CN114413815A - 一种用于圆锥滚子轴承预紧选垫的测量设备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于圆锥滚子轴承预紧选垫的测量设备及方法，包括机架、产品安装机构、预紧力机构、测量头、下压机构、以及升降驱动机构；所述产品安装机构包括壳体定位座、以及用于支撑在支撑pinion轴尾端的承载支撑块，所述承载支撑块能够相对壳体定位座上下移动；所述预紧力机构能够对承载支撑块施加向上的力；所述测量头位于产品安装机构上方，所述测量头包括测量基壳、轴承保持座、连接工装、上测量板、弹性结构、下测量板、配合工装、以及测量组件；所述下压机构包括位于轴承保持座上方的压块；所述升降驱动机构安装在机架上，并能驱动测量头和下压机构上下移动。本发明可实现快速测量，测量结构精确度高，相对于现有设计，操作简单，工作效率高。

Description

一种用于圆锥滚子轴承预紧选垫的测量设备及方法

技术领域

本发明涉及传动产品测量领域，具体涉及一种用于圆锥滚子轴承预紧选垫的测量设备及方法。

背景技术

在分动器、主减速器等传动产品1的装配中，圆锥滚子轴承的预紧主要通过锁紧螺母的拧紧，产生相应的轴向力，然后通过垫圈(包括垫片或刚性隔套等零件)厚度进行调整。因此圆锥滚子轴承的垫圈选档是装配技术的关键工艺，参见图1和图2，传动产品1包括有壳体11和pinion轴12，在pinion轴12上通常安装两个圆锥滚子轴承，分别为第一圆锥滚子轴承13和第二圆锥滚子轴承14，第一圆锥滚子轴承13和第二圆锥滚子轴承14分别靠近pinion轴12的首端和尾端，第一圆锥滚子轴承13的轴承外圈和第二圆锥滚子轴承14的轴承外圈分别安装在壳体11中的第一轴承座11a和第二轴承座11b中，在第一圆锥滚子轴承13的内圈下端常设置垫圈15，利用锁紧螺母16施加的拧紧力矩，产生的轴向力压紧在第一圆锥滚子轴承13上，垫圈15的厚度尺寸选择是装配技术的关键工艺，锁紧螺母拧紧后，第一圆锥滚子轴承13主要通过垫圈15的厚度来调整其轴承内外圈的间隙，垫圈15选取过厚或者过薄，会造成圆锥滚子轴承内外圈配合过紧或过松。其中，根据垫圈15的安装情况传动产品1包括两种类型，第一种是垫圈15的下端是抵接在第二圆锥滚子轴承14的内圈端面上，参见附图1和图2，第一圆锥滚子轴承13的外圈则抵接在第一轴承座11a的端面；第二种是垫圈15下端是抵接在pinion轴12的轴肩12a上的，参见附图3和图4，第一圆锥滚子轴承13的外圈抵接在第一轴承座11a的端面，对于这两种情况，pinion轴12的轴肩12a面或第二圆锥滚子轴承14的内圈上端面可称为垫圈下定位面。

在以往的技术中，主要靠人工经验依次装配不同厚度垫圈15，需要多次拆装才能调整到合适的预紧力，造成生产效率降低，劳动强度增加。亦或垫圈15选档通过分段测量完成，因为涉及多个环节的测量，测量累计误差较大，费时费力并且增加了检测设备的投入，导致最终的垫圈选档精度不高，最终造成圆锥滚子轴承的预紧达不到传动产品要求。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明要解决的技术问题在于提供一种用于圆锥滚子轴承预紧选垫的测量设备及方法，能够快速方便测量传动产品中轴承预紧的垫圈尺寸，提高测量精度和工作效率。

为实现上述目的，本发明提供一种用于圆锥滚子轴承预紧选垫的测量设备，用于对传动产品的圆锥滚子轴承预紧选垫尺寸进行测量，所述传动产品包括壳体、pinion轴、以及都套接在pinion轴上的第一圆锥滚子轴承和第二圆锥滚子轴承，所述第一圆锥滚子轴承和第二圆锥滚子轴承分别靠近pinion轴的首端和尾端，且第一圆锥滚子轴承外圈和第二圆锥滚子轴承外圈分别安装在壳体中的第一轴承座和第二轴承座中，且第一轴承座的端面朝向pinion轴首端，所述传动产品还包括抵接在第一圆锥滚子轴承的内圈下端的垫圈，且垫圈另一端面抵接在第二圆锥滚子轴承内圈端面或者pinion轴上的轴肩上；所述测量设备包括机架、产品安装机构、预紧力机构、测量头、下压机构、以及升降驱动机构；所述产品安装机构安在机架上，包括用于安装固定壳体的壳体定位座、以及用于支撑在支撑pinion轴尾端的承载支撑块，所述承载支撑块能够相对壳体定位座上下移动；所述预紧力机构能够对承载支撑块施加向上的力；所述测量头位于产品安装机构上方，所述测量头包括测量基壳、轴承保持座、连接工装、上测量板、弹性结构、下测量板、配合工装、以及测量组件，所述轴承保持座固定在机壳上端，所述连接工装、上测量板、下测量板和配合工装都可上下移动地安装于测量基壳，所述连接工装上端能够伸入到轴承保持座中，所述上测量板固接或抵接在连接工装下端，所述下测量板位于上测量板下方，所述弹性结构设置在上测量板和下测量板之间、用于提供使上测量板和下测量板分开的弹性力，所述配合工装固接或抵接在下测量板下端，所述配合工装用于插入到壳体中并与第二圆锥滚子轴承的内圈端面或者pinion轴上的轴肩相抵，所述测量头中还具有竖向贯穿轴承保持座、连接工装、上测量板、下测量板和配合工装的测量通孔，所述测量通孔用于pinion轴插入，所述测量组件安装在测量基壳上且能够测量上测量板和下测量板之间的间距；所述下压机构包括位于轴承保持座上方的压块；所述升降驱动机构安装在机架上，并能驱动测量头和下压机构上下移动。

