PL205147B1 - Urządzenie sprawdzające powierzchnię kul - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie sprawdzające, przeznaczone do sprawdzania powierzchni kul lub korpusów kulistych takich jak kulki stalowe dla stwierdzenia wad i odrzucania kul o powierzchniach wadliwych.

Znane urządzenie sprawdzające powierzchnie kul, na przykład stalowych kulek stosowanych w łożyskach kulkowych, opierało się na technologii sprawdzania powierzchni kulistych w powietrzu. Ten sposób sprawdzania jest korzystny ze względu na łatwość manewrowania kulami, jednakże powierzchnie kuliste muszą być uprzednio oczyszczone ze smaru i osuszone. Zawartość składnika smarującego, jeżeli kule zostały nie całkowicie oczyszczone, pozostaje jako plama, w związku z czym zaplamione kule nie tylko były odrzucane jako odpady, ale również zawartość substancji smarującej gromadziła się na torze stanowiska sprawdzającego, i później przyłączała się do następnych kul, tym samym powodując odrzucanie jako odpady następnych kul.

Z tego wzglę du opracowywano sposób cał kowitego oczyszczania ze smaru, i przykł adowo próbowano przeprowadzać oczyszczanie ultradźwiękowe za pomocą rozpuszczalnika organicznego. Jednakże według sposobu oczyszczania w rozpuszczalniku, poza faktem, że substancja sama w sobie może być toksyczna lub nieprzyjazna dla środowiska, potrzebne było dodatkowe urządzenie do odzyskiwania rozpuszczalnika dla zmniejszenia kosztów roboczych, przez co powiększało się całe urządzenie. Obecnie sytuacja jest w pewnym stopniu opanowana z tego względu, że opracowano kilka mniej toksycznych i bardziej przyjaznych dla środowiska substancji, jednakże okoliczności te nie zmieniły potrzeby stosowania urządzenia które jako całość ma duże rozmiary.

W szczególności, kule wykonane z metalu podlegającego rdzewieniu muszą być obrabiane możliwie szybko po oczyszczeniu ze smaru, aby pozbawione smaru i pozostawione na dłuższy czas nie uległy zardzewieniu. W przeciwnym przypadku jest konieczne zastosowanie dodatkowego urządzenia do kondycjonowania powietrzem.

Dla sprostania potrzebom obecnej sytuacji i pokonania wskazanych powyżej problemów, opracowano obecne urządzenie według wynalazku, sprawdzające powierzchnie kul przez zastosowanie sprawdzania w oleju bez wynikających stąd wskazanych powyżej problemów związanych z plamieniem za pomocą smaru. Tak więc, ważnym celem wynalazku jest wyeliminowanie konieczności oczyszczania ze smaru, z wyeliminowaniem niebezpieczeństwa zardzewienia nawet w przypadku metalu podlegającego rdzewieniu, z wyeliminowaniem kondycjonowania powietrzem nawet podczas długotrwałej obróbki, z umożliwieniem zastosowania urządzenia zwartego, zabierającego mniej przestrzeni instalacyjnej, i z umożliwieniem zastosowania ciągłości etapów oczyszczania i klasyfikowania, tym samym zwiększając wydajność. Następnym celem jest zwiększenie skuteczności i dokładności sprawdzania dokonywanego przez urządzenie.

Urządzenie sprawdzające powierzchnie kul według wynalazku zawiera kombinację urządzenia podającego, które podaje kule podlegające sprawdzaniu, urządzenia oczyszczającego podawane kule, mechanizmu sprawdzającego i klasyfikującego kule oczyszczone i dostarczane poprzez zespół rurowy, i urządzenia usuwającego do usuwania sprawdzonych kul oddzielnie odpowiednio do sklasyfikowania i umieszczania ich w oddzielnych pojemnikach. Urządzenie według wynalazku charakteryzuje się również tym, że mechanizm sprawdzający i klasyfikujący zawiera rolkę napędzającą, palce ustawiające, umieszczone przed rolką napędzającą, do ustawiania dostarczanych kul liniowo jedna koło drugiej na obracającą się rolkę napędową, rolkę podającą do popychania każdej kuli unoszonej na rolce napędowej w stronę kierunku obrotowego rolki napędowej, zestaw stożkowych rolek sprawdzających umieszczonych dla kontaktowania się stycznie z powierzchnią kuli popychanych kul z zewnętrznym obrzeżem rolki napędowej, rolkę podporową, umieszczoną w sąsiedztwie i za rolkami kontrolnymi, dla podparcia kuli, czujnik do sprawdzania powierzchni kuli podparty na rolce napędowej, zestaw regulatorów, i rolkę podporową, bramkę klasyfikującą umieszczoną przy wylocie rolki podporowej, oraz zbiornik oleju zawierający rolkę napędową, rolkę podającą, zestaw rolek kontrolnych, rolkę podporową, czujnik i bramkę klasyfikującą tak, że powierzchnie kul mogą być sprawdzane w oleju tym samym klasyfikując kule pod względem posiadania defektów lub nie posiadania defektów.

