CN106076872B - 轴承钢球直径自动测量分选设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及轴承生产技术领域，尤其涉及轴承钢球直径自动测量分选设备。本发明包括控制柜、自动送料机构、差动式电感传感器测量直径机构、自动分选机构；采用料斗配合钢球挡板、光电传感器实现钢球的自动落料，PLC系统控制气缸实现自动送料，差动式的电感传感器对轴承钢球直径进行测量以提高测量的精度，分选箱配合PLC控制完成对钢球分档自动分选，并挑选出不合格的钢球，通过自动落料、差动式的电感传感器的高精度测量钢球直径以及由PLC控制的分选箱实现对钢球的自动测量分选过程。

Description

轴承钢球直径自动测量分选设备

技术领域

本发明涉及轴承生产装配技术领域，尤其涉及轴承钢球直径自动测量分选设备。

背景技术

钢球直径直接影响轴承的动态工作特性，因此，安装前检测钢球直径并对其进行分选对球轴承具有重要的现实意义。目前国内大多数轴承厂家都采用人工分选或专用的量具对钢球直径进行测量和分选，其中人工分选法应用时间最长、应用范围最广。在生产线上的钢球检测还停留在较原始的方法阶段，使用杠杆千分尺对钢球进行检测，此方法的优点在于检测效率高，方便可行，但杠杆千分尺分辨率低，无法实现高精度钢球直径的检测工作，且由于检验人员使用千分尺的熟练程度不同，导致测量值重复性差、测量不准确的问题。对于高精度钢球的检测在生产线中尚无较好的解决方法。对大量滚子进行离线检测，需要投入大量人力、物力，据相关资料统计显示，一个熟练的操作工每分钟能够完成测量的数量大约为50-60个，一个班次的工作人员需要8到10个，并且长时间重复机械式劳动会使操作人员产生疲劳，导致测量结果出现偏差，工作效率降低，影响工厂效益收益。因此采用自动测量分选替代人工分选是必然趋势。

发明内容

本发明所要解决的技术问题，是针对上述存在的技术不足，提供基于差动电感传感器的轴承钢球直径自动测量分选设备，采用料斗配合钢球挡板、光电传感器实现钢球的自动落料，差动式的电感传感器对轴承钢球直径进行测量以提高测量的精度，分选箱配合PLC控制完成对钢球分档自动分选，并挑选出不合格的钢球，通过自动落料、差动式的电感传感器的高精度测量钢球直径以及由PLC控制的分选箱实现对钢球的自动测量分选过程。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：包括控制柜、料斗支架、料斗、气缸、钢球挡板、气压缸伸缩臂、 橡皮套、光电传感器、传感器支架、传感器水平调整座、六角螺钉、 A被测钢球、钢球滑槽、钢球凹孔、钢球分选箱、钢球滑道、滑道连接口、挡板电磁铁、弹簧挡板、电感传感器；控制柜为长方形壳体；料斗支架底端焊接在控制柜顶面中轴线一侧；料斗 为一个漏斗状，焊接在料斗支架顶端；气缸通过螺栓连接在控制柜顶面的中轴线上；钢球滑槽位于气缸的前端，焊接在控制柜顶面的中轴线上；气缸的气压缸伸缩臂进入钢球滑槽中，并在其端头套入橡皮套；钢球滑槽的侧面（靠近气缸的一端）设置一个滑道连接口；钢球滑槽的上面，滑道连接口的顶部焊接钢球挡板；光电传感器通过螺栓固定在控制柜顶面的中轴线上的一侧；传感器支架通过螺栓安装在钢球滑槽的末端；传感器水平调整座通过2个六角螺钉安装在传感器支架的顶面；钢球凹孔位于钢球滑槽底面并位于测量探针的正下方；钢球分选箱放置在钢球滑槽的末端；挡板电磁铁通过螺栓固定在控制柜内部钢球挡板正下方；弹簧挡板通过合页固定在钢球滑槽的侧面。

