CN208125105U - 一种等截面薄壁轴承测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种等截面薄壁轴承测量装置，包括基座，通过垂直于基座的转轴转动连接于基座上方的平台，电机，及测量装置，平台与基座平行设置，电机驱动转轴转动可带动平台旋转，待测轴承放置于所述平台上时，其与平台同步转动；测量装置为设于待测轴承外围的至少一外径测量装置，外径测量装置指向待测轴承的外壁，并沿径向设置，或设于待测轴承内圈的至少一内径测量装置，内径测量装置指向待测轴承的内壁，并沿径向设置。本实用新型结构简单，测量方法简化，有效地解决了薄壁轴承生产加工过程中的测量时间长问题，最大程度地减少装配工人的装配难度，以及使用过程中最大程度体现其旋转精度。

Description

一种等截面薄壁轴承测量装置

技术领域

本实用新型属于测量装置领域，尤其是涉及一种等截面薄壁轴承测量装置。

背景技术

目前轴承行业中，等截面薄壁轴承被大量运用于航空、航天、医疗机械以及人工智能等领域当中，作为其关键的配套部件，要最大程度地减少装配工人的装配难度，以及使用过程中最大程度体现其旋转精度，从而取代国外进口，达到该轴承的核心技术，更稳定地提升。促使等截面薄壁轴承快速地发展，对精度的要求也越来越高。但是由于该轴承自身壁薄、直径大，容易产生各种不规则的弹性变形，造成该轴承在生产加工中测量非常困难，往往出现大量的废品。

为了达到良好的使用效果，各个客户、商家都会要求，所做的等截面薄壁轴承要以三坐标测量仪测量为准。然而，三坐标测量仪并不适合车间生产加工中的测量。从三坐标测量仪的成本来考虑，特别是大型的，精度要求较高的，其价格都高达上百万；其次，三坐标测量仪属于直接测量，必须要求在20℃恒温条件测量。而等截面薄壁轴承的侧壁薄，外径大，受温度影响非常大，必须进行恒温处理。这就造成生产加工过程中，不得不做一个轴承成品就拿去恒温环境进行测量，完成测量之后再接着加工。时间上非常浪费。光这两点，三坐标的测量就制约着薄壁轴承的发展。

传统的测量方法只适合小型、变形量不大的等截面轴承。但在大型等截面(薄壁)轴承面前，传统的测量方法误差过大。尺寸报废就高达35％。其主要表现为，套圈的变形无法解决，举例说明型号为KG250XPO的轴承，其一，它变形力大大小于测量表的测量力，其测量力的大小，决定了此轴承的误差的大小；其二，转动，要测量一圈得施加一个力使其转动，此时极易造成变形；其三，摆放，有人测试时，不转动，不同角度摆放，取其最大最小点得出平均值，每次摆放的重复性差，且人与人不同的摆放，同点的误差至少0.08mm以上；其四，减少接触面，改成点接触。让其轴承处在相对平衡，不变形的状态。薄壁轴承其壁厚本来不足4mm，还没除去倒角，在加上薄壁轴承的圆度，点接触很大程度上就接触到倒角上了，容易造成测量失准。

综上所述，目前等截面薄壁轴承随机测量还处在一个初级传统的测量阶段，不科学，不系统，准确率低。尤其是在生产加工过程中测量。

实用新型内容

为了克服现有技术的不足,本实用新型提供一种测量方法简单、可随机测量、测量精度高、成本低的等截面薄壁轴承测量装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种等截面薄壁轴承测量装置，包括基座，通过垂直于基座的转轴转动连接于基座上方的平台，连接于转轴端部的电机，及测量装置，所述平台与基座平行设置，所述电机驱动转轴转动可带动平台旋转，待测轴承放置于所述平台上时，其与平台同步转动；所述测量装置为设于待测轴承外围的至少一外径测量装置，所述外径测量装置指向待测轴承的外壁，并沿径向设置，或设于待测轴承内圈的至少一内径测量装置，所述内径测量装置指向待测轴承的内壁，并沿径向设置。

进一步的，所述外径测量装置包括连接于基座的支架和与待测轴承外壁正对设置的外径测量传感器。

进一步的，所述内径测量装置包括垂直设于平台上方的连杆和与待测轴承内壁正对设置的内径测量传感器，所述内径测量传感器连接于连杆下端，所述连杆通过一伸缩杆连接于转轴，该伸缩杆可随转轴同步转动。

