RU11851U1

RU11851U1 - DEVICE FOR COMPLETING PARTS FOR SELECTIVE ASSEMBLY OF RADIALLY STABLE BALL BEARINGS

Info

Publication number: RU11851U1
Application number: RU99114926/20U
Authority: RU
Inventors: С.Л. Черневский
Original assignee: Акционерное общество открытого типа "АО ВНИПП"
Priority date: 1999-07-16
Filing date: 1999-07-16
Publication date: 1999-11-16

Abstract

Устройство комплектования деталей при селективной сборке радиально-упорных шарикоподшипников, содержащее средства загрузки, измерения, обработки данных, регистрации брака и сортировки годных деталей по размерам, отличающееся тем, что указанные средства выполнены в виде блока измерительных датчиков, оперативно связанных с фиксатором положения колец подшипников и механизмом их нагружения рабочим давлением, а средства обработки данных представляют собой программированный микропроцессор или программированный компьютер, который включает в себя блок моделирования сборки подшипника.A device for completing parts for the selective assembly of angular contact ball bearings, comprising means for loading, measuring, processing data, registering defects and sorting suitable parts by size, characterized in that the said means are made in the form of a block of measuring sensors operatively connected with a position lock of the bearing rings and the mechanism of their loading with working pressure, and the data processing means are a programmed microprocessor or a programmed computer, which includes It incorporates a bearing assembly simulation block.

Description

УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОМПЛЕКТОВАНИЯ ДЕТАЛЕЙ ПРИ СЕЛЕКТИВНОЙ СБОРКЕ РАДИАЛЬНО-УПОРНЫХ ШАРИКОПОДШИПНИКОВDEVICE FOR COMPLETING PARTS FOR SELECTIVE ASSEMBLY OF RADIALLY THRESHOLD BALL BEARINGS

Техническое решение относится к области машиностроения, в частности к способам селективной сборки подшипников качения, например, радиальноупорных двухрядных шарикоподшипников, и может быть использовано в подшипниковой промышленности.The technical solution relates to the field of engineering, in particular to methods for the selective assembly of rolling bearings, for example, angular contact double row ball bearings, and can be used in the bearing industry.

Известно устройство для комплектования деталей при селективной сборке подшипников (авт.свид. № 517714 по кл. МКИ 16 С 43/04,1976), содержащее блок сортировки по размерам одного вида колец (например, наружные) и измерительное устройство для измерения другого вида колец (например, внутренние) в паре с телами качения, а также блок сравнения размеров и сортировки колец другого вида группам.A device is known for completing parts for the selective assembly of bearings (author certificate No. 517714 according to class MKI 16 C 43 / 04.1976), comprising a sorting unit for the sizes of one type of ring (for example, external) and a measuring device for measuring another type of ring (for example, internal) paired with rolling bodies, as well as a unit for comparing sizes and sorting rings of another type to groups.

Недостаток известного устройства заключается в том, что выбор колец для комплекта осуш;ествляют в одном блоке измерения, поэтому в производстве подшипников вероятность точной сборки при использовании такого устройства невелика.A disadvantage of the known device is that the choice of rings for a set of drains is carried out in one measurement unit, therefore, in the production of bearings, the likelihood of accurate assembly when using such a device is small.

Известно также устройство для селективной сборки внутренних колец подшипников качения (авт. свид. № 1486640 по кл.МКИ F 16 С 43/00, 1989 г.), принятый за прототип, средства загрузки, измерения, обработки данных, регистрации брака и сортировки годных деталей. Такое устройство позволяет оптимизировать выбор полей допусков на изготовление каждой партии внутренних колец. Критерием оптимизации служит коэффициент устойчивостиA device is also known for the selective assembly of inner rings of rolling bearings (author certificate No. 1486640 according to class MKI F 16 C 43/00, 1989), adopted as a prototype, means for loading, measuring, processing data, registering defects and sorting suitable details. Such a device allows you to optimize the selection of tolerance fields for the manufacture of each batch of inner rings. The optimization criterion is the stability coefficient.

F 16 с 43/00, 43/04F 16 with 43/00, 43/04

собираемости изделий. Подшипник собирается с технологическими шарами, а после разборки одно из колец переворачивают и сошлифовывают на измеренную величину со стороны небазового торца.collection of products. The bearing is assembled with technological balls, and after disassembling, one of the rings is turned over and ground to the measured value from the side of the non-basic end face.

