CN101059337A - 数字式回转支承滚道直径检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种数字式回转支承滚道直径检测装置，属于工业测量技术领域。该检测装置由机座、力矩电机、丝杠螺母副、限位块、光栅、测头、导轨、显示器、控制器及连线组成，其中测头是由钢球(1)、钢球(2)、钢球(3)组成的接触式测头，连接两个钢球(1)、(2)形成的固定端，连接一个钢球(3)的移动端，用力矩电机驱动的移动副两端分别连接钢球(1)、(2)所在的固定端和钢球(3)所在的移动端。本检测装置减少传统检测、比对两次测量误差累计对结果的影响，并对移动副采用力矩电机驱动以增加测量力的稳定性，显示准确可靠，避免人工读取卡尺等工具可能发生的失误。操作简单，检测结果准确。

Description

数字式回转支承滚道直径检测装置

技术领域

本发明属于工业测量技术领域，具体涉及数字式回转支承滚道直径检测装置，用于检测大型回转支承外圈内滚道以及内圈外滚道的直径尺寸。

背景技术

大型回转支承滚道直径的测量一直是困扰业界的一大难题。由于对同一规格产品的需求量往往不大，而内外圈与滚子之间的配合间隙要求严格，所以对检测要求特别高。

现行实施方案大都采用测量棒对回转支承内外滚道直径进行检测。测量棒一端固定，一端移动，移动部分连接一百分表，由弹簧复位，两端通过钢球与滚道接触。测量前，测量棒与游标卡尺比对，确定测量棒定形尺寸，再用测量棒检测滚道，由百分表测出滚道尺寸与该定形尺寸的代数差，该代数差与定形尺寸之和即为被测滚道尺寸。

由上述检测方法可知，现行方案存在以下弊端，导致测量误差较大：

1、由于测量棒定形的游标卡尺精度偏低，直接影响滚道直径的检测精度；

2、量力是由弹簧压缩获得，由于尺寸的不一致性，测量力也各异，从而导致因测量力不同而引起的测量误差；

3、由于被测尺寸是内外滚道直径，测量棒在游标卡尺上比对以后，往往需将百分表取下，避免由于百分表的行程不足而导致百分表损坏。待到测量棒进入被测工件检测位置以后，重新装上百分表进行检测。两次安装百分表同样会造成测量误差。

发明内容

针对现有技术存在的以上一些问题，本发明提供一种数字式回转支承滚道直径检测装置，该检测装置采取的技术方案为采用三点接触测量法并且利用光栅检测，通过显示器直接显示出所检测数据。

本发明所提供的数字式回转支承滚道直径检测装置结构由机座、力矩电机、丝杠螺母副、限位块、光栅、测头(钢球)、导轨、显示器、控制器及连线组成。检测装置机构简图如图1所示，机构组成如下：连接两个钢球1、2的固定端，钢球1、2的圆心A、B之间的距离为a；连接一个钢球3的移动端，钢球3的圆心C至AB连线的垂直距离b由光栅检测获取；一个用力矩电机驱动的移动副，移动副两端分别连接钢球1、2所在的固定端和钢球3所在的移动端，固定端和移动端钢球1、2、3均可更换，以适应不同滚道圆弧直径。移动副由一力矩电机驱动，直接改变固定端和移动端间的距离，以满足测量不同回转支承滚道直径的要求，同时，将力矩电机调到给定力矩，从而获得合适的测量力。三点接触测量方案，可以实现检测器具的自动定位。

当检测回转支承外圈内滚道时，钢球的外侧与滚道接触；通过计算可得回转支承滚道直径，其结果由显示器直接显示。

当检测回转支承内圈外滚道时，钢球的内侧与滚道接触；通过计算可得回转支承滚道直径，其结果由显示器直接显示。

本检测装置减少传统检测、比对两次测量误差累计对结果的影响，并对移动副采用力矩电机驱动以增加测量力的稳定性。显示准确可靠，避免人工读取卡尺等工具可能发生的失误。操作简单，检测结果准确。

附图说明

图1：数字式回转支承内滚道直径检测装置结构示意图

图2：数字式回转支承内滚道直径检测装置测量原理图

图3：数字式回转支承外滚道直径检测装置结构示意图

图4：数字式回转支承外滚道直径检测装置测量原理图

图中：1：钢球、2：钢球、3：钢球

具体实施方式

实施例1：数字式回转支承滚道直径检测装置由固定端、移动端、光栅、力矩电机、运动控制器、显示器等组成。固定端连接两个可更换的钢球，以适应不同滚道圆弧直径，钢球圆心A、B之间的距离为a，经标定获得。移动端连接一个可更换的钢球，同样适应不同滚道圆弧直径要求，钢球圆心C至AB连线的垂直距离b由光栅检测数据获得。移动副由一力矩电机驱动。