进一步地，所述升降驱动机构包括可上下移动地安装在机架上的升降架、以及驱动移动机架上下移动的升降动力组件，所述测量头和下压机构都安装在升降架上，且测量头还能够相对升降架上下移动一定距离。

进一步地，所述下压机构还包括安装在移动机架上的旋转驱动组件，所述旋转驱动组件包括设置在测量通孔上方的旋转驱动轴、以及驱动旋转驱动轴转动的旋转动力源，所述旋转驱动轴能够伸入到测量通孔中，且旋转驱动轴下端具有用于与pinion轴传动连接的传动连接结构；所述测量头能够在移动机架上上下移动。

进一步地，所述旋转动力源包括电机，所述旋转驱动组件还包括连接电机输出轴与旋转驱动轴的连接轴，所述旋转驱动轴与连接轴之间轴向可相对移动、周向相固定，且旋转驱动轴与连接轴之间设有缓冲弹簧，所述压块与连接轴在上下方向上相固定。

进一步地，所述测量头的测量组件包括设置在上测量板和下测量板之间的上距离传感器和下距离传感器，所述上距离传感器和下距离传感器固定在测量基壳上，且分别用于测量上测量板和下测量板的位置。

进一步地，所述测量头中的弹性结构包括多个支撑弹簧，所述支撑弹簧上下两端分别与上测量板和下测量板相连。

进一步地，所述测量头还包括固定在测量基壳上且位于上测量板和下测量板之间的限位约束板，所述限位约束板中设有限位槽腔，所述支撑弹簧位于限位槽腔中。

进一步地，所述测量头还包括设置在上测量板和下测量板之间的导向结构，所述导向结构包括开设在上测量板中的导向孔、以及设置在下测量板上的导向销，所述导向销穿过导向孔。

进一步地，所述承载支撑块上固设有传力块，所述预紧力机构包括杠杆和配重块，所述杠杆的一端位于传力块下方、另一端连接配重块。

本发明还提供一种用于圆锥滚子轴承预紧选垫的测量方法，采用上述的测量设备进行，包括以下步骤：

S1、设备标定，包括以下步骤：

S11、选择标准尺寸的传动产品，将第一圆锥滚子轴承和垫圈取下，pinion轴装入在壳体中；

S12、将壳体安装在测量设备的壳体定位座上，其中pinion轴尾端抵靠在承载支撑块上，并保持竖向；

S13、将第一圆锥滚子轴承的内圈放置在测量头的轴承保持座中，并且内圈的下端面与连接工装上端面抵接；

S14、升降驱动机构驱动测量头向下移动，测量头的配合工装下端插入到壳体中并穿过第一轴承座，配合工装下端抵靠在垫圈下定位面上，垫圈下定位面为第二轴承座内圈端面或者pinion轴上的轴肩面；

S15、升降驱动机构驱动下压机构向下移动，压块压紧在第一圆锥滚子轴承的内圈上端，通过预紧力机构对承载支撑块施加向上的支撑力，承载支撑块对pinion轴施加向上的支撑力；

S16、利用测量头中的测量组件，测量上测量板和下测量板之间的距离，

S17、将步骤S16中所测的距离作为标定值H₀；

S2、传动产品测量，包括以下步骤:

S21、选择待测量的传动产品，将第一圆锥滚子轴承和垫圈取下，pinion轴装入到壳体中；

S22、采用与所述步骤S12至S16相同的方式，获得上测量板和下测量板之间的距离H₁；

S23、获得测量偏差值ΔH＝H₁-H₀，根据标准尺寸传动产品中的垫圈的厚度X₀，获得待测传动产品中的垫圈的高度X＝X₀+ΔH

如上所述，本发明涉及的测量设备及方法，具有以下有益效果：

通过设置机架、产品安装机构、预紧力机构、测量头、下压机构、以及升降驱动机构，采用间接测量的方式，利用测量头与垫圈下定位面接触，利用压块和预紧力机构施加规定预定力，先通过对标准件传动产品进行标定，然后对待测传动产品进行测量，利用测量的差值与标准尺寸传动产品的垫圈的厚度尺寸，来得到待测传动产品中垫圈的尺寸，可实现快速测量，测量结构精确度高，相对于现有设计，操作简单，工作效率高。