Однако известное устройство не позволяет учитывать угол контакта сопрягаемых деталей и его изменение в зависимости от осевой нагрузки, а также относительное положение торцев внутреннего и наружного колец под нагрузкой. Кроме того, устройство не позволяет учитывать суммарную погрешность комплектования деталей подшипника с учетом контактных деформаций и не предусматривает моделирование сборки.However, the known device does not allow to take into account the contact angle of the mating parts and its change depending on the axial load, as well as the relative position of the ends of the inner and outer rings under load. In addition, the device does not allow to take into account the total error in completing bearing parts taking into account contact deformations and does not provide for assembly simulation.

Поставлена задача предложить такую конструкцию устройства для комплектования деталей при селективной сборке подшипников, которая бы повысила собираемость и уменьшила объем незавершенного производстваThe task is to propose such a design of a device for assembling parts during selective assembly of bearings, which would increase the collectability and reduce the volume of work in progress

путем правильного выбора системы математического моделирования процессаby choosing the right mathematical process modeling system

формирования точности выходных параметров при сборке, особенно радиально-упорных двухрядных высокоскоростных шпиндельных подшипников.the formation of accuracy of the output parameters during assembly, especially of angular contact double-row high-speed spindle bearings.

Эта задача решается тем, что устройство содержит в комплексе средства загрузки, измерения, обработки данных, регистрации брака и сортировки годных деталей по размерам. При этом указанные средства выполнены в виде блока измерительных датчиков, оперативно связанных с фиксатором положения колец подшипников и механизмом их нагружения рабочим давлением. Средства обработки данных представляют собой программированный микропроцессор или программированный компьютер, который включает в себя блок моделирования сборки подшипника.This problem is solved in that the device contains a complex of means for loading, measuring, processing data, registering defects and sorting suitable parts by size. Moreover, these funds are made in the form of a block of measuring sensors, operatively connected with the position lock of the bearing rings and the mechanism of their loading by working pressure. The data processing means is a programmed microprocessor or a programmed computer, which includes a simulation unit of the bearing assembly.

Техническим результатом полезной модели является устройство для комплектования деталей при селективной сборке радиально-упорных подшипников, которая обеспечивает повышенную точность сборки и высокое качество подшипников. Это достигается за счет того, что устройство позволяет измерять диаметры дорожек качения наружных и внутренних колец под углом контактаThe technical result of the utility model is a device for completing parts for the selective assembly of angular contact bearings, which provides increased assembly accuracy and high quality bearings. This is achieved due to the fact that the device allows you to measure the diameters of the raceways of the outer and inner rings at an angle of contact

и учитывать величину контактных деформаций деталей под действием осевой нагрузки. Оно также позволяет измерять относительное положение торцев внутреннего и наружного колец под нагрузкой и моделировать сборку с учетом всех параметров измерения и суммарной погрешности комплектования. При моделировании рассчитывают точность комплектования путем нахождения эмпирического закона распределения геометрических параметров деталей.and take into account the magnitude of the contact deformation of parts under the action of axial load. It also allows you to measure the relative position of the ends of the inner and outer rings under load and to simulate the assembly taking into account all measurement parameters and the total error of acquisition. When modeling, the accuracy of acquisition is calculated by finding the empirical law of the distribution of the geometric parameters of the parts.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где изображено:The invention is illustrated by drawings, which depict:

фиг.1 - общая схема устройства;figure 1 - General diagram of the device;

фиг. 2 - схема блока измерения диаметра в зоне контакта и положения точки контакта относительно базового (широкого) торца наружного кольца;FIG. 2 is a diagram of a block for measuring the diameter in the contact zone and the position of the contact point relative to the base (wide) end of the outer ring;

фиг.З - схема блока измерения диаметра в зоне контакта и положения точки контакта относительно базового (широкого) торца внутреннего кольца;fig.Z is a diagram of a block for measuring the diameter in the contact zone and the position of the contact point relative to the base (wide) end of the inner ring;