进一步的，所述内径测量装置还包括与连杆垂直相连的调节杆，所述调节杆高度可调地平行连接于伸缩杆下方。

进一步的，所述内径测量装置包括对称设置于转轴两侧的左部体和右部体，所述右部体包括用于调节长度的伸缩杆、平行连接于伸缩杆下方的调节杆、与调节杆垂直相连的连杆。

进一步的，所述待测轴承与外径测量装置或内径测量装置无接触点。

进一步的，所述电机为伺服电机。

进一步的，所述平台为大理石材质。

本实用新型的有益效果是：结构简单，测量方法简化，解决了等截面薄壁轴承生产加工的测量问题，不需要为做一个轴承不停地送三坐标测量间进行恒温，可以避免三坐标测量仪的高成本、长时间恒温问题，大大节约了时间，随机就可以测量，有效地解决了薄壁轴承生产加工过程中的测量时间长问题，提高了生产力，最大程度地减少装配工人的装配难度，以及使用过程中最大程度体现其旋转精度。

与目前的测量方法比较，本发明的测量仪有以下的优势；1)与三坐标测量仪相比，本发明有着巨大的成本优势，以及本发明可以不用恒温(本发明采用的是比较测量，比较套圈标准件时刻都与被测件在一起)解决了三坐标测量的高成本，长时间恒温问题；2)与传统的测量方法比较，本发明采用无触点传感器，有效地消除测量力带来的变形，由于本发明采用了多点取平均读数的方法，无论轴承摆放时如何变形，其多次测量，最终的平均值都是一定的，达到轴承的设计要求；3)本发明采用的是与客户测量统一，三坐标测量仪的比较测量，所测精度根据我们多次的测试，使用，可以与客户三坐标测量的误差缩小到0.01mm。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型的A处结构放大图。

图3为实施例一的计算结构原理示意图一。

图4为实施例一的计算结构原理示意图二。

图5为实施例二的计算结构原理示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好的理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

实施一

参照图1所示，一种等截面薄壁轴承测量装置，包括基座1、垂直贯穿连接在基座1上的转轴2、平行设置在基座1上方的平台3、连接在转轴2端部的电机4及测量装置。于本实施例中，电机4为伺服电机，伺服电机可控性强，稳定性高，不受震动的影响，其配合可靠性高的同步带，载荷平稳；平台3采用抗温，抗变形，稳定性较强的大理石，确保由结构变形引起的误差减少到最小。电机4驱动转轴2转动的同时，平台3可随转轴2同步转动，放置在平台3上的待测轴承也可以与平台3保持相对静止。

转轴2与基座1之间通过高精度角接触轴承的DT型加DF型的互相组配的方式，达到增强刚度的同时，抵消轴承转动本身的间隙问题，保证了测量由旋转精度造成的误差，使得转动更加匀速、平稳。

测量装置包括设于待测轴承外围的外径测量装置和设于待测轴承内圈的内径测量装置，外径测量装置包括垂直连接在基座1上的支架51和与基座1上表面平行设置的外径测量传感器52，该外径测量传感器52与待测轴承外壁正对设置，且两者互相不接触。

内径测量装置包括设置在平台3上方，且与转轴2平行的连杆53、与基座1上表面平行设置的内径测量传感器54，该内径测量传感器54与待测轴承内壁正对设置，且沿径向布设，两者互相不接触。内径测量传感器54连接在连杆53的下端，连杆53通过一伸缩杆532连接在转轴2上，可随转轴2同步转动。伸缩杆532和连杆53之间还连接有调节杆531，该调节杆531与伸缩杆532平行设置，且调节杆531高度可调地连接在伸缩杆532的下方，以保证内径测量传感器54与待测轴承6内壁的正对设置，且降低了整个内径测量装置的重心高度，结构更加稳固。

为了保证内径测量装置的平衡性，其包括对称分布在转轴2两侧的左部体和右部体，右部体包括用于调节长度的伸缩杆532、平行连接于伸缩杆532下方的调节杆531、与调节杆531垂直相连的连杆53，左部体具有相同的结构，不仅增加了内径测量装置的平衡稳定性，而且可以调整在两侧不同位置测量待测轴承的内径。