附图说明

图1为第一种类型传动产品的结构示意图。

图2为图1中传动产品的爆炸图。

图3为第二种类型传动产品的结构示意图。

图4为图3中传动产品的爆炸图。

图5为本发明的测量设备的结构示意图。

图6为图5的右视图。

图7为本发明中的测量头的结构示意图。

图8为本发明中的测量头的剖视图。

图9为本发明中的测量头的简易示图。

图10为本发明中的壳体定位座的结构示意图。

图11为本发明中的轴支撑座的结构示意图。

图12为本发明中的轴支撑座的剖视图。

图13为本发明中的下压机构的结构示意图。

图14为本发明中的下压机构的剖视图。

图15为本发明中的预紧力机构的结构示意图。

元件标号说明

1 传动产品

11 壳体

11a 第一轴承座

11b 第二轴承座

12 pinion轴

12a 轴肩

13 第一圆锥滚子轴承

14 第二圆锥滚子轴承

15 垫圈

16 锁紧螺母

2 机架

3 升降架

4 产品安装机构

41 定位圆盘

42 肘夹组件

43 第一固定板

44 承载支撑块

45 对中杆

46 第二固定板

47 滑动板

48 滑轨

49 传力块

5 测量头

5a 测量通孔

51 测量基壳

51a 基壳伸长筒

51b 锤形套

52 轴承保持座

53 连接工装

54 上测量板

55 下测量板

56 配合工装

56a 伸长段

56b 下接触段

57 测量组件

57a 上距离传感器

57b 下距离传感器

57c 传感器安装座

58 支撑弹簧

59 限位约束板

6 预紧力机构

61 杠杆

62 配重块

62a 承载杆座

62b 砝码

63 安装座

64 滚柱

65 装配块

7 放置架

8 升降动力组件

9 下压机构

91 压块

92 旋转驱动轴

93 下压座块

94 导向套筒

95 衬套

96 连接轴

97 缓冲弹簧

98 联轴器

10 约束导向组件

10a 导向杆

10b 限位头

10c 连接座

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

须知，本说明书附图所绘的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等的用语，亦仅为便于叙述明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

参见图1至图15，本发明提供了一种用于圆锥滚子轴承预紧选垫的测量设备，用于对分动器、主减速器等传动产品1的圆锥滚子轴承预紧选垫尺寸进行测量，参见图1至图4，传动产品1包括壳体11、pinion轴12、以及都套接在pinion轴12上的第一圆锥滚子轴承13和第二圆锥滚子轴承14，第一圆锥滚子轴承13和第二圆锥滚子轴承14分别靠近pinion轴12的首端和尾端，且第一圆锥滚子轴承13和第二圆锥滚子轴承14分别安装在壳体11中的第一轴承座11a和第二轴承座11b中，第一轴承座11a的端面朝向pinion轴12首端，且第二轴承座11b的端面朝向pinion轴12尾端，第一圆锥滚子轴承13通过设置在其下的垫圈15进行预紧，垫圈15一端抵接在第一圆锥滚子轴承13的内圈下端(朝向尾端的一端)，另一端面抵接在第二圆锥滚子轴承14内圈端面或者pinion轴12上的轴肩12a上，也即第二圆锥滚子轴承14内圈端面或者轴肩12a构成垫圈下定位面。在本申请中，垫圈15的高度尺寸(也可称厚度尺寸)根据实际安装情况可大可小，对于高度小的，垫圈15具体可采用垫片，对于高度大的，垫圈15具体可采用刚性隔套。

本发明采用间接测量的方式来测量垫圈15厚度尺寸，当垫圈15的下端是抵接在第二圆锥滚子轴承14的内圈端面上时，参见图1和图2，第一圆锥滚子轴承13的外圈抵接在第一轴承座11a的端面，第一圆锥滚子轴承13的内外圈下端面的间距为TB₁(根据内外圈上下位置关系具有正负值之分)，第一轴承座11a端面与第二圆锥滚子轴承14的内圈端面之间的距离为TB₂，此时垫圈15的厚度X＝TB₁+TB₂；当垫圈15下端抵接在pinion轴12的轴肩12a上时，参见图3和图4，第一圆锥滚子轴承13的外圈抵接在第一轴承座11a的端面，此时，第一圆锥滚子轴承13的内外圈下端面的间距为TB₁，第一轴承座11a端面与轴肩12a之间的距离为TB₂，垫圈15的厚度X＝TB₁+TB₂，在本发明中，把垫圈15的厚度测量转换为测量垫圈下定位面与第一圆锥滚子轴承13的内圈下端面之间的距离。

参见图5至图15，本发明的测量设备包括机架2、产品安装机构4、预紧力机构6、测量头5、下压机构9、以及升降驱动机构；机架2为整个设备的主要支撑安装基础，其具体形状和结构式样根据需要灵活设置；产品安装机构4安在机架2上，包括用于安装固定壳体11的壳体定位座、以及用于支撑在支撑pinion轴12尾端的承载支撑块44，承载支撑块44能够相对壳体定位座上下移动；预紧力机构6能够对承载支撑块44施加向上的力；测量头5位于产品安装机构4上方，测量头5包括测量基壳51、轴承保持座52、连接工装53、上测量板54、弹性结构、下测量板55、配合工装56、以及测量组件57，轴承保持座52固定在机壳上端，连接工装53、上测量板54、下测量板55和配合工装56都可上下移动地安装于测量基壳51，连接工装53上端能够伸入到轴承保持座52中，上测量板54固接或抵接在连接工装53下端，下测量板55位于上测量板54下方，弹性结构设置在上测量板54和下测量板55之间、用于提供使上测量板54和下测量板55分开的弹性力，配合工装56固接或抵接在下测量板55下端，配合工装56用于插入到壳体11中并与第二圆锥滚子轴承14内圈端面或者pinion轴12上的轴肩12a相抵，测量头5中还具有竖向贯穿轴承保持座52、连接工装53、上测量板54、下测量板55和配合工装56的测量通孔5a，测量通孔5a用于pinion轴12插入，测量组件57安装在测量基壳51上且能够测量上测量板54和下测量板55之间的间距；下压机构9包括位于轴承保持座52上方的压块91；升降驱动机构安装在机架2上，并能驱动测量头5和下压机构9上下移动。

