CN105823823B - 一种周向涡流阵列钢球表面质量检测装置 - Google Patents

一种周向涡流阵列钢球表面质量检测装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种周向涡流阵列钢球表面质量检测装置，包括机架、待检测钢球及控制系统，机架的顶端设置有进球仓，进球仓上开设有进球口；机架上还设置有钢球表面质量检测机构及钢球驱动机构，钢球表面质量检测机构包括涡流阵列探头及用于盛放待检测钢球的检测腔，检测腔位于进球仓的底端，涡流阵列探头包括多个均布在检测腔外围周圈的检测线圈；所述钢球驱动机构包括摩擦轮，摩擦轮位于检测腔的下方，摩擦轮的外围周圈开设有用于承托待检测钢球的凹槽，摩擦轮转动带动待检测钢球滚动。本发明采用周向涡流阵列的钢球表面展开方法，通过钢球的一维滚动即可实现球面的完全展开，简便易行。

Description

一种周向涡流阵列钢球表面质量检测装置
技术领域
本发明属于物体表面缺陷检测技术领域，尤其涉及一种周向涡流阵列钢球表面质量检测装置。
背景技术
钢球是轴承的关键基础组件，其表面质量直接影响着轴承的性能和寿命。在精密机械及仪器仪表中应用的轴承，滚动体表面的质量直接影响着仪器设备的精度、运动性能以及振动和噪声，严重情况下会导致机器仪表的运行故障。因此钢球表面缺陷检测是钢球及轴承制造行业中的关键工序。在钢球出厂前需要对其表面质量进行逐一的检测。
受检测成本因素的制约，国内的钢球制造厂商在检测时通常采用传统的人工灯检法，该方法自动化程度很低，并受限于人工检测的主观性，极易出现漏检及误检现象，限制了钢球及轴承行业的发展。
目前，已研制出的钢球表面质量检测装置中，所采用检测方法有包括光电检测技术、涡流探伤技术、超声检测技术和视觉检测技术。为了使被检测钢球能够完全展开，利用以上检测方法所建立的检测装置大多使用子午线展开法或经纬扫描式展开法。两种方法都需要展开机构使球体沿固定曲线路径的二维滚动使球面全展开，从而导致展开机构比较复杂，在实际应用中容易磨损，表面受到磨损的展开装置会导致球体的不充分展开，极易引起缺陷与漏检现象，所以必须要周期性更换展开装置，大大增加了维护成本。
由此可见，现有技术有待于进一步的改进和提高。
发明内容
本发明为避免上述现有技术存在的不足之处，提供了一种周向涡流阵列钢球表面质量检测装置。
本发明所采用的技术方案为：
一种周向涡流阵列钢球表面质量检测装置，包括机架、待检测钢球及控制系统，机架的顶端设置有进球仓，进球仓上开设有供待检测钢球穿入的进球口；机架上还设置有钢球表面质量检测机构及钢球驱动机构，钢球表面质量检测机构包括涡流阵列探头及用于盛放待检测钢球的检测腔，检测腔位于进球仓的底端，涡流阵列探头与上述控制系统相连，涡流阵列探头包括多个均布在检测腔外围周圈的检测线圈；所述钢球驱动机构包括摩擦轮，摩擦轮位于检测腔的下方，摩擦轮的外围周圈开设有用于承托待检测钢球的凹槽，摩擦轮转动带动待检测钢球滚动，凹槽上开设有与待检测钢球相适配的出球口。
所述检测腔的外围周圈设置有多个用于放置检测线圈的线圈安放仓，一个线圈安放仓内对应放置一个检测线圈，所有检测线圈配合形成能够覆盖半个待检测钢球的检测区域。
各所述线圈安放仓均与待检测钢球相切，且与各线圈安放仓相垂直的垂直面均过待检测钢球的球心。
相邻两个所述检测线圈的圆心与待检测钢球的球心连线的夹角小于30°，且相邻两个检测线圈在待检测钢球表面的扫描区域不重复。
所有所述检测线圈配合形成一个半球，该半球的直径与被检测钢球的直径之差大于0.8mm、小于2mm。
所述凹槽的截面呈V型，所述钢球驱动机构还包括带动摩擦轮旋转的驱动电机，驱动电机设置在机架的一侧，驱动电机与上述控制系统相连。
所述机架上还设置有钢球压持机构，钢球压持机构包括压杆和支撑轴承，压杆的一端与机架相铰接、另一端设置有压球轴承，压杆设置有压球轴承的一端伸入进球仓内，待检测钢球落入检测腔后，压球轴承在压杆的带动下落至待检测钢球的斜上方形成对待检测钢球的压持，所述检测腔未放置线圈安放仓的一侧开设有轴承仓，支撑轴承安装在轴承仓内，待检测钢球落入检测腔后，支承轴承形成对待检测钢球的横向支撑力。
所述压杆通过压球轴承作用在待检测钢球上的力分解为水平分力与竖直分力，水平分力与上述横向支撑力大小相等、方向相反。
