CN109724799A - 轴承旋转精度测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及轴承旋转精度的测量，提供了一种轴承旋转精度测量装置。轴承旋转精度测量装置包括成对设置的底部工装和顶部工装，还包括用于对待测轴承进行加载的加载配重，顶部工装连接在加载配重的底部，加载配重的顶部设有连接轴；轴承旋转精度测量装置还包括可上下升降的升降座，所述升降座上设有供所述连接轴穿过的穿孔，连接轴的顶端穿过穿孔并设有用于与升降座挡止配合的限位件，所述限位件与加载配重之间的间距大于穿孔的轴向尺寸，所述加载配重上设有气动叶片，所述轴承旋转精度测量装置还包括用于产生驱动气流以通过气动叶片带动加载配重转动的驱动气嘴。上述方案解决了现有的测量装置为了排除外界干扰而导致的结构复杂的问题。

Description

轴承旋转精度测量装置

技术领域

本发明涉及轴承旋转精度的测量，提供了一种轴承旋转精度测量装置。

背景技术

轴承已被广泛应用于生产和生活中的各个领域，从诸如自行车、旱冰鞋和电动机等简单的商业机械中，到航空发动机、陀螺仪和牙钻等复杂的机械中都有各种轴承的使用。轴承内、外圈径向与端面的跳动量是判断成品轴承旋转精度的重要参数指标，旋转精度的大小是轴承径向预紧、轴向预紧的重要参考指数，决定了预紧量的大小，同时也影响到轴承的安装尺寸、精密轴承的选用、轴承的组配、轴承的安装与调整等等。随着市场用户对设备安装精度的要求逐渐提高，对高精度轴承的需求也会增加，轴承生产厂家过去对产品质量的保证很多时候只能靠加工质量来保证，对于最后的出厂检测往往省略或者依靠检测人员手动检测，而手动检测往往人为影响因素较多。

授权公告号为CN202420455U和CN202420456U的中国专利分别公开了一种轴承外圈跳动测量仪和一种轴承内圈跳动测量仪，两种测量仪均是一种轴承旋转精度测量装置，通过电机驱动传动轴，传动轴用于驱动外圈或内圈中的一个转动，对应地，外圈和内圈的另一个固定在轴承座或固定架上，并且，传动轴的下端固定有用于对轴承加载的负荷块，负荷块上设有用于对轴承外圈端面施加载荷的环状台阶或者用于插入轴承内孔的导向柱。轴承座和设有环状台阶的零部件形成一对用于对外圈进行测试的轴承测试工装，固定架和导向柱形成一对用于对内圈进行测试的轴承测试工装，各对轴承测试工装均包括用于对待测轴承内圈和外圈的其中一个的底部端面进行支撑的底部工装和用于对待测轴承内圈和外圈中另一个的顶部端面进行支撑的顶部工装。测量仪还包括用于控制传动轴升降以对轴承进行加载的加载装置，以及分别用于检测轴承的径向跳动和端面跳动的径向传感器和轴向传感器。使用时，通过加载装置对轴承进行加载，同时电机驱动传动轴转动；对内圈进行测量时，内圈随传动轴转动而外圈固定，对外圈进行测量时，外圈随传动轴转动而内圈固定，进而依靠径向传感器和轴向传感器实现对径向跳动和端面跳动的检测。但是，上述测量仪使用时传动轴会对轴承的转动产生干扰，容易对测量精度产生影响。

授权公告号为CN102680231B的中国专利公开了一种轴承灵活性测量装置，该装置包括用于放置被测轴承的工作台，工作台上设有能够在气缸的带动下升降的安装板，安装板上设有吹气座和空气轴承组件，空气轴承组件内穿设有芯轴，芯轴上端通过螺钉固定有齿轮，齿轮形成用于在吹气座的气流驱动下带动芯轴转动的气动叶片，螺钉上套设有位于芯轴与齿轮之间的连接柱；芯轴下端设有用于插入轴承的内圈的测量头。工作时，气缸带动安装板下降，芯轴上的测量头插入被测轴承的内圈时测量头的端面紧贴被测轴承内圈的端面，轴承外圈不动，齿轮在吹气座的作用下带动芯轴和轴承内圈转动，同时空气轴承组件内进气将连接轴托起，使芯轴不与周边其他零件接触而避免产生额外机械摩擦，从而能够保证测试精度。