Urządzenie według wynalazku charakteryzuje się ponadto tym, że urządzenie oczyszczające zawiera tarczę obrotową i tarczę nieruchomą, które są nałożone na siebie odpowiednio na stronie powierzchniowej i odwrotnej stronie urządzenia i przytrzymywane w sposób pochylony, przy czym krążek obrotowy jest wyposażony współśrodkowo w otwory do umieszczania w nich każdej z kul według tej samej podziałki promieniowo i obwodowo, zaś nieruchomy krążek jest częściowo wyposażony

PL 205 147 B1 w wycięcie do dostarczania z niego kul, zaś na krążku obrotowym i w kontakcie z nim znajdują się szczotki oczyszczające, umieszczone we wstępnie określonym położeniu w kierunku obrotowym krążka tak, że kule dostarczane w otworach mogą być oczyszczane tymi szczotkami czyszczącymi poprzez obrót krążka obrotowego, zaś kule oczyszczone mogą być dostarczane kolejno poprzez wycięcie ku dołowi.

Za pomocą opisanego wyżej urządzenia według wynalazku, kule załadowywane do urządzenia dostarczającego są dostarczane do urządzenia oczyszczającego w określonej ilości i następnie oczyszczane jedna po drugiej we wzajemnych odstępach poprzez obrót szczotek czyszczących. Oczyszczone kule są przenoszone szeregowo do mechanizmu klasyfikującego. Stanowisko sprawdzania mechanizmu klasyfikującego jest umieszczone w oleju, gdzie powierzchnie kul są sprawdzane jedna po drugiej za pomocą czujnika i automatycznie klasyfikowane na kule prawidłowe i bez defektów oraz kule wadliwe lub z defektami.

Tak sklasyfikowane kule są wyjmowane z oleju, zaś kule bez defektów są powlekane smarem przeciwrdzewnym i następnie podawane do pojemnika urządzenia usuwającego, zaś odpady są podawane do następnego pojemnika.

W szczególności, w opisanym powyżej urządzeniu oczyszczającym, dostarczane kule podlegają samoistnemu masowemu toczeniu w wyniku własnego ciężaru, tym samym wchodząc do otworów obrotowego krążka. Na krążku, osadzone w otworach współśrodkowo według tej samej podziałki promieniowo i obwodowo, kule są prowadzone poprzez zsyp, który jest wyposażony w rowki prowadzące tak, aby przystosować się do promieniowej podziałki kul, do otworów. Kule wchodzące do otworów do obrotowego krążka pod wpływem własnych obrotów są podawane kolejno do położenia w którym znajdują się szczotki, jednocześnie podlegając obracaniu o w przybliżeniu 1 obrót, przy czym szczotki również są obracane.

Oczyszczone kule są usuwane z wycięcia nieruchomego krążka w dół, ustawiane w szeregu za pomocą urządzenia ustawiającego, i dostarczane liniowo w stronę następnego stanowiska sprawdzającego.

Przy mechanizmie sprawdzającym i klasyfikującym, dostarczane są kule przeniesione liniowo z urządzenia oczyszczającego, przy szczycie zsypu, poprzez palce ustawiające przeznaczone do ustawiania w linii przepływu kul i rolek podających jedna po drugiej do miejsca sprawdzania.

Działanie tego stanowiska jest prowadzone w następujący sposób: Gdy palce ustawiające wznoszą się, wówczas przechodzi jedna kulka. Gdy palce ustawiające powracają do położenia początkowego, tym samym zatrzymują następną kulkę, zapobiegając jej przejściu. Kulka unoszona na rolce napędowej jest popychana do miejsca sprawdzania za pomocą rolki podającej obracającej się współśrodkowo z rolką napędową. W miejscu sprawdzania, kula jest podparta przez cztery punkty rolki napędowej, zestaw rolek kontrolnych i rolkę podporową.

Rolka napędowa obraca się w kierunku postępującym, której siła obrotowa jest przekazywana na kulkę i ponadto obraca zestaw rolek kontrolnych, powodując ich kontakt styczny z kulką. Rolki kontrolne mają postać stożkową i są wyposażone, przy ich wierzchołkach przeciwległych do ich boków stożkowych, w koła przekładniowe tak że ich ruch może być przekazywany na kulkę przeznaczoną do sprawdzania. Rolki kontrolne są potrzebne do obracania się lekko i cicho, i z tego względu koła przekładniowe stanowią mimośrodowe spiralne koła przekładniowe mające mimośrodowość tej samej wielkości. Mimośrodowość ta nadaje skręt kulce a kulka z nadanym skrętem przesuwa się do czujnika, który służy z kolei do sprawdzania przedniej powierzchni kuli.

