CN205749398U - 一种精密轴承滚子磁粉探伤设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种精密轴承滚子磁粉探伤设备，包括工作转台、若干个轴承滚子工装、上料机构、纵向磁化机构、周向磁化机构和磁悬液循环机构，若干个轴承滚子工装沿圆周均布设于工作转台上，工作转台划分为上料区、纵向磁化区、纵向观察区、周向磁化区和周向观察与下料区，上料机构设于上料区处工作转台外侧，纵向磁化机构设于纵向磁化区处的工作转台上方，周向磁化机构设于周向磁化区处的工作转台上方，磁悬液循环机构的输送端分别连接纵向磁化机构和周向磁化机构，磁悬液循环机构的回收端分别与纵向磁化区和周向磁化区上的轴承滚子工装对接。与现有技术相比，本实用新型具有检测效率高、磁粉探伤效果好、定位精度高、环境效益好等优点。

Description

一种精密轴承滚子磁粉探伤设备

技术领域

本实用新型涉及无损检测技术领域，尤其是涉及一种精密轴承滚子磁粉探伤设备。

背景技术

磁粉探伤是利用铁磁性材料被磁化后，由于不连续的存在，使工件表面和近表面的磁力线发生局部畸变而产生漏磁场(即磁感应线离开和进入表面时形成的磁场)吸附施加在工件表面的磁粉，形成在合适光照下目视可见的磁痕，从而显示出不连续性的位置、形状和大小。现有的精密轴承滚子磁粉探伤工艺存在以下缺陷：

1、普遍采用链条输送的方式步进上料。链条输送工作时有以下缺点：1)有噪声；2)瞬时链速和瞬时传动比不是常数，传动平稳性较差，存在冲击、振动(输送过程中造成精密轴承滚子脱落现象，损伤工件并且容易卡住输送机构)；3)链条的铰链磨损后,使得节距变大造成夹紧电极中心偏离，导致通电时产生打火现象。

2、普遍采用周向通电和纵向磁轭复合的磁化方式。采用原复合的磁化方式时，电极不仅要通电、而且还要纵向引磁(不引磁滚子两端检测不了)，所以此导电、引磁电极用紫铜和纯铁两种材质制作，由于受滚子端面直径较小，电极直径截面也要求小于滚子端面直径，故导电截面和引磁截面均不够，所以通电时因导电截面小而产生打火现象，造成零件灼伤；更主要的引磁截面不够会造成精密轴承滚子端面聚磁严重，覆盖可能存在的端面裂纹，影响观察而导致漏检。

3、周向磁化、纵向磁化分别单独进行，避免了复合磁化时两路磁场相互干涉，使两路磁场一个强、一个弱而漏检。

4、周向磁化为交流电磁化，由于交流电的趋肤效应，对精密轴承滚子较深的原材料裂纹检测不出来。

5、由于精密轴承滚子规格较多，产量大，原有设备采用可调的滑道上料，不仅换型号时手动调节费时、费力，而且滑道上料容易卡住，同时上料定位不准。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种精密轴承滚子磁粉探伤设备，具有检测效率高、磁粉探伤效果好、定位精度高、环境效益好等优点。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种精密轴承滚子磁粉探伤设备包括工作转台、若干个轴承滚子工装、上料机构、纵向磁化机构、周向磁化机构和磁悬液循环机构，所述若干个轴承滚子工装沿圆周均布设于工作转台上，所述工作转台沿转动方向顺序划分为上料区、纵向磁化区、纵向观察区、周向磁化区和周向观察与下料区，所述上料机构设于上料区处工作转台外侧，所述纵向磁化机构设于纵向磁化区处的工作转台上方，所述周向磁化机构设于周向磁化区处的工作转台上方，所述磁悬液循环机构的输送端分别连接纵向磁化机构和周向磁化机构，磁悬液循环机构的回收端分别与纵向磁化区和周向磁化区上的轴承滚子工装对接。

