CN116222470A - 一种套圈的尺寸测量机构以及尺寸测量方法 - Google Patents

一种套圈的尺寸测量机构以及尺寸测量方法 Download PDF

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CN116222470A CN202310128296.4A CN202310128296A CN116222470A CN 116222470 A CN116222470 A CN 116222470A CN 202310128296 A CN202310128296 A CN 202310128296A CN 116222470 A CN116222470 A CN 116222470A
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陈金贵
李水涵
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Abstract

本发明提供一种套圈的尺寸测量机构以及尺寸测量方法，套圈的尺寸测量机构包括设置在测量工位的左右两侧的左定位架和右定位架、以及设置在测量工位的前后两侧的旋转推进装置和内径测量装置；所述左定位架固定设置，所述右定位架可左右平移设置；还包括多个位移传感器，多个位移传感器分别测量右定位架的左右平移距离、旋转推进装置的前后平移距离、内径测量装置中二个插入部之间的间距以及左侧插入部的平移距离。采用一个工位即可同时测量套圈的内径、外径、厚度、壁厚、外径圆度、内径圆度以及同轴度参数，结构设计巧妙、紧凑且成本低。

Description

一种套圈的尺寸测量机构以及尺寸测量方法
技术领域
本发明涉及轴承零部件领域，具体涉及轴承的套圈的检测领域，再具体的，涉及套圈的尺寸测量机构以及尺寸测量方法。
背景技术
轴承套圈(bearing ring)是具有一个或几个滚道的向心滚动轴承的环形零件，是组装成轴承的重要部件。在完成套圈的生产加工后，需要对套圈的尺寸(如内径、外径和同心度等)进行检测。目前，对于轴承或轴承套圈的检测，均采用多工位分别进行，即一个工位只能检测一种尺寸，如CN216539619U公开的一种轴承检测装置，内径和外径分别采用二个工位上的不同机构进行检测，结构复杂、体积大且成本高。
发明内容
为此，本发明为解决上述问题，提供一种套圈的尺寸测量机构以及尺寸测量方法。
为实现上述目的，本发明提供的技术方案如下：
一种套圈的尺寸测量机构，包括设置在测量工位的左右两侧的左定位架和右定位架、以及设置在测量工位的前后两侧的旋转推进装置和内径测量装置；所述左定位架和右定位架具有对应测量工位的外周限位部和位于外周限位部后方的限位柱，所述左定位架固定设置，所述右定位架可左右平移设置；所述旋转推进装置具有对应测量工位的轴柱、驱动轴柱前后移动的第一推进器以及驱动轴柱旋转的旋转驱动器；所述内径测量装置具有呈左右对立设置的二个滑动块、设置于二个滑动块之间的弹性件、驱动二个滑动块开合的夹持气缸以及驱动二个滑动块前后移动的第二推进器，二个滑动块的前端均设置有用于插入套圈内的插入部；
还包括多个位移传感器，多个位移传感器分别测量右定位架的左右平移距离、旋转推进装置的前后平移距离、内径测量装置中二个插入部之间的间距以及左侧插入部的平移距离。
进一步的，所述左定位架的外周限位部包括内凹设置的让位圆弧段以及设置在让位圆弧段上下两端的第一定位凸筋；所述右定位架的外周限位部是凸起的第二定位凸筋。
进一步的，所述限位柱为圆柱。
进一步的，二个滑动块的插入部中，其中一个滑动块的插入部的外侧面上设置有二个凸起的第一凸苞，另一个滑动块的插入部的外侧面上设置有一个凸起的第二凸苞。
进一步的，所述第一凸苞和第二凸苞都是球弧形凸苞。
进一步的，所述轴柱的端面为长方形端面，端面的长度尺寸大于套圈的内径小于套圈的外径；端面的宽度尺寸小于套圈的内径。
进一步的，还包括机架，所述机架包括载台板、左固定架和右固定架，所述左固定架和右固定架分布在测量工位的左右两侧并固定在载台板上，所述左定位架固定装配在左固定架上，所述右定位架可左右滑动的装配在右固定架上，所述旋转推进装置和内径测量装置均装配于载台板上。