采用本发明涉及的测量设备进行的测量方法包括以下步骤：

S1、首先对测量设备进行标定，包括以下步骤S11～S17：

S11、选择标准尺寸的传动产品1，将第一圆锥滚子轴承13和垫圈15取下，pinion轴12装入在壳体11中，此时pinion轴12能够相对壳体11沿其轴向活动，参见图2和图4所示的状态。

S12、将壳体11安装在测量设备的壳体定位座上，被固定好，其中pinion轴12尾端抵靠在承载支撑块44上，承载支撑块44托住pinion轴12，并且pinion轴12保持竖向。

S13、将第一圆锥滚子轴承13的内圈放置在测量头5的轴承保持座52中，并且内圈的下端面与连接工装53上端面抵接。

S14、升降驱动机构驱动测量头5向下移动，测量头5的配合工装56下端插入到壳体11中并穿过第一轴承座11a，然后配合工装56下端抵靠在垫圈下定位面上，此时下测量板55的位置会发生变化，垫圈下定位面为第二轴承座11b内圈端面或者pinion轴12上的轴肩12a，具体由传动产品1中垫圈15的安装形式决定，pinion轴12和承载支撑块44也会一下移动距离，壳体11不对pinion轴12施加上下方向的压力。

S15、升降驱动机构驱动下压机构9向下移动，压块91压紧在第一圆锥滚子轴承13的内圈上端，第一圆锥滚子轴承13的内圈会将连接工装53下压，并将上测量板54下压，上测量板54和下测量板55之间间距会发生改变；然后通过预紧力机构6对承载支撑块44施加向上的支撑力，承载支撑块44对pinion轴12施加向上的支撑力F，该支撑力F通过pinion轴12传给配合工装56(配合工装56抵接在轴肩12a上的情况)、或者通过pinion轴12和第二圆锥滚子轴承14传给配合工装56(配合工装56抵接在第二圆锥滚子轴承14内圈的情况)，然后依次通过下测量板55、弹性结构、上测量板54、连接工作传递到第一圆锥滚子轴承13的内圈，从而构成对第一圆锥滚子轴承13的预紧力，在测量时，根据所需要的预紧来大小，来设置预紧力机构6对承载支撑块44施加的支撑力的大小，以此，确保下述步骤S16的测量是在规定预紧力情况下进行的。

S16、利用测量头5中的测量组件57，测量上测量板54和下测量板55之间的距离。

S17、将步骤S16中所测的距离作为标定值H₀；

S2、传动产品1测量，包括以下步骤:

S21、选择待测量的传动产品1，其结构与标定时标准尺寸的传动产品1相同，将第一圆锥滚子轴承13和垫圈15取下，pinion轴12装入到壳体11中，具体操作和原理与上述步骤S11是相同的。

S22、采用与步骤S12至S16相同的方式，获得上测量板54和下测量板55之间的距离H₁；

S23、获得测量偏差值ΔH＝H₁-H₀，由于测量的条件相同，在测量时，上测量板54和下测量板55之间的变化，反应了第一圆锥滚子轴承13的内圈下端面与垫圈下定位面之间的距离尺寸的变化，因此，根据标准尺寸传动产品1中的垫圈15的厚度X₀，获得待测传动产品1中的垫圈15的厚度X＝X₀+ΔH。

本发明的测量设备及方法，通过采用间接测量的方式，利用测量头5与垫圈下定位面接触，利用压块91和预紧力机构6施加规定预定力，先通过对标准件传动产品1进行标定，然后对待测传动产品1进行测量，利用测量的差值与标准尺寸传动产品1的垫圈15的厚度尺寸，来得到待测传动产品1中垫圈15的尺寸，可实现快速测量，测量结构精确度高，相对于现有设计，操作简单，工作效率高。

参见图5至图15，以下以一个具体实施例对本发明做进一步说明：

在本实施例中，参见图5和图6，作为优选设计，升降驱动机构包括可上下移动地安装在机架2上的升降架3、以及驱动移动机架2上下移动的升降动力组件8，测量头5和下压机构9都安装在升降架3上，且测量头5还能够相对升降架3上下移动一定距离。其中，升降动力组件8包括竖向设置的气缸，其活塞柱与升降架3连接。采用有这种方式，在测量时，只需要由气缸带动升降架3下移，使得测量头5先接触到垫圈下定位面，然后继续升降架3下移，再带动下压机构9继续下移至压块91压在测量头5上的第一圆锥滚子轴承13的内圈上，此时测量头5会相对升降架3上移。当然，在其他实施例中，升降驱动机构也可以采用其他合适机构，也可以是分开地驱动测量头5和下压机构9的升降动作。