但是，现有的消除外界干扰的结构需要采用空气轴承组件，结构较为复杂，并且需要耗费较多的气源，测试成本高。

发明内容

本发明的目的是提供一种轴承旋转精度测量装置，以解决现有的测量装置为了排除外界干扰而导致的结构复杂的问题。

为实现上述目的，本发明中采用的技术方案是：

轴承旋转精度测量装置，包括用于对待测轴承内圈和外圈的其中一个的底部端面进行支撑的底部工装、用于对待测轴承内圈和外圈中另一个的顶部端面进行支撑的顶部工装，还包括用于依靠自重对待测轴承进行加载的加载配重，所述顶部工装连接在加载配重的底部，所述加载配重的顶部设有连接轴；轴承旋转精度测量装置还包括可上下升降的升降座，所述升降座上设有供所述连接轴穿过的穿孔，连接轴的顶端穿过穿孔并设有用于与升降座挡止配合的限位件，所述限位件与加载配重之间的间距大于穿孔的轴向尺寸，所述加载配重上设有气动叶片，所述轴承旋转精度测量装置还包括用于产生驱动气流以通过气动叶片带动加载配重转动的驱动气嘴。

有益效果：采用上述方案，加载配重上连接有顶部工装，测量前加载配重和顶部工装在连接轴和升降座的带动下上升，测量时，随着升降座的下降，顶部工装能够与轴承适配，与底部工装分别实现对轴承的对应内圈或外圈的连接，限位件与加载配重之间的间距大于穿孔的轴向尺寸，升降座继续下降，受到待测轴承的支撑后，加载配重、连接轴和限位件将与升降座相对移动而使限位件与升降座分离，此时即可排除外界干扰并完成对待测轴承的加载，而驱动气嘴能够通过气动叶片驱动加载配重转动，从而带动顶部工装和轴承转动，然后即可通过径向跳动测量仪器和端面跳动测量仪器实现对待测轴承旋转精度的检测，相对于现有技术来说，整体结构简洁，便于加工，并且不需耗费气源来消除外界干扰。

作为一种优选的技术方案，升降座上的穿孔为上大下小的锥形孔，所述限位件是形状与所述锥形孔适配的锥体。采用锥形孔和椎体的配合能够实现自动定心，从而能够保证顶部工装与待测轴承准确连接，有利于提高测量精度和测量效率。

作为一种优选的技术方案，所述限位件螺纹连接在连接轴上以调节限位件与加载配重之间的间距。采用该方案能够方便地实现对限位件的调节，从而满足不同的轴承尺寸，通用性好。

作为一种优选的技术方案，所述气动叶片固定在加载配重的顶面上，能够减少零部件数量，使得装置的结构更加简洁。

作为一种优选的技术方案，所述加载配重的顶面上设有叶片插槽，所述气动叶片嵌设在叶片插槽内。通过叶片插槽对气动叶片进行固定可靠性好，结构简单。

作为一种优选的技术方案，所述升降座包括与相应的升降驱动装置连接的U形框架和对接在U形框架的向下开口处的底板，所述穿孔设置在底板上。采用该方案便于限位件的安装，并且受力均衡。

作为一种优选的技术方案，所述轴承旋转精度测量装置还包括用于产生气流以通过气动叶片对加载配重施加反向驱动力的制动气嘴。设置制动气嘴能够有效缩短等待轴承停止转动的时间，有效提高测量效率。

附图说明

图1是本发明中轴承旋转精度测量装置的实施例一的主视图；

图2是图1的左视图；

图3是图1的俯视图；

图4是图1中调节螺母的结构示意图；

图5是实施例一中顶部工装与轴承的配合状态示意图；

图6是实施例一中底部工装的结构示意图；

图7是实施例一中传感器支座的主视图；

图8是图7的俯视图；

图9是本发明中轴承旋转精度测量装置的实施例二的主视图；

图10是图9的左视图；

图11是图9的俯视图；

图12是实施例二中顶部工装与轴承的配合状态示意图；

图13是实施例二中底部工装的结构示意图。

图中附图标记对应的名称为：10-装置架，20-工作台，30-支撑架，31-立柱，32-横梁，33-驱动气缸，34-升降座，35-U形框架，36-底板，40-加载配重，41-气动叶片，42-连接轴，43-锥形螺母，51-驱动气嘴，52-制动气嘴，61-顶部工装，62-环状台阶，63-底部工装，64-支撑台阶，65-沉头孔，66-工装支座，70-传感器支座，71-导向螺柱，72-升降螺母，73-螺柱套，74-锁扣，75-微调螺母，76-传感器架，77-弹簧片，78-导向光轴，79-调整手柄，81-顶部工装，82-插接定位轴，83-压接轴肩，84-底部工装，85-外圈定位槽，86-工装支座，87-沉头孔，88-检测孔，90-待测轴承，91-端面跳动传感器，92-径向跳动传感器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