Устройство содержит узел 1 загрузки колец и перемещения их на измерительные блоки 2 и 3 для наружного кольца и 4 и 5 - для внутреннего кольца, блок обработки данных 6, регистратор брака 7, узел сортировки годньпс деталей по размерам 8, блок моделировния сборки подшипника, дисплей с печатающим устройством 10. Измерительный блок 2 содержит фиксатор 11 положения наружного кольца 12 с телами качения 13, механизм нагружения кольца 14, датчик 15 измерения положения точки контакта относительно базового (широкого) торца наружного кольца и датчик 16 измерения диаметра в зоне контакта наружного кольца 12. Измерительный блок 3 содержит фиксатор 17 положения внутреннего кольца 18 с телами качения 19, механизм нагружения кольца 20, датчик 21 измерения положения точки контакта относительно базового (широкого) торца внутреннего кольца и датчик 22 измерения диаметра в зоне контакта внутреннего кольца 18.The device contains a node 1 for loading rings and moving them to measuring blocks 2 and 3 for the outer ring and 4 and 5 for the inner ring, data processing unit 6, defect recorder 7, unit for sorting workpieces of sizes 8, modeling assembly of the bearing assembly, display with a printing device 10. The measuring unit 2 contains a latch 11 of the position of the outer ring 12 with rolling elements 13, a loading mechanism of the ring 14, a sensor 15 for measuring the position of the contact point relative to the base (wide) end of the outer ring and a sensor 16 for measuring a meter in the contact zone of the outer ring 12. The measuring unit 3 contains a latch 17 for positioning the inner ring 18 with the rolling bodies 19, a loading mechanism for the ring 20, a sensor 21 for measuring the position of the contact point relative to the base (wide) end of the inner ring, and a diameter measuring sensor 22 for inner ring 18.

На фиг. 2 и 3 применены следующие обозначения параметров, которые участвуют в процессе контроля размеров и математического моделированияIn FIG. 2 and 3, the following designations of the parameters that are involved in the process of size control and mathematical modeling are applied

но связаны с фиксатором 17 положения колец 18 и механизмом 20 нагружения их рабочим давлением.but associated with the retainer 17 of the position of the rings 18 and the mechanism 20 of loading them with working pressure.

На фиг. 2 и 3 применены следующие обозначения параметров, которые участвуют в процессе контроля размеров и математического моделирования при работе устройства для комплектования деталей при селективной сборке радиально-упорных шарикоподшипников:In FIG. 2 and 3, the following designations of parameters are used, which are involved in the process of dimensional control and mathematical modeling during the operation of the device for manning parts during the selective assembly of angular contact ball bearings:

BNK - угол измерения диаметра дорожки качения наружного кольца, DKN - диаметр дорожки качения наружного кольца измеренный под углом BNK, Lk - расстояние от оси дорожки качения наружного кольца до базового (широкого) торца; BVK - угол измерения диаметра дорожки качения внутреннего кольца; DKV - диаметр дорожки качения внутреннего кольца, измеренный под углом BVK; Ik - расстояние от оси дорожки качения внутреннего кольца доBNK - the angle of the diameter of the raceway of the outer ring, DKN - the diameter of the raceway of the outer ring measured at an angle BNK, Lk - the distance from the axis of the race of the outer ring to the base (wide) end; BVK - angle measurement of the diameter of the raceway of the inner ring; DKV is the diameter of the raceway of the inner ring, measured at an angle BVK; Ik is the distance from the axis of the raceway of the inner ring to

базового (широкого) торца.base (wide) butt.

Выходными геометрическими параметрами шпиндельных подшипников являются угол контакта, относительное положение торцев наружных и внутренних колец и монтажный зазор, который определяется диаметром дорожки качения кольца с полным профилем, диаметром шариков и диаметром дорожки качения по замку кольца с неполным профилем. Монтажный зазор определяет технологию сборки комплекта с нагревом наружного кольца или охлаждением внутреннего для исключения повреждений рабочих поверхностей деталей. Расчет геометрических параметров дорожек качения колец производится с учетом контактных деформаций под действием осевой нагрузки Ризм.The output geometric parameters of spindle bearings are the contact angle, the relative position of the ends of the outer and inner rings and the mounting gap, which is determined by the diameter of the raceway of the ring with a full profile, the diameter of the balls and the diameter of the raceway by the ring lock with an incomplete profile. The mounting gap determines the assembly technology of the kit with heating of the outer ring or cooling of the inner to prevent damage to the working surfaces of the parts. The calculation of the geometric parameters of the raceways of the rings is made taking into account contact deformations under the action of the axial load Rism.

