CN104476097A - 回转支承圆度误差自动测量整形机 - Google Patents

回转支承圆度误差自动测量整形机 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种回转支承圆度误差自动测量整形机，包括有电涡流传感器检测系统、夹紧液压系统、整形液压系统、回转工作台系统、PLC控制系统，在夹紧液压系统完成自定心工作后，安装在机架22上的电涡流传感器15沿着安装在支架16上的直线导轨20运动到检测位置；回转工作台2在伺服电机23的带动下旋转360度以便电涡流传感器15检测待整形的回转支承1的圆度误差最大值的位置；本发明能够自动检测圆度及自动整圆，即利用电涡流传感器精确测量回转支承的圆度误差，用液压油缸代替手动加压，在PLC控制系统的控制下完成回转支承的整形工作。该方法能显著提高检测精度和生产效率，实现自动化，将劳动力从繁琐的整形工作中解放出来。

Description

回转支承圆度误差自动测量整形机
技术领域
本发明涉及一种自动测量及整形机设备，尤其涉及用于加工回转支承工件时的回转支承圆度误差自动测量整形机。
背景技术
    为了保证回转轴承的使用寿命，加工过程中必须要对齿轮及滚道进行表面淬火处理，由于淬火后回转支承套圈内外圈变形较大，造成较大的圆度误差，圆度误差将直接导致回转支承的齿形产生变形，影响齿形的公法线长度，从而导致回转支承和相关的齿轮轴不能正确啮合和传动。
鉴于上述问题，在淬火工艺之后、精加工之前必须增加整形工序。而目前各回转支承生产公司主要采取人工整形的方法，即将零件装夹在立式车床上，用卡尺随机测量六条直径长度，找出其最直径最大点，作好标记后，用夹具对其进行圆度整形，如此反复。这种方法因无法精确控制校正时的变形量, 所以需要多次反复整形，效率极低；操作人员手动加压，劳动强度高，易疲劳，且无保护装置，存在安全隐患。
发明内容
    本发明的目的是提出一种回转支承圆度误差自动测量整形机，能够自动检测圆度及自动整圆，即利用电涡流传感器精确测量回转支承的圆度误差，用液压油缸代替手动加压，在PLC控制系统的控制下完成回转支承的整形工作。该方法能显著提高检测精度和生产效率，实现自动化，将劳动力从繁琐的整形工作中解放出来。
为实现本发明的上述目的，提供以下技术方案：
一种回转支承圆度误差自动测量整形机，包括有电涡流传感器检测系统、夹紧液压系统、整形液压系统、回转工作台系统、PLC控制系统，在夹紧液压系统完成自定心工作后，安装在机架22上的电涡流传感器15沿着安装在支架16上的直线导轨20运动到检测位置；回转工作台2在伺服电机23的带动下旋转360度以便电涡流传感器15检测待整形的回转支承1的圆度误差最大值的位置；
所述回转工作台系统包括有回转工作台2、精密回转支承21、机架22、伺服电机23，所述的回转工作台2通过精密回转支承21安装于机架22上，回转工作台2通过伺服电机23带动旋转；
    所述夹紧液压系统包括有机架3、夹紧油缸4、直线导轨5、滚珠丝杠副6、伺服电机7、轴承座8以及液压系统，夹紧油缸4在伺服电机7和滚珠丝杠副6的作用下，沿着安装在支架3上的直线导轨5运动到夹紧位置；夹紧油缸4在PLC控制系统和液压系统的共同作用下完成待整形的回转支承1的夹紧工作；
    所述电涡流传感器检测系统包括有安装在机架22上的电涡流传感器15、机架16、轴承座17、伺服电机18、滚珠丝杠副19、直线导轨20，电涡流传感器15在伺服电机18和滚珠丝杠副19的作用下，沿着安装在支架16上的直线导轨20运动到检测位置；电涡流传感器15将待整形的回转支承1的圆度误差实时反馈给PLC控制系统以判断待整形的回转支承1的圆度误差最大值的位置；
