CS216398B1 - Způsob řízeného odvalování ložiskových kuliček za úxelera kontroly celého jejich povrchu - Google Patents

Abstract

Vynález se týká ložiskových kuliček a řeší způsob řízeného odvalování za účelem kontroly celého jejich povrchu. Kontrolovaná kulička se odvaluje pomocí přítlačného náhonného kotouče pod kontrolním místem na svém řídícím elementu. Při tomto odvalování se během každé poloviny otáčky řídícího elementu periodicky mšní osa rotace kontrolované kuličky. Na jejím povrchu se vytváří poledníkový systém, jehož kaisdý bod se postupně dostává pod kontrolní místo. Vlivem nepřesnosti převodu mezi řídícím elementem a kuličkou se vytváří v bodech, kde se mají protínat poledníky, nekontrolovaná místa - polové čepičky. Aby se zabránilo vzniku pólových čepiček, působí se na kontrolovanou kuličku přes řídící element přídavnou silou. V první polovině kontrolního cyklu je směr i smysl přídavné síly shodný se směrem a smyslem působení přítlačné síly. Ve druhé polovině působí přídavná síla proti přítlačné síle. Velikost přídavné síly se pohybuje s výhodou v rozmezí od 0 - 30 % minimální přítlačné síly náhonného kotouče.

Description

Vynález se týká způsobu řízeného odvalování ložiskových kuliček za účelem kontroly selého jejich povrchu pro jejioh třídění podle jakosti povrchové vrstvy, kde se kontrolované kulička otáčí pod operačním místem tak, že se během každé poloviny otáčky kontrolované kuličky periodicky mění její osa otáčení.

Při kontrole ložiskových kuliček pro jejich třídění podle jakosti jejich povrchové vrstvy se tříděné kuličky odvalují po soustavě pomyslných poledníků tak, aby všechny jejich body se postupně dostaly pod kontrolované místo. Kontrolovaná kulička je umístěna na svém řídicím elementu, který na ni působí přítlačnou silou ve dVou místech, iílísta, ve kte rých na kontrolovanou kuličku působí přítlačná síla, se v průběhu jedné její otáčky periodicky mění. Tím se m^?ní i oea rotace kontrolované kuličky a kulička se odvaluje po soustavě poledníků. Poledníky se protínají ve dvou protilehlých bodech, které se nazývají póly. Vlivem nepřesnosti jednotlivých součástí zařízení, na kterém se kulička pod prohlížecím místem odvaluje i vlivem opotřebení jednotlivých součástí, prostřednictvím kterých se uskutečňuje působení přítlačné síly na kontrolovanou kuličku, to znamená zejména opotřebením řídicího elementu, dochází k poruše periodicity působení přítlačná síly na kontrolovanou kuličku. Změna periodicity působení přítlačné síly na kontrolovanou kuličku má ten nepříjemný důsledek, že se poledníkové kružnice přestanou protínat v jednom bodě. Poloha průsečíku poledníkových kružnic se během každé otáčky kontrolované kuličky mění. Jednotlivé body průsečíku poledníkových kružnic leží na kružnici, která na povrchu kontrolované kuličky vymezuje tak zvanou polovou čepičku. Pokud je průměr polové čepičky ' menší než největší vzdálenost mezi dvěma sousedními noledníky, to je vzdálenost mezi dvěma sousedními poledníky na rovníku kontrolované kuličky, potom není polova čepička na závadu. Pokud se průměr polové čepičky zvětší natolik, še je větší než šířka kontrolované plošky, jejíž šířka je větší než vzdálenost dvou sousedních poledníků na rovníku kontrolovaná kuličky, potom vznikají na povrchu kuličky místa, která neprojdou pod kontrolním místem. Tím se zhoršuje kvalita kontroly. Protože snížení kvality kontroly ložiskových kuliček není přípustné, kladou se vysoké nároky na přesnost výroby, na časté seřizování a na pečlivou údržbu celého kontrolního zařízení. To proto, že vznik pólových čepiček způsobuje opotřebení řídicího elementu, špatné seřízení stroje a/nepřesná výroba. Ve Většině případech je však vznik pólových čepiček způsoben opotřebením řídicího elementu, prostřednictvím kterého působí na kontrolovanou kuličku přítlačná síla. Jakmile totiž poklesne vlivem opotřebení činný poloměr řídicího elementu, po kterém probíhá odvalování, ve srovnání s činným poloměrem kontrolpvané kuličky natolik, že se vytváří polova čepička, j.ejíž průměr je větší než určitá tolerance, například větší než 1 mm, potom je třeba řídicí element vyměnit. Kontrolní zařízení se rozebere, opotřebovaný řídicí element se nahradí novým řídicím elementem správných rozměrů, potom se kontrolní zařízení opět sestaví a seřídí a po kontrole, že nevznikají u nových kontrolovaných kuliček pólové čepičky, může probíhat další automatická kontrola povrchové vrstvy ložiskových kuliček. Protože styková plocha řídicího elementu s kontrolovanou kuličkou má tvar zborcené plo°hy, je výroba řídicích elementů náročná na přesné opracování a tedy i velmi drahá. Kon2

