CN110906885A - 高速高精度角接触轴承接触角测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于角接触轴承接触角测量技术领域，提出一种高速高精度角接触轴承接触角的测量方法。提出的测量方法为：在待检测轴承的相对应两侧相向设置工业相机和LED光源；设定一个工业相机的图像采集区域；在图像采集区域内设定某一个点为标准参考位置；在测量时间段内，工业相机依次记录每粒钢球经过标准参考位置的时间，并同时发出一个脉冲，计数器记录一次；直至保持架的旋转圈数达到所设定圈数，测量停止，读取内圈转动的圈数；通过计算得到轴承的接触角；将钢球的实际时间间隔脉冲图与标准占空比进行比较，判断滚子是否出现了滑动现象。本发明提高了测量的精度；满足了高精度轴承用户已明确规定不允许贴反光标记的要求。
Description
技术领域
本发明属于角接触轴承接触角测量技术领域，尤其涉及一种高速高精度角接触轴承接触角测量方法。
背景技术
近年来随着国民经济及工业领域的发展，我国装备制造业逐渐向高速、高精度、高效率转变；轴承作为装备业的重要支撑是实现高速、高精度的重要部件，而角接触轴承大部分应用场合是多套轴承配对使用，这时配对轴承接触角的一致性尤为重要，配对后的精度及寿命很大程度上取决于配对轴承接触角的测量精度。
在高速旋转的情况下，配对轴承接触角如果不一致，那么各套轴承的承载力就不同，这样对配对后使用的寿命及精度就造成了极大的影响。那么对单套角接触轴承接触角的测量精度就提出了严格的要求。接触角测量显得尤为重要。
图1给出现有技术中接触角测量装置的结构示意图，采用图1所示的接触角测量装置进行接触角的测量方法为将待检测轴承通过人工放在测量工装4上，驱动电机7通过主动齿轮8驱动从动齿轮9带动主轴5，主轴5带动测量工装4，工装4带动轴承3内圈旋转，轴承外圈由加载块1压紧，外圈不旋转；人工在轴承保持架上贴上反光标签2；通过装在轴承上方的光电传感器6感应保持架的位置，从而读取保持架的旋转圈数。
当光电传感器6感应到反光标签2后，测量开始、驱动电机7通过主动齿轮8驱动从动齿轮9带动主轴5，主轴5带动测量工装4，工装4带动被测轴承3内圈旋转，当达到设定的保持架旋转圈数后，读取内圈转动的圈数。通过计算得到轴承的接触角。
但上述轴承接触角的测量方法还不能满足高速、高精度轴承接触角测量的要求，并且现有的动平衡测量系统还存在以下不足：
1）目前的测量方法要求在轴承保持架上贴反光标记，会出现一下问题：贴的位置不正，有光电传感器感应不到的情况。
2）测量后还要将反光标记去掉，并清洗。这对高精度轴承的旋转精度有影响。
3）高精度轴承用户已明确要求不允许贴反光标记。
4）轴承测量过程中要求不能出现钢球滑动的情况，如出现钢球滑动的情况则测量无效；目前采用的测量方法，无法判断。
发明内容
本发明的目的是为了克服上述接触角测量装置及方法的缺点，提供一种高速高精度角接触轴承接触角测量方法。
本发明为完成上述目的采用如下技术方案：
一种高速高精度角接触轴承接触角测量方法，测量方法的具体步骤如下：
1）将待检测轴承放在测量工装上，待检测轴承的内圈与固定在主轴上的测量工装小间隙配合；所述待检测轴承的外圈由加载块压紧定位，形成待检测轴承的内圈可随主轴旋转，外圈固定的结构；
2）在待检测轴承的一侧设置用于对待检测轴承的钢球运行状态、位置以及时间进行采集、记录的工业相机；将与工业相机配合使用的LED光源设置在待检测轴承的另一侧，即LED光源与工业相机相向设置；