    所述的整形液压系统包括有机架14、整形油缸9、直线导轨10、滚珠丝杠副13、伺服电机12、轴承座11以及液压系统，整形油缸9在伺服电机12和滚珠丝杠副13的作用下，沿着安装在支架14上的直线导轨10运动到整形工位；整形油缸9在PLC控制系统和液压系统的共同作用下完成待整形的回转支承1的整形工作。
    所述的PLC控制系统包括有PLC模块、显示器、键盘以及鼠标，针对不同型号尺寸的待待整形的回转支承1，通过在显示器上设置相关参数实现PLC控制系统的控制功能。
  在PLC控制系统发出相关控制指令的基础上，通过不同伺服电动机的驱动，实现夹紧液压系统、整形液压系统、回转工作台系统的相互运动以及电涡流传感器检测系统的实时检测。
所述的夹紧油缸及其驱动系统由伺服电机、滚珠丝杠螺母副、直线导轨、轴承座和液压油缸装配而成，从而在PLC控制系统控制下实现待检测回转支承夹紧动作；其中夹紧液压油缸在伺服电机驱动下运行到夹紧工位的工作行程为L1，特别是为了满足检测不同直径尺寸的回转支承圆度误差，0mm≤L1≤1500mm。
所述的电涡流传感器及其驱动系统由伺服电机、滚珠丝杠螺母副、直线导轨、轴承座和电涡流传感器装配组成，从而在PLC控制系统控制下实现待检测回转支承圆度误差最大值检测；其中电涡流传感器在伺服电机驱动下运行到检测工位的工作行程为L2，特别是为了满足检测不同直径尺寸的回转支承圆度误差，0mm≤L2≤2000mm。
所述的整形油缸及其驱动系统由伺服电机、滚珠丝杠螺母副、直线导轨、轴承座和液压油缸装配而成，从而在PLC控制系统控制下实现待检测回转支承整形动作；其中夹紧液压油缸在伺服电机驱动下运行到夹紧工位的工作行程为L3，特别是为了满足检测不同直径尺寸的回转支承圆度误差，0mm≤L3≤2500mm。为了适应不同材质和不同尺寸的回转支承圆度误差自动测量及整形要求，设计4套整形油缸的整形夹具，其中根据回转支承直径的不同：夹具接触弧度的半径R分别为950mm、1050mm、1150mm、1250mm；L4为150mm~200mm；L5为80mm~120mm；L6为80mm~120mm；L7为50mm~100mm；螺纹取M30规格。
本发明的有益效果体现在以下方面：
所有夹紧、检测和整形动作都是在PLC控制系统下自动完成，减少因人工整形所出现的人为误差，减轻劳动强度，提高了检测效率和检测精度。本发明可以满足不同材质和不同尺寸的回转支承的自动检测和自动整形要求。建立人机操作界面。通过人机界面，操作人员只需根据所要检测的回转支承的尺寸和材质输入相关的参数，设备根据参数自动进行检测和整形动作，从而提高了设备的智能化水平。
附图说明
图1为本发明结构主视图；
图2为本发明结构侧视图；
图3为本发明整形工装示意图；
图4为本发明运动干涉解决方案图。
具体实施方式
参见附图，一种回转支承圆度误差自动测量整形机，包括有电涡流传感器检测系统、夹紧液压系统、整形液压系统、回转工作台系统、PLC控制系统，在夹紧液压系统完成自定心工作后，安装在机架22上的电涡流传感器15沿着安装在支架16上的直线导轨20运动到检测位置；回转工作台2在伺服电机23的带动下旋转360度以便电涡流传感器15检测待整形的回转支承1的圆度误差最大值的位置；
回转工作台系统包括有回转工作台2、精密回转支承21、机架22、伺服电机23，所述的回转工作台2通过精密回转支承21安装于机架22上，回转工作台2通过伺服电机23带动旋转；夹紧液压系统包括有机架3、夹紧油缸4、直线导轨5、滚珠丝杠副6、伺服电机7、轴承座8以及液压系统，夹紧油缸4在伺服电机7和滚珠丝杠副6的作用下，沿着安装在支架3上的直线导轨5运动到夹紧位置；夹紧油缸4在PLC控制系统和液压系统的共同作用下完成待整形的回转支承1的夹紧工作；电涡流传感器检测系统包括有安装在机架22上的电涡流传感器15、机架16、轴承座17、伺服电机18、滚珠丝杠副19、直线导轨20，电涡流传感器15在伺服电机18和滚珠丝杠副19的作用下，沿着安装在支架16上的直线导轨20运动到检测位置；电涡流传感器15将待整形的回转支承1的圆度误差实时反馈给PLC控制系统以判断待整形的回转支承1的圆度误差最大值的位置；整形液压系统包括有机架14、整形油缸9、直线导轨10、滚珠丝杠副13、伺服电机12、轴承座11以及液压系统，整形油缸9在伺服电机12和滚珠丝杠副13的作用下，沿着安装在支架14上的直线导轨10运动到整形工位；整形油缸9在PLC控制系统和液压系统的共同作用下完成待整形的回转支承1的整形工作。