传统的等截面薄壁轴承的测量方法是，固定轴承上的一点，且在这点的直径位置上，安装测表，通过表上显示数据得出数据，然后此测量方法会导致薄壁轴承各种变形。为了消除薄壁轴承在测量过程中的变形，得到准确的测量数据，一种等截面薄壁轴承的测量方法，包括以下步骤：

1)取一已知外径或内径数据的对比轴承放置在平台上，且对比轴承的中心尽量靠近转轴中心设置；

2)伺服电机驱动转轴匀速转动，带动平台匀速转动，同时放置在平台上的对比轴承以转轴为旋转中心同步转动；

3)于对比轴承外侧安装一外径测量传感器或于对比轴承内侧安装一内径测量传感器，所述外径测量传感器指向待测轴承的外壁，并沿径向设置，即外径测量传感器所测距离与旋转中心构成一个圆，所述内径测量传感器指向待测轴承的内壁，并沿径向设置，即内径测量传感器所测距离与旋转中心构成一个圆；

4)以外径测量传感器所在位置为半径得到第一轨迹，即图3中的圆1；取对比轴承的外径处的一点的移动轨迹为第二轨迹，即图3中的圆2；

5)定义第一轨迹和第二轨迹之间的间距为H，圆1和圆2中间距离H可以通过外径测量传感器直接读出；

6)取第二轨迹的n个点，即取n个H值，计算得到H平均值为(H₁+H₂+H₃+、、、、+H_n)/n，根据被测的轴承大小，可适当地设置n的取值，一般n≥20；

众所周知薄壁轴承各个点的直径尺寸受到力，很容易变形，但无论如何变形，其最终的平均值不会改变，而本发明测量的就是平均值。根据图3，可以清楚地知道其直径方向的平均值＝2(H₁+H₂+H₃+、、、、+H_n)/n。只要拿一个已知的外径测量一次，得到一个平均数值，用同样的方法测量被测的轴承，通过对比得出被测轴承的尺寸数据。

7)将对比轴承自平台上取下后，将待测轴承放置在对比轴承相同的位置；

8)待测轴承与旋转中心同心的情况下，在不能接触待测轴承时，也就没有了准确的定位点，实际使用的时候，会出现小范围的偏心，结构如图4所示；以待测轴承实际转动时的中心为第二中心，利用位置传感器测量得出外径测量传感器或内径测量传感器所在位置与第二中心的最大距离a_max和最小距离a_min，取两者的差值为b；

9)定义外径测量传感器或内径测量传感器与旋转中心的距离为D，外径测量传感器或内径测量传感器与待测轴承外径表面或内径表面的距离为H，待测轴承外径表面或内径表面到旋转中心的距离为c，所述c＝D-H，定义待测轴承外径或内径与第二中心的距离为a；

10)计算得到第二中心与待测轴承的外径或内径上的第n个点之间的距离a_n；

11)计算a的平均值为(a₁+a₂+a₃+、、、、+a_n)/n；即通过位移传感器可以找到1号(旋转中心到被测件的最大点)和11号(旋转中心到被测件的最小点)，得出一个两中心位置相差b，要知道2号点的实际值。此时，连接2号点与两中心的连线，得出△abc。∠bc为以旋转中心点为基点最大、最小值连线b，与取点位置c的夹角，单个的∠bc＝360/n，取第3号点时，∠bc＝2X(360/N总)。可得出：

、、、、、、

、、、、、、

式中n：所取的点数；c：传感器测得各点数值；b：传感器测得的最大点—最小点的值；a：实际被测件各点数值。

12)待测轴承的外径或内径平均值为φ＝2(a₁+a₂+a₃+、、、、+a_n)/n。

上述为等截面薄壁轴承的外径测量方法，等截面薄壁轴承的内径测量方法与外径测量方法基本相同，只是将外径测量装置替换成内径测量装置。

实施例二

本实施例与实施例一的不同之处在于，在待测轴承的外周或内周均匀设置三个外径测量装置或内径测量装置，其测量方法包括以下步骤：

1)取一进行校准过后已知外径或内径的对比轴承放置于平台，且其中心靠近转轴中心设置；

2)伺服电机驱动转轴匀速转动，带动平台匀速转动，同时放置在平台上的对比轴承以转轴为旋转中心同步转动；

3)于对比轴承外周均匀安装三个外径测量传感器或于对比轴承内周均匀安装三个内径测量传感器；

4)以三个外径测量传感器或以三个内径测量传感器所在位置为半径得到第一轨迹，即图5中的圆1定义第一轨迹的圆心为O，圆心至三个外径测量传感器或三个内径测量传感器的距离分别为OD₁、OD₂、OD₃；取对比轴承的外径或内径为第二轨迹，即图5中的圆2；