所述钢球压持机构还包括压紧弹簧，压紧弹簧位于压杆的下方，压紧弹簧的一端与压杆的中部相连、另一端与机架相连。
所述机架上还设置有用于检测压杆位置的光电开关传感器，光电开关传感器与上述控制系统相连。
由于采用了上述技术方案，本发明所取得的有益效果为：
1、本发明中的检测腔和涡流阵列探头均静止不动，待检测钢球在摩擦轮的带动下进行一维滚动即可实现球面的完全展开，在相同的检测环境下，简化了展开机构的结构形式，减少了产品的加工成本，降低了设备的维护难度。
2、本发明中的摩擦轮采用摩擦系数比较高的非金属材料制作，待检测钢球在摩擦轮凹槽的作用下转动，摩擦轮不易磨损，摩擦轮转动过程中能带动待检测钢球充分展开，避免了漏检现象的发生，提高了检测精度。
3、本发明结构简单，安装维修方便，且制作成本较低。
附图说明
图1为本发明的轴测图。
图2为本发明的俯视图。
图3为本发明的正视图。
图4为图3的A-A向剖视图。
图5为本发明中检测腔与涡流阵列探头的相对位置关系示意图。
图6为本发明中检测线圈的连接关系示意图。
其中，
1、进球仓 2、进球口 3、压球轴承 4、压杆 5、压紧弹簧 6、待检测钢球 7、支撑轴承 8、摩擦轮 9、出球口 10、机架 11、驱动电机 12、线圈安放仓 13、检测线圈 14、线圈连接导线 15、检测腔 16、电流入口 17、电流出口
具体实施方式
下面结合附图和具体的实施例对本发明作进一步的详细说明，但本发明并不限于这些实施例。
如图1至图6所示，一种周向涡流阵列钢球表面质量检测装置，包括机架10、待检测钢球6及控制系统，机架10的顶端设置有进球仓1，进球仓1上开设有供待检测钢球6穿入的进球口2；机架10上还设置有钢球表面质量检测机构及钢球驱动机构，钢球表面质量检测机构包括涡流阵列探头及用于盛放待检测钢球6的检测腔15，检测腔15位于进球仓1的底端，涡流阵列探头与上述控制系统相连，涡流阵列探头包括多个均布在检测腔15外围周圈的检测线圈13，相邻两个检测线圈13通过线圈连接导线14相连，其中位于最外侧的两个检测线圈中的一个连通电流入口16、另外一个连通电流出口17；所述检测腔15的外围周圈设置有多个用于放置检测线圈13的线圈安放仓12，一个线圈安放仓12内对应放置一个检测线圈13，所有检测线圈13配合形成能够覆盖半个待检测钢球6的半球状的检测区域，该检测区域的直径与被检测钢球6的直径之差大于0.8mm、小于2mm；各所述线圈安放仓12均与待检测钢球6相切，且与各线圈安放仓12相垂直的垂直面均过待检测钢球6的球心；相邻两个所述检测线圈13的圆心与待检测钢球6的球心连线的夹角为α，α小于30°，且相邻两个检测线圈13在待检测钢球6表面的扫描区域不重复。
所述钢球驱动机构包括摩擦轮8，摩擦轮8位于检测腔15的下方，摩擦轮8采用摩擦系数比较高的非金属材料制作，摩擦轮8的外围周圈开设有用于承托待检测钢球6的凹槽，凹槽的截面呈V型，所述钢球驱动机构还包括带动摩擦轮旋转的驱动电机11，驱动电机11设置在机架10的一侧，驱动电机11与上述控制系统相连，摩擦轮8转动带动待检测钢球6在检测腔15内滚动，凹槽上沿摩擦轮8的径向开设有向内凹陷且与待检测钢球6相适配的出球口9，当出球口9转至正对待检测钢球6的时候，待检测钢球6在自重的作用下从检测腔15脱出并落入出球口9，之后在摩擦轮8的旋转带动下被裹挟带走。
所述控制系统包括计算机及数字信号处理器TMS320F2812，该数字信号处理器内设置有变频调幅电路，变频调幅电路主要由稳压电路、LC振荡电路、检波电路和放大偏置电路等几部分组成，涡流阵列探头将检测来的信号依次经LC振荡电路、检波电路和放大偏置电路后送入数字信号处理器的A/D输入端，数字信号处理器与计算机相连，由计算机完成对待检测钢球6的缺陷监测及分析。
所述机架10上还设置有钢球压持机构，钢球压持机构包括压杆4、压紧弹簧5及支撑轴承7，压杆4的一端与机架10相铰接、另一端设置有压球轴承3，压紧弹簧5位于压杆4的下方，压紧弹簧5的一端与压杆4的中部相连、另一端与机架10相连，压杆4设置有压球轴承3的一端伸入进球仓1内，待检测钢球6落入检测腔15后，压球轴承3在压杆4的带动下落至待检测钢球6的斜上方形成对待检测钢球6的压持，所述机架10上还设置有用于检测压杆4位置的光电开关传感器，光电开关传感器与上述控制系统相连；所述检测腔15未放置线圈安放仓12的一侧开设有轴承仓，支撑轴承7安装在轴承仓内，待检测钢球6落入检测腔15后，支承轴承7形成对待检测钢球6的横向支撑力，所述压杆4通过压球轴承3作用在待检测钢球6上的力分解为水平分力与竖直分力，水平分力与上述横向支撑力大小相等、方向相反，也就是说水平分力与横向支撑力构成力的平衡系，待检测钢球6在竖直分力的作用下被压在摩擦轮8的凹槽内，并在摩擦轮8的带动下滚动。