PLC控制系统包括有PLC模块、显示器、键盘以及鼠标，针对不同型号尺寸的待待整形的回转支承1，通过在显示器上设置相关参数实现PLC控制系统的控制功能。在PLC控制系统发出相关控制指令的基础上，通过不同伺服电动机的驱动，实现夹紧液压系统、整形液压系统、回转工作台系统的相互运动以及电涡流传感器检测系统的实时检测。
本发明的新型回转支承圆度误差自动测量整形机包括回转工作台2，其上安装有夹紧机构支撑架3，夹紧油缸4通过直线导轨5、滚珠丝杠螺母副6、轴承座8固定在夹紧机构支撑架3上并由伺服电机7驱动从初始工位运动到夹紧工位以完成相关的夹紧动作。整形机构支撑架14固定在厂房场地上，整形油缸9通过直线导轨10、滚珠丝杠螺母副13、轴承座11固定在其上并由伺服电机12驱动从初始工位运动到整形工位以完成相关的整形动作。机架22固定在厂房场地上，检测机构支撑架16安装在其上，电涡流传感15通过直线导轨20、滚珠丝杠螺母副19、轴承座17固定在检测机构支撑架16上并由伺服电机18驱动从初始工位运动到检测工位以完成相关的检测准备动作。
本发明的一种新型回转支承圆度误差自动测量整形机所示，本发明的新型回转支承圆度误差自动测量整形机还包括精密回转支承21、伺服电机23，其中精密回转支承21安装在机架22上，其在伺服电机23驱动下带动回转工作台2完成旋转运动。
本发明为了适应不同材质和不同尺寸的回转支承圆度误差自动测量及整形要求，对整形油缸的整形夹具进行专门设计，整形夹具与整形油缸通过螺栓连接方式进行连接。本发明在遵循3点自定心原理的基础上，3个夹紧液压系统中的各自夹紧油缸4在各自相应的伺服电机7和滚珠丝杠副6的作用下，分别沿着安装在支架3上的直线导轨5同时将待整形的回转支承1夹紧；在夹紧液压系统完成自定心工作后，安装在机架22上的电涡流传感器15在伺服电机18和滚珠丝杠副19的作用下，沿着安装在支架16上的直线导轨20运动到检测位置；回转工作台在伺服电机23的带动下旋转360度以便电涡流传感器15检测待整形的回转支承1的圆度误差最大值的位置；在电涡流传感器15将待整形的回转支承1的圆度误差最大值的位置反馈给PLC控制系统，PLC控制系统控制旋转工作台运行将待整形的回转支承1的圆度误差最大值的位置正对整形液压系统以便回转支承整形。
   在本发明中，夹紧油缸4在伺服电机7和滚珠丝杠副6的作用下，沿着安装在支架3上的直线导轨5运动到夹紧位置；夹紧油缸4在PLC控制系统和液压系统的共同作用下完成待整形的回转支承1的夹紧工作。
在本发明中，电涡流传感器15在伺服电机18和滚珠丝杠副19的作用下，沿着安装在支架16上的直线导轨20运动到检测位置；电涡流传感器15将待整形的回转支承1的圆度误差实时反馈给PLC控制系统以判断待整形的回转支承1的圆度误差最大值的位置。
在本发明中，整形油缸9在伺服电机12和滚珠丝杠副13的作用下，沿着安装在支架14上的直线导轨10运动到整形工位；整形油缸9在PLC控制系统和液压系统的共同作用下完成待整形的回转支承1的整形工作。
本发明针对不同型号尺寸的待待整形的回转支承1，通过在显示器上设置相关参数实现PLC控制系统的控制功能。
