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专利名称：一种轴承内圈孔径检测机构及其检测方法
技术领域：
本发明涉及一种用于轴承内圈孔径检测装置的检测机构及其检测方法，属于轴承内圈检测技术领域。
背景技术：
轴承是各类机械装备的重要基础零部件，包括外圈、内圈和滚珠等，其中，轴承内圈的孔径尺寸、圆度和锥度的精确度直接影响着轴承的精度和性能。目前，用于检测轴承内圈的自动化孔径检测装置一般包括底座，以及安装在底座上的上料机构、移送机构、检测机构、排料机构和控制单元等，所述检测机构大多采用气动测量，即利用从测量器件上喷出的气体在测量前后产生的变化，计算出轴承内圈孔径的大小。上述气动测量对气压稳定性要求非常高，否则会引起较大的误差；此外，对轴承内圈的清洁度要求也非常高，当轴承内圈的孔径内有油污、灰尘等污染物时，都会改变气压的反馈值，从而影响测量精度。有鉴于此，本发明人在现有技术的基础上对此进行研究，专门开发出一种用于轴承内圈孔径检测装置的检测机构及其检测方法，本案由此产生。

发明内容
本发明的目的是提供一种测量精度高、稳定性好，能一次同时检测轴承内圈的内径、圆度和锥度的轴承内圈孔径检测机构及其检测方法。为了实现上述目的，本发明的解决方案是:
一种轴承内圈孔径检测机构，包括操作台、升降部件和检测部件等，其中，检测部件固定安装在升降部件下方，操作台通过信号线分别与升降部件、检测部件相连，所述检测部件包括X向检测部件和Y向检测部件，X向检测部件和Y向检测部件均包括一位移传感器、测架、作动气缸和测量爪，测量爪安装在测架下方，位移传感器和作动气缸安装在测架中间，通过作动气缸作用在测架弹性块上来控制测量爪的张开和闭合，位移传感器实时测量测架弹性块的形变位移。上述升降部件包括安装在移送机构工位台上的导杆、活动安装在导杆上的升降台以及安装在升降台上方的升降电机，检测部件固定安装在升降台的下方，升降电机通过电机固定台安装在导杆的顶端，升降台通过丝杠与电机相连，升降台在升降电机和丝杠的作用下，可以沿导杆上下滑动。上述测架包括固定框架和垂直安装在固定框架中间的弹性块，作动气缸和位移传感器分别穿过固定框架和弹性块上的通孔水平安装在测架上。上述弹性块由两 个弹簧片和位于弹簧片中间的挡块组成，两个弹簧片一端与固定框架相连接，另一端与挡块连接，作动气缸的活塞杆与挡块相接触，用来推动弹性块，从而控制测量爪的张开和闭合；位移传感器的探头也与挡块相接触，实时检测弹性块的形变位移，2个弹簧片的2端均设有弹性点，弹簧片和挡块均平行安装，在未发生形变时，4个弹性点组成一矩形，在形变过程中逐渐变成平行四边形。挡块和固定框架之间还设有一弹簧，该弹簧的弹性系数小于或大于上述弹簧片的弹性系数，用于防止测量爪在测量过程中抖动。 作为优选，位移传感器与挡块接触处设有一接触片，接触片硬度高且光滑，可以选择玻璃片或者石英片。作为优选，所述位移传感器为LVDT位移传感器。所述Y向和X向测量爪由2个半圆柱形的测量块组成，其中一个测量块固定安装在侧架的固定框架上，其圆弧形的外侧面上设有2个凸点，另一个测量块固定安装在测架的弹性块上，其圆弧形的外侧面上设有I个凸点，上述3个凸点在圆柱形的测量爪上呈等腰三角形。弹性块不发生弹性形变时，两个测量块之间留有间距，一般为0.5-3mm,为弹性形变提供足够的空间。上述X向检测部件和Y向检测部件还各包括一气缸固定架，所述气缸固定架安装在升降台上，用于固定作动气缸。上述操作台包括触摸屏、按钮、警示灯和数据处理模块，操作台直接与轴承内圈孔径检测装置控制单元进行通讯，通过触摸屏和按钮实现人机交互，通过警示灯实现故障报警；数据处理模块的输入端与位移传感器相连，输出端与控制单元相连。上述轴承内圈孔径检测机构的检测方法，包括如下步骤:
1)当被测轴承内圈移入到检测机构的待检工位时，升降台下降，检测部件随之下降，此时，作动气缸作用在弹性块的挡块上，使弹簧片发生形变，两个测量块之间的间距缩小，Y向测量爪伸入被测轴承内圈的孔径后，作动气缸的活塞杆缩回，先测量轴承内圈第一个截面的Y向内径，然后，升降台再次下降，Y向测量爪再测量轴承内圈第二个截面的Y向内径，LVDT位移传感器将上述两个截面的测量数据发送给操作台的数据处理模块，通过测量待测轴承内圈两个不同截面上的Y向内径，数据处理模块可以计算出待测轴承内圈的内孔锥度；
