CN104713509A

CN104713509A - 关节轴承径向游隙的测量装置

Info

Publication number: CN104713509A
Application number: CN201510131052.7A
Authority: CN
Inventors: 齐效文; 赵元亮; 刘长鑫; 王佳璐; 王艳宇; 杨奎; 黄磊; 裴桃林
Original assignee: Hawk Navigator Outage End Equipment Technology Qinhuangdao Co Ltd
Current assignee: Hawk Navigator Outage End Equipment Technology Qinhuangdao Co Ltd
Priority date: 2015-03-25
Filing date: 2015-03-25
Publication date: 2015-06-17

Abstract

本发明涉及一种关节轴承径向游隙的测量装置，所述装置由进给系统，测量系统，夹具系统和机架组成；其中，进给系统由控制系统控制；进给系统由左进给系统和右进给系统组成，左进给系统和右进给系统分别对称设置于夹具系统的两侧；测量系统包括位移传感器和燕尾槽滑台。另外，左右进给系统采用伺服电机驱动。采用该结构后，该装置在测量径向游隙过程中，不仅检测精度高，而且检测过程的自动化程度也高。

Description

关节轴承径向游隙的测量装置

技术领域

本发明涉及一种关节轴承径向游隙的测量装置。

背景技术

关节轴承也称为球面滑动轴承，在航空航天、工程机械、水利水电等领域有着广泛的应用。游隙是关节轴承成品检测与选用、固定安装、寿命试验、摩擦磨损机理等多项工业应用和试验研究的评判标准和主要依据，直接影响关节轴承的使用寿命，因此对关节轴承的游隙测量设备进行研究开发，具有重要的意义。

“一种关节轴承轴向游隙和径向游隙的检测装置”（专利申请号：CN201010616836.6）公开了一种用于测量关节轴承轴向游隙和径向游隙的检测装置。该装置能够实现关节轴承径向游隙的检测，但该装置在测量径向游隙过程中，必须借助人工操作测量装置的移动才能完成径向游隙的测量，这便产生了操作不便、自动化程度不高的问题。同时在测量游隙过程中，测量误差较大、游隙检测的精度也不高。

发明内容

为了克服现有技术存在的上述问题，本发明提供一种关节轴承径向游隙的测量装置。该发明在测量径向游隙过程中，不仅检测精度高，而且检测过程的自动化程度也高。

为解决上述技术问题，本发明提供的一种关节轴承径向游隙的测量装置。所述装置由进给系统、测量系统、夹具系统和机架组成；其中，进给系统由控制系统控制；进给系统由左进给系统和右进给系统组成，左进给系统和右进给系统分别对称设置于夹具系统的两侧。

夹具系统的夹具座设置有通孔Ⅰ，压紧片设置有通孔Ⅱ，套杯设置有凸台，凸台的外径与被测关节轴承的内孔直径大小相等，且凸台、通孔Ⅰ与通孔Ⅱ同轴线；套杯固定安装在夹具座的上面，套杯的凸台深入关节轴承的内孔里，压紧片固定安装在关节轴承的上面，且通过螺钉将关节轴承压在套杯的凸台上。

左进给系统的伺服电机Ⅰ固定安装在导轨Ⅰ的左端，导轨Ⅰ为中空结构，导轨Ⅰ的底部固定安装在机架上，伺服电机Ⅰ输出轴与滚珠丝杠Ⅰ固定连接,且滚珠丝杠Ⅰ位于导轨Ⅰ的中间；滑块Ⅰ活动安装在导轨Ⅰ上, 滑块Ⅰ的底部与滚珠丝杠Ⅰ通过螺纹连接在一起，滚珠丝杠Ⅰ转动可带动滑块Ⅰ沿导轨Ⅰ作直线运动；称重传感器Ⅰ固定安装在径向称重传感器支架Ⅰ上,径向称重传感器支架Ⅰ固定安装在滑块Ⅰ上；两个顶杆Ⅰ中间均通过直线轴承Ⅰ活动支撑在径向直线轴承座Ⅰ上, 每个顶杆Ⅰ的左端均通过连接件Ⅰ与称重传感器Ⅰ固定连接, 每个顶杆Ⅰ的右端均通过测量头支架Ⅰ与测量头Ⅰ固定连接, 测量头Ⅰ位于测量头支架I中心部位。

