CN110220451A - 一种电磁处理轴承轴周面变形量检测装置及其检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种电磁处理轴承轴周面变形量检测装置及其检测方法，包括基座、检测平台、检测组件、驱动组件、旋转平台和人机交互显示屏，检测平台安设于基座顶部，基座为空心壳体结构，驱动组件设于基座内部空腔，检测组件和承载组件均设于检测平台上，人机交互显示屏通过线缆与驱动组件相连，以电感位移传感器作为测量工具，进行轴向、径向两方向尺寸精度检测，实现径向和轴向尺寸精度同一平台检测，测量数值反馈给上位机进行编程换算，实现自动测量、转换及测量结果显示。本发明结构简单、使用成本低；检测操作简单，实现加工零件在线检测过程的自动化；检测精度高、效率高，提高零件加工品质和加工效率。

Description

一种电磁处理轴承轴周面变形量检测装置及其检测方法

技术领域

本发明属于环形零部件检测设备的技术领域，尤其涉及一种电磁处理轴承轴周面变形量检测装置及其检测方法。

背景技术

轴承是当代机械设备中一种重要环形零部件，其生产制备过程中需经过多次磨削加工，使尺寸精度和形状精度达到设计要求。电磁处理技术在改善轴承内应力，提高轴承使用性能方面具有较大潜力。已有研究表明，电磁处理作用下，工件会发生一定的变形，轴承表面内应力降低，其轴面平整度及外周面圆度也相应发生变化。轴承轴面平整度及外周面圆度的变化直接影响其装配性能，是保障产品质量的重要因素。其中圆度一般采用圆度仪测量，外周面圆度也可以采用60°及120°V型叉子加扭簧仪表测量，但是测量精度较低，容易因操作不当影响测量结果的准确度，且工作效率低下。

为了研究电磁处理对轴承表面内应力及轴承表面变形程度的影响规律，建立电磁处理作用下轴承表面内应力与轴承表面形变量之间的内在联系，需要准确测量电磁处理前后轴承表面的形变量。因此，提出一种针对电磁处理轴承轴周面变形量进行检测的装置及方法很有必要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电磁处理轴承轴周面变形量检测装置及其检测方法，结构简单，检测操作简单。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种电磁处理轴承轴周面变形量检测装置，其特征在于，包括基座、检测平台、检测组件、驱动组件、旋转平台和人机交互显示屏，所述检测平台安设于所述基座顶部，基座为空心壳体结构，所述驱动组件设于基座内部空腔，所述检测组件和旋转平台均设于检测平台上，所述人机交互显示屏通过线缆与驱动组件相连；

检测组件包括检测支架、轴向位移传感器、径向位移传感器，所述轴向位移传感器竖直安设于所述检测支架上，所述径向位移传感器水平安设于所述检测支架上；

驱动组件包括PLC控制器、伺服电机和电源，所述电源与伺服电机相连，所述PLC控制器与伺服电机及人机交互显示屏相连，伺服电机顶部与检测平台相连，伺服电机的旋转轴与旋转平台相连；

旋转平台为环形板结构，环形板的内缘和外缘均设有竖直的围板形成环形容置腔。

按上述方案，所述轴向位移传感器、径向位移传感器均为笔式回弹电感位移传感器。

按上述方案，所述伺服电机容许转矩为0.9N·m，转动惯量最大值为423×10^{- 7}Jkg·m²，精度步长为0.02°，所述笔式回弹电感位移传感器的精度为0.5μm。

一种电磁处理轴承轴周面变形量检测装置的检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

A)将被测工件放入检测平台的容置腔中，轴向、径向位移传感器对准设定的机械点，完成传感器标定；

B)PLC控制器向伺服电机发送启动信号，旋转平台带动被测工件旋转，轴向、径向位移传感器收到检测信号，检测数据通过通讯线传送给PLC控制器进行处理和存储；

C)PLC控制器从数据存储空间读取缓存的数据块并在人机交互显示屏上进行显示，并插入U盘到对应的插槽，通过U盘保存检测数据。

本发明的有益效果是：本发明提供一种电磁处理轴承轴周面变形量检测装置及其检测方法，通过采用双向电感位移传感器同时测量轴承轴周面变形量两组数据，伺服电机移动的脉冲当量、结合轴面和外周面电感检测数值的变化间接测量轴承轴面和外周面变形量，实现径向和轴向尺寸精度同一平台检测，检测精度高、效率高，且检测装置结构简单可靠，成本较低，检测方法快捷高效，避免了人工检测带来的测量误差。

附图说明

图1为本发明一个实施例的轴测图。

图2为本发明一个实施例的单片机系统原理框图。

图3为本发明一个实施例的检测结果图。

具体实施方式

为更好地理解本发明，下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。

如图1所示，一种电磁处理轴承轴周面变形量检测装置，包括基座7、检测平台4、检测组件、驱动组件、旋转平台5和人机交互显示屏8，检测平台安设于基座顶部，基座为空心壳体结构，驱动组件设于基座内部空腔，检测组件和旋转平台均设于检测平台上，人机交互显示屏通过线缆与驱动组件相连，用于读取数据、计算分析、数据显示及保存；

检测组件包括检测支架3、轴向位移传感器1、径向位移传感器2，轴向位移传感器竖直安设于检测支架上，径向位移传感器水平安设于检测支架上，径向和轴向电感位移传感器及测量块组件用于测量轴承轴面和周面变形量两组位移数据；