在本实施例中，参见图5、图13和图14，作为优选设计，下压机构9还包括安装在移动机架2上的旋转驱动组件，旋转驱动组件包括设置在测量通孔5a上方的旋转驱动轴92、以及驱动旋转驱动轴92转动的旋转动力源，旋转驱动轴92能够伸入到测量通孔5a中，且旋转驱动轴92下端具有用于与pinion轴12传动连接的传动连接结构，具体地在本实施例中，pinion轴12首端设有外花键，对应地，旋转驱动轴92下端的传动连接结构为内花键。在测量时，压块91压在在测量头5上的第一圆锥滚子轴承13的内圈上，并且旋转驱动轴92下端套接在pinion轴12首端，内外花键上传动接连好，然后旋转动力源驱动旋转驱动轴92转动，从而可以驱动pinion轴12周转，以此可以得到在pinion轴12旋转状态下垫圈15的厚度，更接近实际使用中的尺寸，提高测量精度。

进一步地，在本实施例中，参见图5、图13和图14，下压机构9包括下压座块93，固定在升降架3上，作为其他结构的安装支撑基础，优选地，旋转动力源包括电机(附图中未示出)，电机输出轴通过连接轴96与旋转驱动轴92传动连接，连接轴96安装在下压座块93中，其顶端通过联轴器98与电机的输送轴连接，旋转驱动轴92与连接轴96之间通过一个旋转连接结构连接，旋转连接结构可采用销槽配合的方式，使得旋转驱动轴92和连接轴96能够周向轴向可相对移动、周向相固定，在旋转驱动轴92与连接轴96之间设有缓冲弹簧97，压块91与旋转驱动轴92在上下方向上相固定，具体地，压块91固定在一个衬套95上，衬套95固定套接在旋转驱动轴92上端部处。采用这种方式，电机通过连接轴96和旋转连接结构带动旋转驱动轴92旋转，同时，下压机构9在下移过程中，当压块91压在第一圆锥滚子轴承13的内圈上后，由于缓冲弹簧97的存在，能够起到缓冲作用。

在本实施例中，参见图5、图7和图13，测量头5通过一个约束导向组件10连接于下压机构9，具体地，约束导向组件10包括固定连接在测量头5的测量基壳51上的连接座10c、竖向固定在连接座10c上的导向杆10a、以及固定在导向杆10a上端的限位头10b，在下压机构9的下压座块93上固定有导向套筒94，导向杆10a穿过导向套筒94。在未测量时，限位头10b压靠在导向套筒94上端，测量头5保持相对不动，升降架3下移时，测量头5和下压机构9都同步下移，然后测量头5的配合工装56下端先与传动产品1中的垫圈下定位面接触，升降架3继续下移，带动下压机构9相对于测量头5下移，也即测量头5会相对升降架3上移，并且，通过导向杆10a与套现套筒的配合，对测量头5的运动进行导向和约束，避免相对移动时出现偏差。本实施例中采用的测量头5直接连接在下压机构9上的方式来间接地可移动地安装在升降架3上。当然，在其他的实施例中，测量头5也可以至直接安装在升降架3上。

参见图7、图8和图9，在测量头5中，测量基壳51作为其他结构的支持安装基础，同时起到保护内部结构的作用。在本实施例中，作为优选设计，测量基壳51位于最下端具有一个锤形套51b，配合工装56为一个圆筒结构，穿过锤形套51b，锤形套51b方便插入到壳体11中。在本实施例中，优选地，配合工装56包括伸长段56a、以及固定连接在伸长段56a下端的下接触段56b，并且伸长段56a与下接触段56b之间、以及与下测量板55之间的连接都是可拆卸式的，下接触段56b用于插入壳体11与垫圈下定位面接触，当垫圈下定位面到壳体11外部的尺寸过大时，可选择合适长度的伸长段56a来进行配合，从而方便下接触段56b能够顺利插入壳体11与垫圈下定位面接触，对应地，测量基壳51中可设有可拆卸式安装的基壳伸长筒51a，以配合伸长段56a使用，锤形套51b可拆卸地安装在基壳伸长筒51a下端。

在本实施例中，作为优选设计，参见图7、图8和图9，测量头5中的弹性结构包括多个支撑弹簧58，支撑弹簧58上下两端分别与上测量板54和下测量板55相连，其中支撑弹簧58优选为多个，沿着测量通孔5a周向均匀布置，上测量板54和下测量板55保持相平行。优选地，测量头5还包括固定在测量基壳51上且位于上测量板54和下测量板55之间的限位约束板59，限位约束板59与上测量板54和下测量板55之间都具有适当间隙，不影响上测量板54和下测量板55的上下移动，限位约束板59中设有限位槽腔(附图中未示出)，支撑弹簧58位于限位槽腔中，避免支撑弹簧58在伸缩时出现偏移。优选地，在上测量板54和下测量板55之间还设有导向结构(附图中未示出)，上测量板54中设有导向孔，导向结构包括开设在上测量板54中的导向孔、以及设置在下测量板55上的导向销，导向销穿过导向孔，通过导向孔和导向柱的配合，使上测量板54和下测量板55之间相对移动时更稳定。