5)连接三个外径测量传感器或三个内径测量传感器与圆心O，其分别与第二轨迹相交于B点、C点、A点，测量得到三个外径测量传感器或三个内径测量传感器至对比轴承的外表面或内表面的距离为BD₁、CD₂、AD₃；

6)将对比轴承自平台上取下后，将待测轴承放置在对比轴承相同的位置，旋转平台；

7)利用三个外径测量传感器或三个内径测量传感器在待测轴承外表面或内表面取n个点，且n≥20；

8)定义B点和C点的距离为a，定义C点和A点的距离为b，定义A点和B点的距离为c；

9)根据∠BOC、∠COA、∠AOB均为120°得出：

其中测量外径时，OB＝OD₁-BD₁，OC＝OD₂-CD₂，OA＝OD₃-AD₃，测量内径时，OB＝OD₁+BD₁，OC＝OD₂+CD₂，OA＝OD₃+AD₃；

10)根据第二轨迹与△abc的关系得出，利用三点确定一个圆的原理，第二轨迹的直径为

11)n个点可以得到n个D，即待测轴承的外径或内径为D＝(D₁+D₂+D₃+、、、、+D_n)/n。

上述具体实施方式用来解释说明本实用新型，而不是对本实用新型进行限制，在本实用新型的精神和权利要求的保护范围内，对本实用新型作出的任何修改和改变，都落入本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种等截面薄壁轴承测量装置，其特征在于：包括基座(1)，通过垂直于基座(1)的转轴(2)转动连接于基座(1)上方的平台(3)，连接于转轴(2)端部的电机(4)，及测量装置，所述平台(3)与基座(1)平行设置，所述电机(4)驱动转轴(2)转动可带动平台(3)旋转，待测轴承(6)放置于所述平台(3)上时，其与平台(3)同步转动；所述测量装置为设于待测轴承(6)外围的至少一外径测量装置，所述外径测量装置指向待测轴承(6)的外壁，并沿径向设置，或设于待测轴承(6)内圈的至少一内径测量装置，所述内径测量装置指向待测轴承(6)的内壁，并沿径向设置。

2.根据权利要求1所述的等截面薄壁轴承测量装置，其特征在于：所述外径测量装置包括连接于基座(1)的支架(51)和与待测轴承(6)外壁正对设置的外径测量传感器(52)。

3.根据权利要求1所述的等截面薄壁轴承测量装置，其特征在于：所述内径测量装置包括垂直设于平台(3)上方的连杆(53)和与待测轴承(6)内壁正对设置的内径测量传感器(54)，所述内径测量传感器(54)连接于连杆(53)下端，所述连杆(53)通过一伸缩杆(532)连接于转轴(2)，该伸缩杆(532)可随转轴(2)同步转动。

4.根据权利要求3所述的等截面薄壁轴承测量装置，其特征在于：所述内径测量装置还包括与连杆(53)垂直相连的调节杆(531)，所述调节杆(531)高度可调地平行连接于伸缩杆(532)下方。

5.根据权利要求4所述的等截面薄壁轴承测量装置，其特征在于：所述内径测量装置包括对称设置于转轴(2)两侧的左部体和右部体，所述右部体包括用于调节长度的伸缩杆(532)、平行连接于伸缩杆(532)下方的调节杆(531)、与调节杆(531)垂直相连的连杆(53)。

6.根据权利要求1所述的等截面薄壁轴承测量装置，其特征在于：所述待测轴承(6)与外径测量装置或内径测量装置无接触点。

7.根据权利要求1所述的等截面薄壁轴承测量装置，其特征在于：所述电机(4)为伺服电机。

8.根据权利要求1所述的等截面薄壁轴承测量装置，其特征在于：所述平台(3)为大理石材质。