3）设定一个工业相机的图像采集区域，图像采集区域内具有至少两粒钢球；设定保持架的旋转圈数；在图像采集区域内设定某一个钢球位置为标准参考位置；
4）设定保持架的旋转圈数，并将从测量开始到所设定保持架旋转圈数时止的时间段作为测量时间段；测量开始、驱动主轴旋转，主轴带动测量工装旋转，测量工装带动待检测轴承内圈和保持架同方向旋转，工业相机实时监控图像采集区域内的图像变化，当第一粒钢球经过标准参考位置时，记录该粒钢球经过标准参考位置的时间，同时发出一个脉冲，计数器记录一次；第二粒钢球经过标准参考位置时，再记录该粒钢球经过标准参考位置的时间，同时再发出一个脉冲，计数器再记录一次......依次类推，在测量时间段内，依次记录每粒钢球经过标准参考位置的时间，并同时发出一个脉冲，计数器记录一次；直至保持架的旋转圈数达到所设定圈数，测量停止，读取内圈转动的圈数，即读取主轴的转动圈数；通过计算得到轴承的接触角；
5）计算出每粒钢球通过标准参考位置的标准占空比，将测量时间段内，所发出的多个实际脉冲制作成时间间隔脉冲图，然后将时间间隔脉冲图与标准占空比进行对比，若其中某个轴承的实际时间间隔脉冲图与标准占空比不一致，则判定该被检测轴承的钢球在测量时出现了滑动现象，需要对其进行调整，重新进行测量。
本发明提出的一种高速高精度轴承接触角的测量方法，采用LED光源与工业相机配合的方式，对轴承内的钢球进行实时监控，提高了测量的精度；通过对比钢球通过标准参考位置的实际时间间隔脉冲图与标准占空比，可以对钢球是否发生滑动的情况进行判断，进一步提高了测量的精度。
由于轴承内圈、轴承外圈、钢球的材质大部分都选择轴承钢，加工后这几个零件的表面颜色非常接近，如果LED光源与工业相机同侧布局，那么在图像采集区域内，各个零件的感光轮廓不清晰，图像受外部光源的影响较大，对钢球的位置及通过标准参考位置的时间判断会产生误差。所以采用LED光源与工业相机相对被测轴承两侧布局的方式。
附图说明
图1为现有技术中接触角测量装置的结构示意图。
图2为现有接触角测量标记示意图。
图3为本发明的结构示意图。
图4本发明接触角测量原理图。
图5为本发明监控图像信息图。
图6为本发明的时间间隔脉冲图。
图中：1、加载块，2、测量标记，3、待检测轴承，4、测量工装，5、主轴，6、光电传感器，7、驱动电机，8、主动齿轮，9、从动齿轮，10、LED光源，11、工业相机，12、图像采集区域，13、钢球，13-1、1号钢球，13-2、2号钢球，13-3、3号钢球，13-4、4号钢球，14、标准参考位置。
具体实施方式
结合附图和具体实施例对本发明加以说明；
如图3、图4所示，一种高速高精度轴承接触角的测量方法，测量方法的具体步骤如下：
1）将待检测轴承3放在测量工装4上，待检测轴承3的内圈与固定在主轴5上的测量工装4小间隙配合；所述待检测轴承3的外圈由加载块1压紧定位，形成待检测轴承的内圈可随主轴旋转，外圈固定的结构；测量工装、夹紧块以及主轴的结构为现有技术中的结构，在此不做过多说明；
2）在待检测轴承3的一侧设置用于对待检测轴承的钢球的运行状态、形态、位置以及时间进行采集、记录的工业相机11；将与工业相机11配合使用的LED光源10设置在待检测轴承3的另一侧，即LED光源与工业相机相向设置；
3）结合图5，设定一个工业相机的图像采集区域12，图像采集区域12内具有至少两粒钢球13；该实施例中，图像采集区域12内的钢球13为四粒：1号钢球13-1、2号钢球13-2、3号钢球13-3和4号钢球13-4；设定保持架的旋转圈数为十圈；在图像采集区域内设定某一个钢球的位置为标准参考位置14；该实施例中，设定1号钢球13-1所在位置为标准参考位置14；