在本实施例中，测量头5中的测量组件57包括设置在上测量板54和下测量板55之间的上距离传感器57a和下距离传感器57b，上距离传感器57a和下距离传感器57b都为非接触式的，上距离传感器57a和下距离传感器57b通过传感器安装座57c固定在测量基壳51上，上距离传感器57a和下距离传感器57b分别用于测量上测量板54和下侧量板的位置，根据上距离传感器57a和下距离传感器57b的位置数据，能够确定上测量板54和下侧量板的间距。优选地，测量组件57设置多组，且沿着测量通孔5a周向均匀布置，通过取多组数据的平均值，更加精确地获得上测量板54和下测量板55的间距，提升最终测量精度。当然，在其他的实施例中，测量组件57也可以采用其他适当的结构，利用其他形式的传感器来实现上测量板54和下侧量板的间距测量。

在本实施例中，参见图5、图6、图12和图15，作为优选设计，承载支撑块44上固设有传力块48，预紧力机构6包括杠杆61和配重块62，具体地，杠杆61可转动地安装在装配块65上，装配块65固定在安装座63上，安装座63固定于机架2，杠杆61的一端位于传力块48下方、另一端连接配重块62，并且优选地，在杠杆61一端安装有滚柱64，通过滚柱64来与传力块48接触来减少摩擦。测量时，当测量头5下移至压在垫圈下定位面上后，会压动pinion轴12和承载支撑块44下移一端距离，此时传力块48压在杠杆61一端的滚柱64上，使得杠杆61转动至水平状态，配重块62被抬高，以此通过配重块62和杠杆61对传力块48施加向上的力，并且通过控制配重块62的大小，即可调整支撑力的大小，也即调整预紧力大小。优选地，在本实施例中，配重块62包括承载杆座62a、以及安装在承载杆座62a上的砝码62b，承载杆座62a上端铰接在杠杆61上，通过选择适当砝码62b的组合，能够方便快速地调节配重块62重量，使用灵活。

在本实施例中，参见图5、图6、图10和图11，作为优选设计，产品安装机构4包括两部分，一部分为用于壳体11安装固定的壳体定位座，一部分为用于pinion轴12支撑定位的轴支撑座，参见图10，壳体定位座包括第一固定板43、固定在第一固定板43上的定位圆盘41、以及肘夹组件42，肘夹组件42为常见的夹紧结构，其中具有可转动的肘板。壳体11通过其上的圆孔腔套在定位圆盘41上，然后利用肘夹组件42中的肘板将壳体11压紧在定位圆盘41上，拆下时转动肘板脱离壳体11即可。参见图11，轴支撑座包括第二固定板46、滑动板47、滑轨48、承载支撑块44和对中杆45，第二固定板46通过杆件结构(图11中未示出)固定安装在机架2上，滑动板47通过滑轨48安装在第二固定板46的后端，能够相对第二固定板46上下移动，承载支撑块44固定在滑动板47上。在承载支撑块44上安装有竖向的对中杆45，可用于尾端具有内孔的pinion轴12，以此将pinion轴12安放在承载支撑块44上时，pinion轴12套在对中杆45上，使pinion轴12保持竖向，实现pinion轴12的定位，确保其与上方的压块91和测量头5对准。壳体定位座和轴支撑座在装配时，参见图5，第一固定板43固定安装在第二固定板46前端面上，承载支撑块44则穿过定位圆盘41中的通孔伸出到定位圆盘41的前端，装配好后，承载支撑块44能够相对定位圆盘41上下移动一定距离，从而使pinion轴12能够相对壳体11上下移动一定距。当然，在其他的实施例中，壳体定位座和轴支撑座都还可以采用其他合适结构，能够分别实现对壳体11的固定安装和对pinion轴12移动支撑即可。

本实施例中，测量设备还包括控制系统，控制系统与升降驱动机构中的气缸、下压机构9中的电机都控制相连，传动产品1安装好后，设备启动工作，控制气缸和电机自动地动作，从而自动进行测量动作，同时与测量头5中的所有测量组件57信号相连，测量组件57中上距离传感器57a和下距离传感器57b所测量的数据，传输给控制系统，自动进行数据计算和储存。

在本实施例中，参见图5和图6，测量设备还包括放置架7，位于产品安装机构4附件处，用于放置待测传动产品1和与测量工作相关的零部件，方便拿取。

采用上述实施例中的测量设备进行的测量方法的详情过程为：

S1、首先，先对测量设备进行标定，包括以下步骤：

S11、选择标准尺寸的传动产品1，将第一圆锥滚子轴承13和垫圈15取下，pinion轴12装入到壳体11中，此时pinion轴12能够相对壳体11上下运动，参见图2和图4所示的状态。

S12、将壳体11安装在定位圆盘41上，然后利用肘夹组件42压紧固定好，其中pinion轴12尾端抵靠在承载支撑块44上，并套在对中杆45上，承载支撑块44托住pinion轴12，pinion轴12保持竖向；

S13、将第一圆锥滚子轴承13的内圈放置在测量头5的轴承保持座52中，并且内圈的下端面与连接工装53上端面抵接；

S14、升降驱动机构中的气缸驱动升降架3下移，升降架3带动测量头5向下移动，同时也带动下压机构9下移，测量头5的配合工装56下端插入到壳体11中并穿过第一轴承座11a，然后抵靠在垫圈下定位面上，此时下测量板55的位置会发生变化，垫圈下定位面为第二轴承座11b内圈端面或者pinion轴12上的轴肩12a，测量头5在下移过程中会将pinion轴12和承载支撑块44下压一定距离，并且承载支撑块44下移过程中会使传力块48与预紧力机构6的杠杆61一端的滚柱64接触，并压动杠杆61转动。