Работает предлагаемое устройство следующим образом.The proposed device operates as follows.

Из узла 1 загрузки наружные кольца 12 перемешаются в измерительные блоки 2 и 3, устанавливаются на фиксаторе 11 положения кольца с телами качения 13. При включении механизма 14 нагружения кольца в блоке 2 датчиком 16 измеряется диаметр кольца в зоне контакта, а в блоке 3 датчиком 15 измеряется положение точки контакта относительно базового (широкого) торцаFrom the loading unit 1, the outer rings 12 are mixed into the measuring blocks 2 and 3, installed on the latch 11 of the ring position with the rolling bodies 13. When the ring loading mechanism 14 is turned on in block 2 by the sensor 16, the diameter of the ring in the contact zone is measured, and in the block 3 by the sensor 15 the position of the contact point relative to the base (wide) end is measured

наружного кольца 12. Все измеренные параметры передаются для обработки в блок 6. Внутренние кольца 18 перемещаются в измерительные блоки 4 и 5 , устанавливаются на фиксаторе 17 положения внутреннего кольца 18 с телами качения 19. При включении механизма нагружения 20 в блоке 4 датчиком 22 измеряется диаметр в зоне контакта внутреннего кольца 18, а в блоке 5 датчиком 21 измеряется положение точки контакта относительно базового (широкого) торца внутреннего кольца 18. Все измеренные параметры передаются для обработки в блок 6 (ЭВМ). В блоке 6 обработки данных осуществляют расчет внутренней геометрии измеряемых колец, сравнивают полученные результаты с базовыми данными, которые, в свою очередь, заданы верхними и нижними допускаемыми отклонениями. Кольца, параметры которых выходят за пределы установленных допусков, выбраковываются регистратором брака 7. Годные кольца поступают в узел 8 сортировки годных деталей по размерам, а вouter ring 12. All the measured parameters are transferred for processing to block 6. The inner rings 18 are moved to the measuring blocks 4 and 5, are installed on the latch 17 of the position of the inner ring 18 with rolling bodies 19. When the load mechanism 20 is activated in the block 4, the diameter is measured by the sensor 22 in the contact zone of the inner ring 18, and in block 5, the sensor 21 measures the position of the contact point relative to the base (wide) end of the inner ring 18. All the measured parameters are transmitted for processing to block 6 (computer). In the data processing unit 6, the internal geometry of the measured rings is calculated, the results obtained are compared with the basic data, which, in turn, are specified by the upper and lower permissible deviations. Rings, the parameters of which are outside the established tolerances, are rejected by the defective registrar 7. The suitable rings are sent to node 8 for sorting suitable parts by size, and

блоке 9 осуществляют математическое моделирование сборки подшипников. Результаты выводятся на дисплей с печатающим устройством 10.block 9 carry out mathematical modeling of the assembly of bearings. The results are displayed on the printing device 10.

Математическое моделирование сборки подшипников осуществляют расчетом точности комплектования путем нахождения эмпирического закона распределения выходного параметра по законам распределения геометрических параметров деталей, в общем случае - с учетом контактных деформаций.Mathematical modeling of the bearing assembly is carried out by calculating the accuracy of acquisition by finding the empirical law of the distribution of the output parameter according to the laws of distribution of the geometric parameters of the parts, in the general case, taking into account contact deformations.

При моделировании сборки по углу контакта принята следующая последовательность операций:When simulating the assembly by the contact angle, the following sequence of operations was adopted:

а/ На сборку поступает случайное наружное кольцо из числа предварительно рассортированных. Сортировка производится по размерам диаметров дорожек качения, измеренным под углом BNK в частном случае (измерение по дну желоба дорожки качения).a / The assembly receives a random outer ring from a number of pre-sorted ones. Sorting is carried out according to the dimensions of the raceway diameters, measured at an angle BNK in the particular case (measurement along the bottom of the groove of the raceway).