测量系统的位移传感器通过位移传感器支架固定安装在燕尾槽滑台上，燕尾槽滑台安装在滑台底座上，滑台底座固定安装在机架上。

右进给系统的伺服电机Ⅱ固定安装在导轨Ⅱ的左端，导轨Ⅱ为中空结构，导轨Ⅱ的底部固定安装在机架上，伺服电机Ⅱ输出轴与滚珠丝杠Ⅱ固定连接,且滚珠丝杠Ⅱ位于导轨Ⅱ的中间；滑块Ⅱ活动安装在导轨Ⅱ上, 滑块Ⅱ的底部与滚珠丝杠Ⅱ通过螺纹连接在一起，且滚珠丝杠Ⅱ转动可带动滑块Ⅱ沿导轨Ⅱ作直线运动；称重传感器Ⅱ固定安装在径向称重传感器支架Ⅱ上,径向称重传感器支架Ⅱ固定安装在滑块Ⅱ上；两个顶杆Ⅱ中间均通过直线轴承Ⅱ活动支撑在径向直线轴承座Ⅱ上, 每个顶杆Ⅱ的左端均通过连接件Ⅱ与称重传感器Ⅱ固定连接, 每个顶杆Ⅱ的右端均通过测量头支架Ⅱ与测量头Ⅱ固定连接, 测量头Ⅱ位于测量头支架Ⅱ中心部位。

所述的控制系统为PLC智能控制系统。

所述的测量头Ⅰ由定块Ⅰ、转块Ⅰ、销轴Ⅰ组成，转块Ⅰ一侧开有V型槽，另一侧通过销轴Ⅰ与定块Ⅰ铰接在一起。测量头Ⅱ由定块Ⅱ、转块Ⅱ、销轴Ⅱ组成，转块Ⅱ一侧开有V型槽，另一侧通过销轴Ⅱ与定块Ⅱ铰接在一起。测量过程中，测量头Ⅰ的转块Ⅰ与测量头Ⅱ的转块Ⅱ共同夹紧关节轴承的外圈。

本发明的有益效果是（为简洁起见，本段未区分左右进给系统的各组成部件，比如伺服电机Ⅰ与伺服电机Ⅱ，在此统称为伺服电机）：本发明的进给系统采用伺服电机驱动，且进给系统由控制系统控制，控制系统采用PLC智能控制系统。在测量过程中，通过PLC智能控制系统控制伺服电机，进而通过滚珠丝杠、滑块、顶杆等控制测量头的移动，同时，根据称重传感器显示所加载荷的大小来判断测量头的停止与移动，使得本装置对测量头的位移和力能够准确地进行检测和控制，进而能够准确地进行加载和卸载，提高了整个装置的自动化程度。另外，结合利用位移传感器来检测关节轴承径向游隙，这使得本装置对关节轴承径向游隙测量的精度得到很大的提高。