S15、气缸继续驱动升降架3下移，带动下压机构9向下移动，压块91压紧在第一圆锥滚子轴承13的内圈上端，旋转驱动轴92也与pinion轴12首端连接好，此时第一圆锥滚子轴承13的内圈会将连接工装53下压，并将上测量板54下压，上测量板54和下测量板55之间间距会发生改变，此时壳体11不对pinion轴12施加向下的压力；此时pinion轴12和承载支撑块44下移至杠杆61转动水平状态，其中配重块62的重量根据预紧力大小预先设置好，杠杆61通过传力块48对承载支撑块44施加向上的支撑力，最终传递到第一圆锥滚子轴承13的内圈，构成对第一圆锥滚子轴承13的预紧力；以此，确保下述步骤S16的测量是在规定预紧力情况下进行的；

S16、测量头5中的多组测量组件57进行测量工作，同时控制下压机构9中的电机启动，旋转驱动轴92转动，带动pinion轴12旋转，利用上距离传感器57a和下距离传感器57b分别测量上测量板54和下侧量板的位置，并将数据传输给控制系统，根据上距离传感器57a和下距离传感器57b的多组测量数据，控制系统自动计算上测量板54和下侧量板的间距H₀。

S17、将距离H₀作为标定值，优选地，可在控制系统中将H₀标为基础零值。

S2、传动产品1测量，包括以下步骤:

S21、选择待测量的传动产品1，其结构与标定时标准尺寸的传动产品1相同，将第一圆锥滚子轴承13和垫圈15取下，pinion轴12装入到壳体11中；具有操作和原理与上述步骤S11是相同的。

S22、采用与步骤S12至S16相同的方式，获得上测量板54和下测量板55之间的距离H₁；

S23、获得测量偏差值ΔH＝H₁-H₀，由于测量的条件相同，在测量时，上测量板54和下测量板55之间的变化，反应了第一圆锥滚子轴承13的内圈下端面与垫圈下定位面之间的距离尺寸的变化，因此，根据标准尺寸传动产品1中的垫圈15的厚度X₀，获得待测传动产品1中的垫圈15的高度X＝X₀+ΔH。

每个传动产品1的测量完成后，测量头5和下压机构9会复位上升，然后将传动产品1从产品安装机构4中取下，即可进行下一个传动产品1的测量。

由上可知，本实施例的测量设备和方法，能够实现自动快速测量，只需要人工将传动产品1安装取下，工作效率高，劳动负荷小，整个设备智能高效，测量设备通过模拟拟正常工作工况，选垫精度高，返工率少，该设备目前在多个项目进行应用，设备投入成本相对较低，同时减少了后续的维护成本。

综上所述，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具有高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种用于圆锥滚子轴承预紧选垫的测量设备，用于对传动产品(1)的圆锥滚子轴承预紧选垫尺寸进行测量，所述传动产品(1)包括壳体(11)、pinion轴(12)、以及都套接在pinion轴(12)上的第一圆锥滚子轴承(13)和第二圆锥滚子轴承(14)，所述第一圆锥滚子轴承(13)和第二圆锥滚子轴承(14)分别靠近pinion轴(12)的首端和尾端，所述传动产品(1)还包括抵接在第一圆锥滚子轴承(13)的内圈下端的垫圈(15)，且垫圈(15)另一端面抵接在第二圆锥滚子轴承(14)内圈端面或者pinion轴(12)上的轴肩(12a)上；其特征在于：所述测量设备包括机架(2)、产品安装机构(4)、预紧力机构(6)、测量头(5)、下压机构(9)、以及升降驱动机构；

所述产品安装机构(4)安在机架(2)上，包括用于安装固定壳体(11)的壳体定位座、以及用于支撑在支撑pinion轴(12)尾端的承载支撑块(44)，所述承载支撑块(44)能够相对壳体定位座上下移动；

所述预紧力机构(6)能够对承载支撑块(44)施加向上的力；

所述测量头(5)位于产品安装机构(4)上方，所述测量头(5)包括测量基壳(51)、轴承保持座(52)、连接工装(53)、上测量板(54)、弹性结构、下测量板(55)、配合工装(56)、以及测量组件(57)，所述轴承保持座(52)固定在机壳上端，所述连接工装(53)、上测量板(54)、下测量板(55)和配合工装(56)都可上下移动地安装于测量基壳(51)，所述连接工装(53)上端能够伸入到轴承保持座(52)中，所述上测量板(54)固接或抵接在连接工装(53)下端，所述下测量板(55)位于上测量板(54)下方，所述弹性结构设置在上测量板(54)和下测量板(55)之间、用于提供使上测量板(54)和下测量板(55)分开的弹性力，所述配合工装(56)固接或抵接在下测量板(55)下端，所述配合工装(56)用于插入到壳体(11)中并与第二圆锥滚子轴承(14)的内圈端面或者pinion轴(12)上的轴肩(12a)相抵，所述测量头(5)中还具有竖向贯穿轴承保持座(52)、连接工装(53)、上测量板(54)、下测量板(55)和配合工装(56)的测量通孔(5a)，所述测量通孔(5a)用于pinion轴(12)插入，所述测量组件(57)安装在测量基壳(51)上且能够测量上测量板(54)和下测量板(55)之间的间距；