б/ По номинальному размеру сортировочной группы наружного кольца и диаметру тела качения, находящегося на сборке, определяют номинальный размер сортировочной группы внутреннего кольца, а затем случайное отклониb / The nominal size of the sorting group of the outer ring and the diameter of the rolling body on the assembly determine the nominal size of the sorting group of the inner ring, and then a random deviation

ние диаметра дорожки качения внутреннего кольца под углом BVK как сумма расчетного значения, полученного по алгорнггму комплектования и случайного отклонения в пределах сортировочной группы. При моделировании сборки принято, что на сборке находится одна размерная группа шариков с отклонением от номинального значения, задаваемым в исходных данных.the diameter of the raceway of the inner ring at an angle BVK as the sum of the calculated value obtained by the acquisition algorithm and the random deviation within the sorting group. When simulating the assembly, it was assumed that the assembly contains one dimensional group of balls with a deviation from the nominal value specified in the source data.

в/ Случайные размеры деталей подшипника в данной реализации определят случайное значение выходного параметра.c / Random sizes of bearing parts in this implementation will determine a random value of the output parameter.

Аналогично ос тцествляют моделирование сборки деталей по осевым размерам.Similarly, modeling of assembly of parts by axial dimensions is carried out.

Случайные отклонения геометрических параметров деталей в пределах заданных допусков определяют по нормальному закону распределения в предположении, что математическое ожидание случайного отклонения совпадает с серединой поля допуска, а поле допуска составляет 6 срп-ма, то естьRandom deviations of the geometric parameters of the parts within the specified tolerances are determined according to the normal distribution law under the assumption that the mathematical expectation of a random deviation coincides with the middle of the tolerance field, and the tolerance field is 6 cps, i.e.

шесть среднеквадратических отклонений нормальнб распределенной случайной величины, что соответствует, как известно, вероятности 99,73%.six standard deviations of a normally distributed random variable, which corresponds, as is known, to a probability of 99.73%.

Случайные отклонения комплектуемых параметров в пределах групповых допусков определяются по равновероятному закону.Random deviations of the manned parameters within group tolerances are determined by an equally probable law.

Случайные отклонения рассчитывают на основе стандартного датчика случайных чисел на интервале (0,1), нормальное случайное число определяют как сумму шести равновероятных случайных чисел на интервале (0,1).Random deviations are calculated based on a standard random number sensor in the interval (0,1), the normal random number is determined as the sum of six equally probable random numbers in the interval (0,1).

Программу моделирования сборки подшипников строят таким образом, что на первом этапе по заданному количеству реализаций N определяют массивы случайных значений геометрических параметров деталей, необходимые для расчета выходного параметра для каждой из N реализаций и затем рассчитывают N значений выходного параметра. Затем по N значениям производят построение гистограммы распределения выходного параметра и расчет числовых характеристик распределения. Число реализаций N рекомендуетсяThe bearing assembly simulation program is constructed in such a way that at the first stage, for a given number of realizations N, arrays of random values of the geometric parameters of the parts necessary for calculating the output parameter for each of the N realizations are determined and then N values of the output parameter are calculated. Then, using N values, a histogram of the distribution of the output parameter is constructed and the numerical characteristics of the distribution are calculated. The number of implementations N is recommended

задавать не менее 3000-5000 и не более 10000-15000 из соображений выравнивания гистограммы и достаточного быстродействр1я нрограммы.set at least 3000-5000 and not more than 10000-15000 for reasons of histogram equalization and sufficient speed of the program.

Задавая различные значения отклонений геометрических параметров деталей, групновых допусков и погрешностей измерения, можно проанализировать влияние различных факторов на точность комплектования шпиндельных подшипников. Например, задав нулевые верхнее и нижнее отклонения радиусов дорожек качения в осевой плоскости, можно оценить величину погрешности алгоритма комплектования, а задав нулевые значения групповых допусков - величину погрепшости комплектования по групповым допускам.By setting various deviations of the geometric parameters of the parts, group tolerances and measurement errors, we can analyze the influence of various factors on the accuracy of the assembly of spindle bearings. For example, by setting the zero upper and lower deviations of the radii of the raceways in the axial plane, one can estimate the error of the picking algorithm, and by setting zero values of group tolerances - the value of the picking error by group tolerances.

