CN117450979B - 一种中大型深沟球轴承径向游隙检测机构 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种中大型深沟球轴承径向游隙检测机构，其可以快速高效地实现中大型轴承的径向游隙的精准测量。其包括：上料结构、测笔、推头、轴承定心结构和配载组件。通过配重块和配重杠杆调整轴承外圈的高度位置，确保满足深沟轴承径向游隙的测量条件，通过配重杠杆横边上的压力传感器监测轴承外圈的位置准确性，无需反复调整即可完成测试。

Description

一种中大型深沟球轴承径向游隙检测机构

技术领域

本发明涉及轴承检测设备技术领域，具体为一种中大型深沟球轴承径向游隙检测机构。

背景技术

轴承是常见的设备连接零件，为了确保轴承正常工作，在内外圈和滚动体之间，垂直于轴的方向上存在一定缝隙，称之为径向游隙。在轴承的生产过程中，径向游隙是必须要检测的一个质量参数。然而，现有技术中的针对于轴承径向游隙的自动检测设备大多是针对小型轴承的。而针对中大型轴承，因其尺寸较大：外径100mm-300mm，内径30mm-250mm，高度10mm-100mm，通常是通过手动方式是安装到相关检测机构上，然后由技术人员手动检测。如申请号为CN201320430447.3的专利，公开了一种中大型滚动轴承径向游隙测量仪。就是需要将轴承抬起后，径向竖直地安装到检测设备中，然后再进行人工检测。

但是针对图1中所示的中大型深沟球轴承r，其包括：内圈r1、外圈r3和球状滚动体r2，外圈r3内部设置外圈沟道r5，内圈外壁设置内圈沟道r4，滚动体r2安装在两个沟道构成的腔体间。测试径向游隙时，必须确保外圈沟道截面，内圈沟道截面和钢球组截面保持在同一水平截面，才能保证测量结果的准确性。

很明显图1中的中大型深沟轴承r沿着轴向是左右对称，但是沿着径向却非上下对称，测试过程中，需要反复调试轴承位置，才能确保测试结果的精准；同时因为中大型轴承轻则几公斤，重则几十公斤，所以如果使用现有设备进行检测，在轴承r被径向竖直地安装在检测设备过程中，人工搬动和安装都会非常不方便，进而导致使用现有设备的检测效率很低。

发明内容

为了解决现有中大型轴承径向游隙检测设备的工作效率低下的问题，本发明提供一种中大型深沟球轴承径向游隙检测机构，其可以快速高效地实现中大型轴承的径向游隙的精准测量。

本发明的结构是这样的：一种中大型深沟球轴承径向游隙检测机构，其包括：上料结构和测笔，其特征在于，其还包括：推头、轴承定心结构和配载结构；

所述上料结构包括：水平设置的上料板、外圈支撑环、升降连接板；

所述外圈支撑环为空心的环状结构，所述上料板设置在外圈支撑环的外周；所述上料板和所述升降连接板水平地分别设置在台板的上方和下方；所述外圈支撑环的厚度和内径与被检测轴承外圈相适应设置；所述上料板底端面设置支撑柱，所述支撑柱自上而下活动地穿过所述台板后，连接所述升降连接板；

上料用升降气缸竖直地设置在所述台板下方；所述升降连接板活动连接所述升降气缸的输出端；

所述轴承定心结构包括：定心轴、消隙结构和顶紧气缸；

所述定心轴固定在所述台板上，所述定心轴上设置台阶面，台阶面的形状和尺寸与被检测轴承的内圈的底端面相适应；

所述消隙结构包括：消隙拉块和顶紧杠杆；

所述消隙拉块活动地设置在所述台板上，所述消隙拉块为L型，其竖边的上部设置顶紧球，所述顶紧球的一部分球面凸出所述消隙拉块，朝向被检测轴承内圈的侧壁设置；当被检测轴承的内圈底端面放置在所述定心轴的台阶面上时，所述顶紧球的球心和被检测轴承的滚动体的圆心在同一个水平直线上；