Po sprawdzeniu, kula jest oceniana pod względem braku defektów lub posiadania defektów przez obwód elektryczny, który uruchamia rolkę podporową tak, aby wyładować kulkę z miejsca sprawdzania i klasyfikuje ją za pomocą bramki klasyfikującej.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schematyczny widok z góry całkowitego urządzenia sprawdzającego według wynalazku do sprawdzania powierzchni kul, fig. 2 - schematyczny widok z boku urządzenia z fig. 1, fig. 3 - częściowy schematyczny widok przedstawiający zasadnicze części urządzenia oczyszczającego, fig. 4 schematyczny widok pokazujący mechanizm sprawdzająco-klasyfikujący, fig. 5 - schematyczny widok istotnych części mechanizmu sprawdzającego, fig. 6 - schematyczny widok pokazujący relacje położenia odpowiednich elementów mechanizmu sprawdzającego, fig. 7 - ilustrację sprawdzanych obszarów na kontrolowanej kuli za pomocą czujnika, fig. 8 - układ napędowy rolki napędowej, fig. 9A, 9B i 9C - przykłady czujników rozgałęzionych, a mianowicie odpowiednio: czujnika o czterech rozgałęzieniach, czujnika o sześciu rozgałęzieniach i czujnika o sześciu rozgałęzieniach, fig. 10 - schematyczny widok perspektywiczny następnego przykładu czujnika, przestawiający konstrukcję jego górnego koń4

PL 205 147 B1 ca w przekroju, a fig. 11 - wykres przedstawiający wyświetlony obraz pochodzący z obwodu sprawdzania fazowego wyposażenia kontrolnego na bazie prądów wirowych.

Na fig. 1 i 2 przedstawiono urządzenie według wynalazku, stanowiące kombinację urządzenia dostarczającego 1, urządzenia oczyszczającego A, mechanizmu sprawdzającego i klasyfikującego B, oraz urządzenia usuwającego zawierającego urządzenie podnoszące 8' kule z oleju, toru usuwania 9 przeznaczonego do kul pozbawionych defektów, oraz toru usuwania 10 przeznaczonego do odpadów.

Urządzenie dostarczające 1 stanowi zwykle zsyp z rowkami prowadzącymi, umieszczony w zgodności z promieniową podziałką kuli (fig. 3), w którym kule S przeznaczone do sprawdzenia, umieszczone w pojemniku C1 są masowo dostarczane z pojemnika w stronę urządzenia oczyszczającego A.

Urządzenie oczyszczające A, jak pokazano na fig. 3, jest tak wykonane, że krążek obrotowy 2 wyposażony w otwory 2a, w każdym z których znajduje się jedna kula S, jest zawieszony na nieruchomym krążku 3 dla podparcia kul S i częściowo wycięty w postaci wycięcia 3a do usuwania przez nie kul, przy czym obydwa krążki są przytrzymywane pod kątem nachylenia około 45°, zaś na obrotowym krążku 2 umieszczone są liczne szczotki czyszczące 4 w postaci tarcz (na rysunku pokazano 3), takie jak szczotki nylonowe, kontaktujące się z powierzchniami kul. Szczotki 4 w postaci tarcz służą do natryskiwania oleju oczyszczającego poprzez ich szczeciny. Celowe jest, aby otwory 2a obrotowego krążka 2 miały średnicę większą dopasowaną do pomieszczenia w nich każdej z kul toczących się w dół pod wpływem własnego ciężaru. Są one umieszczone współśrodkowo według tej samej podziałki promieniowo i obwodowo.

Dla zmaksymalizowania wydajności na godzinę urządzenia oczyszczającego, nie powinno być pustych otworów krążka 2, w których nie znajdują się kule. Z tego względu, do krążka 2 musi być dostarczana większa ilość kul niż liczba otworów krążka 2. W takim przypadku, dodatkowe kule nie będą zajmowały otworów 2a, a niektóre z nich mogą toczyć się w stronę szczotek i następnie być odrzucane, jeżeli krążek 2 jest umieszczony poziomo. Z tego względu, krążek 2 jest nachylony (pod kątem około 45°), przez co kule dostarczane, ale nie umieszczone w otworach pozostają w położeniu dostarczania aż pojawią się następne niewypełnione otwory, przez co jest umożliwione równomierne dostarczanie kul.

W ten sposób dostarczane są kule, poprzez zsyp z rolkami prowadzą cymi przystosowanymi do promieniowej podziałki kul, do otworów 2a obrotowego krążka 2, a niektóre z nich które nie mogą zająć otworów 2a krążka 2 pozostają na płaskich częściach pomiędzy otworami. Jeżeli wszystkie otwory są umieszczone współśrodkowo według tej samej podziałki, to kule przebywające na częściach płaskich pozostają tam bez zajmowania otworów. Jeżeli otwory są umieszczone w odchyleniu o połowę promieniowej podziałki, wówczas kule na płaskich częściach będą oczyszczane bez stagnacji. Z tego wzglę du zaleca się , aby otwory znajdował y się obwodowo w kilku miejscach.

Grubość obrotowego krążka 2 powinna być niewielka ze względu na zdolność oczyszczania, jednakże zwykle zaleca się aby wynosiła ona 1/2 do 1/3 średnicy kuli tak, że kule nie będą wyskakiwały z otworów 2a podczas oczyszczania. Obrotowy krążek 2 i nieruchomy krążek 3 są zwykle wykonane z gumy smaroodpornej dla uniknięcia występowania plam.

Obrotowy krążek 2 służy do przenoszenia kul podczas obrotu, i podczas w przybliżeniu jednego obrotu kule zostają oczyszczone za pomocą obracających się tarczowych szczotek 4. Liczba obrotów obrotowego krążka 2 ma odniesienie do zdolności oczyszczania i prędkości obróbki. Im większa jest kula, tym mniejsza powinna być ilość obrotów, zaś im kula mniejsza, tym większa liczba obrotów.