Программа предусматривает возможность моделирования сборки как по результатам измерения диаметров дорожек качения по дну желоба, так и в зоне контакта под углом BNK для наружных и BNV для внутренних колец, причем в обшем случае углы BNK и BVK могут не совпадать друг с и с начальным углом контакта В. Значения или соответствуют измерению диаметров дорожек качения соответственно наружных или внутренних колец по дну желоба. Пракпиеский интерес представляет измерение диаметра дорожки качения кольца с неполным профилем желоба в зоне контакта под углом, близким к начальному, а диаметра дорожки качения кольца с полным профилем - по дну желоба. На кольце с полным профилем (особенно на внутреннем) легче выдержать радиальные и осевые размеры, а также профиль дорожки качения в осевой плоскости. Прибор для измерения диаметра дорожки качения по дну желоба проше и дешевле, чем прибор для измерения диаметра в зоне контакта. Поэтому, если требуется универсальное исполнение шпиндельного подшипника, целесообразно проверить возможность измерения диаметра дорожки качения с неполным профилем в зоне контакта, а кольца с полным профилем на обычном приборе. Такой вариант возможен также в том случае, если при изготовлении универсальных шпиндельных подшипников применяетсяThe program provides the ability to simulate the assembly both by measuring the diameters of the raceways along the bottom of the gutter, and in the contact zone at an angle BNK for the outer and BNV for the inner rings, and in the general case the BNK and BVK angles may not coincide with the initial contact angle B. The values or correspond to the measurement of the diameters of the raceways, respectively, of the outer or inner rings along the bottom of the gutter. Of practical interest is the measurement of the diameter of the raceway of the ring with an incomplete profile of the trough in the contact zone at an angle close to the initial, and the diameter of the raceway of the ring with the full profile is along the bottom of the trough. On a ring with a full profile (especially on the inside) it is easier to maintain the radial and axial dimensions, as well as the raceway profile in the axial plane. A device for measuring the diameter of the raceway along the bottom of the gutter is simpler and cheaper than a device for measuring the diameter in the contact zone. Therefore, if universal execution of the spindle bearing is required, it is advisable to check the possibility of measuring the diameter of the raceway with an incomplete profile in the contact zone, and rings with a full profile on a conventional device. This option is also possible if in the manufacture of universal spindle bearings used

одновременная подшлифовка торцев колец и поэтому не требуется сортировка деталей по осевым размерам.simultaneous grinding of the ends of the rings and therefore, it is not necessary to sort the parts by axial dimensions.

Предлагаемое устройство снабжено программой, разработанной на базе данных в системе Access97, которая допускает хранение неограниченного количества записей по типам подшипников. Ввод номинальных размеров деталей, верхних и нижних отклонений от номинальных размеров, групповых допусков, погрепшостей измерений, а также исходных данных для расчета зависимости угла контакта от осевой нагрузки производится на экране дисплея, при этом исходные данные и результаты расчетов номинального значения диаметра дорожки качения внутреннего кольца и значения угла контакта сохраняются как запись в базе данных. Процесс моделирования сборки запускается командной кнопкой с экрана, количество реализаций запрашивается в диалоге и результаты в виде гистограмм выводятся на экран в виде отчета и могут быть распечатаны на принтере. Автор: Заявитель: по доверенности - .Л.Черневский iM,.- Г.А.ГлушковThe proposed device is equipped with a program developed on a database in the Access97 system, which allows the storage of an unlimited number of records on the types of bearings. Input of nominal dimensions of parts, upper and lower deviations from nominal dimensions, group tolerances, measurement errors, as well as initial data for calculating the dependence of the contact angle on axial load is performed on the display screen, while the initial data and the results of calculating the nominal value of the raceway diameter of the inner ring and the contact angle values are stored as a record in the database. The assembly simulation process is started by a command button from the screen, the number of implementations is requested in the dialog and the results in the form of histograms are displayed on the screen in the form of a report and can be printed on a printer. Author: Applicant: by proxy - .L. Chernevsky iM, .- G.A. Glushkov

Claims

A device for completing parts for the selective assembly of angular contact ball bearings, comprising means for loading, measuring, processing data, registering defects and sorting suitable parts by size, characterized in that the said means are made in the form of a block of measuring sensors operatively connected with a position lock of the bearing rings and the mechanism of their loading with working pressure, and the data processing means are a programmed microprocessor or a programmed computer, which includes It incorporates a bearing assembly simulation block.