所述工作转台的纵向观察区与周向磁化区之间设有等待区，且上料区、纵向磁化区、纵向观察区、等待区、周向磁化区和周向观察与下料区在工作转台上沿均布设置。

所述轴承滚子工装包括集液槽和设于集液槽内的滚轮夹紧组件，所述集液槽设有用于与磁悬液循环机构的回收端对接的孔洞。

所述滚轮夹紧组件包括设于集液槽内的滚轮电机、主动滚轮和从动滚轮，所述滚轮电机连接主动滚轮，所述主动滚轮通过同步带连接从动滚轮，主动滚轮和从动滚轮紧贴设置，形成放置轴承滚子的空间，所述从动滚轮的上方设有用于防止轴承滚子掉落的限位板。

所述上料机构包括上料道转筒、转筒电机和用于抓取轴承滚子的机械抓手，所述上料道转筒的横截面为正多边形，上料道转筒的每个侧面上设有一上料轨道，所述转筒电机连接上料道转筒，所述机械抓手设于上料道转筒上方。

所述纵向磁化机构包括第一升降组件、纵向磁化组件、第一磁悬液喷淋头和第一防护罩，所述第一升降组件架设在工作转台的上方，所述第一防护罩连接第一升降组件，所述纵向磁化组件和第一磁悬液喷淋头分别设于第一防护罩内，所述第一磁悬液喷淋头连接磁悬液循环机构的输送端。

所述纵向磁化组件包括对称设于第一防护罩上的两个第一夹紧轴，两个第一夹紧轴上分别设有一纯铁磁轭臂，所述纯铁磁轭臂上缠绕有磁轭线圈，所述磁轭线圈连接有周向磁化电源。

所述周向磁化机构包括第二升降组件、周向磁化组件、第二磁悬液喷淋头和第二防护罩，所述第二升降组件架设在工作转台的上方，所述第二防护罩连接第二升降组件，所述周向磁化组件和第二磁悬液喷淋头分别设于第二防护罩内，所述第二磁悬液喷淋头连接磁悬液循环机构的输送端。

所述周向磁化组件包括对称设于第二防护罩上的两个第二夹紧轴，两个第二夹紧轴上分别设有一银电极，所述银电极连接有单相半波整流电源。

所述磁悬液循环机构包括磁悬液箱体、循环泵、磁悬液输送管路和磁悬液回收管路，所述循环泵设于磁悬液箱体内，所述磁悬液箱体设于工作转台中心的下方，磁悬液箱体的输送端连接磁悬液输送管路，所述磁悬液输送管路穿过工作转台中心后分别连接纵向磁化机构和周向磁化机构，磁悬液箱体的回收端连接磁悬液回收管路，所述磁悬液回收管路分别与纵向磁化区和周向磁化区上的轴承滚子工装对接。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

1、利用轴承滚子工装随工作转台步进转动的方式，将待检测的轴承滚子依次送至上料区、纵向磁化区、纵向观察区、周向磁化区和周向观察与下料区，分别实现纵向磁化、纵向磁化观察、周向磁化、周向磁化等功能，通过设置周向观察与下料区和纵向观察区，可充分利用工件磁化时间进行零件观察，大大的提高了工作节拍，整个磁粉探伤过程能够连续紧凑的进行，检测效率高，大大节约了人力成本。

2、将链条输送方式改为工作转台输送，避免了链条输送方式的严重缺点，工作转台步进输送运行过程中无抖动、迟滞等现象发生，且无误差积累。

3、由原复合的磁化方式改为周向和纵向分别磁化方式，克服了原复合的磁化方式使用的缺陷，在纵向磁化工位和周向磁化工位分别进行磁化，可以将周向导电电极和纵向引磁电极分别制作，可分别保证周向导电电极的截面和纵向引磁电极的截面，确保周向通电时不打火和纵向磁化时滚子端面不聚磁。

4、周向磁化、纵向磁化为两套独立的磁化电源。周向磁化、纵向磁化分别单独进行，避免了复合磁化时两路磁场相互干涉，使两路磁场一个强、一个弱而漏检，提高设备检测的可靠性。单路分别磁化不仅对近表面下的微小缺陷磁痕显示特别清晰，不会因复合磁化而漏检；而且灵敏度高，以铁路轴承标准试件为例，同样的磁化规范下，复位磁化时只能显示2-3道人工缺陷(第三道很不清楚)，而单路磁化时能分别清晰显示4道人工缺陷。