进一步优化本技术方案，所述的料斗安装位置高于钢球滑槽，底部的孔的直径为被分选钢球的尺寸。

进一步优化本技术方案，所述的测量钢球直径的传感器为差动式电感传感器，包括A线圈、磁性测量极板、B线圈、绝缘外壳、测量探针和弹簧；绝缘外壳插入传感器水平调整座上，其外部为绝缘材料，内部上端和下端为铁棒；绝缘外壳内部的上端和下端的铁棒分别缠绕A线圈、B线圈；磁性测量极板插入绝缘外壳的中心部位；测量探针插在绝缘外壳的中轴线；弹簧穿进测量探针并位于磁性测量极板上部卡在绝缘外壳内部。

进一步优化本技术方案，所述的钢球分选箱，包括、滑道挡板、分选箱翻板、连杆、电磁铁、转轴、衔铁、合格品料盒、不合格品料盒，滑道挡板有2块，焊接在钢球分选箱顶部中轴线的两端，并与钢球滑槽对接；分选箱翻板通过转轴连接在滑道挡板上；连杆一端焊接在转轴中间位置，另一端焊接衔铁；电磁铁安装在分选箱内部且位于衔铁的正下方；合格品料盒根据所分选的钢球直径分为多个，插进钢球分选箱内；不合格品料盒放置在分选箱的末端，根据被测钢球所需分选的尺寸分成多个合格品料盒和1个不合格品料盒。

进一步优化本技术方案，所述的电磁铁通过PLC控制实现通电来吸引衔铁。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：1、料斗安装位置高于钢球滑槽，钢球进入料斗后在重力的作用下通过滑道进入钢球滑槽而不用额外提供动力装置，底部的孔的直径为被分选钢球的尺寸，保证了单个钢球通过滑道，避免了送料时卡料的现象；2、测量钢球直径的传感器为差动式电感传感器比普通电感传感器的测量精度提高一倍，达到0.1微米的量级，使得钢球的分选结果更加精确，便于轴承的装配；3、钢球分选箱根据被测钢球所需分选的尺寸分成多个合格品料盒和1个不合格品料盒，细分了轴承的钢球的分选结果并区分出不在测量范围之内的不合格钢球；4、电磁铁通过PLC控制实现通电来吸引衔铁，从而控制了翻板的打开时间，使得被测量的钢球中同一个档次合格钢球进入对应的合格品料盒中，这样设计结构简单合理，测量分选精度高，工作效率提高。

附图说明

图1为轴承钢球直径自动测量分选设备轴测图。

图2为轴承钢球直径自动测量分选设备主视图。

图3为分选箱结构示意图。

图4为钢球分选示意图。

图5为图1中A-A位置剖视图。

图6为图1中位置B处的局部放大图。

图中，1、控制柜；2、料斗支架；3、料斗；4、气缸；5、钢球挡板；6、气压缸伸缩臂；7、橡皮套；8、光电传感器；9、传感器支架；10、传感器水平调整座；11、六角螺钉；12、A线圈；13、磁性测量极板；14、B线圈；15、绝缘外壳；16、测量探针；17、被测钢球；18、钢球滑槽；19、钢球凹孔；20、钢球分选箱；21、滑道挡板；22、分选箱翻板；23、连杆；24、电磁铁；25、转轴；26、衔铁；27、合格品料盒；28、不合格品料盒；29、弹簧；30、钢球滑道；31滑道连接口；32、挡板电磁铁；33、弹簧挡板；34、电感传感器；B、位置B(局部放大图6所对应的位置)。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

