CN106225641B - 一种关节轴承外圈内球面最小球径测量装置 - Google Patents

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Abstract

一种关节轴承外圈内球面最小球径测量装置，其主要是：正四棱台导轨与两个共轭滑块配合，螺旋微动机构推动该导轨前后移动，基于球面共轭配合，共轭滑块能自主找到关节轴承外圈内球面的最小球径，在螺旋微动装置的伸缩杆上有经过标准样件标定的刻度，当共轭滑块与工件紧密配合时，读出刻度上的读数，由此读数，可得所测工件内球面此位置的最小内接球径尺寸，将工件旋转过不同相位位置，进行多次测量，两次测量间的相位差为45°到150°之间，由多次测量的结果，便可获得工件的内球面的最小球径与偏差。本发明解决了关节轴承大批量生产中其外圈内球面的最小球径与偏差的现场在线测量问题，且操作简单，效率较高。

Description

一种关节轴承外圈内球面最小球径测量装置
技术领域
本发明涉及一种机械加工的测量装置，特别是用于检测关节轴承的测量装置。
背景技术
关节轴承是一种具有自动调心作用的滑动轴承，主要是由一个带外球面的内圈和一个带内球面的外圈组成，在航空航天、机器人、水利、交通运输等装备上有广泛应用。在现有的机加工装配的关节轴承生产工艺中，外圈经过机加工后进行装配，外圈内球面的球径及偏差，直接关系到装配后成品的游隙及活动状态，是影响关节轴承质量的关键尺寸。在现有的技术条件下，关节轴承的外圈内球面通过精密数控机加工后，环带状的外圈内球面的球径尺寸与偏差，通常在0.06mm以内，当批量生产外圈时，需要在线迅速检测环带状的外圈内球面的球径最小值，大于要求尺寸的定为废品剔除，过小尺寸的进一步加工，因此，在批量生产与现场检测中，需要相应的在线检测装置。
现有的环带状的内球面球径及偏差的测量方法与装置，多采用离散点线坐标或轮廓测量获得数据，然后经过复杂的数据处理与分析，求解获得球径及偏差。如采用三坐标测量仪测量内球面的最小球径，该测量方法，首先需要采集大量的测点坐标，然后通过软件拟合运算进行曲面重构，从而得出内球面的最小球径。由于三坐标测量仪对工作环境要求较高，操作复杂，一般不能在线测量应用，数据处理需要专门软件，软件分析工作复杂，步骤较多，效率低下，也就不能在大批量生产中及时进行质量控制。在关节轴承的大批量生产，对于环带状的外圈内球面的球径尺寸偏差，现在没有满足其性能与效率要求的检测装置。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可以在关节轴承大批量生产中完成关节轴承外圈内球面最小球径的现场在线测量，且操作简便，测量精度和效率较高的关节轴承外圈内球面最小球径测量装置。
本发明主要是：基于球面共轭配合，该关节轴承外圈内球面最小球径的专用测量装置能够自动找到最小球径，然后通过刻度读数获得测量尺寸值和偏差值。
本发明主要包括：测量台架、支承套筒、弹性卡圈、共轭滑块、正四棱台导轨及螺旋微动机构。其中，共轭滑块为1/4回转体，该回转体是由中间的球形圆台和其两端连为一体的圆柱体组成，并在该回转体内设与其回转中心同轴线的正四棱台形通孔，过回转中心的两垂直平分面将该回转体分为四块截面为90度的扇形块，相对的两块即为共轭滑块，正四棱台通孔则成为直角开口槽，并且两共轭滑块又以过回转中心及开口槽顶的平面两侧对称。该共轭滑块圆台段的外球面半径与所生产批次关节轴承配合球面设计半径相同。根据生产的关节轴承外圈尺寸不同，可以更换相应不同规格的共轭滑块。上述两共轭滑块分别设在水平设置的正四棱台导轨相对的两个棱上，与四棱台型面配合，使两者相对滑动的同时防止发生相对转动且能使共轭滑块始终保持水平。另在共轭滑块圆柱段各设一个径向沟槽即卡槽，在卡槽内设弹性卡圈，以防止共轭滑块与正四棱台导轨的配合面脱离。该正四棱台导轨的锥度为1:14-1:3，以便调节两个共轭滑块之间的距离。该正四棱台导轨长度大于共轭滑块长度，该正四棱台导轨顶端(即小尺寸一端)设有与其连为一体且同中心线的圆柱段，该圆柱段置于支承套筒的小直径套筒内，该支承套筒是由相连的两个直径不等的圆筒组成，该支承套筒的大直径套筒套在正四棱台导轨上且开口端与共轭滑块一端相邻，以便为共轭滑块在测量时轴向定位。