216 398 trola a seřizování strojů i jejich rozebírání a sestavování je zdlouhavá a snižuje produktivitu kontrolního zařízení. Proto se hledají cesty, které by umožnily ve větší míře využít i opotřebovanější řídicí elementy, aniž by se snížila kvalita kontroly, popřípadě které by umožnily rozšířit použitelnost řídicích elementů při větším rozsahu výrobních tolerancí.

Tento problém řeší způsob řízeného odvalování ložiskových kuliček za účelem kontroly celého jejich povrchu při jejich třídění podle jakosti povrchové vrstvy podle vynálezu. Kontrolovaná kulička se odvaluje pomocí přítlačného náhonného kotouče na řídicím elementu a otáčí se pod kontrolní^místem. Během každé poloviny otáčky řídicího elementu se periodicky mění osa rotace kontrolované kuličky a kulička se odvaluje po systému poledníků, jejichž každý bod projde pod prohlížecím místem. Podstata vynálezu spočívá v tom, že se na kontrolovanou kuličku působí přes řídicí element další přídavnou silou, jejíž smysl je v první polovině kontrolního cyklu shodný se smyslem přítlačné síly náhonného ktouóe a ve druhé polovině kontrolního cyklu působí přídavná síla proti smyslu přítlačné síly, přičemž velikost přídavné síly řídicího elementu se pohybuje s výhodou v rozmezí 0 až 30 % minimální přítlačné síly náhonného kotouče a v první polovině kon_v trolního cyklu se velikost přídavné síly řídicího elementu pohybuje v horní polovině rozmezí- a ve druhé polovině kontrolního cyklu v dolní polovině rozmezí.

Výhodou způsobu podle vynálezu je, že periodickou změnou působení přídavné síly se ovlivňuje příznivě vznik i velikost pólových čepiček. Působeni přídavné sily ovlivňuje velikost převodu mezi činným poloměrem řídicího elementu a činným poloměrem kontrolované kuličky, po kterém se uskutečňuje odvalování. Tak se vlastně řídí vznik, velikost i druh pólových čepiček, které je možno předem vypočítat a určit. Podstatnou výhodou je, že při použití tohoto způsobu se kulička odvaluje po dvou soustavách poledníků. Každá soustava poledníků vytváří vlastní pólovou čepičku. Pólové čepičky jsou však vzájemně překryty poledníky druhé soustavy. Tak se umožní zvýšit životnost řídicího elementu až pětinásobně ve srovnání s dosavadním způsobem. Umožní se také využití řídicích elementů v mnohem širších tolerancích. To znamená, že se-bude dále využívat těch řídicích elementů, které by se podle současných požadavků vyřazovaly vlivem opotřebení mezi vadné. Bude však možno využít i takové řídicí elementy, které mají rozměry větší a podle souěas ných požadavků by se musely znova vyrábět. Podstatně se také sníží nároky na údržbu a opravy. Cae nutný k seřízení a výměně řídicích elementu poklesne asi na jednu potinu. Kvalita kontroly zůstává přitom na vysoké úrovni. Velikost přídavné síly je možno rovněž řídit v širokých mezích a přizpůsobovat ji nebo upravovat podle rozmarů řídicího elementu i podle jeho opotřebení.