所述定心轴和所述消隙结构在竖直方向上，位于所述外圈支撑环的中心位置，且水平方向的尺寸之和小于被检测轴承内圈的直径；

所述顶紧气缸水平设置在所述台板的下方；所述顶紧杠杆可转动地设置在所述台板下方；所述消隙拉块的横边和所述顶紧气缸的输出端分别设置在所述顶紧杠杆两侧的上部和下部；

所述配载结构包括：配重块、配重横轴、配重杠杆和压力传感器；

所述配重杠杆为L型结构，其以竖边在上、横边在下的形式可摆动地设置在所述台板下方；所述配重横轴设置在配重杠杆竖边的顶端，与所述配重杠杆构成Z字形；所述配重块可拆卸地设置在配重横轴上；

所述压力传感器设置在所述配重杠杆横边的顶端，位于所述升降连接板的下方；

两个所述推头对称地设置在所述轴承定心结构两侧；所述测笔设置在其中一个所述推头所在侧面；

所述测笔的测点、每个所述推头的水平中心轴与被检测轴承的滚动体的圆心在同一个水平直线上。

其进一步特征在于：

其还包括：加载结构，每个所述推头配置一个所述加载结构，为所述推头提供径向的推力；

所述加载结构包括：四边形弹簧块、辅助加载拉簧、加载气缸和加载支架；

所述推头基于推头连接件连接所述四边形弹簧块底部；所述四边形弹簧块顶部固定在所述加载支架上，底部远离所述推头的一侧固定连接顶出板，所述顶出板竖直向下设置，其下部设置顶出块，底部设置拉簧连接块；

所述加载气缸水平设置，其输出端朝向所述顶出块，且与所述顶出块位于同一高度；

所述拉簧水平设置，一端连接所述拉簧连接块，另一端连接所述台板；

所述推头连接件为L型，所述推头连接件的横杆固定在所述四边形弹簧块底部，竖杆的底部设置所述推头；

所述推头内部沿着水平中心轴设置水平空腔，所述水平空腔的直径大于所述测笔直径；

所述外圈支撑环为圆弧环，其开口的台阶面与轴承内圈外径和内外圈高度差相适应。

本申请提供的一种中大型深沟球轴承径向游隙检测机构，检测前上料时，升降气缸将上料板和安装在上料板上的外圈支撑环顶起，通过上料结构的外圈支撑环支撑径向水平设置的被检测轴承的外圈；上料后，升降气缸的输出端收回，随着外圈支撑环的下降，定心轴和消隙结构进随之下降的被检测轴承的内圈的内腔中，进而被检测轴承内圈的底端面压放在定心轴的台阶面的上端面，升降气缸的输出轴继续回收，直至与升降连接板脱离；启动顶紧气缸，顶紧气缸输出轴推动顶紧杠杆的底端，顶紧杠杆转动，当其顶端的消隙拉块的横边和固定在横边上的顶紧球顶紧被检测轴承的内圈侧壁后，停止顶紧气缸；调整配重块在配重横杆上的位置，使配重块刚好抵消掉被检测轴承的外圈和上料机构的重量，使配重杠杆的横边支撑在移动连接板的底端面，此时外圈沟道截面、内圈沟道截面和球状滚动体的截面保持在同一水平截面；通过一侧的推头在水平方向推动外圈到一个偏心极限，测笔读取一个值，另一侧推头推动外圈到另一个偏心极限，测笔读取一个值，两值之差就是轴承的游隙值。测量过程中，被检测轴承以径向水平的方式上料，无需考虑径向的平衡问题，极大地降低了上料的难度，提高了检测效率；通过定心轴和消隙结构在水平方向，自内向外对内圈进行定位，基于简单结构即可确保检测结果的准确性；消隙结构顶紧轴承内圈时，基于顶紧球的球面与轴承内圈的弧面进行点接触而实现顶紧，与面接触相比，更能确保顶紧点与轴承滚动体的球心在同一个水平面上，进而确保了径向游隙测量结果的准确性；通过配重块和配重杠杆调整轴承外圈的高度位置，确保满足深沟轴承径向游隙的测量条件，不仅可以精准地完成测试，而且操作方便；通过配重杠杆横边上的压力传感器监测轴承外圈的位置准确性，无需反复调整即可完成测试，进一步提高了检测效率。