具体实施方式一：结合图1所示，包括控制柜1、料斗支架2 、料斗 3、 气缸4、钢球挡板5、气压缸伸缩臂6、 橡皮套7、光电传感器8、传感器支架9、传感器水平调整座10、六角螺钉11、 A被测钢球17、钢球滑槽18、钢球凹孔19、钢球分选箱20、钢球滑道30、滑道连接口31、挡板电磁铁32、弹簧挡板33、电感传感器34；控制柜1为长方形壳体；料斗支架2底端焊接在控制柜1顶面中轴线一侧；料斗 3为一个漏斗状，焊接在料斗支架2顶端；气缸4通过螺栓连接在控制柜1顶面的中轴线上；钢球滑槽18位于气缸4的前端，焊接在控制柜1顶面的中轴线上；气缸4的气压缸伸缩臂6进入钢球滑槽18中，并在其端头套入橡皮套7；钢球滑槽18的侧面（靠近气缸4的一端）设置一个滑道连接口31；钢球滑槽18的上面，滑道连接口31的顶部焊接钢球挡板5；光电传感器8通过螺栓固定在控制柜1顶面的中轴线上的一侧；传感器支架9通过螺栓安装在钢球滑槽18的末端；传感器水平调整座10通过2个六角螺钉11安装在传感器支架9的顶面；钢球凹孔19位于钢球滑槽18底面并位于测量探针16的正下方；钢球分选箱20放置在钢球滑槽18的末端；挡板电磁铁32通过螺栓固定在控制柜1内部钢球挡板5正下方；弹簧挡板33通过合页固定在钢球滑槽18的侧面；料斗 3安装位置高于钢球滑槽18，底部的孔的直径为被分选钢球的尺寸；测量钢球直径的传感器为差动式电感传感器34，包括A线圈12、磁性测量极板13、B线圈14、绝缘外壳15、测量探针16和弹簧29；绝缘外壳15插入传感器水平调整座10上，其外部为绝缘材料，内部上端和下端为铁棒；绝缘外壳15内部的上端和下端的铁棒分别缠绕A线圈12、B线圈14；磁性测量极板13插入绝缘外壳15的中心部位；测量探针16插在绝缘外壳15的中轴线；弹簧29穿进测量探针16并位于磁性测量极板13上部卡在绝缘外壳15内部；钢球分选箱20，包括、滑道挡板21、分选箱翻板22、连杆23、电磁铁24、转轴25、衔铁26、合格品料盒27、不合格品料盒28，滑道挡板21有2块，焊接在钢球分选箱20顶部中轴线的两端，并与钢球滑槽18对接；分选箱翻板22通过转轴25连接在滑道挡板21上；连杆23一端焊接在转轴25中间位置，另一端焊接衔铁26；电磁铁24安装在分选箱20内部且位于衔铁26的正下方；合格品料盒27根据所分选的钢球直径分为多个，插进钢球分选箱20内；不合格品料盒28放置在分选箱20的末端，根据被测钢球所需分选的尺寸分成多个合格品料盒27和1个不合格品料盒28；电磁铁24通过PLC控制实现通电来吸引衔铁26。

工作原理介绍：如图1所示，将需分选的钢球倒入料斗 3中，位与底部的部分钢球会单个成排进入钢球滑道30中并通过滑道连接口31进入钢球滑槽18中，此时弹簧挡板33闭合（如图1中的局部放大图），被测钢球被夹持在弹簧挡板33与气压缸伸缩臂6之间而不滚动；光电传感器8给控制柜1一个信号，并触发挡板电磁铁32通电，吸引弹簧挡板33绕合页转动打开，同时控制柜1给气缸4一个信号，气压缸伸缩臂6伸出推动钢球沿钢球滑槽18滚动到钢球凹孔19中，实现钢球的定位；然后控制柜1给气缸4和挡板电磁铁32一个信号，气压缸伸缩臂6复位，挡板电磁铁32断电，弹簧挡板33复位，等待下一个钢球。