Wysokość tarczopodobnej szczotki 4 jest taka, że szczotka pozostaje w delikatnym kontakcie z krążkiem 2 lub kulami. Po oczyszczeniu, kule są usuwane przez wycięcie 3a nieruchomego krążka 3 od strony tylnej w dół, przytrzymywane w szeregowej linii za pomocą palców ustawiających 11, które będą opisane poniżej, i dostarczane poprzez usuwający zsyp 5 w stronę czterech (na fig. 1) stanowisk sprawdzających 8 poprzez odpowiednie tory 6 ustawione w szeregu.

Mechanizm sprawdzający i klasyfikujący B zawiera szereg stopni otrzymywania dostarczanych kul, sprawdzając je i klasyfikując na bez defektów i z defektami. Jak pokazano na fig. 4, mechanizm B jest wyposażony w palce ustawiające 11, rolkę podającą 12, rolkę napędzającą 13, bramkę klasyfikującą 14, czujnik 16, zestaw (dwóch) rolek kontrolnych 17, rolkę podpierającą 18 do podpierania kul, i detektor czasowy 15.

Mechanizm sprawdzający i klasyfikujący B, charakteryzuje się ponadto tym, że z elementów wspomnianych powyżej, przynajmniej rolka podająca 12, rolka napędzająca 13, bramka klasyfikująca 14, czujnik 16, zestaw rolek kontrolnych 17 i rolka podporowa 18 są przytrzymywane i umieszczone wewnątrz

PL 205 147 B1 zbiornika olejowego 17 poniżej poziomu oleju, tak że sprawdzanie i klasyfikowanie może być przeprowadzane w środowisku oleju.

Palce ustawiające 11 są umieszczone przy górnych zakończeniach torów 6 przylegle do zsypu 5 i służą do umożliwienia przechodzenia kul jedna po drugiej, układając każdą kulę na rolce napędowej 13 i po przejściu, do powracania do położenia początkowego, tym samym unikając wejścia następnej pojawiającej się kuli.

Rolka podająca 12 służy do otoczenia rolki napędzającej 13 tak, aby obracała się współśrodkowo z rolką napędową 13, tym samym popychając kulę wzdłuż zewnętrznego obwodu rolki napędowej 13 do miejsca sprawdzania podczas jej obrotu.

Rolki kontrolne 17 są w postaci zestawu dwóch stożkowych rolek (kąt stożka 90°), jak pokazano na fig. 5 i 6, które podpierają kulę popychaną za pomocą rolki napędowej 13 i rolki podporowej 18 poniżej czujnika 16 dla sprawdzenia, a ich przeciwne zakończenia są połączone z kołami przekładniowymi 19.

Siła obrotowego napędu rolki obrotowej 13 jest przekazywana na podtrzymywaną przez nią kulę i poprzez tą kulę powoduje następny obrót zestawu rolek kontrolnych 17, stykających się z kulą. W tym samym czasie, ponieważ ruch kół przekładniowych 19 z przeciwległych stron jest przekazywany na sprawdzaną kulę, koła przekładniowe powinny obracać się swobodnie i cicho. W konsekwencji, ich profil uzębienia jest zwykle mimośrodowy i spiralny, i obydwa koła przekładniowe mają mimośrodowość o tej samej wielkości, nadając tym samym kuli skręt. Ten skręt powoduje poruszanie się kuli według wzoru pokazanego na fig. 7 w stosunku do czujnika 16, i ewentualnie czujnik 16 sprawdza jej przednią powierzchnię.

W są siedztwie miejsca sprawdzania, gdzie jest sprawdzana każ da kula podparta rolką napę dową 13, rolkami kontrolnymi 17 i rolką podporową 18, jest umieszczona bramka klasyfikująca 14. Po sprawdzeniu, kula zostaje sklasyfikowana za pomocą obwodu elektrycznego pod względem wadliwości lub braku defektów, a rolka podporowa 18 jest przesuwana w kierunku strzałki na fig. 4, usuwając kulę z miejsca sprawdzania dla jej sklasyfikowania na bramce klasyfikującej 14.

Sekwencyjna praca mechanizmu sprawdzającego-klasyfikującego B pomiędzy załadowywaniem i wyładowywaniem kul jest przeprowadzana poprzez obrót krzywki 20 jak pokazano liniami przerywanymi na fig. 4, zaś czas trwania zabiegów jest regulowany za pomocą detektora czasowego 15. Krążek 15a do sprawdzania sygnałów detektora czasowego 15 i wałek krzywkowy są obracane za pomocą silnika o tej samej liczbie obrotów. Z drugiej strony, rolka napędowa 13 jest obracana za pomocą następnego silnika M. Obydwa silniki są zmienne odpowiednio do wielkości kul.

Jeżeli na jakiejkolwiek części obrotowej rolki napędowej 13 itd. będą powstawały pęcherzyki i bę d ą migrował y do czujnika 16, wówczas bę dzie przekazywany sygnał „defektu. Tak wię c, wedł ug wynalazku zastosowano pomysł zapobiegania wytwarzaniu pęcherzyków. Początkowo, obrót rolki napędowej 13 polegał na zastosowaniu pasa transmisyjnego, który to pas wchodził i wychodził z oleju i równocześ nie przechwytywał powietrze, co był o przyczyną wytwarzania pę cherzyków. W konsekwencji, według wynalazku wałek rolki napędowej 13 zanurzonej w oleju i wał połączony bezpośrednio do silnika M są połączone poprzez koło przekładniowe 21, jak pokazano na fig. 8, tak, że części obrotowe nigdy nie wchodzą i wychodzą pomiędzy powietrzem i olejem.