5、周向磁化组件采用单相半波整流电源，不仅剩磁稳定，而且兼有渗透性和脉动性，能检测工件表面下较深的缺陷，可提供良好的灵敏度和对比度。由于半波整流电磁场不是过分地集中于表面，所以即使采用较严格的磁化规范，缺陷上的磁粉堆集量也不会大量增加，缺陷磁痕轮廓清晰，本体干净，便于缺陷的观察和分析。

6、纵向磁化组件采用定制高纯度的电工纯铁棒作为磁轭臂，纯铁磁轭臂的电磁性能好，矫顽力(Hc)低，导磁率μ高，饱和磁感(Bs)高，磁性稳定又无磁时效。

7、将滑道上料改为上料道转筒式上料。由于精密轴承滚子规格较多，产量大，原有设备采用可调的滑道上料，不仅换型号时手动调节费时、费力，而且滑道上料容易卡住，同时上料定位不准。上料机构中的上料道转筒具有多个面，可安装多种不同型号轴承滚子的上料轨道，通过转筒电机带动上料道转筒旋转，根据工件型号快速更换上料轨道，通过能够两自由度移动的气动机械爪手夹持轴承滚子，完成上料，换型号无需调节，同时定位准确。

8、轴承滚子工装采用滚轮夹紧组件固定轴承滚子，第一滚轮和第二滚轮可以根据不同型号轴承滚子的外形进行固定，实用性强，且限位板可防止轴承滚子掉落。

9、周向磁化组件和纵向磁化组件的喷淋过程在防护罩内进行，放置液体飞溅，且通过集液槽和磁悬液循环机构实现磁悬液的循环利用，环境效益好。

10、磁悬液循环机构将磁悬液箱体设于工作转台中心的下方，合理分配管路的安装位置，结构紧凑，大大减小整体装置体积。

附图说明

图1为本实用新型的正视结构示意图；

图2为本实用新型的俯视结构示意图；

图3为图2中A-A处剖视示意图；

图4为本实用新型的立体结构示意图；

图5为工作转台的工作区划分示意图；

图6为轴承滚子工装的结构示意图；

图7为上料机构的结构示意图。

图中：A、上料区，B、纵向磁化区，C、纵向观察区，D、等待区，E、周向磁化区，F、周向观察与下料区，1、轴承滚子，2、工作转台，3、轴承滚子工装，301、集液槽，302、孔洞，303、滚轮电机，304、主动滚轮，305、从动滚轮，306、限位板，4、上料机构，401、上料道转筒，402、转筒电机，403、上料轨道，5、纵向磁化机构，501、第一升降组件，502、纵向磁化组件，503、第一磁悬液喷淋头，504、第一防护罩，6、周向磁化机构，601、第二升降组件，602、周向磁化组件，603、第二磁悬液喷淋头，604、第二防护罩，7、磁悬液循环机构，701、磁悬液箱体，702、磁悬液输送管路，703、磁悬液回收管路，8、支架，9、辅助轨道，10、同步带，11、驱动带。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。本实施例以本实用新型技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。

如图1-图5所示，一种精密轴承滚子磁粉探伤设备包括工作转台2、若干个轴承滚子工装3、上料机构4、纵向磁化机构5、周向磁化机构6和磁悬液循环机构7，若干个轴承滚子工装3沿圆周均布设于工作转台2上，工作转台2沿转动方向顺序均匀划分为上料区A、纵向磁化区B、纵向观察区C、等待区D、周向磁化区E和周向观察与下料区F，轴承滚子工装3采用六个，上料机构4设于上料区A处工作转台2外侧，纵向磁化机构5设于纵向磁化区B处的工作转台2上方，周向磁化机构6设于周向磁化区E处的工作转台2上方，磁悬液循环机构7的输送端分别连接纵向磁化机构5和周向磁化机构6，磁悬液循环机构7的回收端分别与纵向磁化区B和周向磁化区E上的轴承滚子工装3对接。

工作转台2包括主转台和连接主转台的凸轴分割器，每次启动由高精度的凸轮分割器驱动主转台旋转60度即停止(到位后主转台自锁)。主转台停止后，周向磁化区E和纵向磁化区B、周向观察与下料区F和纵向观察区C同时启动工作，通过设置周向观察与下料区F和纵向观察区C，可充分利用工件磁化时间进行零件观察，大大的提高了工作节拍。凸轮分割器与主转台采用法兰式固定联接，运行过程中无抖动、迟滞等现象发生，且无误差积累，克服了链条传送方式的缺陷。