Způsob řízeného odvalování ložiskových kuliček podle vynálezu je dále popsán a znázorněn na připojených výkresech. Na obr. 1 je znázorněna kontrolovaná kulička s náhonným kotoučem a řídicím elementem v náryu, na obr. 2 detail místa styku mezi kontrolovanou kuličkou a řídicím elementem, ha obr. 3 část povrchu kontrolované kuličky, na kterém vzniká vlivem opotřebení kontrolního zařízení pólová čepička, jejíž průměr je větší než

216 398 vzdálenost mezi sousedními poledníky na rovníku kontrolované kuličky, na obr. 4 část povrchu kontrolované kuličky, které se odvalovala na řídicím elementu správných rozměrů, kdy na povrchu kuličky vlivem působení přídavné síly vznikají dvě pólové čepičky stejného průměru, které jsou překryty poledníky opačných soustav, na obr. 5 část povrchu kontrolované kuličky, na kterém se vytváří jedna menší pólová čepička a jedna větší pólová čepička, přičemž obě pólové čepičky jsou vlivem působení přídavné síly vzájemně překryty poledníky opačných soustav a na obr. 6 část povrohu kontrolované kuličky, která se odvalovala na značně opotřebovaném řídicím elementu, kdy na povrchu kontrolované kuličky je jedna pólová čepička nulová, zatímco druhá polova čepička má maximální průměr, ale vlivem působení přídavné síly je překryta poledníky opačné soustavy.

Kontrolovaná kulička 21 je umístěna mezi řídicím elementem 03 a náhonným kotoučem 02 (obr. 1). Náhoňný kotouč 02 se nuceně otáčí a pohání kontrolovanou kuličku 01. Kontrolovaná kulička 01 pohání řídicí element 03. Povrchová plocha řídicího elementu 03. ve které dochází ke styku s kontrolovanou kuličkou Ol. má tvar zborcené plochy. Při odvalování působí na kontrolovanou kuličku 01 přítlačná síla. Zborcená plocha řídicího elementu 03 zajišťuje periodickou změnu působení přítlačné síly na kontrolovanou kuličku οχ- Vlivem periodické změny působení přítlačné síly na kontrolovanou kuličku Ol doohází k periodické změně osy rotace kontrolované kuličky Ol a kulička 21 se.odvaluje po systému poledníků. Každý bod tohoto poledníkového systému se postupně dostane pod kontrolní místo. Pokud by byl styk mezi kontrolovanou kuličkou 01 a řídicím elementem 03 bodový a pokud by místa styku mezi kontrolovanou kuličkou Ol a povrchem řídicího elementu 22 ležela přesně v polovině vzdálenosti mezi osou řídicího elementu 03 a rovnoběžkou procházející středem kontrolované kuličky Οχ, potom by byl převod mezi kontrolovanou kuličkou 21 a řídicím elementem 03 přesně 1, protože poměr poloměru kontrolované kuličky Ol a poloměru řídicího elementu 02, na kterém dochází k odvalování je přesně 1:1. V tomto případě by se osa rotace odvalované kontrolované kuličky 01 periodicky měnila a kulička Οχ by se odvalovala po požadovaném poledníkovém systému, jehož poledníky by se protínaly ve dvou protilehlých pólech. Vlivem statických sil, zejména pak vlivem přítlačné síly, «