本发明针对如下问题，在PLC控制程序中编制如下的控制程序：如果回转支承1的圆度误差最大值恰好在夹紧油缸处或是在其附近区域，此时将可能出现校正油缸和夹紧油缸干涉现象，图4（a）所示。当工件尺寸较小时干涉现象尤其突出。图4中，夹紧油缸4与整形油缸9之间不发生运动干涉的最小角度为β角，在油缸4和9都设计好后，对于确定的回转支承1来说β角是一定的，本发明将此β角度值输入到PLC控制系统。当电涡流传感器15找到最高点后，此时夹紧油缸4带动回转支承1旋转，当旋转到夹紧油缸4与整形油缸9之间的夹角达到β值时，停止旋转，如图4（a）所示；此时整形油缸伸出，将回转支承1顶紧，夹紧油缸4收回并松开回转支承1后返回其初始工位，回转工作台2带动夹紧油缸4反向旋转，但回转支承1未动，图4（b）所示。当旋转到夹紧油缸4与整形油缸9之间的夹角达到β值时，停止旋转，夹紧油缸4伸出，将回转支承1夹紧，整形油缸9收回并松开回转支承1后返回其初始工位，回转工作台2带动夹紧油缸4和回转支承1正向旋转，当旋转到夹紧油缸4与整形油缸9之间的夹角达到β值时，图4（c）所示，停止旋转。重复上面的步骤，直到回转支承1的圆度误差最大值旋转到正对整形油缸9处，图4（d）所示。此时整形油缸9开始校整形动作。需要说明的是，以上工作过程均在PLC控制程序中预先设置好，无需手动操作，可以自动完成。

Claims (3)

1.一种回转支承圆度误差自动测量整形机，其特征在于：包括有电涡流传感器检测系统、夹紧液压系统、整形液压系统、回转工作台系统、PLC控制系统，在夹紧液压系统完成自定心工作后，安装在机架（22）上的电涡流传感器（15）沿着安装在支架（16）上的直线导轨（20）运动到检测位置；回转工作台（2）在伺服电机（23）的带动下旋转360度以便电涡流传感器（15）检测待整形的回转支承1的圆度误差最大值的位置；
所述回转工作台系统包括有回转工作台（2）、精密回转支承（21）、机架（22）、伺服电机（23），所述的回转工作台（2）通过精密回转支承（21）安装于机架（22）上，回转工作台（2）通过伺服电机（23）带动旋转；
    所述夹紧液压系统包括有机架（3）、夹紧油缸（4）、直线导轨（5）、滚珠丝杠副（6）、伺服电机（7）、轴承座（8）以及液压系统，夹紧油缸（4）在伺服电机（7）和滚珠丝杠副（6）的作用下，沿着安装在支架（3）上的直线导轨（5）运动到夹紧位置；夹紧油缸（4）在PLC控制系统和液压系统的共同作用下完成待整形的回转支承（1）的夹紧工作；
    所述电涡流传感器检测系统包括有安装在机架（22）上的电涡流传感器（15）、机架（16）、轴承座（17）、伺服电机（18）、滚珠丝杠副（19）、直线导轨（20），电涡流传感器（15）在伺服电机（18）和滚珠丝杠副（19）的作用下，沿着安装在支架（16）上的直线导轨（20）运动到检测位置；电涡流传感器（15）将待整形的回转支承（1）的圆度误差实时反馈给PLC控制系统以判断待整形的回转支承（1）的圆度误差最大值的位置；
    所述的整形液压系统包括有机架（14）、整形油缸（9）、直线导轨（10）、滚珠丝杠副（13）、伺服电机（12）、轴承座（11）以及液压系统，整形油缸（9）在伺服电机（12）和滚珠丝杠副（13）的作用下，沿着安装在支架（14）上的直线导轨（10）运动到整形工位；整形油缸（9）在PLC控制系统和液压系统的共同作用下完成待整形的回转支承（1）的整形工作。
2. 根据权利要求1所述的回转支承圆度误差自动测量整形机，其特征在于：所述的PLC控制系统包括有PLC模块、显示器、键盘以及鼠标，针对不同型号尺寸的待待整形的回转支承（1），通过在显示器上设置相关参数实现PLC控制系统的控制功能。
3.根据权利要求1所述的回转支承圆度误差自动测量整形机，其特征在于：在PLC控制系统发出相关控制指令的基础上，通过不同伺服电动机的驱动，实现夹紧液压系统、整形液压系统、回转工作台系统的相互运动以及电涡流传感器检测系统的实时检测。
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