2)当被测轴承内圈完成Y向内径检测后，移送机构的移位片将轴承内圈移入X向测量爪，X向测量爪再次测量被测轴承内圈两个截面的内径，然后将测量数据发送给操作台的数据处理模块，数据处理模块根据上述Y向和X向的数据，计算出被测轴承内圈的内径大小、圆度以及锥度，然后将计算结果发送给控制单元，控制单元根据测量结果将被测轴承内圈分为:合格轴承内圈、孔径偏特大轴承内圈(即大报废)、孔径偏大轴承内圈(即中报废)、孔径微偏大轴承内圈(即小报废)、孔径偏小轴承内圈(即返修品)，孔径偏小轴承内圈可再次加工利用。与现有技术相比，本发明所述的检测机构具有如下优点:
1.采用电感式测量，不易受外界环境的干扰，可以快速精确的测量出轴承内圈的孔径大小、圆度以及锥度；
2.弹性块上的4个弹性点可以使测量爪在弹性块形变时不影响其垂直度，进而保证其测量精度；
3.挡块和固定框架之间设 置一弹性系数与弹簧片不一致的弹簧，可以防止测量爪抖动，保证测量精度。以下结合附图及具体实施例对本发明做进一步详细描述。


图1为本实施例的轴承内圈孔径检测装置立体结构示意 图2为本实施例的轴承内圈孔径检测机构正视 图3为本实施例的轴承内圈孔径检测机构立体结构示意 图4为本实施例的轴承内圈孔径检测机构测架结构示意 标号说明:
底座I ;上料机构2 ;移送机构3 ;传送带31 ;移位片32 ；
检测机构4 ;操作台41 ；
Y向内径检测部件42 ；Y向测量爪421 ；Υ向测架固定框架422 ；Υ向测架弹性块423 ；Υ向位移传感器424 ；Υ向作动气缸425 ;气缸固定架426 ；
X向内径检测部件43 ；Χ向测量爪431 ；Χ向测架固定框架432 ；Χ向测架弹性块433 ；Χ向位移传感器434 ；Χ向作动气缸435 ;气缸固定架436 ;弹簧437 ;挡块438 ;弹簧片439 ;弹性点 43a、43b、43c、43d ;接触片 43e ；
导杆44 ;升降台45 ;升降电机46 ；电机固定台47 ;丝杠48 ；
排料机构5 ;待测轴承内圈6。
具体实施例方式如图1所示，一种轴承内圈孔径检测装置，包括底座1，以及安装在底座I上的上料机构2、移送机构3、检测机构4和排料机构5等，其中，上料机构2安装在移送机构3传送带31的侧边，检测机构4安装在移送机构3移位片32的侧边，排料机构5位于移位片32的下方，上料机构2上的待测轴承内圈6通过传送带31和移位片32输送到检测机构4，经检测后再通过移位片31移入排料机构5 ;所述装置进一步包括控制单元，控制单元通过信号线分别与上料机构2、移送机构3、检测机构4和排料机构5相连；所述检测机构4包括操作台41、升降部件和检测部件等。如图2-3所示，一种轴承内圈孔径检测机构4，其操作台41通过信号线分别与升降部件和检测部件相连，上述升降部件包括安装在移送机构工位台上的导杆44、活动安装在导杆44上的升降台45以及安装在升降台45上方的升降电机46，检测部件固定安装在升降台45的下方,升降电机46通过电机固定台47安装在导杆44的顶端,升降台45与电机46通过丝杠48相连，升降台45在升降电机46和丝杠48的作用下，可以沿导杆44上下滑动。所述检测部件包括X向检测部件43和Y向检测部件42，X向检测部件43和Y向检测部件42结构完全一致，其安装方向不同，前者沿X轴安装，后者沿Y轴安装，两者均包括一 LVDT位移传感器434和424，测架、作动气缸435和425，以及测量爪431和421。上述测架包括固定框架432和422、以及垂直安装在固定框架中间的弹性块433和423，作动气缸435和425、位移传 感器434和424分别穿过固定框架432和422、弹性块433和423上的通孔水平安装在测架上，在本实施例中，作动气缸435和425位于LVDT位移传感器434和424的上方，本实施例选用的LVDT位移传感器比普通的位移传感器重复精度高。