která při odvalování přitlaóuje kontrolovanou kuličku 01 řídicím elementem 03 na náhonný kotouč 02, není styk mezi kontrolovanou kuličkou 01 a řídicím elementem 03 přesně bodový, ale dochází k němu v plošce eliptického tvaru (obr. 2), kde g je poloosa elipsy. Velikost eliptické plošky je možno vypočítat pomocí Herzovýeh vzorců. Vzhledem k nutnosti zachování rovnováhy momentů mezi kontrolovanou kuličkou 01 a řídícím elementem 03 neleží bod valení ve středu elipsy, ale leží na její poloose £, a je od středu elipsy vzdálen o posunutí £. K posunutí £ bodu valení nutně dochází, protože kontrolovaná kulička 01 pohání řídicí element 22. Hodnota posunutí £ bodu válení by byla rovna nule jedině v tom případě, kdyby byla současně naháněna jak kontrolovaná kulička Οχ, tak řídicí element 03. Vlivem posunutí £ bodu valení se mění převod mezi kontrolovanou kuličkou 01 a řídicím elementem £2· činný poloměr kontrolované kuličky Οχ, to je ten její poloměr, po kterém probíhá odvalování, je větší než činný poloměr £ řídicího elementu 22, to je ten poloměr řídicího elementu 22» P° kterém se na řídicím elementu 03 kontrolovaná kulička 01 odva4

216 398 luje* Přírůstek & rL Činného poloměru kontrolované kuličky Ol je roven úbytku činného poloměru χ řídicího elementu 03. Jestliže se poruší poměr poloměrů mezi kontrolovanou kuličkou Ol a řídicím elementem 22, který byl původně 1 : 1, potom se poruší i převod mezi kontrolovanou kuličkou 01 a řídicím elementem 03. který byl roven jedné. Tím se poruší i pravidelnost opakované změny osy kontrolované kuličky 01. Poledníky se přestanou protínat v jednom bodě a vznikne polova čepička. Vznik polové čepičky je možno vysvětlit za určitých zjednodušujících předpokladů. Předpokládá se, že se osa rotace kontrolované kuličky 01 mění skokově o stejný úhel a ve stejném smyslu vždy po vykonáni jedné úplné otáčky řídicího elemantu £2· Bude-li činný poloměr r řídicího elementu 22 menší než činný poloměr kontrolované kuličky 21» a to o úbytek Ar . potom dojde ke změně —3.

osy rotace kontrolované kuličky 01 po odvalení dráhy, jejíž délka je s = 2 íT(r - 4^re)« kde je délka dráhy odvalování řídicího elementu 22 £ je činný poloměr odvalování na řídicím elementu 22 & r je úbytek poloměru řídicího elementu 03 '

Budoucí pól na kontrolované kuličce 01 nebude v prvním bodě 2 (obr. 3), kde začalo odvalování kontrolované kuličky 21» al® přesune· se do druhého bodu 2, který je od prvního bodu 2 vzdálen o délku rovnou 23Τ_ΔΓβΪ2-.