进一步的，所述位移传感器为LVDT位移传感器，其数量为四个，分别是第一位移传感器、第二位移传感器、第三位移传感器和第四位移传感器；第一位移传感器设置在右固定架和右定位架之间，第二位移传感器设置于左定位架和旋转推进装置之间，第三位移传感器设置在二个滑动块之间，第四位移传感器设置在左侧滑动块与一个固定块之间。
一种套圈的尺寸测量方法，包括如下步骤：
A1，提供上述所述的套圈的尺寸测量机构以及套圈标准件，将套圈标准件放置于测量工位上；
A2，驱动右定位架向左靠近测量工位，直至将套圈标准件夹持定位；位移传感器测量出右定位架处于夹持位置时的位移尺寸L1；
A3，旋转推进装置的第一推进器驱动轴柱靠近测量工位，直至抵接在套圈标准件的端面，位移传感器测量出旋转推进装置处于抵接位置时的位移尺寸L2；
A4，内径测量装置的夹持气缸驱动二个滑动块并拢，第二推进器驱动二个滑动块靠近测量工位，使二个插入部插入套圈标准件内；之后夹持气缸释放夹持力，二个插入部在弹性件的作用下分离直至分别抵接在套圈标准件的内圈，位移传感器测量出二个插入部之间的间距L3以及左侧插入部的平移距离L4；
A5，将套圈的尺寸测量机构进行复位，将套圈标准件替换成套圈检测件，并重复A2到A4的步骤，得到右定位架处于夹持位置时的位移尺寸L11、旋转推进装置处于抵接位置时的位移尺寸L21、二个插入部之间的间距L31和左侧插入部的平移距离L41，套圈检测件的外径尺寸＝套圈标准件的外径尺寸+(L11-L1)；套圈检测件的厚度尺寸＝套圈标准件的厚度尺寸+(L21-L2)；套圈检测件的内径尺寸＝套圈标准件的内径尺寸+(L31-L3)；套圈检测件的壁厚尺寸＝套圈标准件的壁厚尺寸+(L41-L4)；
A6，旋转驱动器驱动轴柱旋转，轴柱的旋转带动套圈检测件旋转，右定位架随套圈检测件的外径尺寸的变化进行自适应的平移，位移传感器测量出右定位架的位移变化，得到外径圆度；二个插入部随套圈检测件的内径尺寸的变化进行自适应靠拢或张开，位移传感器测量出二个插入部的间距变化，得到内径圆度；位移传感器测量出左侧插入部的位移变化，得到同轴度。
通过本发明提供的技术方案，具有如下有益效果：
通过本申请提供的方案，采用一个工位即可同时测量套圈的内径、外径、厚度、壁厚、外径圆度、内径圆度以及同轴度参数，结构设计巧妙、紧凑且成本低。
附图说明
图1所示为实施例中套圈的尺寸测量机构立体示意图；
图2所示为实施例中套圈的尺寸测量机构部分结构的后视图；
图3所示为实施例中左定位架和左固定架的装配结构示意图；
图4所示为实施例中右定位架和右固定架的装配结构示意图；
图5所示为实施例中旋转推进装置的结构示意图；
图6所示为实施例中内径测量装置的结构示意图。
具体实施方式
为进一步说明各实施例，本发明提供有附图。这些附图为本发明揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本发明的优点。图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。
现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。
参照图1至图6所示，本实施例提供一种套圈的尺寸测量机构，包括设置在测量工位a的左右两侧的左定位架30和右定位架40、以及设置在测量工位a的前后两侧的旋转推进装置50和内径测量装置60；具体的，该测量工位a只是一个固定的位置，并非是一个实体结构，如图1和图2所示，被夹持在左定位架30和右定位架40之间的套圈100的位置即为测量工位a。
所述左定位架30和右定位架40具有对应测量工位a的外周限位部和位于外周限位部后方的限位柱，具体的，定义左定位架30的外周限位部和限位柱分别为左外周限位部31和左限位柱32，右定位架40的外周限位部和限位柱分别为右外周限位部41和右限位柱42。
所述左定位架30固定设置，所述右定位架40可左右平移设置；在进行定位时，可先将套圈100放置在测量工位a上，通过驱动右定位架40向左移动能够使左定位架30的外周限位部(即左外周限位部31)和右定位架的外周限位部(即右外周限位部41)共同夹持住套圈100的外周，实现对套圈100的夹持定位。
