CN108362710A - 一种差动式球面展开机构 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种差动式球面展开机构，属于球面展开检测技术领域。本发明中第一、二伺服电机由第一、二伺服电机固定支架固定；第一、二联轴器连接第一、二伺服电机和驱动轮轴；驱动轮轴连接驱动轮；第一轴承端盖用于固定第一配对角接触球轴承；第一配对角接触球轴承支撑驱动轮轴；机体支撑整个机构，驱动轮和差动轮协同工作，驱动被检测球发生回转运动和偏转运动；挡板限定被检测球的位置；第二配对角接触球轴承支撑差动轮轴；第二轴承端盖用于固定第二配对角接触球轴承；差动轮轴连接差动轮。本发明工作原理明确，机械结构简单可靠，操作过程可控；可适用不同直径球面展开运动；加工和维护成本低，便于更换。

Description

一种差动式球面展开机构
技术领域
本发明涉及一种差动式球面展开机构，属于球面展开检测技术领域。
背景技术
球是球轴承实现滚动摩擦的核心部件，其表面质量对球轴承运动精度、使用寿命和动态性能有着重要影响。无论是钢球或者陶瓷球，球坯和加工工艺都会造成表面划伤、剥落、白点、裂纹等缺陷，造成局部应力集中，严重降低了滚动接触疲劳寿命，产生异常的振动和噪声，易造成轴承早期失效，无法达到预期寿命，进而威胁整个机械系统的性能指标。为此，球表面质量检测是球轴承检测工艺中的一道必不可少的工艺，通常情况采用抽检方式完成。当滚动轴承用于非常重要场合，轴承用球的表面质量需要百分百检测，以避免发生意外事故，尤其是火箭或导弹等一次性超高价值的消耗品。不管抽检还是百检，有效提高检测效率是目前球表面检测工艺中迫切需要解决的问题。
目前球面质量检测主要有人工目检和自动化机器检测两种方法。人工目检主要依靠检测人员手动旋转球通过光学显微镜完成目检，严重依赖检测人员的经验，且存在漏检现象。而自动化机器检测由球面展开机构和显微图像检测装置两部分构成，整个过程自动化水平高，检测效率大大提高，有效避免漏检现象。因此自动化机器检测是当前球面质量检测的发展方向，可推广到轴承球生产厂家。自动化机器检测装置的核心是球面展开机构，决定了球面能否完全展开以被图像检测。目前国内外已出现了子午线展开机构、螺旋线展开机构等，但存在展开机构结构复杂、展开轮价格昂贵、使用和维护费用高等问题，使其广泛应用收到了很大限制。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述现有技术存在的问题，进而提供一种差动式球面展开机构。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种差动式球面展开机构，包括：第一伺服电机、第一伺服电机固定支架、第一联轴器、驱动轮轴、第一轴承端盖、第一配对角接触球轴承、机体、驱动轮、差动轮、挡板、第二配对角接触球轴承、第二轴承端盖、差动轮轴、第二联轴器、第二伺服电机固定支架和第二伺服电机；
其中，第一伺服电机由第一伺服电机固定支架固定；第一联轴器连接第一伺服电机和驱动轮轴；驱动轮轴连接驱动轮，经第一伺服电机和第一联轴器驱动驱动轮，使被检测球发生回转运动；第一轴承端盖用于固定第一配对角接触球轴承；第一配对角接触球轴承支撑驱动轮轴，保证驱动轮的旋转精度；机体支撑整个机构，保证各个零部件之间的相对位置关系；驱动轮和差动轮协同工作，驱动被检测球发生回转运动和偏转运动；挡板限定被检测球的位置；第二配对角接触球轴承支撑差动轮轴，保证差动轮的旋转精度；第二轴承端盖用于固定第二配对角接触球轴承；差动轮轴连接差动轮，经第二伺服电机和第二联轴器驱动差动轮，使被检测球发生回转运动；第二联轴器连接第二伺服电机输出轴和差动轮轴；第二伺服电机由第二伺服电机固定支架固定。
所述挡板为可根据被检测球直径大小而调节位置的挡板。
本发明的有益效果为：
本发明工作原理明确，机械结构简单可靠，操作过程可控；