所述正四棱台导轨底端(即大尺寸一端)设与其中心线同轴的槽孔，其与螺旋微动机构的伸缩杆自由端通过过盈配合固定连接，该螺旋微动机构的伸缩杆固定端与螺旋调节段同轴线并连为一体，在伸缩杆上设与其啮合的定位螺母，在伸缩杆与正四棱台导轨相邻的表面设有刻度，该刻度需经过具有标准球径的环带状内球面样件标定，标定刻度有：对应的标准球径值及其刻度位置线，以及多道不同偏差值对应的刻度位置线。上述由共轭滑块、正四棱台导轨、螺旋微动机构及支承套筒组成的测量主体置于测量台架上，其中支承套筒和伸缩杆分别置于测量台架竖直部分开口向上且同轴线的U形槽内，并由设在伸缩杆上的定位螺母将整个测量主体定位，所述测量台架的两竖直部分底部相连。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、该装置相对于复杂的坐标与轮廓测量仪器，简单小巧、便于移动与携带，可以在生产现场实现对产品的在线测量；
2、该装置测量操作简单，能够迅速检测出内球面球径过大的废品，并获得关节轴承外圈的最小球径尺寸与偏差，从而使得测量效率较高，且对测量工作人员素质要求不高，适用于大批量生产中；
3、基于球面共轭配合，该装置可以自动测得关节轴承外圈内球面的最小球径值，不需要采集内球面数据点与线，无需经过复杂的数据软件处理，降低了大批量生产的生产成本，提高了效率。
附图说明
图1为本发明的三维结构示意图；
图2为本发明主视剖面示意图；
图3为本发明的共轭滑块与正四棱台导轨主视示意图；
图4为图3的A-A剖面图；
图5为正四棱台导轨的主视图。
图中：1.测量台架，2.支承套筒，3.弹性卡圈，4.共轭滑块，5.工件，6.正四棱台导轨，7.螺旋微动机构，7-1螺旋调节段，7-2定位螺母，7-3伸缩杆。
具体实施方式
在图1、图2和图3所示的关节轴承外圈内球面最小球径测量装置的示意图中，共轭滑块4为1/4回转体，该回转体是由中间的球形圆台和其两端连为一体的圆柱体组成，并在该回转体内设与其回转中心同轴线的正四棱台形通孔，过回转中心的两垂直平分面将该回转体分为四块截面为90度的扇形块，相对的两块即为共轭滑块，如图4所示，正四棱台通孔为直角开口槽，并且两共轭滑块又以过回转中心及开口槽顶的平面两侧对称。该共轭滑块圆台段的外球面半径与所生产批次关节轴承配合球面设计半径相同。上述两共轭滑块分别设在水平设置的正四棱台导轨6相对的两个棱上，与四棱台型面配合。另在共轭滑块圆柱段各设一个径向沟槽即卡槽，在卡槽内设弹性卡圈3。该正四棱台导轨的锥度为1:14-1:3，如图5所示，该正四棱台导轨长度大于共轭滑块长度，该正四棱台导轨顶端(即小尺寸一端)设有与其连为一体且同中心线的圆柱段，该圆柱段置于支承套筒2的小直径套筒内，该支承套筒是由相连的两个直径不等的圆筒组成，该支承套筒的大直径套筒套在正四棱台导轨上且开口端与共轭滑块一端相邻。所述正四棱台导轨底端(即大尺寸一端)设与其中心线同轴的槽孔，其与螺旋微动机构7的伸缩杆7-3自由端通过过盈配合固定连接，该螺旋微动机构的伸缩杆固定端与螺旋调节段7-1同轴线并连为一体，在伸缩杆上设与其啮合的定位螺母7-2，在伸缩杆与正四棱台导轨相邻的表面设有刻度，该刻度需经过具有标准球径的环带状内球面样件标定，标定刻度有：对应的标准球径值及其刻度位置线，以及多道不同偏差值对应的刻度位置线。上述由共轭滑块、正四棱台导轨、螺旋微动机构及支承套筒组成的测量主体置于测量台架1上，其中支承套筒和伸缩杆分别置于测量台架竖直部分开口向上且同轴线的U形槽内，并由设在伸缩杆上的定位螺母将整个测量主体定位，所述测量台架的两竖直部分底部相连。
本发明的工作过程大致如下：首先用具有标准球径的环带状内球面样件，标定标准球径所对应的螺旋微动机构(7)的伸缩杆(7-3)上的刻度位置线，以及多道不同偏差值对应的刻度位置线；接着，将工件(5)套在两个共轭滑块(4)上，然后，将支承套筒(2)、弹性卡圈(3)、正四棱台导轨(6)、螺旋微动机构(7)，都按照图2的装配关系装好，再一起安装到测量台架(1)上并由定位螺母(7-2)定位；拧动螺旋微动机构(7)的螺旋调节段(7-1)，使得伸缩杆(7-3)推动正四棱台导轨(6)移动，以使共轭滑块(4)与工件(5)的内球面良好配合，此时读出螺旋微动机构伸缩杆(7-3)上刻度的读数，此读数即为内球面此位置的最小内接球径尺寸与所测标准球径的偏差值，由此可得所测工件(5)内球面此位置的最小内接球径尺寸，将工件(5)旋转过不同相位位置，进行多次测量，两次测量间的相位差为45°到150°之间，由多次测量的结果，便可获得工件(5)的内球面的最小球径与偏差。