所述旋转推进装置50具有对应测量工位a的轴柱51、驱动轴柱51前后移动的第一推进器52以及驱动轴柱51旋转的旋转驱动器53；第一推进器52能够推动轴柱51靠近或远离所述测量工位a，使其抵接在测量工位a的套圈100上；旋转驱动器53能够驱动轴柱51旋转，所述轴柱51的旋转能够通过与套圈100的接触摩擦力带动套圈100旋转。具体的，轴柱51装配于旋转驱动器53的旋转轴上，第一推进器52驱动连接所述旋转驱动器53，以驱动所述旋转驱动器53和其上的轴柱51靠近或远离所述测量工位a。
所述内径测量装置60具有呈左右对立设置的二个滑动块(分别为左侧滑动块631和右侧滑动块632)、设置于二个滑动块之间的弹性件64、驱动二个滑动块开合的夹持气缸62以及驱动二个滑动块前后移动的第二推进器61，二个滑动块的前端均设置有用于插入套圈100内的插入部633；第二推进器61能够驱动插入部633靠近或远离测量工位a，以使插入部633插入套圈100内，夹持气缸62能够驱动二个插入部633相互靠拢，便于缩小体积而插入套圈100内；弹性件64具体是弹簧，其作用是在夹持气缸62撤去夹持力时驱动二个插入部633张开，使二个插入部633自适应的抵接在套圈100的内壁上。
还包括多个位移传感器70，本具体实施例中为四个，四个位移传感器70分别测量右定位架40的左右平移距离、旋转推进装置50的前后平移距离、内径测量装置60中二个插入部633之间的间距以及左侧插入部633(也即左侧滑动块631)的平移距离。如此，得到相对应的尺寸参数，便于后续得到套圈100的实际尺寸。
本实施例还提供一种套圈的尺寸测量方法，即基于上述套圈的尺寸测量机构的测量方法，包括如下步骤：
A1，提供上述所述的套圈的尺寸测量机构以及套圈标准件，将套圈标准件放置于测量工位a上；
具体的，套圈标准件是指已知各个尺寸且符合要求的标准产品。
A2，驱动右定位架40向左靠近测量工位a，直至将套圈标准件夹持定位；位移传感器70测量出右定位架40处于夹持位置时的位移尺寸L1；
具体的，右定位架40在向左移动过程中，右定位架40的外周限位部(即右外周限位部41)不断靠近套圈标准件并最终抵接在套圈标准件的外周侧上，左定位架30的左外周限位部31和右定位架40的右外周限位部41共同夹持定位套圈标准件。
A3，旋转推进装置50的第一推进器52驱动轴柱51靠近测量工位a，直至抵接在套圈标准件的端面(具体为前端面，而套圈标准件的后端面则抵接在限位柱上，实现前后定位)，位移传感器70测量出旋转推进装置50的轴柱51处于抵接位置时的位移尺寸L2。
A4，内径测量装置60的夹持气缸62驱动二个滑动块并拢，以缩小间距，第二推进器61驱动二个滑动块靠近测量工位a，使二个插入部633插入套圈标准件内；之后夹持气缸62释放夹持力，二个插入部633在弹性件64的作用下分离直至分别抵接在套圈标准件的内壁，位移传感器70测量出二个插入部633之间的间距L3以及左侧插入部633的平移距离L4。
A5，将套圈的尺寸测量机构进行复位，即各个部件复位至初始状态。将套圈标准件替换成套圈检测件，并重复A2到A4的步骤，得到右定位架40处于夹持位置时的位移尺寸L11、旋转推进装置50的轴柱51处于抵接位置时的位移尺寸L21、二个插入部633之间的间距L31和左侧插入部631的平移距离L41。如此，就可以直接得到：套圈检测件的外径尺寸＝套圈标准件的外径尺寸+(L11-L1)；套圈检测件的厚度尺寸＝套圈标准件的厚度尺寸+(L21-L2)；套圈检测件的内径尺寸＝套圈标准件的内径尺寸+(L31-L3)；套圈检测件的壁厚尺寸＝套圈标准件的壁厚尺寸+(L41-L4)。
A6，旋转驱动器53驱动轴柱51旋转，轴柱51的旋转带动套圈检测件旋转，右定位架40随套圈检测件的外径尺寸的变化进行自适应的平移，位移传感器70测量出右定位架40的位移变化，得到外径圆度；二个插入部633随套圈检测件的内径尺寸的变化进行自适应靠拢或张开，位移传感器70测量出二个插入部633的间距变化，得到内径圆度；位移传感器70测量出左侧插入部633(也即左侧滑动块631)的位移变化，得到同轴度。
具体的，因套圈100的左侧被左定位架30抵住，因此，套圈100的左侧位置是始终不变的，通过检测左侧插入部633的位移变化，即可得到套圈100的壁厚(外侧壁和内侧壁之间的间距)的尺寸以及变化量(即同轴度)。再具体的，所述套圈100的厚度尺寸是指套圈100的前端面和后端面之间的距离。