4）设定保持架的旋转圈数，并将从测量开始到所设定保持架旋转圈数时止的时间段作为测量时间段；测量开始、驱动电机7通过主动齿轮8驱动从动齿轮9带动主轴5，主轴5带动测量工装4，工装4带动轴承3内圈旋转，轴承外圈由加载装置1压紧，外圈不旋转；测量工装带动待检测轴承内圈和保持架同方向旋转，工业相机实时监控图像采集区域内的图像变化，当2号钢球13-2经过标准参考位置时，记录该粒钢球经过标准参考位置的时间，同时发出第一个脉冲，计数器记为1；当3号钢球13-3经过标准参考位置时，再记录该粒钢球经过标准参考位置的时间，同时发出第二个脉冲，计数器记为2......依次类推，由于我们所设定的保持架旋转圈数为十圈，当计数器达到131时即认为保持架旋转了十圈，然后停止测量，读取内圈转动的圈数，即读取主轴的转动圈数；通过计算得到轴承的接触角；接触角的计算方法采用现有技术中的计算方法，在此不做过多说明；
计算出每粒钢球通过标准参考位置的标准占空比，占空比是指在一个脉冲循环内，通电时间相对于总时间所占的比例,标准占空比是指每粒钢球通过标准参考位置的占空比；将测量时间段内，所发出的多个实际脉冲制作成时间间隔脉冲图，然后将时间间隔脉冲图与标准占空比进行对比，若其中某个轴承的实际时间间隔脉冲图与标准占空比不一致，则判定该被检轴承的钢球在测量时出现了滑动现象，需要对其进行调整，重新进行测量。
Claims (1)
1.一种高速高精度角接触轴承接触角测量方法，其特征在于：测量方法的具体步骤如下：
1）将待检测轴承放在测量工装上，待检测轴承的内圈与固定在主轴上的测量工装小间隙配合；所述待检测轴承的外圈由加载块压紧定位，形成待检测轴承的内圈可随主轴旋转，外圈固定的结构；
2）在待检测轴承的一侧设置用于对待检测轴承的钢球运行状态、位置以及时间进行采集、记录的工业相机；将与工业相机配合使用的LED光源设置在待检测轴承的另一侧，即LED光源与工业相机相向设置；
3）设定一个工业相机的图像采集区域，图像采集区域内具有至少两粒钢球；设定保持架的旋转圈数；在图像采集区域内设定某一个钢球位置为标准参考位置；
4）设定保持架的旋转圈数，并将从测量开始到所设定保持架旋转圈数时止的时间段作为测量时间段；测量开始、驱动主轴旋转，主轴带动测量工装旋转，测量工装带动待检测轴承内圈和保持架同方向旋转，工业相机实时监控图像采集区域内的图像变化，当第一粒钢球经过标准参考位置时，记录该粒钢球经过标准参考位置的时间，同时发出一个脉冲，计数器记录一次；第二粒钢球经过标准参考位置时，再记录该粒钢球经过标准参考位置的时间，同时再发出一个脉冲，计数器再记录一次......依次类推，在测量时间段内，依次记录每粒钢球经过标准参考位置的时间，并同时发出一个脉冲，计数器记录一次；直至保持架的旋转圈数达到所设定圈数，测量停止，读取内圈转动的圈数，即读取主轴的转动圈数；通过计算得到轴承的接触角；
计算出每粒钢球通过标准参考位置的标准占空比，将测量时间段内，所发出的多个实际脉冲制作成时间间隔脉冲图，然后将时间间隔脉冲图与标准占空比进行对比，若其中某个轴承的实际时间间隔脉冲图与标准占空比不一致，则判定该被检测轴承的钢球在测量时出现了滑动现象，需要对其进行调整，重新进行测量。
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