如图6所示，轴承滚子工装3包括集液槽301和设于集液槽301内的滚轮夹紧组件，集液槽301设有用于与磁悬液循环机构7的回收端对接的孔洞302。滚轮夹紧组件包括设于集液槽301内的滚轮电机303、主动滚轮304和从动滚轮305，滚轮电机303通过驱动带11连接主动滚轮304，主动滚轮304通过同步带10连接从动滚轮305，主动滚轮304和从动滚轮305紧贴设置，形成放置轴承滚子1的空间，主动滚轮304和从动滚轮305可根据不同型号轴承滚子1的外形需求进行快速抽插更换，从动滚轮305的上方设有用于防止轴承滚子1掉落的限位板306。主动滚轮304与从动滚轮305转动时，带动轴承滚子1滚动，有利于调整观察轴承滚子1的角度。

如图7所示，上料机构4包括上料道转筒401、转筒电机402和用于抓取轴承滚子1的机械抓手，上料道转筒401的横截面为正多边形，上料道转筒401的每个侧面上设有一上料轨道403，转筒电机402连接上料道转筒401，机械抓手设于上料道转筒401上方，两自由度移动的气动的机械抓手夹持上料轨道403上的轴承滚子1至轴承滚子工装3的滚轮夹紧组件上。本实施例中，上料道转筒401的横截面为正六边形，可安装六种不同型号轴承滚子1的上料轨道403，且上料轨道403的出口端处连接有向轴承滚子1伸展的辅助轨道9。

纵向磁化机构5包括第一升降组件501、纵向磁化组件502、第一磁悬液喷淋头503和第一防护罩504，第一升降组件501通过支架8架设在工作转台2的上方，第一防护罩504连接第一升降组件501，纵向磁化组件502和第一磁悬液喷淋头503分别设于第一防护罩504内，第一磁悬液喷淋头503连接磁悬液循环机构7的输送端，纵向磁化组件502在第一升降组件501中伺服电动推杆的带动下升降，喷淋过程在第一防护罩504内进行，防止液体飞溅。纵向磁化组件502包括对称设于第一防护罩504上的两个第一夹紧轴，两个第一夹紧轴上分别设有一纯铁磁轭臂，纯铁磁轭臂上缠绕有磁轭线圈，磁轭线圈连接有周向磁化电源，纯铁磁轭臂为定制高纯度的电工纯铁棒，电磁性能好，矫顽力(Hc)低，导磁率μ高，饱和磁感(Bs)高，磁性稳定又无磁时效，避免了导电、导磁电极时因引磁截面不足而造成精密轴承滚子1端面聚磁严重，覆盖可能存在的端面裂纹，影响观察而导致漏检。

周向磁化机构6包括第二升降组件601、周向磁化组件602、第二磁悬液喷淋头603和第二防护罩604，第二升降组件601通过支架8架设在工作转台2的上方，第二防护罩604连接第二升降组件601，周向磁化组件602和第二磁悬液喷淋头603分别设于第二防护罩604内，第二磁悬液喷淋头603连接磁悬液循环机构7的输送端，周向磁化组件602在第二升降组件601中伺服电动推杆的带动下升降，喷淋过程在第二防护罩604内进行，防止液体飞溅。周向磁化组件602包括对称设于第二防护罩604上的两个第二夹紧轴，两个第二夹紧轴上分别设有一银电极，银电极的使用避免了导电、导磁电极时因接触不良产生打火而造成零件灼伤，银电极连接有单相半波整流电源。采用单相半波整流电，不仅剩磁稳定，而且兼有渗透性和脉动性，能检测工件表面下较深的缺陷，可提供良好的灵敏度和对比度。由于半波整流电磁场不是过分地集中于表面，所以即使采用较严格的磁化规范，缺陷上的磁粉堆集量也不会大量增加，缺陷磁痕轮廓清晰，本体干净，便于缺陷的观察和分析。