附图说明

图1为关节轴承径向游隙的测量装置的结构示意图；

图2为图1中H处的局部放大图；

图3示出了在左进给系统中，伺服电机Ⅰ、滚珠丝杠Ⅰ与滑块Ⅰ的连接关系；

图4示出了在右进给系统中，伺服电机Ⅱ、滚珠丝杠Ⅱ与滑块Ⅱ的连接关系；

图5为夹具系统的剖视图（含关节轴承和机架）；

图6为夹具系统的俯视图（含关节轴承，顶杆Ⅰ、Ⅱ，测量头支架Ⅰ、Ⅱ，测量头Ⅰ、Ⅱ时）；

图7为套杯的结构示意图；

图8为压紧片的结构示意图；

图9为测量头I的结构示意图；

图10为测量头Ⅱ的结构示意图；

图11为测量系统的结构示意图。

在上述附图中，1.机架，2.伺服电机Ⅰ，3.导轨Ⅰ，4.称重传感器Ⅰ，5.径向称重传感器支架Ⅰ，6.滑块Ⅰ，7.顶杆Ⅰ，8.位移传感器，9.燕尾槽滑台，10.测量头支架Ⅰ，11.夹具系统，11.1.套杯，11.2.压紧片，11.3.夹具座，11.4.螺钉，12.关节轴承，13.测量头支架Ⅱ，14.位移传感器支架，15.滑台底座，16.上顶杆Ⅱ，17.滑块Ⅱ，18.径向称重传感器支架Ⅱ，19.称重传感器Ⅱ，20.导轨Ⅱ，21.伺服电机Ⅱ，22.连接件Ⅱ，23.直线轴承Ⅱ，24.径向直线轴承座Ⅱ，25.测量头Ⅱ，25.1.定块Ⅱ，25.2.销轴Ⅱ，25.3.转块Ⅱ，26.测量头Ⅰ，26.1.定块Ⅰ，26.2.销轴Ⅰ26.3.转块Ⅰ，27.径向直线轴承座Ⅰ，28.直线轴承Ⅰ，29.连接件Ⅰ，30.通孔Ⅰ，31.通孔Ⅱ，32.凸台，33.滚珠丝杠Ⅰ，34滚珠丝杠Ⅱ。

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。

图1为本发明公开的一种关节轴承径向游隙的测量装置。为叙述方便，下文中所称的“左”、“右”与附图本身的左右方向一致，但并不对本发明的结构起到限定作用。结合图2至图11可知，该装置由进给系统、测量系统、夹具系统11和机架1组成；其中，进给系统由左进给系统和右进给系统组成，左进给系统和右进给系统分别对称设置于夹具系统11的两侧。

夹具系统11由螺钉11.4、夹具座11.3、压紧片11.2、套杯11.1组成；其中，夹具座11.3设置有通孔Ⅰ30，压紧片11.2设置有通孔Ⅱ31，套杯11.1设置有凸台32，凸台32的外径与被测关节轴承12的内孔直径大小相等，且凸台32、通孔Ⅰ30与通孔II31同轴线；套杯11.1通过螺钉固定安装在夹具座11.3的上面，套杯11.1的凸台32深入关节轴承12的内孔里，压紧片11.2固定安装在关节轴承12的上面，且通过螺钉11.4将关节轴承12压在套杯11.1的凸台32上。

左进给系统包括伺服电机Ⅰ2，滚珠丝杠Ⅰ33，导轨Ⅰ3，滑块Ⅰ6，径向称重传感器支架Ⅰ5，称重传感器Ⅰ4，顶杆Ⅰ7，连接件Ⅰ29，测量头支架Ⅰ10，测量头Ⅰ26，直线轴承Ⅰ28，径向直线轴承座Ⅰ27。

伺服电机Ⅰ2固定安装在导轨Ⅰ3的左端，导轨Ⅰ3为中空结构，导轨Ⅰ3的底部固定安装在机架1上，伺服电机Ⅰ2输出轴与滚珠丝杠Ⅰ33固定连接,且滚珠丝杠Ⅰ33位于导轨Ⅰ3的中间；滑块Ⅰ6活动安装在导轨Ⅰ3上, 且滑块Ⅰ6可沿着导轨Ⅰ3作直线移动, 滑块Ⅰ6的底部与滚珠丝杠Ⅰ33通过螺纹连接在一起，滚珠丝杠Ⅰ33转动可带动滑块Ⅰ6沿导轨Ⅰ3作直线运动；称重传感器Ⅰ4固定安装在径向称重传感器支架Ⅰ5上,径向称重传感器支架Ⅰ5固定安装在滑块Ⅰ6上；顶杆Ⅰ7的个数为两个,且这两个顶杆Ⅰ7中间均通过直线轴承Ⅰ28活动支撑在径向直线轴承座Ⅰ27上, 每个顶杆Ⅰ7的左端均通过连接件Ⅰ29与称重传感器Ⅰ4固定连接, 每个顶杆Ⅰ7的右端均通过测量头支架Ⅰ10与测量头Ⅰ26固定连接, 测量头Ⅰ26位于测量头支架Ⅰ10中心部位。