当检测回转支承内圈外滚道时，钢球的内侧与滚道接触(如图1、2所示)；通过计算可得回转支承滚道直径。

检测时先根据所测对象的尺寸选择合适的钢球。先放置固定端，用电机驱动调整移动端。移动副上的力矩电机驱动移动端作直线运动，确保移动端沿着垂直于钢球圆心A、B(固定端)连线方向移动，实现检测器具的自动定位。用检测装置直接测量b值。系统对a、b值进行数据处理并通过显示器输出所测回转支承滚道的实际测量尺寸。

由图2所示，滚道直径圆心为0，由图可知：

$\mathrm{tg\α}=\frac{a}{2b}$

$\mathrm{\α}=\mathrm{arctg}\frac{a}{2b}$

β＝2α

$\mathrm{OB}=\frac{a}{2\sin \mathrm{\β}}=\frac{a}{2\sin 2\mathrm{\α}}$

回转支承内圈外滚道半径：

$R=\mathrm{OB}+r=\frac{a}{2\sin 2\mathrm{\α}}+r=\frac{a(1+{\mathrm{tg}}^2\mathrm{\α})}{4\mathrm{tg\α}}+r=\frac{b}{2}[1+{\left(\frac{a}{2b}\right)}^2]+r$

r：钢球1、2、3的半径

注：这些计算由系统自动完成并实现R值的直接输出。

实施例2：数字式回转支承滚道直径检测装置由固定端、移动端、光栅、力矩电机、运动控制器、显示器等组成。固定端连接两个可更换的钢球，以适应不同滚道圆弧直径，钢球圆心A、B之间的距离为a，经标定获得。移动端连接一个可更换的钢球，同样适应不同滚道圆弧直径要求，钢球圆心C至AB连线的垂直距离b由光栅检测数据获得。移动副由一力矩电机驱动。

当检测回转支承外圈内滚道时，钢球的外侧与滚道接触(如图3、4所示)。通过计算可得回转支承滚道直径。

检测时先根据所测对象的尺寸选择合适的钢球。先放置固定端，用电机驱动调整移动端。移动副上的力矩电机驱动滚珠丝杠螺母副(移动副)作直线运动，确保移动端沿着垂直于钢球圆心A、B(固定端)连线方向移动，实现检测器具的自动定位。用光栅检测装置检测b值。系统对a、b值进行数据处理并通过显示器输出所求数据。

回转支承外圈内滚道直径的计算

由图4所示，滚道直径圆心为0，由图可知：

$\mathrm{tg\α}=\frac{a}{2b}$

$\mathrm{\α}=\mathrm{arctg}\frac{a}{2b}$

β＝2α

$\mathrm{OB}=\frac{a}{2\sin \mathrm{\β}}=\frac{a}{2\sin 2\mathrm{\α}}$

回转支承外圈内滚道半径：

$R=\mathrm{OB}-r=\frac{a}{2\sin 2\mathrm{\α}}-r=\frac{a(1+{\mathrm{tg}}^2\mathrm{\α})}{4\mathrm{tg\α}}-r=\frac{b}{2}[1+{\left(\frac{a}{2b}\right)}^2]-r$

r：钢球1、2、3的半径

Claims (5)

1、数字式回转支承滚道直径检测装置，其特征在于该检测装置由机座、力矩电机、丝杠螺母副、限位块、光栅、测头、导轨、显示器、控制器及连线组成，其中测头是由钢球(1)、钢球(2)、钢球(3)组成的接触式测头，连接两个钢球(1)、钢球(2)形成的固定端，连接一个钢球(3)的移动端，用力矩电机驱动的移动副两端分别连接钢球(1)、钢球(2)所在的固定端和钢球(3)所在的移动端。

2、根据权利要求1所述的数字式回转支承滚道直径检测装置，其特征在于固定端连接两个可更换的钢球(1)、钢球(2)，以适应不同滚道圆弧直径，钢球圆心A、B之间的距离为a经标定获得，为定值。

3、根据权利要求1所述的数字式回转支承滚道直径检测装置，其特征在于移动端连接一个可更换的钢球(3)，同样适应不同滚道圆弧直径要求，钢球圆心C至AB连线的垂直距离b由光栅检测获得。

4、根据权利要求1所述的数字式回转支承滚道直径检测装置，其特征在于其中的移动副由一力矩电机驱动，移动副直接改变固定端和移动端间的距离，以满足测量不同回转支承滚道直径的要求，同时，将力矩电机调到给定力矩，从而获得合适的测量力。

5、根据权利要求1所述的数字式回转支承滚道直径检测装置，其特征在于由其固定端钢球(1)、钢球(2)和移动端钢球(3)所组成的三点接触测量方案，通过控制器驱动力矩电机带动移动端钢球作直线运动，实现检测器具的自动定位。

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