本发明中轴承旋转精度测量装置的实施例一如图1至图8所示，用于对待测轴承90外圈的端面跳动和径向跳动进行测量，包括装置架10和设置在装置架10上的工作台20，工作台20采用大理石工作台，结构稳定性好，有利于提高装置检测精度。工作台20上固定有支撑架30、工装支座66和传感器支座70。

如图2，支撑架30包括立柱31和设置在立柱31顶部的横梁32，横梁32上方固定有驱动气缸33。驱动气缸33形成升降驱动装置，其驱动杆下端连接有升降座34，升降座34包括开口向下的与驱动气缸33连接的U形框架35，还包括对接在U形框架35的向下开口处的底板36，所述底板36的中部设有与驱动气缸33同轴布置的穿孔，该穿孔为上大下小的锥形孔。轴承旋转精度测量装置还包括用于依靠自重对待测轴承90进行加载的加载配重40，所述加载配重40的顶部设有连接轴42，所述连接轴42的顶端设有外螺纹并穿过穿孔，穿过穿孔的部分螺纹连接有用于与升降座34挡止配合的锥形螺母43，如图4，锥形螺母43的下部是形状与所述锥形孔适配的锥体，形成用于与升降座34挡止配合的限位件。调整锥形螺母43可以调节锥形螺母43与加载配重40之间的间距。

加载配重40是个圆柱形的实心金属件，作为测量时待测轴承90所需的轴向加载件，其顶部设有叶片插槽，叶片插槽内固定有气动叶片41。如图3，升降座34的一侧固定有用于产生驱动气流以通过气动叶片41带动加载配重40转动的驱动气嘴51，另一侧固定有用于产生反向气流以通过气动叶片41对加载配重40施加反向驱动力的制动气嘴52。加载配重40的底部可拆固定有顶部工装61，如图5，顶部工装61的底面上设有用于与待测轴承90的外圈的顶部端面进行支撑并对外圈进行定位的环状台阶62。工作台20上设有与顶部工装61成对设置的底部工装63，如图6，底部工装63为柱体结构，其上设有用于定位插入待测轴承90的内圈中并对内圈的底部端面进行支撑的支撑台阶64。测试时，加载配重40加载后，待测轴承90支撑在顶部工装61与底部工装63之间，外圈与顶部工装61的摩擦力以及内圈与底部工装63的摩擦力均大于待测轴承90内圈与外圈之间的摩擦力，因此加载配重40能够依靠待测轴承90相对于底部工装63和工作台20转动。上述顶部工装61和底部工装63上均设有沉头孔65，能够通过螺钉固定到相应的加载配重40上或工作台20上设置的工装支座66上。

传感器支座70设有两处，分别用于安装不同的传感器，本实施例中传感器包括用于测量待测轴承90的端面跳动的端面跳动传感器91和用于测量待测轴承90的径向跳动的径向跳动传感器92。

根据待测轴承90尺寸的不同，传感器的测头要调整到相应的位置才能测量，传感器支座70可以将传感器调整到满足测量所需的位置，使传感器在空间具有三个维度的调整自由量。传感器支座70是本领域中的常用结构，如图7和图8，包括高度调节机构和水平调节机构，高度调节机构包括导向螺柱71、升降螺母72和螺柱套73，水平调节机构包括沿水平方向导向设置在螺柱套73的相应孔内的导向光轴78，导向光轴78的端部铰接有锁扣74，锁扣74上设有弹簧片77和用于顶推弹簧片77的微调螺母75，弹簧片77的悬伸端设有传感器架76，传感器沿水平轴线摆动装配在传感器架76上。当旋转升降螺母72时，升降螺母72顶着螺柱套73可以向上移动，当需要向下移动时，先向下旋转升降螺母72，螺柱套73失去支撑则向下降落，从而带动导向光轴78末端的锁扣74等零部件上下移动，最终实现传感器的上下移动，则可以满足对不同高度的待测轴承90的测量，到达所需高度时锁紧带螺纹的调整手柄79就可以固定住螺柱套73。螺柱套73还可以绕着升降螺母72进行360°的旋转。导向光轴78能够调整传感器的位置，最后由带螺纹的对应调整手柄79锁紧。通过以上动作就可以实现传感器的三个维度的自由度调整，从而测量不同直径和不同高度的待测轴承90。微调螺母75可以对传感器的测头进行微动调整，从而使传感器的输出值在有效范围内。