所述左定位架30的外周限位部(即左外周限位部31)包括内凹设置的让位圆弧段311以及设置在让位圆弧段311上下两端的第一定位凸筋312，所述右定位架40的外周限位部(即右外周限位部41)是凸起的第二定位凸筋。右定位架40通过第二定位凸筋41推动套圈100向左移动，直至套圈100接触二个第一定位凸筋312，夹持定位时，套圈100被二个第一定位凸筋312和一个第二定位凸筋41夹持形成三点定位，让位圆弧段311不会与套圈100接触。三点定位的结构，其精准度更好。具体的，所述第一定位凸筋312和第二定位凸筋41均是圆弧表面，与套接100之间实现平滑过渡，不易刮伤套接。
所述左定位架30的限位柱(即左限位柱32)设置在让位圆弧段311的中部位置，并与右定位架40的限位柱(即右限位柱42)相对应。推进装置50对套圈100进行向后推进时，套圈100的后端面抵接在左限位柱32和右限位柱42上，作用力均匀，不易倾斜偏移。具体的，所述限位柱均为圆柱，如此，套圈100的端面抵接在限位柱的圆周面上，形成平滑过渡，不易刮伤，且接触面积小，摩擦力小。
进一步的，为了便于各个部件的安装，本实施例中，还包括机架，所述机架包括载台板11、左固定架12和右固定架13，所述左固定架12和右固定架13分布在测量工位的左右两侧并固定在载台板11上，所述左定位架30固定装配在左固定架12上，所述右定位架40可左右滑动的装配在右固定架13上，所述旋转推进装置50和内径测量装置60均装配于载台板11上。如此，实现各个部件的安装，是该尺寸测量机构形成一个独立的机台结构。
进一步的，所述右固定架13上设置有驱动气缸131，所述驱动气缸131的活塞杆连接所述右定位架40，以驱动右定位架40左右滑动。
所述位移传感器70为LVDT位移传感器(又称电感笔)，其数量是四个，分别是第一位移传感器71、第二位移传感器72、第三位移传感器73和第四位移传感器74；第一位移传感器71设置在右固定架13和右定位架40之间，以检测右定位架40的位移量；第二位移传感器72设置于左定位架30和旋转推进装置50之间，以检测旋转推进装置50的轴柱51的前后位移量；第三位移传感器73设置在二个滑动块(即左侧滑动块631和右侧滑动块632)之间，以检测二个插入部633之间的间距；第四位移传感器74设置在左侧滑动块631与一个固定块65(该固定块65与左定位架30一样是固定设置的)之间，以检测左侧滑动块631(也即左侧插入部633)的位移量；结构设计合理，且测量精度高。当然的，在其它实施例中，位移传感器也可以采用其它类型的传感器，如激光测距传感器等。
二个滑动块的插入部633中，其中一个滑动块的插入部633的外侧面上设置有二个凸起的第一凸苞，另一个滑动块的插入部633的外侧面上设置有一个凸起的第二凸苞。张开时，一个滑动块的插入部633通过其上的二个第一凸苞抵接在套圈100的内壁面上，另一个滑动块的插入部633的通过其上的一个第二凸苞抵接在套圈100的内壁面上，形成三点定位，能够精准的测量出套圈100的内径尺寸。再具体的，所述第一凸苞和第二凸苞都是球弧形凸苞，如此，与套圈100的内壁面形成平滑过渡，不易相互磨损。
所述轴柱51的端面为长方形端面，端面的长度尺寸大于套圈100的内径小于套圈的外径；端面的宽度尺寸小于套圈100的内径。如此设置，轴柱51的端面只是抵接在套圈100的部分端面上。轴柱51旋转通过接触摩擦力带动套圈100旋转，其过程并不能使套圈100跟着轴柱51同步旋转，其实际是轴柱51旋转多圈才能带动套圈100旋转一圈，因此，轴柱51也能够相对于套圈100旋转，轴柱51相对于套圈100旋转时，轴柱51能够接触到套圈100的端面的不同位置，当接触不同位置时，轴柱51自适应的前后移动，因此，通过检测轴柱51的前后移动的尺寸，就能够得到套圈100厚度的均匀度。进一步的增加了测量种类。
通过本申请提供的方案，采用一个工位即可同时测量套圈的内径、外径、厚度、壁厚、外径圆度、内径圆度以及同轴度等参数，结构设计巧妙、紧凑且成本低。
尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种套圈的尺寸测量机构，其特征在于：包括设置在测量工位的左右两侧的左定位架和右定位架、以及设置在测量工位的前后两侧的旋转推进装置和内径测量装置；所述左定位架和右定位架具有对应测量工位的外周限位部和位于外周限位部后方的限位柱，所述左定位架固定设置，所述右定位架可左右平移设置；所述旋转推进装置具有对应测量工位的轴柱、驱动轴柱前后移动的第一推进器以及驱动轴柱旋转的旋转驱动器；所述内径测量装置具有呈左右对立设置的二个滑动块、设置于二个滑动块之间的弹性件、驱动二个滑动块开合的夹持气缸以及驱动二个滑动块前后移动的第二推进器，二个滑动块的前端均设置有用于插入套圈内的插入部；
还包括多个位移传感器，多个位移传感器分别测量右定位架的左右平移距离、旋转推进装置的前后平移距离、内径测量装置中二个插入部之间的间距以及左侧插入部的平移距离。
2.根据权利要求1所述的套圈的尺寸测量机构，其特征在于：所述左定位架的外周限位部包括内凹设置的让位圆弧段以及设置在让位圆弧段上下两端的第一定位凸筋；所述右定位架的外周限位部是凸起的第二定位凸筋。
3.根据权利要求1所述的套圈的尺寸测量机构，其特征在于：所述限位柱为圆柱。
4.根据权利要求1所述的套圈的尺寸测量机构，其特征在于：二个滑动块的插入部中，其中一个滑动块的插入部的外侧面上设置有二个凸起的第一凸苞，另一个滑动块的插入部的外侧面上设置有一个凸起的第二凸苞。
5.根据权利要求4所述的套圈的尺寸测量机构，其特征在于：所述第一凸苞和第二凸苞都是球弧形凸苞。
6.根据权利要求1所述的套圈的尺寸测量机构，其特征在于：所述轴柱的端面为长方形端面，端面的长度尺寸大于套圈的内径小于套圈的外径；端面的宽度尺寸小于套圈的内径。
7.根据权利要求1所述的套圈的尺寸测量机构，其特征在于：还包括机架，所述机架包括载台板、左固定架和右固定架，所述左固定架和右固定架分布在测量工位的左右两侧并固定在载台板上，所述左定位架固定装配在左固定架上，所述右定位架可左右滑动的装配在右固定架上，所述旋转推进装置和内径测量装置均装配于载台板上。
8.根据权利要求1所述的套圈的尺寸测量机构，其特征在于：所述位移传感器为LVDT位移传感器，其数量为四个，分别是第一位移传感器、第二位移传感器、第三位移传感器和第四位移传感器；第一位移传感器设置在右固定架和右定位架之间，第二位移传感器设置于左定位架和旋转推进装置之间，第三位移传感器设置在二个滑动块之间，第四位移传感器设置在左侧滑动块与一个固定块之间。
9.一种套圈的尺寸测量方法，其特征在于，包括如下步骤：
A1，提供权利要求1至8任一所述的套圈的尺寸测量机构以及套圈标准件，将套圈标准件放置于测量工位上；
A2，驱动右定位架向左靠近测量工位，直至将套圈标准件夹持定位；位移传感器测量出右定位架处于夹持位置时的位移尺寸L1；
A3，旋转推进装置的第一推进器驱动轴柱靠近测量工位，直至抵接在套圈标准件的端面，位移传感器测量出旋转推进装置处于抵接位置时的位移尺寸L2；
A4，内径测量装置的夹持气缸驱动二个滑动块并拢，第二推进器驱动二个滑动块靠近测量工位，使二个插入部插入套圈标准件内；之后夹持气缸释放夹持力，二个插入部在弹性件的作用下分离直至分别抵接在套圈标准件的内圈，位移传感器测量出二个插入部之间的间距L3以及左侧插入部的平移距离L4；
A5，将套圈的尺寸测量机构进行复位，将套圈标准件替换成套圈检测件，并重复A2到A4的步骤，得到右定位架处于夹持位置时的位移尺寸L11、旋转推进装置处于抵接位置时的位移尺寸L21、二个插入部之间的间距L31和左侧插入部的平移距离L41，套圈检测件的外径尺寸＝套圈标准件的外径尺寸+(L11-L1)；套圈检测件的厚度尺寸＝套圈标准件的厚度尺寸+(L21-L2)；套圈检测件的内径尺寸＝套圈标准件的内径尺寸+(L31-L3)；套圈检测件的壁厚尺寸＝套圈标准件的壁厚尺寸+(L41-L4)；
A6，旋转驱动器驱动轴柱旋转，轴柱的旋转带动套圈检测件旋转，右定位架随套圈检测件的外径尺寸的变化进行自适应的平移，位移传感器测量出右定位架的位移变化，得到外径圆度；二个插入部随套圈检测件的内径尺寸的变化进行自适应靠拢或张开，位移传感器测量出二个插入部的间距变化，得到内径圆度；位移传感器测量出左侧插入部的位移变化，得到同轴度。
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