Ponadto, gdy koła przekładniowe 19 powodujące obrót dwóch rolek kontrolnych 17 obracają się na poziomie powierzchni oleju, wówczas pęcherzyki będą wytwarzane w sposób naturalny, ale nawet jeżeli będą obracać się wewnątrz oleju, to drugie pęcherzyki będą powstawały w wyniku dużej prędkości obrotowej. Z tego względu, koła przekładniowe 19 są tak umieszczone aby były wystawione na powietrze.

Jako olej w zbiorniku olejowym 7, w którym znajdują się odpowiednie rolki stanowiska sprawdzającego 8, zaleca się zastosowanie takiego oleju, w którym jest utrudnione powstawanie pęcherzyków lub jest łatwy do odpienienia nawet w przypadku powstawania pęcherzyków. W szczególności zaleca się stosowanie rozpuszczalnika oleju parafinowego.

Gdy kula obraca się wewnątrz oleju, wówczas tarcia w miejscach styku pomiędzy kulą i rolkami kontrolnymi 17 są redukowane i kula ślizga się. Z tego względu, jest również badany wpływ poślizgu, zaś położenie kuli ulega przemieszczeniu z położenia normalnego (A1=A2 na fig. 5) do położenia tylnego o odległość c (fig. 6), tak że kula nie może podskakiwać podczas sprawdzania. Tym samym wymiar odległości (l) pomiędzy rolkami kontrolnymi jest mniejszy z zachowaniem relacji A1>A2 (fig. 5).

Jako górna część czujnika 16, zanurzona w oleju, jest wybrane kwarcowe włókno optyczne (włókno szklane) o średnicy 50 μm, ze względu na odporność względem oleju.

PL 205 147 B1

Kształt czujnika 16 ma znaczące odniesienie do jego szerokości sprawdzania i obszaru sprawdzania, i w znaczny sposób wywiera wpływ na prędkość obróbki i dokładność klasyfikacji. W szczególności, zaobserwowano następujące zjawiska:

(1) im mniejsza jest szerokość sprawdzania czujnika, tym musi być mniejsza wielkość skrętu, to jest maksymalna odległość (dmax) pomiędzy liniami (fig. 7) kuli. W innym przypadku nie będzie sprawdzana przednia powierzchnia kuli. Z tego względu, konieczne jest zwiększenie częstotliwości obrotów kuli podczas sprawdzania, zaś jeżeli kula nie będzie się obracała z dużą prędkością, wówczas prędkość obróbki będzie opóźniona.

Z drugiej strony, im wię ksza jest kula, tym większy jest jej obszar powierzchniowy, a zatem przy tej samej szerokości sprawdzania prędkość obróbki będzie dodatkowo opóźniona.

(2) Przy plamach tej samej wielkości, im większy obszar sprawdzania tym jest mniejszy sygnał wyjściowy z obwodu elektrycznego. W rezultacie, zostaje pomniejszone względne odniesienie do zakłóceń samoistnych, co utrudnia sprawdzanie i pogarsza dokładność klasyfikowania.

(3) Jeżeli plama na całości (100%) przejdzie wewnątrz szerokości sprawdzania, wówczas czułość sprawdzania będzie taka sama gdziekolwiek w szerokości sprawdzania. Gdy plama nie obejmuje 100%, wówczas czułość sprawdzania spada w sposób naturalny.

Z powyż szych punktów widzenia, czujnik 16 ma budowę jak pokazano na fig. 9A do fig. 9C. Ze względu na kształt sprawdzanej kuli, część wysyłająca światło 16a jest umieszczona w środku a część odbierająca światło 16b jest umieszczona w otoczeniu części odbierającej światło tak, aby odbierać światło odbite od powierzchni kuli.

Ilość światła odbitego padającego na część odbierającą światło 16b maleje wraz z odległością od środka kuli, ponieważ światło odbite rozprasza się w większości przy stronie zewnętrznej. Ta tendencja jest większa w miarę wzrostu zakrzywienia kuli. Redukcja ilości odbitego światła powoduje wysyłanie mniejszego sygnału napięciowego powstającego w funkcji odebranej ilości światła, i w konsekwencji sygnał napięciowy musi być wzmacniany za pomocą obwodu elektrycznego. Pogarsza to stosunek sygnału do szumu (stosunek SN) i odpowiednio do tego maleje czułość sprawdzania plam. Dla uniknięcia zmniejszenia czułości, należy zwiększyć odbieraną ilość światła odbitego, i z tego względu stosuje się dwa środki, jeden polegający na intensyfikacji źródła światła, a drugi na zwiększaniu rozmiaru części odbijającej światło, tym samym zwiększając jej obszar.