通过六角扳手调整图1中2个六角螺钉11的高度，从而将传感器水平调整座10调整到水平位置，进而保证了差动式电感传感器处于水平位置，消除测量钢球的传感器位置误差；钢球落入钢球凹孔19的同时钢球会触动差动式电感传感器的测量探针16（如图1中的A-A剖视图），与测量探针16连接的磁性测量极板13会上下移动，由于传感器的绝缘外壳15中的上端和下端的铁棒分别缠绕A线圈12 B线圈14，在通电的状态下A线圈12 B线圈14之间会产生磁场，故磁性测量极板13会上下移动在磁场中上下移动的同时会产生；根据电感传感器的数学模型可知，磁场中电感量的大小与线圈的匝数成正比，与气隙导磁率成正比，与气隙截面积成正比，与气隙的大小成反比；电磁场理论中，利用被测量磁路磁阻变化引起传感器线圈自感或互感系数的变化从而导致线圈电感量变化来实现非电量测量。在本发明中，A线圈12 B线圈匝数固定，变量为磁性测量极板13在磁场中与A线圈12和 B线圈14之间的距离，即理论中提到的气隙，磁性测量极板13会上下移会引起电感量的变化，从而实现将钢球直径的测量转换成电量的测量。A线圈12 和B线圈14和磁性测量极板13实现了差动式测量，可将测量结果的精度提高一倍。

图2分选箱结构示意图，分选箱配合PLC控制实现对钢球的分档筛选，当第一个钢球测量完毕后，控制柜1中PLC控制系统向电磁铁24发出信号，电磁铁24通电产生磁场并吸引衔铁26，衔铁26向电磁铁靠近的同时带动连杆23一端向下运动，连杆23的另一端由于焊接在转轴25上将使转轴旋转，这是与转轴连接的分选箱翻板22将打开；由差动式电感传感器测量完第一个钢球后，控制柜1再给气缸4和挡板电磁铁32一个信号，重复对第一个钢球的动作，将第二个钢球推到钢球凹孔19的位置，第二个钢球会将第一个钢球顶出，然后第一个钢球顺着钢球滑槽18落入打开的分选箱翻板22下的合格品料盒27中，经过以上动作实现对第一个钢球的自动分选，后续的钢球重复轴承钢球直径自动测量分选设备对第一个钢球的动作。

应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (1)

1.轴承钢球直径自动测量分选设备，其特征在于：包括控制柜(1)、料斗支架(2) 、料斗(3)、 气缸(4) 、钢球挡板(5)、气压缸伸缩臂(6)、 橡皮套(7)、光电传感器(8)、传感器支架(9)、传感器水平调整座(10)、六角螺钉(11)、 A被测钢球（17）、钢球滑槽（18）、钢球凹孔（19）、钢球分选箱（20）、钢球滑道（30）、滑道连接口（31）、挡板电磁铁（32）、弹簧挡板（33）、电感传感器（34）；

控制柜(1)为长方形壳体；料斗支架(2)底端焊接在控制柜(1)顶面中轴线一侧；料斗(3)为一个漏斗状，焊接在料斗支架(2)顶端；气缸(4)通过螺栓连接在控制柜(1)顶面的中轴线上；钢球滑槽（18）位于气缸(4)的前端，焊接在控制柜(1)顶面的中轴线上；气缸(4)的气压缸伸缩臂(6)进入钢球滑槽（18）中，并在其端头套入橡皮套(7)；钢球滑槽（18）侧面的靠近气缸(4)的一端，设置一个滑道连接口（31）；钢球滑槽（18）的上面、滑道连接口（31）的顶部焊接钢球挡板(5)；光电传感器(8)通过螺栓固定在控制柜(1)顶面的中轴线上的一侧；传感器支架(9)通过螺栓安装在钢球滑槽（18）的末端；传感器水平调整座(10)通过2个六角螺钉(11)安装在传感器支架(9)的顶面；钢球凹孔（19）位于钢球滑槽（18）底面并位于测量探针（16）的正下方；钢球分选箱（20）放置在钢球滑槽（18）的末端；挡板电磁铁（32）通过螺栓固定在控制柜(1)内部钢球挡板(5)正下方；弹簧挡板（33）通过合页固定在钢球滑槽（18）的侧面；

料斗 (3)安装位置高于钢球滑槽（18）；

电感传感器（34）为差动式，电感传感器(34)包括A线圈(12)、磁性测量极板(13)、B线圈（14）、绝缘外壳（15）、测量探针（16）和弹簧（29）；绝缘外壳（15）插入传感器水平调整座(10)上；绝缘外壳（15）内部的上端和下端的铁棒分别缠绕A线圈(12)、B线圈（14）；磁性测量极板(13)插入绝缘外壳（15）的中心部位；测量探针（16）插在绝缘外壳（15）的中轴线；弹簧（29）穿进测量探针（16）并位于磁性测量极板(13)上部卡在绝缘外壳（15）内部；