通过设置纵向磁化工位和周向磁化工位，周向磁化和纵向磁化分开工作。磁化电极无需兼顾导电、导磁，同时避免了复合磁化时两路磁场相互干涉，使两路磁场一个强、一个弱而漏检，提高设备检测的可靠性。单路分别磁化不仅对近表面下的微小缺陷磁痕显示特别清晰，不会因复合磁化而漏检；而且灵敏度高，以铁路轴承标准试件为例，同样的磁化规范下，复位磁化时只能显示2-3道人工缺陷(第三道很不清楚)，而单路磁化时能分别清晰显示4道人工缺陷。

如图3所示，磁悬液循环机构7包括磁悬液箱体701、循环泵、磁悬液输送管路702和磁悬液回收管路703，循环泵设于磁悬液箱体701内，磁悬液箱体701设于工作转台2中心的下方，磁悬液箱体701的输送端连接磁悬液输送管路702，磁悬液输送管路702穿过工作转台2中心后分别连接纵向磁化机构5和周向磁化机构6，磁悬液箱体701的回收端连接磁悬液回收管路703，磁悬液回收管路703分别与纵向磁化区B和周向磁化区E上的轴承滚子工装3对接，磁悬液回收管路703通过集液槽接口与集液槽301上的孔洞302对接。

工作原理：

周向磁化、纵向磁化为两套独立的磁化电源。磁化电源的整套装置采用触摸屏的数字显示，磁化电流预置闭环自动跟踪，跟踪精度小于±5％，响应速率小于50ms，超调量小于5％。当磁化电流小于设定值时可自动补偿；高于设定值时可自动衰减至设定值；电流连续最大值工作超过6秒时可切断主电源，以此保护主电路系统，确保系统安全。

交流主电路采用可控硅控制技术无级调压，使充磁电流连续可调；磁化启动时电压逐渐增大，带断电相位控制器；将交流市电变换成低压交流电，初级采用两只反并联可控硅，同时设定两只可控硅导通角的大小即可改变输出电压的高低，当在变压器次级加上负载时，通过负载的电流也随之变化。当触摸屏上磁化电流设定值从0到最大值改变时，触发脉冲在0度～180度范围连续变化，从而达到连续调节电流的目的。该触发电路在设计时采用了RS触发器，当充磁停止时，触发脉冲直至过零点才截止，因而具有断电相位功能。磁化电流经电流互感器耦合并通过电流表指示出来。

周向磁化采用直接通电，电流沿工件周向通过，在工件上产生周向磁场，假如存在与磁通线相交的裂纹或近表面缺陷，则在裂纹两侧立即产生N和S两磁极，部分磁通进入附近的空间，形成能吸附磁粉和裂纹指示的泄漏磁通场，由此可检测工件上的纵向裂纹。

纵向磁化采用线圈法，对工件纵向磁化，产生周向磁场，假如存在与磁通线相交的裂纹或近表面缺陷，则在裂纹两侧立即产生N和S两磁极，部分磁通进入附近的空间，形成能吸附磁粉和裂纹指示的泄漏磁通场，可检测工件上的周向裂纹。

Claims (10)

1.一种精密轴承滚子磁粉探伤设备，其特征在于，包括工作转台(2)、若干个轴承滚子工装(3)、上料机构(4)、纵向磁化机构(5)、周向磁化机构(6)和磁悬液循环机构(7)，所述若干个轴承滚子工装(3)沿圆周均布设于工作转台(2)上，所述工作转台(2)沿转动方向顺序划分为上料区(A)、纵向磁化区(B)、纵向观察区(C)、周向磁化区(E)和周向观察与下料区(F)，所述上料机构(4)设于上料区(A)处工作转台(2)外侧，所述纵向磁化机构(5)设于纵向磁化区(B)处的工作转台(2)上方，所述周向磁化机构(6)设于周向磁化区(E)处的工作转台(2)上方，所述磁悬液循环机构(7)的输送端分别连接纵向磁化机构(5)和周向磁化机构(6)，磁悬液循环机构(7)的回收端分别与纵向磁化区(B)和周向磁化区(E)上的轴承滚子工装(3)对接。