Ponieważ natężenie źródła światła ma swoje własne ograniczenia, zatem należy dokonać możliwie maksymalnego zwiększenia obszaru części odbierającej światło. Im większy jest obszar części odbierającej światła, tym gorsza jest czułość odbioru plam. Jednakże jeżeli wymiar czujnika 16 pokazanego na fig. 9C, a w szczególności średnica części odbierającej światło 16b jest większa dla zwiększenia tego obszaru, wówczas zostaje poszerzona szerokość sprawdzania (W) i tym samym rośnie prędkość obróbki.

Jak opisano powyżej, czułość i prędkość obróbki mechanizmu klasyfikującego pozostają ze sobą w relacji wzajemnie przeciwstawnej. Z punktu widzenia przełamania tej relacji i zwiększenia prędkości obróbki bez zmniejszenia czułości, skuteczne jest zastosowanie czujnika rozgałęzionego jak przedstawiono na fig. 9A do 9C, w którym część odbierająca światło 16b jest podzielona. Oznacza to, że część odbierająca światło 16 na pierścieniu jest podzielona na sekcje o tej samej wielkości dla otrzymania jej obszarów niewielkich tak, że odpowiednie sekcje mogą wyczuwać przypadające im ilości światła odbitego za pomocą oddzielnych środków elektrycznych.

W tym przypadku plama (skaza), która przechodzi przez jaką kolwiek dzielą c ą linię graniczną będzie przechwytywana i dzielona w obydwu sekcjach odbierających światło, i odpowiednio do tego, traktowana jako mniejsza plama, tym samym obniżając czułość. Z tego względu, część odbierająca światło jest podzielona na nieparzystą liczbę sekcji tak, że jakiekolwiek plamy mogą przechodzić przez jakiekolwiek podzielone sekcje odbierające, są zawsze umieszczone w szerokości sprawdzania przez którą przechodzą plamy.

Zwykle część odbierająca światło jest podzielona na trzy lub pięć sekcji odpowiednio do wielkości czujnika. W ten sposób można wyprodukować czujnik mający wysoką czułość i dużą szerokość sprawdzania, za pomocą której jest możliwe sprawdzanie z tą samą czułością od krawędzi do krawędzi sekcji odbierających światło.

Wymiar maksymalnej odległości (dmax) pomiędzy liniami (fig. 7) musi być określony odpowiednio do szerokości sprawdzania (W) czujnika wyprodukowanego według powyższego założenia. Z tego względu, sprawdzanie jest przeprowadzane przez ustawienie maksymalnej odległości mniejszej niż szerokość sprawdzania, a krawędzie są sprawdzane podwójnie. Ponadto, wielkość mimośrodowości

PL 205 147 B1 mimośrodowych spiralnych kół przekładniowych jest tak określona, że kula może ulegać skręceniu o maksymalną odległość. Im większa jest kula, tym bardziej obszerny jest obszar sprawdzania. Dla możliwie maksymalnego skrócenia czasu sprawdzania zaleca się zwiększenie średnicy czujnika, tym samym zwiększając szerokość sprawdzania. W konsekwencji, wzrasta również maksymalna odległość pomiędzy liniami i wielkość mimośrodowości mimośrodowych spiralnych kół przekładniowych.

Alternatywnie, możliwe jest zastosowanie czujnika 16' typu wzajemnego samoporównania indukcyjnego jak pokazano na fig. 10. Jest on szczególnie przydatny do sprawdzania kulek stalowych, które mają drobne pęknięcia trudne lub niemożliwe do stwierdzenia. Czujnik 16' zawiera od strony przedniego końca zaokrąglony pręcik i posiada dwie cewki sprawdzające 26 z drutu emaliowanego ustawione w stos jedna na drugą, przy czym każda z nich jest nawinięta dookoła ferrytowego rdzenia 27, zaś cewka wzbudzająca 28 otacza wewnętrzne cewki 26. Tylne zakończenie czujnika ma kształt ograniczony od góry i dołu, tak że podczas stosowania może być on zainstalowany w kierunku, w którym są ustawione pionowo w stos cewki sprawdzające 26. Po sprawdzeniu, gdy jakikolwiek defekt lub plama na kuli przechodzi przez płaszczyzny ustawionych w stos cewek 26 pionowo od dołu do góry, sygnały wysyłane w wyniku stwierdzenia obecności plamy są najbardziej stabilne.

Szerokość sprawdzania W (zakres sprawdzania stabilnego) czujnika 16' jest taka sama jak szerokość W rdzenia 27, i w konsekwencji dla zapewnienia stabilnego sprawdzania, maksymalna odległość (dmax) jest ustawiana na taką samą lub mniejszą niż szerokość rdzenia 27.

Czujnik 16' jest podłączony do konwencjonalnego wyposażenia kontrolnego na bazie prądów wirowych (nie pokazanego), za pomocą którego są stwierdzane i prezentowane rezultaty sprawdzania. Dla celów sprawdzania, stosowana jest tego rodzaju stalowa kulka z odnośnym defektem progowym, która posiada jeden płaski dolny otwór (długości 0,75 mm na 0,05 szerokości na 0,05 mm głębokości) wygrawerowany przez wyładowanie elektryczne i wygładzony na powierzchnię lustrzaną. Badana kulka jest wprawiana w obrót a sygnały otrzymywane z jej defektu są regulowane przez porównanie z tym defektem odniesienia, przez co zostaje ustawiona czułość sprawdzania czujnika.