附图说明

图1为深沟球轴承的结构示意图；

图2为深沟球轴承径向游隙检测的主视的结构示意图；

图3为径向游隙检测的俯视的结构示意图；

图4为径向游隙检测的剖视的结构示意图；

图5为图4中A处放大后结构示意图；

图6为图4中B处放大后结构示意图；

图7为外圈支撑环的结构示意图。

具体实施方式

如图1~图6所示，本申请包括一种中大型深沟球轴承径向游隙检测机构，其包括：上料结构2、轴承定心结构3、测笔4、推头5、配载结构6和加载结构7。

上料结构2包括：水平设置的上料板21、外圈支撑环22、升降连接板23。

外圈支撑环22为空心的环状结构，上料板21设置在外圈支撑环的外周；

上料板21和升降连接板23水平地分别设置在台板1的上方和下方；外圈支撑环22的厚度和内径与被检测轴承外圈r3相适应设置；上料板21底端面设置支撑柱25，支撑柱25自上而下活动地穿过台板1后，底部连接升降连接板23；升降连接板23底端面还设置导向柱26，导向柱26两端分别连接上料板21和升降连接板23，柱身基于直线轴承27活动连接台板1。

上料用升降气缸8竖直地设置在台板1下方；升降连接板23活动连接升降气缸8的输出端。

上料时，上料用升降气缸8的输出端将升降连接板23顶起到预设的高度，到达上料工位。如图7所示，外圈支撑环22包括底部环体221和圆弧环面222，圆弧环面222的开口与底部环体221构成台阶面，台阶面的高度与轴承内圈外径和内外圈高度差相适应，圆弧环面222开口的两个侧面之间的距离d大于轴承内圈r1的直径，所以可以在辅助结构的协助下，直接将待检测的轴承r从圆弧环面222开口进入平推到上料结构上，直至外圈r3正好压在外圈支撑环22的圆弧环面222上，整个过程无需将被检测轴承抬起，极大地降低了上料的难度。其中辅助结构可以为中间设置沟槽的结构，外圈r3平放时，内圈r1刚好可以放置到中间的沟槽中，上料时沟槽与外圈支撑环22的圆弧环面222开口对齐。

轴承定心结构3包括：定心轴31、消隙结构和顶紧气缸34；

定心轴31固定在水平设置的台板1上；定心轴31上设置台阶面311，台阶面311的形状和尺寸与被检测轴承的内圈r1的底端面相适应；

消隙结构包括：消隙拉块32、顶紧杠杆35；消隙拉块32活动地设置在台板1上。消隙拉块32为L型，其竖边的上部设置顶紧球33，顶紧球33的一部分球面凸出消隙拉块32，朝向被检测轴承内圈r1的侧壁设置；当被检测轴承的内圈r1底端面放置在定心轴31的台阶面311上时，顶紧球33的球心和被检测轴承的滚动体r2的圆心在同一个水平直线上。

定心轴31和消隙结构在竖直方向上，位于外圈支撑环的中心位置，且水平方向的尺寸之和小于被检测轴承内圈的直径；本实施例中，在非顶紧状态下，消隙拉块32的竖边、凸出的顶紧球33的球面与定心轴31的尺寸之和比轴承内圈r1的直径小0.01mm，确保能跟顺利进入到轴承内圈r1内腔，且顶紧杠杆35无需经过很大角度的摆动即可将内圈r1顶紧，进而确保顶紧后的顶紧球与内圈r1的接触点与轴承滚动体的球心在同一个水平面上。