测量系统包括位移传感器8和燕尾槽滑台9；位移传感器8通过位移传感器支架14固定安装在燕尾槽滑台9上，燕尾槽滑台9安装在滑台底座15上，同时，滑台底座15固定安装在机架1上。

右进给系统包括伺服电机Ⅱ21、滚珠丝杠Ⅱ34、导轨Ⅱ20和滑块Ⅱ17，径向称重传感器支架Ⅱ18，称重传感器Ⅱ19，顶杆Ⅱ16，连接件Ⅱ22，测量头支架Ⅱ13，测量头Ⅱ25，直线轴承Ⅱ23，径向直线轴承座Ⅱ24；伺服电机Ⅱ21固定安装在导轨Ⅱ20的左端，导轨Ⅱ20为中空结构，导轨Ⅱ20的底部固定安装在机架1上，伺服电机Ⅱ21输出轴与滚珠丝杠Ⅱ34固定连接,且滚珠丝杠Ⅱ34位于导轨Ⅱ20的中间；滑块Ⅱ17活动安装在导轨Ⅱ20上, 且滑块Ⅱ17可沿着导轨Ⅱ20作直线移动, 滑块Ⅱ17的底部与滚珠丝杠Ⅱ34通过螺纹连接在一起，且滚珠丝杠Ⅱ34转动可带动滑块Ⅱ17沿导轨Ⅱ20作直线运动；称重传感器Ⅱ19固定安装在径向称重传感器支架Ⅱ18上,径向称重传感器支架Ⅱ18固定安装在滑块Ⅱ17上；顶杆Ⅱ16的个数为两个,且这两个顶杆Ⅱ16中间均通过直线轴承Ⅱ23活动支撑在径向直线轴承座Ⅱ24上, 每个顶杆Ⅱ16的左端均通过连接件Ⅱ22与称重传感器Ⅱ19固定连接, 每个顶杆Ⅱ16的右端均通过测量头支架Ⅱ18与测量头Ⅱ25固定连接, 测量头Ⅱ25位于测量头支架Ⅱ18中心部位。

所述测量头Ⅰ26由定块Ⅰ26.1、转块Ⅰ26.3、销轴Ⅰ26.2组成，转块Ⅰ26.3一侧开有V型槽，另一侧通过销轴Ⅰ26.2与定块Ⅰ26.1铰接在一起。测量头Ⅱ25由定块Ⅱ25.1、转块Ⅱ25.3、销轴Ⅱ25.2组成，转块Ⅱ25.3一侧开有V型槽，另一侧通过销轴Ⅱ25.2与定块Ⅱ25.1铰接在一起，并且能够绕销轴Ⅱ25.2旋转。测量过程中，转块Ⅰ26.3与转块Ⅱ25.3共同夹紧关节轴承12外圈。

所述伺服电机Ⅰ2和伺服电机Ⅱ21均由PLC智能控制系统控制。

所述的左进给系统和右进给系统关于夹具座11.3位置对称。另外，左右进给系统的各组成零部件相同(比如：伺服电机Ⅰ2与伺服电机Ⅱ21的型号参数相同，径向称重传感器支架II18与径向称重传感器支架Ⅰ5的形状结构、尺寸等相同)，这样方便各零件的购买和安装。

本发明的工作过程大致如下：

a、系统给电，PLC智能控制系统打开，控制伺服电机Ⅰ2输出轴的转动，进而通过滚珠丝杠Ⅰ33、滑块Ⅰ6、顶杆Ⅰ7等控制测量头Ⅰ26后退（即是远离夹具系统11）；控制伺服电机Ⅱ21输出轴的转动，进而通过滚珠丝杠Ⅱ34，滑块Ⅱ17，顶杆Ⅱ16等控制测量头Ⅱ25后退（即是远离夹具系统11）；为安装被测关节轴承12提供空间。

b、按上述，将被测关节轴承12安装到夹具系统11上（即关节轴承12的内圈被固定安装在套杯11.1的凸台32外，压紧片11.2通过螺钉11.4将关节轴承12压在套杯11.1的凸台32上，而此时关节轴承12的内圈仍可相对外圈转动），同时调整测量头Ⅰ26的转块Ⅰ26.3和测量头Ⅱ25的转块Ⅱ25.3，使其与关节轴承12的外圈自动定位。