如图2所示，驱动组件包括PLC控制器、伺服电机6和电源，电源与伺服电机相连，PLC控制器与伺服电机及人机交互显示屏相连，伺服电机顶部与检测平台相连，伺服电机的旋转轴与旋转平台相连；

旋转平台为环形板结构，环形板的内缘和外缘均设有竖直的围板形成环形容置腔，待测工件9底部插入该环形容置腔内固定。

本发明的工作原理：

以轴承工件为例，电磁处理后，在径向需要检测的是外周面变形量，在轴向需要检测的是轴面变形量。采用回弹式电感位移传感器，通过初级线圈接入一定频率的交流电源、其次级线圈感应产生电压输出的检测原理，实现高精度检测。

采用PLC控制器中单片机串行口配合脉冲计数的方法，使用单片机串行口控制电机驱动器，促使伺服电机发生旋转并保证移动量；使用单片机串行口读取该位置电感位移传感器检测数值并进行数据保存；结合发出的脉冲数和每个脉冲在高度方向上所走的距离(脉冲当量)，单片机通过判断接受的检测数值是否符合分频条件，控制人机交互界面从存储空间中读取缓存的数据块并进行数据显示和保存。

单片机高度计数检测方法流程图，执行步骤如下：

(1)单片机串口参数配置；

(2)数据采集分频参数配置；

(3)AD转换数据缓存清零；

(4)电机驱动器初始化；

(5)数据存储块初始化；

(6)启动串口；

(7)判断人机界面指令是否开始运行，如果不正常，跳转到步奏(6)；如果正常，执行下一个步骤；

(8)开启电机驱动器；

(9)发送电机运转脉冲；

(10)判断伺服是否正常反馈脉冲信号；如果不正常，跳转到步奏(8)；如果正常，执行下一个步骤；

(11)数据采集及存储；

(12)判断是否满足分频条件，如果不满足，跳转到步奏(14)；如果满足，执行下一个步骤；

(13)读取缓存数据块；

(14)判断测试是否完成，如果测试未完成，跳转到步奏(8)；如果测试已完成，结束测试。

检测方法包括以下操作步骤：

S1、对传感器进行标定，将待测工件放置环件旋转工装中间，确保无相对转动，即交流伺服电机带动轴向和径向电感位移传感器回到位置传感器设定的机械零点，为轴周面变形量检测为好准备；

S2、单片机通过与电感传感器之间的通讯线发送检测信号，电感位移传感器将测得的轴承周面、轴面两组检测数据通过通讯线传送给单片机进行处理和存储，测量的部位通过调整旋转工作台上的工装来实现；

S3、单片机控制人机界面从数据存储空间读取缓存的数据块并在显示屏上进行显示，同时，插入U盘到对应的插槽，通过U盘保存检测数据。变形前后，轴周面变形量随旋转角度变化的检测结果(见图3)。

综上所述，本发明实施例中，轴承轴周面变形量检测装置及其检测方法，以电位移传感器作为测量工具，采用单方向伺服直线模组和传感器定位元件，进行轴向、外周面变形量变化检测，实现径向和轴向尺寸精度同一平台检测；测量数值反馈给上位机进行编程换算，实现自动测量、换算及测量结果显示；采用单片机计数伺服电机移动的脉冲当量、结合轴面和外周面电感检测数值的变化间接测量轴承轴面和外周面变形量；伺服效率高、减少误差来源；实现加工零件在生产线上检测过程的自动化，不但省时省力，而且提高零件加工品质和加工效率。

上述实施例是对本发明的说明，不是对本发明的限定，任何对本发明简单变换后的方案均属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种电磁处理轴承轴周面变形量检测装置，其特征在于，包括基座、检测平台、检测组件、驱动组件、旋转平台和人机交互显示屏，所述检测平台安设于所述基座顶部，基座为空心壳体结构，所述驱动组件设于基座内部空腔，所述检测组件和旋转平台均设于检测平台上，所述人机交互显示屏通过线缆与驱动组件相连；

检测组件包括检测支架、轴向位移传感器、径向位移传感器，所述轴向位移传感器竖直安设于所述检测支架上，所述径向位移传感器水平安设于所述检测支架上；

驱动组件包括PLC控制器、伺服电机和电源，所述电源与伺服电机相连，所述PLC控制器与伺服电机及人机交互显示屏相连，伺服电机顶部与检测平台相连，伺服电机的旋转轴与旋转平台相连；

旋转平台为环形板结构，环形板的内缘和外缘均设有竖直的围板形成环形容置腔。

2.根据上述权利要求1所述的一种电磁处理轴承轴周面变形量检测装置，其特征在于，所述轴向位移传感器、径向位移传感器均为笔式回弹电感位移传感器。

3.根据上述权利要求2所述的一种电磁处理轴承轴周面变形量检测装置，其特征在于，所述伺服电机容许转矩为0.9N·m，转动惯量最大值为423×10^-7Jkg·m²，精度步长为0.02°，所述笔式回弹电感位移传感器的精度为0.5μm。

4.采用上述一种电磁处理轴承轴周面变形量检测装置的检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

A)将被测工件放入检测平台的容置腔中，轴向、径向位移传感器对准设定的机械点，完成传感器标定；

B)PLC控制器向伺服电机发送启动信号，旋转平台带动被测工件旋转，轴向、径向位移传感器收到检测信号，检测数据通过通讯线传送给PLC控制器进行处理和存储；

C)PLC控制器从数据存储空间读取缓存的数据块并在人机交互显示屏上进行显示，并插入U盘到对应的插槽，通过U盘保存检测数据。