所述下压机构(9)包括位于轴承保持座(52)上方的压块(91)；

所述升降驱动机构安装在机架(1)上，并能驱动测量头(5)和下压机构(9)上下移动。

2.根据权利要求1所述的测量设备，其特征在于：所述升降驱动机构包括可上下移动地安装在机架(2)上的升降架(3)、以及驱动移动机架(2)上下移动的升降动力组件(8)，所述测量头(5)和下压机构(9)都安装在升降架(3)上，且测量头(5)还能够相对升降架(3)上下移动一定距离。

3.根据权利要求1所述的测量设备，其特征在于：所述下压机构(9)还包括安装在移动机架(2)上的旋转驱动组件，所述旋转驱动组件包括设置在测量通孔(5a)上方的旋转驱动轴(92)、以及驱动旋转驱动轴(92)转动的旋转动力源，所述旋转驱动轴(92)能够伸入到测量通孔(5a)中，且旋转驱动轴(92)下端具有用于与pinion轴(12)传动连接的传动连接结构；所述测量头(5)能够在移动机架(2)上上下移动。

4.根据权利要求3所述的测量设备，其特征在于：所述旋转动力源包括电机，所述旋转驱动组件还包括连接电机输出轴与旋转驱动轴(92)的连接轴(96)，所述旋转驱动轴(92)与连接轴(96)之间轴向可相对移动、周向相固定，且旋转驱动轴(92)与连接轴(96)之间设有缓冲弹簧(97)，所述压块(91)与连接轴(96)在上下方向上相固定。

5.根据权利要求1所述的测量设备，其特征在于：所述测量头(5)的测量组件(57)包括设置在上测量板(54)和下测量板(55)之间的上距离传感器(57a)和下距离传感器(57b)，所述上距离传感器(57a)和下距离传感器(57b)固定在测量基壳(51)上，且分别用于测量上测量板(54)和下测量板(55)的位置。

6.根据权利要求1所述的测量设备，其特征在于：所述测量头(5)中的弹性结构包括多个支撑弹簧(58)，所述支撑弹簧(58)上下两端分别与上测量板(54)和下测量板(55)相连。

7.根据权利要求6所述的测量设备，其特征在于：所述测量头(5)还包括固定在测量基壳(51)上且位于上测量板(54)和下测量板(55)之间的限位约束板(59)，所述限位约束板(59)中设有限位槽腔，所述支撑弹簧(58)位于限位槽腔中。

8.根据权利要求1所述的测量设备，其特征在于：所述测量头(5)还包括设置在上测量板(54)和下测量板(55)之间的导向结构，所述导向结构包括开设在上测量板(54)中的导向孔、以及设置在下测量板(55)上的导向销，所述导向销穿过导向孔。

9.根据权利要求1所述的测量设备，其特征在于：所述承载支撑块(44)上固设有传力块(49)，所述预紧力机构(6)包括杠杆(61)和配重块(62)，所述杠杆(61)的一端位于传力块(49)下方、另一端连接配重块(62)。

10.一种用于圆锥滚子轴承预紧选垫的测量方法，其特征在于，采用如权利要求1至9任一所述的测量设备进行，包括以下步骤：

S1、设备标定，包括以下步骤：

S11、选择标准尺寸的传动产品(1)，将第一圆锥滚子轴承(13)和垫圈(15)取下，pinion轴(12)装入在壳体(11)中；

S12、将壳体(11)安装在测量设备的壳体定位座上，其中pinion轴(12)尾端抵靠在承载支撑块(44)上，并保持竖向；

S13、将第一圆锥滚子轴承(13)的内圈放置在测量头(5)的轴承保持座(52)中，并且内圈的下端面与连接工装(53)上端面抵接；

S14、升降驱动机构驱动测量头(5)向下移动，测量头(5)的配合工装(56)下端插入到壳体(11)中并穿过第一轴承座(11a)，配合工装(56)下端抵靠在垫圈(15)下定位面上，垫圈(15)下定位面为第二轴承座(11b)内圈端面或者pinion轴(12)上的轴肩(12a)面；

S15、升降驱动机构驱动下压机构(9)向下移动，压块(91)压紧在第一圆锥滚子轴承(13)的内圈上端，通过预紧力机构(6)对承载支撑块(44)施加向上的支撑力，承载支撑块(44)对pinion轴(12)施加向上的支撑力；

S16、利用测量头(5)中的测量组件(57)，测量上测量板(54)和下测量板(55)之间的距离，

S17、将步骤S16中所测的距离作为标定值H₀；

S2、传动产品(1)测量，包括以下步骤:

S21、选择待测量的传动产品(1)，将第一圆锥滚子轴承(13)和垫圈(15)取下，pinion轴(12)装入到壳体(11)中；

S22、采用与所述步骤S12至S16相同的方式，获得上测量板(54)和下测量板(55)之间的距离H₁；

S23、获得测量偏差值ΔH＝H₁-H₀，根据标准尺寸传动产品(1)中的垫圈(15)的厚度X₀，获得待测传动产品(1)中的垫圈(15)的高度X＝X₀+ΔH。

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