本发明可适用不同直径球面展开运动；
本发明的核心是驱动轮和差动论，形状简单，加工和维护成本低，便于更换。
附图说明
图1为本发明一种差动式球面展开机构的结构示意图。
图2为本发明一种差动式球面展开机构的结构示意俯视图。
图3为本发明一种差动式球面展开机构的挡板结构示意图。
图4为本发明一种差动式球面展开机构的挡板结构示意图(侧视)。
图5为本发明一种差动式球面展开机构的工作过程示意图。
图6为本发明一种差动式球面展开机构的被检测球表面展开路径图。
图中的附图标记，1为第一伺服电机，2为第一伺服电机固定支架，3为第一联轴器，4为驱动轮轴，5为第一轴承端盖，6为第一配对角接触球轴承，7为机体，8为驱动轮，9为差动轮，10为挡板，11为第二配对角接触球轴承，12为第二轴承端盖，13为差动轮轴，14为第二联轴器，15为第二伺服电机固定支架，16为第二伺服电机。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明做进一步的详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式，但本发明的保护范围不限于下述实施例。
如图1和图2所示，本实施例所涉及的一种差动式球面展开机构，包括：第一伺服电机1、第一伺服电机固定支架2、第一联轴器3、驱动轮轴4、第一轴承端盖5、第一配对角接触球轴承6、机体7、驱动轮8、差动轮9、挡板10、第二配对角接触球轴承11、第二轴承端盖12、差动轮轴13、第二联轴器14、第二伺服电机固定支架15和第二伺服电机16；
其中，第一伺服电机1由第一伺服电机固定支架2固定；第一联轴器3连接第一伺服电机1和驱动轮轴4；驱动轮轴4连接驱动轮8，经第一伺服电机1和第一联轴器3驱动驱动轮8，使被检测球发生回转运动；第一轴承端盖5用于固定第一配对角接触球轴承6；第一配对角接触球轴承6支撑驱动轮轴4，保证驱动轮8的旋转精度；机体7支撑整个机构，保证各个零部件之间的相对位置关系；驱动轮8和差动轮9协同工作，驱动被检测球发生回转运动和偏转运动；挡板10限定被检测球的位置；第二配对角接触球轴承11支撑差动轮轴13，保证差动轮9的旋转精度；第二轴承端盖12用于固定第二配对角接触球轴承11；差动轮轴13连接差动轮9，经第二伺服电机16和第二联轴器14驱动差动轮9，使被检测球发生回转运动；第二联轴器14连接第二伺服电机16输出轴和差动轮轴13；第二伺服电机16由第二伺服电机固定支架15固定。
所述挡板10为可根据被检测球直径大小而调节位置的挡板。
一种差动式球面展开机构的检测步骤如下：
步骤一：根据被检测球直径，调节两侧挡板10的相对位置，使得被检测球正好位于驱动轮8和差动轮9的正上方，使球在回转和偏转过程中处于一个恒定位置；
步骤二：第一伺服电机1和第二伺服电机16以相同转速(5～10转/分钟)沿着同一方向转动，经第一联轴器3和第二联轴器14、驱动轮轴4和差动轮轴13、驱动轮8和差动轮9，依靠摩擦力驱动被检测球发生回转，当球转过一周后，第一伺服电机1和第二伺服电机16同时停止工作，实现被检测球的回转运动；
步骤三：第一伺服电机1以原有方向和转速转动，而第二伺服电机16反向以相同转速转动，依靠摩擦力驱动被检测球发生一定角度的偏转，然后第一伺服电机1和第二伺服电机16停止工作，实现被检测球的偏转运动；
步骤四：重复步骤二和步骤三，直到全部球面被展开。
实施例1
采用15.081mm的钢球和陶瓷球做实验验证，如图1、图2所示，根据被检测球的直径，调节两侧挡板10的相对位置，挡板10的结构如图3、图4所示，使得被检测球正好位于驱动轮8和差动轮9的正上方，能够使被检测球在回转和偏转过程中处于一个恒定位置；第一轴承端盖5用于固定第一配对角接触球轴承6，第一配对角接触球轴承6支撑驱动轮轴4，保证驱动轮8的旋转精度；机体7支撑整个机构，保证各个零部件之间的相对位置关系；第二轴承端盖12用于固定第二配对角接触球轴承11，第二配对角接触球轴承11支撑差动轮轴13，保证差动轮9的旋转精度。