顶紧气缸34通过连接件水平设置在台板1的下方，输出端朝向被检测轴承；顶紧气缸34的输出端上设置顶紧头37。顶紧杠杆35通过摆轴36可转动地设置在台板1下方；消隙拉块32的横边和顶紧头37分别设置在顶紧杠杆35两侧的上部和下部，图2的视角中，三者成反向的Z字形。本实施例中，消隙拉块32的横边固定连接顶紧杠杆35的顶部，而顶紧头37和顶紧杠杆35无连接关系，顶紧杠杆35位于顶紧气缸的输出端的行程内，这样设计可以让顶紧气缸34的输出轴收回时无需计算距离，直接松开即可，操作更简便。

配载结构6包括：配重块61、配重横轴62、配重杠杆63、压力传感器64、导向杆66、固定接结构67和支座68。

配重杠杆63为L型结构，其以竖边在上、横边在下的形式基于配重摆动轴65可摆动地设置在台板1下方；配重横轴62设置在配重杠杆63竖边的顶端，与配重杠杆63构成Z字形，在图2的视角中，配重横轴62和配重杠杆63构成了反向Z字形；配重块61可拆卸地设置在配重横轴62上；

压力传感器64设置在配重杠杆63横边的顶端，位于升降连接板23的下方。

在实际应用中，每一种型号的轴承的重量都是预先可知的，上料结构的设备重量也是可知的，所以配重杠杆63的具体在配重横轴62上的位置通过压力传感器64的数字是可以观测的，比如：将配重块61从最接近被测试传感器的位置沿着配重横轴62逐渐向远处移动，在压力传感器64上的数字刚刚变为被测试轴承和上料结构总和的时候，即配重块61刚刚好抵消掉二者的重量。同时，因为被测试轴承的类型会变化，但是也可以将上料结构的重量作为可控项目，是可以预设的，在实际使用中，可以将上料结构的重量作为压力传感器64的数字显示0点，则每次只需要观测被测试轴承的重量数字即可视为配重块61刚刚好抵消掉二者的重量，进一步简化了测试过程。

本实施例中，预先将配重块61设置在被检测轴承在配重横轴62上对应的位置，升降连接板23上与压力传感器64对应的位置上设置调整螺母24。

在上料过程中，待检测的轴承的外圈r3放置到外圈支撑环22上后，升降气缸8反向启动，压在升降气缸输出轴上的升降连接板23随之下降，因为定心轴31和消隙结构在竖直方向上，位于外圈支撑环22的中心位置，所以随着外圈支撑环22的下降，定心轴31和消隙结构进入到内圈r1的内腔。随着升降气缸8输出端继续收回，内圈r1会完全压在台阶面311上，实现了内圈r1在竖直方向的定位。升降气缸8输出端继续收回，直至升降气缸8输出端与升降连接板23脱离，升降气缸8停止，上料结束。顶紧气缸34启动，顶紧头37推动顶紧杠杆35的底端，顶紧杠杆35以摆轴36为轴转动，顶端与底端反向运动，带动消隙结构朝向远离定心轴31的方向运动，则直接顶紧内圈r1的内壁，将内圈r1在水平方向进行定位。

而随着升降连接板23的下降，调整螺母24与压力传感器64接触后，压力传感器64的感受到的压力逐渐上升，当压力传感器64的数字刚好变为被测试轴承和上料结构总和时，表示此时外圈沟道截面、内圈沟道截面和轴承内的钢球组截面保持在同一水平截面上。准备工作结束，可以进行径向游隙测试。

具体实施时，压力传感器64的检测值会根据测试精度需求，预设一个允许误差范围，如果压力传感器64检测值超出允许误差范围则通过报警器进行报警，停止测量工序。确保检测过程的准确性。