如图4所示，以X向检测部件为例，上述弹性块433由两个弹簧片439和位于弹簧片439中间的挡块438组成，两个弹簧片439 —端与固定框架432相连接，另一端与挡块438连接，作动气缸435的活塞杆与挡块438相接触，用来推动弹性块433，从而控制测量爪431的张开和闭合；位移传感器434的探头也与挡块438相接触，实时检测弹性块433的形变位移，2个弹簧片439的2端均设有弹性点，弹簧片439和挡块438均平行安装，在未发生形变时，4个弹性点43a 43d组成一矩形，在形变过程中逐渐变成平行四边形。整个弹性块433可以采用弹簧钢材料，但在实际生产过程中，考虑到弹簧钢成本高，而且加工不方便，弹性块433可以采用铁或其他金属，而只在弹簧片上的4个弹性点43a 43d采用弹簧钢，这样既节省了成本，又便于在弹性块上钻孔、切割。挡块438和固定框架432之间还设有一弹簧437，该弹簧437的弹性系数小于或大于上述弹簧片439的弹性系数，用于防止测量爪在测量过程中抖动。位移传感器434与挡块438接触处设有一接触片43e，接触片43e硬度高且光滑，可以选择玻璃片或者石英片。上述X向检测部件43和Y向检测部件42还各包括一气缸固定架436和426，所述气缸固定架436和426呈“L”型，一端固定在在升降台45上，另一端用于固定作动气缸435和425。所述Y向测量爪421和X向测量爪431均由2个半圆柱形的测量块组成，其中一个测量块固定安装在侧架的固定框架422和432上，其圆弧形的外侧面上设有2个凸点，另一个测量块固定安装在测架的弹性块423和433上，其圆弧形的外侧面上设有I个凸点，上述3个凸点在圆柱形的测量爪上呈等腰三角形。弹性块423和433不发生弹性形变时，两个测量块之间留有间距，一般为0.5-3_，为弹性形变提供足够的空间。上述操作台包括触摸屏、按钮、警示灯和数据处理模块，操作台直接与轴承内圈孔径检测装置控制单元进行通讯，通过触摸屏和按钮实现人机交互，通过警示灯实现故障报警；数据处理模块的输入端与LVDT位移传感器424和434相连，输出端与控制单元相连。上述轴承内圈孔径检测装置检测机构的检测方法，包括如下步骤:
O当被测轴承内圈6移入到检测机构的待检工位时，升降台45下降，X向检测部件43和Y向检测部件42随之下降，在本实施例中，先进行Y向测量，此时，作动气缸425作用在弹性块423的挡块上，使弹簧片发生形变，两个测量块之间的间距缩小，Y向测量爪421伸入被测轴承内圈6的孔径后，作动气缸425的活塞杆缩回，先测量轴承内圈6第一个截面的Y向内径，然后，升降台45再次下降，Y向测量爪421再测量轴承内圈6第二个截面的Y向内径，LVDT位移传感器424将上述两个截面的测量数据发送给操作台41的数据处理模块，通过测量待测轴承内圈两个不同截面上的Y向内径，数据处理模块可以计算出待测轴承内圈6的内孔锥度；
2)当被测轴承内圈6完成Y向内径检测后，移送机构的移位片32将轴承内圈6移入X向测量爪431，X向测量爪431再次测量被测轴承内圈6孔内两个截面的内径，然后将测量数据发送给操作台41的数量处理模块，数据处理模块根据上述Y向和X向的数据，计算出被测轴承内圈6的内径大小、圆度以及锥度，然后将计算结果发送给控制单元，控制单元根据测量结果将被测轴承内圈6分为:合格轴承内圈、孔径偏特大轴承内圈(即大报废)、孔径偏大轴承内圈(即中报废)、孔径微偏大轴承内圈(即小报废)、孔径偏小轴承内圈(即返修品)，孔径偏小轴承内圈可再次加工利用。上述实施例 和图式并非限定本发明的产品形态和式样，任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本发明的专利范畴。
权利要求
1.一种轴承内圈孔径检测机构，其特征在于:包括操作台、升降部件和检测部件，其中，检测部件固定安装在升降部件下方，操作台通过信号线分别与升降部件、检测部件相连，所述检测部件包括X向检测部件和Y向检测部件，X向检测部件和Y向检测部件均包括一位移传感器、测架、作动气缸和测量爪，测量爪安装在测架下方，位移传感器和作动气缸安装在测架中间，通过作动气缸作用在测架弹性块上来控制测量爪的张开和闭合，位移传感器实时测量测架弹性块的形变位移。
