连接，所述阀门气缸、对心气缸、第一筛选气缸和第二筛选气缸的控制气泵与控制面板连接，所有压力传感器均与控制面板连接。