钢球分选箱（20）包括滑道挡板（21）、分选箱翻板（22）、连杆（23）、电磁铁（24）、转轴（25）、衔铁（26）、合格品料盒（27）、不合格品料盒（28），滑道挡板（21）有2块，焊接在钢球分选箱（20）顶部中轴线的两端，并与钢球滑槽（18）对接；分选箱翻板（22）通过转轴（25）连接在滑道挡板（21）上；连杆（23）一端焊接在转轴（25）中间位置，另一端焊接衔铁（26）；电磁铁（24）安装在分选箱（20）内部且位于衔铁（26）的正下方；合格品料盒（27）根据所分选的钢球直径分为多个，插进钢球分选箱（20）内；不合格品料盒（28）放置在分选箱（20）的末端，根据被测钢球所需分选的尺寸分成多个合格品料盒（27）和1个不合格品料盒（28）；

电磁铁（24）通过PLC控制实现通电来吸引衔铁（26）；

将需分选的钢球倒入料斗（3）中，位于底部的部分钢球会单个成排进入钢球滑道（30）中并通过滑道连接口（31）进入钢球滑槽（18）中，此时弹簧挡板（33）闭合，被测钢球被夹持在弹簧挡板（33）与气压缸伸缩臂（6）之间而不滚动；光电传感器（8）给控制柜（1）一个信号，并触发挡板电磁铁（32）通电，吸引弹簧挡板（33）绕合页转动打开，同时控制柜（1）给气缸（4）一个信号，气压缸伸缩臂（6）伸出推动钢球沿钢球滑槽（18）滚动到钢球凹孔（19）中，实现钢球的定位；然后控制柜（1）给气缸（4）和挡板电磁铁（32）一个信号，气压缸伸缩臂（6）复位，挡板电磁铁（32）断电，弹簧挡板（33）复位，等待下一个钢球；

通过六角扳手调整六角螺钉（11）的高度，从而将传感器水平调整座（10）调整到水平位置，进而保证了差动式电感传感器处于水平位置，消除测量钢球的传感器位置误差；钢球落入钢球凹孔（19）的同时钢球会触动差动式电感传感器的测量探针（16），与测量探针（16）连接的磁性测量极板（13）会上下移动，由于传感器的绝缘外壳（15）中的上端和下端的铁棒分别缠绕A线圈(12) B线圈(14)，在通电的状态下A线圈(12) B线圈(14)之间会产生磁场，故磁性测量极板(13)会在A线圈(12) B线圈(14)之间产生的磁场中上下移动；

A线圈(12)B线圈(14)匝数固定，变量为磁性测量极板(13)在磁场中与A线圈(12)和 B线圈(14)之间的距离，磁性测量极板(13)会上下移引起电感量的变化，从而实现将钢球直径的测量转换成电量的测量；

当第一个钢球测量完毕后，控制柜（1）中PLC控制系统向电磁铁（24）发出信号，电磁铁（24）通电产生磁场并吸引衔铁（26），衔铁（26）向电磁铁靠近的同时带动连杆（23）一端向下运动，连杆（23）的另一端由于焊接在转轴（25）上将使转轴旋转，这时与转轴连接的分选箱翻板（22）将打开；由差动式电感传感器测量完第一个钢球后，控制柜（1）再给气缸（4）和挡板电磁铁（32）一个信号，重复对第一个钢球的动作，将第二个钢球推到钢球凹孔（19）的位置，第二个钢球会将第一个钢球顶出，然后第一个钢球顺着钢球滑槽（18）落入打开的分选箱翻板（22）下的合格品料盒（27）中，实现对第一个钢球的自动分选，后续的钢球重复轴承钢球直径自动测量分选设备对第一个钢球的动作。