两个推头5对称地设置在轴承定心结构3两侧；推头5内部沿着水平中心轴设置水平空腔51，水平空腔51的直径大于测笔4直径。如图5所示，测笔4设置在其中一个推头5的水平空腔51中；测笔4的测点、每个推头5的水平中心轴与被检测轴承的滚动体r2的圆心在同一个水平直线上。通过一侧的推头5在水平方向推动外圈r3到一个偏心极限，测笔4读取一个值，另一侧推头5推动外圈到另一个偏心极限，测笔4读取一个值，两值之差就是轴承的游隙值。

具体实现时，测笔4安装在测笔气缸41上，在上料过程中，测笔气缸41将测笔4收回，确保不影响上料工作，同时也确保本发明技术方案能适用于不同型号尺寸的轴承。

现有技术中大多基于气缸实现推头5的水平推力，但是在实际使用中发现，气缸会在使用中因为漏气或者温度变红等原因导致推力不稳定，必须要反复测试才能够得到准确的测试结果。本申请中技术方案为每个推头5配置一个基于四边形弹簧块的加载结构7，为推头5提供精准的径向推力。两个推头对称设置，使用同样的加载结构，可以确保两侧加载力一致，进而确保检测结果的精准。

加载结构7包括：四边形弹簧块71、辅助加载拉簧72、加载气缸73和加载支架74。

如图6所示的四边形弹簧块71是可以在平行四边形的角度产生形变的弹性结构。四边形弹簧块71包括能够产生形变的弹性件711，弹性件711的两端分别设置顶部件712和底部件713。实际使用中设置了使四边形弹簧块产生型变的左右气缸，当气缸释放后四边形弹簧块会恢复初始形状，就给测量提供了左右的稳定的推力。

推头5基于推头连接件75连接底部件713；推头连接件75为L型，推头连接件75的横杆固定连接底部件713，竖杆的底部设置推头5。

顶部件712通过固定件79固定在加载支架74的顶端，底部件713远离推头5的一侧固定连接顶出板76，顶出板76竖直向下设置，其下部设置顶出块77，底部设置拉簧连接块78。

加载气缸73水平设置，其输出端朝向顶出块77、远离被检测轴承，且与顶出块77位于同一高度；本实施例中，加载气缸73和顶出块77之间没有连接关系；顶出块77位于加载气缸输出端的行程内；拉簧72水平设置在台板1的安装凹槽11中，拉簧72的一端连接拉簧连接块78，一端连接台板1。

非工作状态下，加载气缸73的输出端顶紧顶出块77，则四边形弹簧块71的底部件713被同向推动，带动弹性件711向远离被检测轴承的方向产生形变，同时与底部件713连接的推头5被带离被检测轴承。需要提供加载力的时候，加载气缸73收回输出端，弹性件711朝向被检测轴承的方向回弹，带动底部件713向检测轴承的方向运动，则推头5被带动朝向被检测轴承运动，向被检测轴承提供径向加载力，完成检测工作。底部的拉簧72作为辅助机构，在加载气缸输出端定出和收回的过程中，确保顶出板76上下两端同时受力，一直保持竖直的方向运动，让推头连接件75的竖杆也同时保持竖直方向，进而确保推头5的实力在水平方向沿着轴承内滚动体r2的水平直径方向进行，进而确保了检测结果的准确。

具体实时过程中，上料用升降气缸8、顶紧气缸34、压力传感器64、加载气缸73和测笔气缸41都电连接控制器，确保整个过程能跟自动实现。具体实现方法基于现有PLC技术实现即可。确保本申请更适用于生产线上的连续测试。

使用本申请的技术方案后，基于上料结构2能够简便快速地完成上料工作；通过轴承定心结构3将内圈r1进行定位；通过配载结构6调整外圈r3的水平位置，使被检测轴承满足测试条件；最后通过加载结构7基于四边形弹簧块71向推头5精准施加径向加载力，确保了测试结果的准确性。整个过程人工参与度低，出错概率低，且操作简单高效，尤其适用于连续生产中的产品100%检测程序。

Claims (5)