Claims (4)

1.一种关节轴承外圈内球面最小球径测量装置，其特征在于：共轭滑块为1/4回转体，该回转体是由中间的球形圆台和其两端连为一体的圆柱体组成，并在该回转体内设与其回转中心同轴线的正四棱台形通孔，正四棱台通孔的各侧面中任一对相对面的中垂截面，及其垂直平分面将该回转体分为四块截面为90度的扇形块，相对的两块即为共轭滑块，正四棱台通孔的每条棱在单个共轭滑块上形成一个直角开口槽；该共轭滑块圆台段的外球面半径与所生产关节轴承配合球面的设计半径相同，上述两共轭滑块的直角开口槽通过型面配合，分别设在水平设置的正四棱台导轨相对的两个棱上，另在共轭滑块圆柱段各设一个径向沟槽即卡槽，在卡槽内设弹性卡圈，该正四棱台导轨长度大于共轭滑块长度，该正四棱台导轨顶端设有与其连为一体且同中心线的圆柱段，该圆柱段置于支承套筒的小直径套筒内，该支承套筒是由相连的两个直径不等的圆筒组成，该支承套筒的大直径套筒套在正四棱台导轨上且开口端与共轭滑块一端相邻，所述正四棱台导轨底端设与其中心线同轴的槽孔，其与螺旋微动机构的伸缩杆自由端通过过盈配合固定连接，该螺旋微动机构的伸缩杆固定端与螺旋调节段同轴线并连为一体，在伸缩杆上设与其啮合的定位螺母，在伸缩杆与正四棱台导轨相邻的表面设有刻度，上述由共轭滑块、正四棱台导轨、螺旋微动机构及支承套筒组成的测量主体置于测量台架上，其中支承套筒和伸缩杆分别置于测量台架竖直部分开口向上且同轴线的U形槽内，并由设在伸缩杆上的定位螺母将整个测量主体定位，所述测量台架的两竖直部分底部相连。
2.根据权利要求1所述的关节轴承外圈内球面最小球径测量装置，其特征在于：正四棱台导轨的锥度为1:14-1:3。
3.根据权利要求1所述的关节轴承外圈内球面最小球径测量装置，其特征在于：螺旋微动机构伸缩杆上的刻度需经过具有标准球径的环带状内球面样件标定，标定刻度有：对应标准球径值及其刻度位置线，以及多道不同偏差值对应的刻度位置线。
4.根据权利要求1所述的关节轴承外圈内球面最小球径测量装置，其特征在于：根据生产的关节轴承外圈尺寸不同，可以更换相应不同规格的共轭滑块。
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