对待测轴承90外圈进行检测时，先将端面跳动传感器91和径向跳动传感器92与相应的检测电路连接，然后将待测轴承90安装到底部工装63上的内圈支撑轴上，接着使驱动气缸33带动升降座34下移，使顶部工装61上的环状台阶62压在待测轴承90的外圈的上端面上，由于加载配重40和顶部工装61的重量与待测轴承90的外圈上端面之间的摩擦力远远大于待测轴承90内外圈本身的旋转摩擦力矩，因此加载配重40能够与待测轴承90同步转动。驱动气缸33带动升降座34继续下移，锥形螺母43与升降座34上的穿孔分离，加载配重40完全依靠待测轴承90实现支撑，避免与其他结构之间产生相互作用力，从而能够排除干扰、提高检测精度。当驱动气缸33到达下限位置时，若锥形螺母43和升降座34未脱离，则调节锥形螺母43，使锥形螺母43的下锥形面脱离升降座34中心的锥形孔，这样加载配重40就会坐落到待测轴承90外圈端面上。

然后，调整端面跳动传感器91和径向跳动传感器92的位置，使两者的触头分别与待测轴承90的外圈下端面和外圈外周面接触。接着，控制驱动气嘴51吹气，高压气流吹动加载配重40上的气动叶片41并带动加载配重40和顶部工装61转动，待测轴承90外圈在顶部工装61的作用下同步转动，端面跳动传感器91和径向跳动传感器92就把待测轴承90的外圈旋转时产生的端面跳动和径向跳动的值传到前置检测电路和A/D数据采集卡，电脑对测量数据进行计算给出设定的测量结果，例如跳动量的最大值、最小值和平均值，显示到电脑显示器上。测量过程结束后，由于惯性原因负载会继续旋转，此时电脑自动控制制动气嘴52吹出高压气流到气动叶片41上，给旋转的加载配重40一个相反的动力，这样旋转的加载配重40就会快速的停止运动，然后驱动气缸33上升，检测人员就可以取下检测好的待测轴承90，开始下一个待测轴承的检测过程，大大缩短检测时间，提高了检测效率。当测量完成后，驱动气缸33提升，带动加载配重40一起向上直到驱动气缸33的上限位置停止动作。

本发明中的实施例二如图9至图13所示，本实施例与实施例一的不同之处在于，本实施例是用于对待测轴承内圈的端面跳动和径向跳动进行测量，如图9、图10、图11所示。本实施例中的顶部工装81上设有用于支撑待测轴承90的内圈顶部端面的内圈压紧结构，底部工装84上设有用于与支撑待测轴承90的外圈底部端面的外圈定位结构。如图12，所述内圈压紧结构为设置在顶部工装81上的用于定位插设在内圈中的插接定位轴82，所述插接定位轴82上设有与待测轴承的内圈端面挡止配合的压接轴肩83。如图13，所述外圈定位结构为设置在底部工装84上的外圈定位槽85，所述外圈定位槽85具有与待测轴承的外周面定位配合的槽侧壁和用于支撑外圈端面的槽底壁，所述槽底壁上设有供待测轴承的内圈露出以避让径向跳动传感器的检测孔88。上述顶部工装81和底部工装84上均设有沉头孔87，能够通过螺钉固定到相应的加载配重上或工作台上设置的工装支座86上，其中底部工装84的沉头孔87有三个。