Z toho vyplývá, že po první «otáčce řídicího elementu 03 se kontrolovaná kulička 01 nepootočila o celý obvod, ale její první poledníková kružnice je kratší o délku rovnou vzdálenosti mezi prvním bodem 1 a druhým bodem 2. Tento druhý bod 2_ bude výchozím bodem po změně osy rotace kontrolované kuličky Ol pro druhou poledníkovou kružnici. Druhá poledníková kružnice hade opět o stejnou délku kratší, takže skončí ve třetím bodě 2· Tímto způsobem vznikne po vykonání příslušného počtu otáček poslední bod N polové čepičky a všechny body 1, 2, 2 až N Ježí na'kružnici, která pólovou čepičku ohraničuje. Jestliže je činný poloměr £ řídicího elementu 03 menší než činný poloměr kontrolované kuličky 21» potom vzniká pólová čepička, která se začíná vytvářet v opačném smyslu a která se nazývá záporná pólová čepička. Při obráceném noměru průměrů, to je když je činný poloměr řídicího elementu 03 větší než činný poloměr kontrolované kuličky 21» vzniká pólová čepička kladná. Zajistí-li se odvalování mezi kontrolovanou kuličkou 01 a řídicím elementem 03 tak, aby převod byl v jedné polovině kontrolního procesu vetší než jed na a ve druhé polovině kontrolního procesu menší než jedna, přičemž odvalování se provádí se stejnou kontrolovanou kuličkou Ol. aniž by byl vzájemný styk porušen prokluzem, potom vznikají dvě pólové čepičky, které ae vzájemně dotýkají v jednom bodě, a to ve fiktivním pólu, který by vznikl při převodu rovném jedné. Jestliže se přírůstek převodu v jedná části kontrolního cyklu rovná úbytku převodu ve druhé části kontrolního cyklu, potom jsou průměry obou pólových čepiček dč stejné a jejich plochy jsou pokryty vzájemně se překrývajícími poledníky opačných systémů. Průměr polově čepičky dč je možno vypočítat z hásledujícího vztahu d_g - 4en_p,

2i 6 398 kde dg je průměr pólové čepičky e je posunutí bodu valení na řídicím elementu 03. když je poháněn kontrolovanou kuličkou Οχ

J® počet poledníků

Protože počet poledníků je pro každý průměr kuličky 01 známý, je nutno vypočítat posunu· tí £ bodu valení. Při výpočtu posunutí e bodu valení se vychází ze skutečnosti, že součet všech momentů musí být rovný nule. Tento výpočet je poměrně složitý a proto je uveden jen jeho konečný výsledek; z něhož se vychází při řešení celého problému.

e -r +1^2 + · Py + kj · kg · Μθ , P - y kde e je posunutí bodu valení r je činný poloměr řídicího elementu Οχ k^ je činitel závislý na křivosti styčných plooh, na jejich vzájemné orientaci, na pcíloměru řídicího elementu 03 a na modulu pružnosti v tahu ^2 je činitel závislý na koeficientu tření mezi kontrolovanou kuličkou 01 a řídicím elementem Οχ je odporový moment P je přítlačná síla

Z uvedených závislostí vyplývá, že velikost posunutí s. bodu valení je možno ovlivňovat dvěma způsoby. Je to buď změnou velikosti přítlačné síly, nebo změnou velikosti odporového momentu. Změnou velikosti přítlačné síly se změní velikost poloosy a elipsy, a tím i velikost hodnoty posunutí 4 bodu valení. Na této skutečnosti je založen způsob řízené ho odvalování. Vychází z toho, Že řídicí element 03 má při konstantní přítlačné síle takový činný poloměr, že převod mezi řídicím elementem 03 a kuličkou 01 je s ohledem na body valení přesně roven jedné. Jestliže bude působit během první poloviny kontrolního cyklu přídavná síla, jejíž směr i smysl bude stejný jako smět a smysl působení pří tlačné síly, potom převod mezi kontrolovanou kuličkou Οχ a řídicím elementem 03 bude v této první polovině kontrolního cyklu větší'než jedna. Při tomto převodu se kulička 01 bude odvalovat po takovém poledníkovém systému, který obsahuje kladnou polovou čepičku (obr, 4), Jestliže ve druhé polovině kontrolního cyklu bude působit přídavná síla proti smyslu přítlačné síly, bude převod mezi kontrolovanou kuličkou Ol a řídicím elementem Οχ menší než jedna. Při tomto převodu se bude kulička 01 odvalovat po poledníkovém systému, který obsahuje zápornou pólovou čepičku. Obě pólové čepičky jsou stejného průměru a jsou vzájemně překryty poledníky opačných systémů. Podmínkou při tom je, aby nedocházelo k prokluzu mezi kontrolovanou kuličkou 01 a řídicím elementem 03 vlivem působení přídavné síly ve druhé polovině kontrolního cyklu, když přídavná síla působí proti smyslu přítlačné síly. Minimální velikost přítlačné sily musí být alespoň rovna přítlačné síle zamezující prokluzu. Tak je tomu v případě, kdy přídavná síla se rovná 0.