Regulacja sygnałów z kulki poddawanej sprawdzaniu jest przeprowadzana poprzez obserwowanie ekranu wyświetlającego oscyloskopu, na którym są wyświetlane sygnały wyjściowe jak pokazano na fig. 11, podłączonego do terminala monitora wyposażenia kontrolnego na bazie prądów wirowych. Ponieważ szum a w wyniku wibracji elementów obrotowych (13, 17) i kuli oraz sygnał b w wyniku defektu odniesienia mają odpowiednie fazy, zatem regulacja jest przeprowadzana tak, aby zoptymalizować stosunek sygnałów do szumów za pomocą obwodu detekcji fazowej. Ponieważ szum a może przebiegać wzdłuż współrzędnej poziomej, zatem faza zostaje ustawiona, i ponieważ sygnał b defektu odniesienia przebiegający na współrzędnej pionowej może osiągać wstępnie określoną wielkość, przez co zostaje ustawione wzmocnienie. Ustawia się wartość progową, wynoszącą połowę wielkości referencyjnego sygnału defektu i wielkość ta jest wybrana jako norma porównawcza do klasyfikacji.

Wyposażenie kontrolne którego czułość jest ustawiona za pomocą referencyjnej kulki z defektem, zapewnia sprawdzanie i ocenę plamy tak dużej jak wielkość defektu odniesienia.

Możliwa jest zmiana zakresu sprawdzania kuli od części warstwy powierzchniowej (na głębokość kilku dziesiątków mikrometra od powierzchni) do głębokiej warstwy powierzchniowej (rzędu 100 mikrometrów głębokości od powierzchni) przez przełączanie częstotliwości wzbudzania czujnika 16' na trzy zakresy. Sprawdzanie do głębokiej części kuli umożliwia zminimalizowanie efektu szumu powodowanego w warstwie powierzchniowej w zależności od warunków procesowych, tym samym polepszając stosunek sygnału do szumu.

Czujnik 16 lub 16' opisany powyżej może być zastosowany samodzielnie lub w połączeniu. Przy instalowaniu czujnika do elementów obrotowych, właściwe jest przytwierdzenie czujnika 16 i/lub 16' przez zastosowanie montażowego jarzma pozycjonującego, tak że jego oś środkowa jest skierowana w stronę ś rodka kuli.

Jak opisano powyżej, w urządzeniu według wynalazku o takiej konstrukcji kulki z pojemnika C1 są załadowywane do urządzenia podającego, podawane masowo do urządzenia oczyszczającego i oczyszczane w stanie niecią g ł ym za pomocą obrotu nylonowych szczotek, a oczyszczone tak kulki są przenoszone szeregowo do urządzenia klasyfikującego i poddawane sprawdzaniu na stanowisku sprawdzania jedna po drugiej na ich powierzchniach za pomocą promieni światła, prądu wirowego lub podobnych środków, po czym kulki są klasyfikowane automatycznie na kulki bez defektów i kulki z defektami, zaś sklasyfikowane tak kulki są podnoszone powyż ej poziomu oleju, kulki bez defektów zostają powleczone smarem odpornym na rdzę, i odzyskiwane poprzez kanał 9 do pojemnika C2, zaś

PL 205 147 B1 z defektami są odzyskiwane poprzez nastę pny kanał 10 do pojemnika C3. W ten sposób jest realizowane sprawdzanie powierzchni kulek.

Streszczając, wynalazek dotyczy urządzenia sprawdzającego w którym główne elementy mechanizmu sprawdzającego i klasyfikującego są przetrzymywane w zbiorniku olejowym, dla prowadzenia po oczyszczeniu sprawdzania powierzchni w oleju, tym samym przeprowadzając automatyczną klasyfikację na kulki bez defektów i kulki z defektami. W konsekwencji, unika się nie tylko problemu powodowania plamienia smarem oraz konieczności oczyszczania ze smaru, ale również unika się niebezpieczeństwa rdzewienia, nawet jeżeli kulki są wykonane z metalu podlegającego rdzewieniu. Ponadto urządzenie oczyszczające ma budowę zwartą i uproszczoną, tak że przestrzeń instalowania jest zminimalizowana, obniżając koszty. Tym samym, jest ułatwiona sekwencyjność etapów oczyszczania i sprawdzania/klasyfikacji, i jest również zwiększona wydajność pracy. Dodatkowo, występuje efekt synergiczny zarówno w wyniku obrotu zestawu stożkowych rolek kontrolnych za pomocą mimośrodowych kół spiralnych i obrotu rolki napędowej, która powoduje skręcenie każdej kulki, w rezultacie czego jest możliwe sprawdzenie całej powierzchni kulki za pomocą czujnika, a w konsekwencji uzyskuje się dodatkowy efekt zwiększenia wydajności i dokładności sprawdzania.