利用本发明对钢球进行表面质量监测的过程大致为：待检测钢球6通过进球口2进入进球仓1，向上抬起压杆4，待检测钢球6顺利落入位于进球仓1底部的检测腔15，压杆4在压紧弹簧5的作用下通过顶端的压球轴承3并结合支撑轴承7将待检测钢球6固定在纵向平面上，摩擦轮8周圈的凹槽限制了待检测钢球6在横向平面上的运动。当光电开关传感器检测到压杆4有位置变动时，表明待检测钢球6已经进入检测腔15中，此时启动驱动电机11并给检测线圈13通电，待检测钢球6在摩擦轮8的带动下在检测腔15内滚动，涡流阵列探头开始检测，待检测钢球6表面经过涡流阵列探头的完全检测，通过出球口9被摩擦轮8带出检测腔15。下一个待检测钢球6从进球口2进入，重复执行上述操作，从而实现了对待检测钢球6表面质量的自动检测。
本发明中未述及的部分采用或借鉴已有技术即可实现。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明的精神所作的举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (8)

1.一种周向涡流阵列钢球表面质量检测装置，其特征在于，包括机架、待检测钢球及控制系统，机架的顶端设置有进球仓，进球仓上开设有供待检测钢球穿入的进球口；机架上还设置有钢球表面质量检测机构及钢球驱动机构，钢球表面质量检测机构包括涡流阵列探头及用于盛放待检测钢球的检测腔，检测腔位于进球仓的底端，涡流阵列探头与上述控制系统相连，涡流阵列探头包括多个均布在检测腔外围周圈的检测线圈；所述钢球驱动机构包括摩擦轮，摩擦轮位于检测腔的下方，摩擦轮的外围周圈开设有用于承托待检测钢球的凹槽，摩擦轮转动带动待检测钢球滚动，凹槽上开设有与待检测钢球相适配的出球口；
所述机架上还设置有钢球压持机构，钢球压持机构包括压杆和支撑轴承，压杆的一端与机架相铰接、另一端设置有压球轴承，压杆设置有压球轴承的一端伸入进球仓内，待检测钢球落入检测腔后，压球轴承在压杆的带动下落至待检测钢球的斜上方形成对待检测钢球的压持，所述检测腔未放置线圈安放仓的一侧开设有轴承仓，支撑轴承安装在轴承仓内，待检测钢球落入检测腔后，支承轴承形成对待检测钢球的横向支撑力；
所述压杆通过压球轴承作用在待检测钢球上的力分解为水平分力与竖直分力，水平分力与上述横向支撑力大小相等、方向相反。
2.根据权利要求1所述的一种周向涡流阵列钢球表面质量检测装置，其特征在于，所述检测腔的外围周圈设置有多个用于放置检测线圈的线圈安放仓，一个线圈安放仓内对应放置一个检测线圈，所有检测线圈配合形成能够覆盖半个待检测钢球的检测区域。
3.根据权利要求2所述的一种周向涡流阵列钢球表面质量检测装置，其特征在于，各所述线圈安放仓均与待检测钢球相切，且与各线圈安放仓相垂直的垂直面均过待检测钢球的球心。
4.根据权利要求3所述的一种周向涡流阵列钢球表面质量检测装置，其特征在于，相邻两个所述检测线圈的圆心与待检测钢球的球心连线的夹角小于30°，且相邻两个检测线圈在待检测钢球表面的扫描区域不重复。
5.根据权利要求2所述的一种周向涡流阵列钢球表面质量检测装置，其特征在于，所有所述检测线圈配合形成一个半球，该半球的直径与被检测钢球的直径之差大于0.8mm、小于2mm。
6.根据权利要求1所述的一种周向涡流阵列钢球表面质量检测装置，其特征在于，所述凹槽的截面呈V型，所述钢球驱动机构还包括带动摩擦轮旋转的驱动电机，驱动电机设置在机架的一侧，驱动电机与上述控制系统相连。
7.根据权利要求1所述的一种周向涡流阵列钢球表面质量检测装置，其特征在于，所述钢球压持机构还包括压紧弹簧，压紧弹簧位于压杆的下方，压紧弹簧的一端与压杆的中部相连、另一端与机架相连。
8.根据权利要求1所述的一种周向涡流阵列钢球表面质量检测装置，其特征在于，所述机架上还设置有用于检测压杆位置的光电开关传感器，光电开关传感器与上述控制系统相连。
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