V průběhu jednoho kontrolního cyklu se velikost přídavné síly pohybuje s výhodou od až 30 % minimální přítlačné síly. Přitom v jedné polovině kontrolního cyklu se velikost přídavné síly pohybuje v horní polovině rozmezí, tj. má hodnotu například 15 až

216 398 %, a ve druhé polovině kontrolního cyklu v dolní polovině rozmezí, tj. má hodnotu například 0 až 15 %.

Jako první příklad konkrétního provedení je možno uvést ten případ, kdy dojde k poruše převodu vlivem opotřebení řídicího elementu 03 natolik, že ae vytváří pólová čepička o průměru větším než jeden mm. V takovém případě by bylo nutno řídicí element 03 vyřadit a nahradit novým. Při využití způsobu podle vynálezu Je možno vypočítat a praktickými zkouškami ověřit, že u jednoho poledníkového systému vznikne jedna pólová čepička o průměru 4 mm (obr. 5) a u druhého poledníkového systému vznikne druhá pólová čepička o průměru 2 ma.Obě pólové čepičky jsou vzájemně překryty poledníky opačných systémů, takže na kontrolované kuličce 01 žádná nekontrolovaná místa nevzniknou. Jako druhý konkrétní příklad je možno uvést případ s opačným porušením převodu, kdy vlivem výrobních nepřesností jo činný průměr řídicího elementu 03 větší než řídicí průměr kontrolované kuličky 01. Je uveden mezní případ, u kterého by došlo k takovému porušení převodu, které by mělo při normálním způsobu odvalování za následek vznik polové čepičky o průměru 6 nm, oož je zcela nepřípustné. Zavede-li se působení přídavné síly, potom se v první polovině kontrolního cyklu, kdy přídavná síla působí ve stojném smyslu jako přítlačná síla, vytváří poledníkový systém s pólovou čepičkou o poloměru 6 mm (obr. 6).

Vo druhé polovině kontrolního cyklu, když přídavná Síla působí proti smyslu přítlačné síly, so vytváří druhý pólový systém, jehož pólová čepička je nulová. Poledníky druhého systému budou překrývat pólovou čepičku, která so vytvořila v prvním poledníkovém systému, takže na povrohu kontrolované kuličky 01 nevzniknou žádná nekontrolovaná místa.

Vynálezu se využije při kontrole, čištění a prohlížení kuliček, zejména pro kuličko vá ložiska.

Claims (1)

1. Způsob řízeného odvalování ložiskových kuliček za účelem kontroly celého jejieh pot vrchu při jejich třídění podle jakosti povrchové vrstvy, při kterém sa kontrolovaná kulička odvaluje pomooí přítlačného náhonného kotouče na řídicím elementu a otáčí se pod kontrolním místem tak, žo so během každé poloviny otáčky řídicího elementu periodicky mění osa rotace kontrolované kuličky a kulička ae odvaluje po systému poledníků, jejichž každý bod projde pod prohlížecím místem, vyznačující so tím, že so na kontrolovanou kuličku působí přes řídicí element další přídavnou silou, jejíž smysl je v první polsvlně kontrolního cyklu shodný so smyslem přítlačné síly náhonného kotouče, zatímco ve druhé polovině kontrolního cyklu působí přídavná síla proti smyslu přítlačné síly náhonného kotouče, uřlčomž velikost přídavné síly řídicíhs elementu se pohybuje v rozmezí 0 až 30 % minimální přítlačné síly náhonného kotouče a v první polovině kontrolního eyklu se velikost přídavná síly řídiolho elementu pohybuje v horní polovině rozmezí a vo druhé polovině kontrolního eyklu v dolní polovině rozmezí.