1.一种中大型深沟球轴承径向游隙检测机构，其包括：上料结构和测笔，其特征在于，其还包括：推头、轴承定心结构和配载结构；

所述上料结构包括：水平设置的上料板、外圈支撑环、升降连接板；

所述外圈支撑环为空心的环状结构，所述上料板设置在外圈支撑环的外周；所述上料板和所述升降连接板水平地分别设置在台板的上方和下方；所述外圈支撑环的厚度和内径与被检测轴承外圈相适应设置；所述上料板底端面设置支撑柱，所述支撑柱自上而下活动地穿过所述台板后，连接所述升降连接板；

上料用升降气缸竖直地设置在所述台板下方；所述升降连接板活动连接所述升降气缸的输出端；

所述轴承定心结构包括：定心轴、消隙结构和顶紧气缸；

所述定心轴固定在所述台板上，所述定心轴上设置台阶面，台阶面的形状和尺寸与被检测轴承的内圈的底端面相适应；

所述消隙结构包括：消隙拉块和顶紧杠杆；

所述消隙拉块活动地设置在所述台板上，所述消隙拉块为L型，其竖边的上部设置顶紧球，所述顶紧球的一部分球面凸出所述消隙拉块，朝向被检测轴承内圈的侧壁设置；当被检测轴承的内圈底端面放置在所述定心轴的台阶面上时，所述顶紧球的球心和被检测轴承的滚动体的圆心在同一个水平直线上；

所述定心轴和所述消隙结构在竖直方向上，位于所述外圈支撑环的中心位置，且水平方向的尺寸之和小于被检测轴承内圈的直径；

所述顶紧气缸水平设置在所述台板的下方；所述顶紧杠杆转动安装在所述台板下方；所述消隙拉块的横边和所述顶紧气缸的输出端分别设置在所述顶紧杠杆两侧的上部和下部；

所述配载结构包括：配重块、配重横轴、配重杠杆和压力传感器；

所述配重杠杆为L型结构，其以竖边在上、横边在下的形式摆动安装在所述台板下方；所述配重横轴设置在配重杠杆竖边的顶端，与所述配重杠杆构成Z字形；所述配重块活动安装在配重横轴上；

所述压力传感器设置在所述配重杠杆横边的顶端，位于所述升降连接板的下方；

两个所述推头对称地设置在所述轴承定心结构两侧；所述测笔设置在其中一个所述推头所在侧面；

所述测笔的测点、每个所述推头的水平中心轴与被检测轴承的滚动体的圆心在同一个水平直线上。

2.根据权利要求1所述一种中大型深沟球轴承径向游隙检测机构，其特征在于：其还包括：加载结构，每个所述推头配置一个所述加载结构，为所述推头提供径向的推力；

所述加载结构包括：四边形弹簧块、辅助加载拉簧、加载气缸和加载支架；

所述推头基于推头连接件连接所述四边形弹簧块底部；所述四边形弹簧块顶部固定在所述加载支架上，底部远离所述推头的一侧固定连接顶出板，所述顶出板竖直向下设置，其下部设置顶出块，底部设置拉簧连接块；

所述加载气缸水平设置，其输出端朝向所述顶出块，且与所述顶出块位于同一高度；

所述拉簧水平设置，一端连接所述拉簧连接块，另一端连接所述台板。

3.根据权利要求2所述一种中大型深沟球轴承径向游隙检测机构，其特征在于：所述推头连接件为L型，所述推头连接件的横杆固定在所述四边形弹簧块底部，竖杆的底部设置所述推头。

4.根据权利要求1所述一种中大型深沟球轴承径向游隙检测机构，其特征在于：所述推头内部沿着水平中心轴设置水平空腔，所述水平空腔的直径大于所述测笔直径。

5.根据权利要求1所述一种中大型深沟球轴承径向游隙检测机构，其特征在于：所述外圈支撑环为圆弧环，其开口的台阶面与轴承内圈外径和内外圈高度差相适应。