Claims (7)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Urządzenie sprawdzające do sprawdzania powierzchni kul, zawierające kombinację urządzenia dostarczającego do dostarczania kul przeznaczonych do sprawdzenia, urządzenia oczyszczającego dostarczone kule, mechanizmu sprawdzającego i klasyfikującego do sprawdzania kul oczyszczonych i dostarczonych poprzez zespół rurowy i urządzenia usuwającego do usuwania sprawdzonych kul oddzielnie odpowiednio do sklasyfikowania i do umieszczania ich w oddzielnych pojemnikach, znamienne tym, że mechanizm sprawdzający i klasyfikujący zawiera rolkę napędową, palce ustawiające, umieszczone przed rolką napędową, przeznaczone do układania kulek jedna po drugiej w szeregu na rolce napę dowej podlegają cej obrotowi, rolkę podają c ą do popychania każ dej kulki przenoszonej na rolce napędzającej w stronę kierunku obrotowego rolki napędzającej wzdłuż jej zewnętrznego obrzeża, zestaw stożkowych rolek kontrolnych umieszczonych w stycznym kontakcie z powierzchnią kuli popychanej przez zewnętrzne obrzeże rolki napędowej, rolkę podporową umieszczoną w sąsiedztwie i za rolkami kontrolnymi, przeznaczoną do podpierania kuli, czujnik do sprawdzania powierzchni kuli podpartej na rolce napędowej, zestawie rolek kontrolnych i rolce podporowej, podczas wywierania skrętu na kulę w stronę czujnika poprzez obroty rolki napędowej i rolek kontrolnych, bramkę klasyfikującą umieszczoną przy wylotowej stronie rolki podporowej, oraz zbiornik olejowy zawierający wewnątrz rolkę napędową, rolkę podającą, zestaw rolek kontrolnych, rolkę podporową, czujnik i bramkę klasyfikującą tak, że powierzchnie kul mogą być sprawdzane w oleju, tym samym oceniając je i klasyfikując na kulki bez defektów i kulki z defektami.
2. 2. Urządzenie sprawdzające według zastrz. 1, znamienne tym, że urządzenie oczyszczające zawiera krążek obrotowy i krążek nieruchomy, które są nałożone jeden na drugi przy stronie powierzchniowej i odpowiednio przy stronie tylnej urządzenia i są przytrzymywane w stanie pochylonym, przy czym krążek obrotowy ma współśrodkowe otwory do umieszczania w nich każdej z kulek w tej samej podziałce promieniowo i obwodowo, a krążek nieruchomy ma na swej części utworzone wycięcie do dostarczania z niego kulek, zaś szczotki czyszczące są w kontakcie z krążkiem obrotowym we wstępnie określonym położeniu w jego kierunku obrotowym tak, że kulki dostarczane w otworach mogą być oczyszczane za pomocą szczotek czyszczących podczas obrotu obrotowego krążka, zaś oczyszczone kulki mogą być dostarczane kolejno z wycięcia ku dołowi.
3. 3. Urządzenie sprawdzające według zastrz. 1 albo 2, znamienne tym, że czujnik stanowi optyczny czujnik typu rozgałęzionego, zawierający część wysyłającą światło usytuowaną w jego środku oraz część odbierającą światło usytuowaną w otoczeniu części wysyłającej światło, przy czym część odbierająca światło jest dodatkowo podzielona na nieparzystą liczbę sekcji.
4. 4. Urządzenie sprawdzające według zastrz. 1 albo 2, znamienne tym, że czujnik jest typu czujnika opartego na zasadzie wzajemnego samoporównania indukcyjnego, zawierającego dwie ustawione w pionowy stos cewki sprawdzające, z których każda jest owinięta dookoła rdzenia, przy czym obie te cewki są otoczone przez cewkę wzbudzającą.
5. 5. Urządzenie sprawdzające według zastrz. 1 albo 2, znamienne tym, że czujnik stanowi kombinację czujnika optycznego typu rozgałęzionego zawierającego część wysyłającą światło usytuowaną

   PL 205 147 B1 w jego środku i część odbierającą światło, usytuowaną w otoczeniu części wysyłającej ś wiatło, przy czym część odbierająca światło jest dodatkowo podzielona na nieparzystą liczbę sekcji a czujnik typu wzajemnego samoporównania indukcyjnego zawiera dwie ustawione w pionowy stos cewki sprawdzające, z których każda jest owinięta dookoła rdzenia, przy czym obie te cewki są otoczone przez cewkę wzbudzającą.
6. 6. Urządzenie sprawdzające według zastrz. 1, znamienne tym, że olejem w zbiorniku olejowym jest rozpuszczalnik oleju parafinowego.
7. 7. Sposób sprawdzania powierzchni kul za pomocą urządzenia sprawdzającego przedstawionego w zastrz. 1, polegający na tym, że zawiera kolejne etapy dostarczania przeznaczonych do sprawdzenia kul do urządzenia oczyszczającego, oczyszczania kul za pomocą szczotek czyszczących podczas obrotu, dostarczania oczyszczonych kul szeregowo jedna po drugiej do mechanizmu sprawdzającego i klasyfikującego, sprawdzania powierzchni każdej kuli w oleju, podczas wywierania na kulę skrętu w stronę czujnika, za pomocą czujnika, przy czym każda kula jest podparta przez rolkę napędową, zestaw rolek kontrolnych i rolkę podporową i ma nadawany skręt poprzez zarówno obrót rolki napędowej jak i rolek kontrolnych, oceniania i klasyfikowania kul na kule bez defektów i kule z defektami, oraz wyładowywania obydwu grup kul oddzielnie.