2.根据权利要求1所述的一种精密轴承滚子磁粉探伤设备，其特征在于，所述工作转台(2)的纵向观察区(C)与周向磁化区(E)之间设有等待区(D)，且上料区(A)、纵向磁化区(B)、纵向观察区(C)、等待区(D)、周向磁化区(E)和周向观察与下料区(F)在工作转台(2)上沿均布设置。

3.根据权利要求1所述的一种精密轴承滚子磁粉探伤设备，其特征在于，所述轴承滚子工装(3)包括集液槽(301)和设于集液槽(301)内的滚轮夹紧组件，所述集液槽(301)设有用于与磁悬液循环机构(7)的回收端对接的孔洞(302)。

4.根据权利要求3所述的一种精密轴承滚子磁粉探伤设备，其特征在于，所述滚轮夹紧组件包括设于集液槽(301)内的滚轮电机(303)、主动滚轮(304)和从动滚轮(305)，所述滚轮电机(303)连接主动滚轮(304)，所述主动滚轮(304)通过同步带(10)连接从动滚轮(305)，主动滚轮(304)和从动滚轮(305)紧贴设置，形成放置轴承滚子(1)的空间，所述从动滚轮(305)的上方设有用于防止轴承滚子(1)掉落的限位板(306)。

5.根据权利要求1所述的一种精密轴承滚子磁粉探伤设备，其特征在于，所述上料机构(4)包括上料道转筒(401)、转筒电机(402)和用于抓取轴承滚子(1)的机械抓手，所述上料道转筒(401)的横截面为正多边形，上料道转筒(401)的每个侧面上设有一上料轨道(403)，所述转筒电机(402)连接上料道转筒(401)， 所述机械抓手设于上料道转筒(401)上方。

6.根据权利要求1所述的一种精密轴承滚子磁粉探伤设备，其特征在于，所述纵向磁化机构(5)包括第一升降组件(501)、纵向磁化组件(502)、第一磁悬液喷淋头(503)和第一防护罩(504)，所述第一升降组件(501)架设在工作转台(2)的上方，所述第一防护罩(504)连接第一升降组件(501)，所述纵向磁化组件(502)和第一磁悬液喷淋头(503)分别设于第一防护罩(504)内，所述第一磁悬液喷淋头(503)连接磁悬液循环机构(7)的输送端。

7.根据权利要求6所述的一种精密轴承滚子磁粉探伤设备，其特征在于，所述纵向磁化组件(502)包括对称设于第一防护罩(504)上的两个第一夹紧轴，两个第一夹紧轴上分别设有一纯铁磁轭臂，所述纯铁磁轭臂上缠绕有磁轭线圈，所述磁轭线圈连接有周向磁化电源。

8.根据权利要求1所述的一种精密轴承滚子磁粉探伤设备，其特征在于，所述周向磁化机构(6)包括第二升降组件(601)、周向磁化组件(602)、第二磁悬液喷淋头(603)和第二防护罩(604)，所述第二升降组件(601)架设在工作转台(2)的上方，所述第二防护罩(604)连接第二升降组件(601)，所述周向磁化组件(602)和第二磁悬液喷淋头(603)分别设于第二防护罩(604)内，所述第二磁悬液喷淋头(603)连接磁悬液循环机构(7)的输送端。

9.根据权利要求8所述的一种精密轴承滚子磁粉探伤设备，其特征在于，所述周向磁化组件(602)包括对称设于第二防护罩(604)上的两个第二夹紧轴，两个第二夹紧轴上分别设有一银电极，所述银电极连接有单相半波整流电源。

10.根据权利要求1所述的一种精密轴承滚子磁粉探伤设备，其特征在于，所述磁悬液循环机构(7)包括磁悬液箱体(701)、循环泵、磁悬液输送管路(702)和磁悬液回收管路(703)，所述循环泵设于磁悬液箱体(701)内，所述磁悬液箱体(701)设于工作转台(2)中心的下方，磁悬液箱体(701)的输送端连接磁悬液输送管路(702)，所述磁悬液输送管路(702)穿过工作转台(2)中心后分别连接纵向磁化机构(5)和周向磁化机构(6)，磁悬液箱体(701)的回收端连接磁悬液回收管路(703)，所述磁悬液回收管路(703)分别与纵向磁化区(B)和周向磁化区(E)上的轴承滚子工装(3)对接。