对待测轴承内圈进行检测时，将待测轴承90安装到底部工装84上的外圈定位槽85内，接着使驱动气缸驱动升降座下移，使顶部工装81上的插接定位轴82插设到待测轴承的内圈中，并使插接定位轴82上的压接轴肩83压紧内圈的上端面，使底部工装84能够与内圈同步转动，而待测轴承的外圈依靠摩擦力固定在外圈定位槽85内。驱动气缸33带动升降座34继续下移，锥形螺母43与升降座34上的穿孔分离，加载配重40完全依靠待测轴承90实现支撑，避免与其他结构之间产生相互作用力，从而能够排除干扰、提高检测精度。当驱动气缸33到达下限位置时，若锥形螺母43和升降座34未脱离，则调节锥形螺母43，使锥形螺母43的下锥形面脱离升降座34中心的锥形孔，这样加载配重40就会坐落到待测轴承90的内圈顶部端面上。本实施例中，端面跳动传感器91的触头与内圈的下端面接触，径向跳动传感器92的触头与内圈的内周面接触。

在上述实施例中，连接轴42顶部的限位件为螺纹连接在连接轴42上的调节螺母，在其他实施例中，限位件也可以固定在连接轴42上或者与连接轴42一体设置，此时连接轴42可以可拆连接到加载配重40上以便穿过升降座34上的穿孔。在其他实施例中，限位件也可以与升降座34的底板36顶面挡止配合，即不需在升降座34上设置锥形孔。另外，在其他实施例中，也可以将限位件设置为上大下小的锥形而穿孔设置为等径孔，或者将限位件设置为等径孔而将穿孔设置为上大下小的锥孔。

当然，在其他实施例中，升降座34也可以替换为其他形式，例如方形框架结构，方形框架结构的顶部侧面与驱动气缸33连接，底部侧面上设置穿孔；再如采用开口朝向侧面的连接弯板，连接弯板的顶部侧面与驱动气缸33连接，底部侧面上设置穿孔；如果不考虑气缸与加载配重40的同轴问题，升降座34也可以采用平板结构。

在上述实施例中，气动叶片41固定在加载配重40的顶面上，在其他实施例中，气动叶片41也可以设置在加载配重40的侧面上。另外，气动叶片41也可以连接在一个基体上，再将基体固定到加载配重40上。

在上述实施例中，所述轴承旋转精度测量装置还包括制动气嘴52，在其他实施例中，也可以省去制动气嘴52，人工对加载配重40进行制动，或者使加载配重40在摩擦力作用下自行逐渐停止。另外，在其他实施例中，驱动气嘴51和制动气嘴52也可以设置到工作台20上。

Claims (7)

1.轴承旋转精度测量装置，包括用于对待测轴承内圈和外圈的其中一个的底部端面进行支撑的底部工装、用于对待测轴承内圈和外圈中另一个的顶部端面进行支撑的顶部工装，其特征在于：还包括用于依靠自重对待测轴承进行加载的加载配重，所述顶部工装连接在加载配重的底部，所述加载配重的顶部设有连接轴；轴承旋转精度测量装置还包括可上下升降的升降座，所述升降座上设有供所述连接轴穿过的穿孔，连接轴的顶端穿过穿孔并设有用于与升降座挡止配合的限位件，所述限位件与加载配重之间的间距大于穿孔的轴向尺寸，所述加载配重上设有气动叶片，所述轴承旋转精度测量装置还包括用于产生驱动气流以通过气动叶片带动加载配重转动的驱动气嘴。

2.根据权利要求1所述的轴承旋转精度测量装置，其特征在于：升降座上的穿孔为上大下小的锥形孔，所述限位件是形状与所述锥形孔适配的锥体。

3.根据权利要求1或2所述的轴承旋转精度测量装置，其特征在于：所述限位件螺纹连接在连接轴上以调节限位件与加载配重之间的间距。

4.根据权利要求1或2所述的轴承旋转精度测量装置，其特征在于：所述气动叶片固定在加载配重的顶面上。

5.根据权利要求4所述的轴承旋转精度测量装置，其特征在于：所述加载配重的顶面上设有叶片插槽，所述气动叶片嵌设在叶片插槽内。

6.根据权利要求1或2所述的轴承旋转精度测量装置，其特征在于：所述升降座包括与相应的升降驱动装置连接的U形框架和对接在U形框架的向下开口处的底板，所述穿孔设置在底板上。

7.根据权利要求1或2所述的轴承旋转精度测量装置，其特征在于：所述轴承旋转精度测量装置还包括用于产生气流以通过气动叶片对加载配重施加反向驱动力的制动气嘴。