由第一伺服电机固定支架2固定的第一伺服电机1和由第二伺服电机固定支架15固定的第二伺服电机16以相同转速(5～10转/分钟)沿着同一方向转动，经第一联轴器3和第二联轴器14、驱动轮轴4和差动轮轴13、驱动轮8和差动轮9，依靠摩擦力驱动被检测球发生回转，即被检测球依靠摩擦力驱动发生绕水平轴的旋转运动，当球转过一周后，第一伺服电机1和第二伺服电机16同时停止工作，实现被检测球的回转运动；第一伺服电机1以原有方向和转速转动，而第二伺服电机16反向以相同转速转动，依靠摩擦力驱动被检测球发生一定角度的偏转，即被检测球发生绕垂直轴的旋转运动；然后第一伺服电机1和第二伺服电机16停止工作，实现被检测球的偏转运动；重复上述步骤，直到全部球面被展开。
在光学显微镜下进行检测时，根据被检测球的直径和光学显微镜观察视窗，确定偏转运动进给量，根据球直径、驱动轮8或差动轮9的圆锥度及相对间距，确定回转运动进给量。一种差动式球面展开机构工作过程如图5所示，显示了被光学显微镜观察到的区域，即球面被展开和检测的区域，以及未展开和检测的区域，
如图5(a)所示，第一步：被检测球进行回转运动，实现球面环带面光学检测；如图5(b)所示，第二步：被检测球进行偏转运动，使球转过一个角度；如图5(c)所示，第三步：重复第一步，被检测球进行回转运动，实现球面环带光学检测；如图5(d)所示，第四步：重复第二步，被检测球进行偏转运动，使球转过一个角度；如图5(e)所示，重复上述步骤直至第N步，完成检测。被检测球表面展开路径如图6所示。
根据实验结果表明：展开过程中被检测球体稳定地做两种不同的转动：回转运动和偏转滚动；试验结果发现球转动平稳，且没有出现打滑的现象。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，这些具体实施方式都是基于本发明整体构思下的不同实现方式，而且本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (2)

1.一种差动式球面展开机构，其特征在于，包括：第一伺服电机(1)、第一伺服电机固定支架(2)、第一联轴器(3)、驱动轮轴(4)、第一轴承端盖(5)、第一配对角接触球轴承(6)、机体(7)、驱动轮(8)、差动轮(9)、挡板(10)、第二配对角接触球轴承(11)、第二轴承端盖(12)、差动轮轴(13)、第二联轴器(14)、第二伺服电机固定支架(15)和第二伺服电机(16)；
其中，第一伺服电机(1)由第一伺服电机固定支架(2)固定；第一联轴器(3)连接第一伺服电机(1)和驱动轮轴(4)；驱动轮轴(4)连接驱动轮(8)，经第一伺服电机(1)和第一联轴器(3)驱动驱动轮(8)，使被检测球发生回转运动；第一轴承端盖(5)用于固定第一配对角接触球轴承(6)；第一配对角接触球轴承(6)支撑驱动轮轴(4)，保证驱动轮(8)的旋转精度；机体(7)支撑整个机构，保证各个零部件之间的相对位置关系；驱动轮(8)和差动轮(9)协同工作，驱动被检测球发生回转运动和偏转运动；挡板(10)限定被检测球的位置；第二配对角接触球轴承(11)支撑差动轮轴(13)，保证差动轮(9)的旋转精度；第二轴承端盖(12)用于固定第二配对角接触球轴承(11)；差动轮轴(13)连接差动轮(9)，经第二伺服电机(16)和第二联轴器(14)驱动差动轮(9)，使被检测球发生回转运动；第二联轴器(14)连接第二伺服电机(16)输出轴和差动轮轴(13)；第二伺服电机(16)由第二伺服电机固定支架(15)固定。
2.根据权利要求1所述的一种差动式球面展开机构，其特征在于，挡板(10)为可根据被检测球直径大小而调节位置的挡板。
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