c、通过PLC智能控制系统，控制测量头Ⅱ25、测量头Ⅰ26的移动，使测量头Ⅱ25、测量头Ⅰ26靠近关节轴承12。

d、按试验要求设置试验力(比如，设置试验力为50N)，通过PLC智能控制系统控制伺服电机Ⅰ2，进而控制测量头Ⅰ26前进（即是向夹具系统11移动），当测量头Ⅰ26的转块Ⅰ26.3与关节轴承12接触并且称重传感器Ⅰ4显示压力值为50N时，停止前进。

e、通过PLC智能控制系统控制伺服电机Ⅱ21，进而控制测量头Ⅱ25前进（即是向夹具系统11移动）。当测量头Ⅱ25的转块Ⅱ25.3与关节轴承12的内圈刚开始接触时（一般，当称重传感器Ⅱ19显示压力值为2N时，认为测量头Ⅱ25的转块Ⅱ25.3与关节轴承12的内圈刚开始接触）。此时，微调燕尾槽滑台9，使之缓慢滑动，调整位移传感器8的触头与测量头支架Ⅰ10端部的接触位置，并且使位移传感器8的触头顶紧测量头支架Ⅰ10端部（一般情况下，当位移传感器8有少量的压缩位移量，比如0.01mm，则可认为位移传感器8的触头已经顶紧测量头支架Ⅰ10端部），通过螺钉接将位移传感器8固定在燕尾槽滑台9上，并将燕尾槽滑台9锁住（即：将燕尾槽滑台9处于不可滑动状态），同时将位移传感器8示数记下，作为示数I。

f、设置相同的试验力(比如，上述设置了试验力为50N，那么这次也设置试验力为50N)。通过PLC智能控制系统继续控制测量头Ⅱ25前进，使测量头Ⅱ25的转块Ⅱ25.3与关节轴承12的内圈接触。当称重传感器Ⅱ19显示压力值为50N时，停止测量头Ⅱ25的移动。在称重传感器Ⅱ19的压力示值从2N逐渐增加至50N的过程中，通过PLC智能控制系统同时控制伺服电机I2，进而控制测量头Ⅰ26后退，并且测量头Ⅰ26后退的速度略高于测量头Ⅱ25的前进速度，当称重传感器Ⅰ4显示压力值为2N或者小于2N时，停止测量头Ⅰ26的移动。当测量头Ⅱ25、测量头Ⅰ26都停止不动后，等待5分钟，读取位移传感器8的示数，并记下的数据，作为示数Ⅱ，则示数Ⅱ与示数Ⅰ的差值即为本次试验得出的关节轴承径向游隙值。

g、将燕尾槽滑台9解锁（即：将燕尾槽滑台9处于可滑动状态），向后滑动燕尾槽滑台9，进而带动位移传感器8后退。同时，通过PLC智能控制系统控制控制测量头支架Ⅱ13、测量头支架Ⅰ10、测量头Ⅱ25、测量头Ⅰ26后退。将关节轴承Ⅰ2从夹具系统11中取下。

h、系统断电，即完成一次测量过程。适当旋转关节轴承12内圈相对外圈一定的角度(比如5︒)，重复上述步骤三到五次并取其平均值即为关节轴承径向游隙值。

测量过程中，由于通过PLC智能控制系统控制伺服电机（为简洁起见，本段未区分左右进给系统的各组成部件，比如伺服电机Ⅰ2与伺服电机Ⅱ21，在此统称为伺服电机），进而通过滚珠丝杠、滑块、顶杆等控制测量头的移动，同时，根据称重传感器显示所加载荷的大小来判断测量头的停止与移动，使得本装置对测量头的位移和力能够准确地进行检测和控制，进而能够准确地进行加载和卸载，提高了整个装置的自动化程度。另外，结合利用位移传感器来检测关节轴承径向游隙，这使得本装置对关节轴承径向游隙测量的精度得到很大的提高。

上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明并不限于以上实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims

1.一种关节轴承径向游隙的测量装置，其特征在于：所述装置由进给系统、测量系统、夹具系统、控制系统和机架组成；其中：进给系统由控制系统控制；进给系统由左进给系统和右进给系统组成，左进给系统和右进给系统分别对称设置于夹具系统的两侧；

所述夹具系统的夹具座设置有通孔Ⅰ，压紧片设置有通孔Ⅱ，套杯设置有凸台，凸台的外径与被测关节轴承的内孔直径大小相等，且凸台、通孔Ⅰ与通孔Ⅱ同轴线；所述套杯通过螺钉固定安装在夹具座的上面，套杯的凸台深入关节轴承的内孔里，压紧片固定安装在关节轴承的上面，且通过螺钉将关节轴承压在套杯的凸台上；

所述左进给系统的伺服电机Ⅰ固定安装在导轨Ⅰ的左端，导轨Ⅰ为中空结构，导轨Ⅰ的底部固定安装在机架上，伺服电机Ⅰ输出轴与滚珠丝杠Ⅰ固定连接，且滚珠丝杠Ⅰ位于导轨Ⅰ的中间；滑块Ⅰ活动安装在导轨Ⅰ上方，滑块Ⅰ的底部与滚珠丝杠Ⅰ通过螺纹连接在一起，滚珠丝杠Ⅰ转动可带动滑块Ⅰ沿导轨Ⅰ作直线运动；称重传感器Ⅰ固定安装在径向称重传感器支架Ⅰ上，径向称重传感器支架Ⅰ固定安装在滑块Ⅰ上；两个顶杆Ⅰ中间均通过直线轴承Ⅰ活动支撑在径向直线轴承座Ⅰ上，每个顶杆Ⅰ的左端均通过连接件Ⅰ与称重传感器Ⅰ固定连接，每个顶杆Ⅰ的右端均通过测量头支架Ⅰ与测量头Ⅰ固定连接, 测量头Ⅰ位于测量头支架Ⅰ中心部位；

所述测量系统的位移传感器Ⅰ通过位移传感器支架固定安装在燕尾槽滑台Ⅰ上，燕尾槽滑台Ⅰ安装在滑台底座上，同时，滑台底座固定安装在机架上；

所述右进给系统的伺服电机Ⅱ固定安装在导轨Ⅱ的左端，导轨Ⅱ为中空结构，导轨Ⅱ的底部固定安装在机架上，伺服电机Ⅱ输出轴与滚珠丝杠Ⅱ固定连接,且滚珠丝杠Ⅱ位于导轨Ⅱ的中间；滑块Ⅱ活动安装在导轨Ⅱ上方, 滑块Ⅱ的底部与滚珠丝杠Ⅱ通过螺纹连接在一起，且滚珠丝杠Ⅱ转动可带动滑块Ⅱ沿导轨Ⅱ作直线运动；称重传感器Ⅱ固定安装在径向称重传感器支架Ⅱ上，径向称重传感器支架Ⅱ固定安装在滑块Ⅱ上；两个顶杆Ⅱ中间均通过直线轴承Ⅱ活动支撑在径向直线轴承座Ⅱ上, 每个顶杆Ⅱ的左端均通过连接件Ⅱ与称重传感器Ⅱ固定连接, 每个顶杆Ⅱ的右端均通过测量头支架Ⅱ与测量头Ⅱ固定连接, 测量头Ⅱ位于测量头支架Ⅱ中心部位。

2.根据权利要求1所述的关节轴承径向游隙的测量装置，其特征在于：所述测量头Ⅰ由定块Ⅰ、转块Ⅰ、销轴Ⅰ组成，转块Ⅰ一侧开有Ⅴ型槽，另一侧通过销轴Ⅰ与定块Ⅰ铰接在一起；测量头Ⅱ由定块Ⅱ、转块Ⅱ、销轴Ⅱ组成，转块Ⅱ一侧开有Ⅴ型槽，另一侧通过销轴Ⅱ与定块Ⅱ铰接在一起。

3.根据权利要求1或2所述的关节轴承径向游隙的测量装置，其特征在于：所述的控制系统为PLC智能控制系统。