2.如权利要求1所述的一种轴承内圈孔径检测机构，其特征在于:上述升降部件包括安装在移送机构工位台上的导杆、活动安装在导杆上的升降台以及安装在升降台上方的升降电机，检测部件固定安装在升降台的下方，升降电机通过电机固定台安装在导杆的顶端，升降台通过丝杠与电机相连，升降台在升降电机和丝杠的作用下，可以沿导杆上下滑动。
3.如权利要求1所述的一种轴承内圈孔径检测机构，其特征在于:上述测架包括固定框架和垂直安装在固定框架中间的弹性块，作动气缸和位移传感器分别穿过固定框架和弹性块上的通孔水平安装在测架上。
4.如权利要求3所述的一种轴承内圈孔径检测机构，其特征在于:上述弹性块由两个弹簧片和位于弹簧片中间的挡块组成，两个弹簧片一端与固定框架相连接，另一端与挡块连接，作动气缸的活塞杆与挡块相接触，用来推动弹性块，从而控制测量爪的张开和闭合；位移传感器的探头也与挡块相接触，实时检测弹性块的形变位移，位移传感器与挡块接触处设有一硬度高且光滑的接触片，2个弹簧片的2端均设有弹性点，弹簧片和挡块均平行安装。
5.如权利要求4所述的一种轴承内圈孔径检测机构，其特征在于:挡块和固定框架之间还设有一弹簧，该弹簧的弹性系数小于或大于上述弹簧片的弹性系数。
6.如权利要求1所述的一种轴承内圈孔径检测机构，其特征在于:所述位移传感器为LVDT位移传感器。
7.如权利要求1所述的一种轴承内圈孔径检测机构，其特征在于:所述Y向和X向测量爪由2个半圆柱形的测量块组成`，其中一个测量块固定安装在侧架的固定框架上，其圆弧形的外侧面上设有2个凸点，另一个测量块固定安装在测架的弹性块上，其圆弧形的外侧面上设有I个凸点，上述3个凸点在圆柱形的测量爪上呈等腰三角形。
8.如权利要求1所述的一种轴承内圈孔径检测机构，其特征在于:上述X向检测部件和Y向检测部件还各包括一气缸固定架，所述气缸固定架安装在升降台上，用于固定作动气缸。
9.如权利要求1所述的一种轴承内圈孔径检测机构，其特征在于:上述操作台包括触摸屏、按钮、警示灯和数据处理模块，操作台直接与轴承内圈孔径检测装置控制单元进行通讯，通过触摸屏和按钮实现人机交互，通过警示灯实现故障报警；数据处理模块的输入端与位移传感器相连，输出端与控制单元相连。
10.一种轴承内圈孔径检测机构的检测方法，包括如下步骤: I)当被测轴承内圈移入到检测机构的待检工位时，升降台下降，检测部件随之下降，此时，作动气缸作用在弹性块的挡块上，使弹簧片发生形变，两个测量块之间的间距缩小，Y向测量爪伸入被测轴承内圈的孔径后，作动气缸的活塞杆缩回，先测量轴承内圈第一个截面的Y向内径，然后，升降台再次下降，Y向测量爪再测量轴承内圈第二个截面的Y向内径，LVDT位移传感器将上述两个截面的测量数据发送给操作台的数据处理模块，通过测量待测轴承内圈两个不同截面上的Y向内径，数据处理模块可以计算出待测轴承内圈内圈的内孔锥度； 2)当被测轴承内圈完成Y向内径检测后，移送机构的移位片将轴承内圈移入X向测量爪，X向测量爪再次测量被测轴承内圈两个截面的内径，然后将测量数据发送给操作台的数据处理模块，数据处理模块 根据上述Y向和X向的数据，计算出被测轴承内圈的内径大小、圆度以及锥度，然后将计算结果发送给控制单元，控制单元根据测量结果将被测轴承内圈分为:合格轴承内圈、孔径偏特大轴承内圈(即大报废)、孔径偏大轴承内圈(即中报废)、孔径微偏大轴承内圈(即小报废)、孔径偏小轴承内圈(即返修品)，孔径偏小轴承内圈可再次加工利用。
全文摘要
本发明公开一种内圈孔径检测机构及其检测方法，属于轴承内圈检测技术领域。包括操作台、升降部件和检测部件等，其中，检测部件固定安装在升降部件下方，操作台通过信号线分别与升降部件、检测部件相连，所述检测部件包括X向检测部件和Y向检测部件，X向检测部件和Y向检测部件均包括一位移传感器、测架、作动气缸和测量爪，测量爪安装在测架下方，位移传感器和作动气缸安装在测架中间，通过作动气缸作用在测架弹性块上来控制测量爪的张开和闭合，位移传感器实时测量测架弹性块的形变位移。上述检测机构采用电感式测量，不易受外界环境的干扰，可以快速精确的测量出轴承内圈的孔径大小、圆度以及锥度。
文档编号G01B7/13GK103225999SQ20131012132
公开日2013年7月31日 申请日期2013年4月9日 优先权日2013年4月9日
发明者金良 申请人:绍兴中轴自动化设备有限公司