СПОСОБ КОНТРОЛЯ ШАРОВ Российский патент 1996 года по МПК G01B5/22 G01B5/08 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к способам контроля шаров, может быть использовано в подшипниковой промышленности для промежуточного и окончательного контроля шаров.

Известны аналогичные способы контроля шаров [1] содержащие подачу шара в рабочую зону измерения; установку шара между двумя опорами; вращение опор вокруг своих осей; контроль шаров в разных сечениях; удаление шара из рабочей зоны; сортировку шаров согласно результату контроля. Известные способы контроля шаров имеют недостаточную точность и производительность.

Наиболее близко по своей технической сущности к заявляемому способу подходит в качестве прототипа способ контроля [2] при котором подают шары в рабочую зону, устанавливают шары между двумя опорами, расположенными на корпусе с горизонтальной плоскостью основания, вращают шары вокруг своего центра и опоры вокруг своих осей со скоростями, разными по величине и направлению, контролируют шары в различных сечениях и удаляют их из рабочей зоны. Способ-прототип не обеспечивает достаточной точности и производительности контроля.

Технической задачей является повышение точности, производительности и обеспечение возможности автоматизации путем непрерывности процесса контроля.

Для решения указанной технической задачи в способе контроля шаров, при котором подают шары в рабочую зону, устанавливают шары между двумя опорами, расположенными на корпусе с горизонтальной плоскостью основания, вращают шары вокруг своего центра и опоры вокруг своих осей со скоростями, разными по величине и направлению, контролируют шары в различных сечениях и удаляют из рабочей зоны. Выполняют опоры одинаковыми и одну с загрузочным, другую с разгрузочным отверстиями, перед подачей шара устанавливают их осями перпендикулярно друг другу параллельно плоскости основания корпуса; сообщают шару поступательное движение при подаче через загрузочное и при удалении - через разгрузочное отверстия в опорах; выбирают аналогичную эллиптическую форму и размеры всех четырех пятен контакта шара с опорами при расположении центров пятен контакта попарно противоположными друг другу в перпендикулярных плоскостях на равном расстоянии каждой пары от центра шара, а длинных осей эллипсов параллельными попарно друг другу, при этом весь цикл контроля осуществляют за один оборот опор.

Графические материалы заявки содержат: фиг. 1 схема контроля и устройства, вид спереди (разрез Б-Б); фиг. 2 то же, вид сбоку (разрез А-А); фиг. 3 схема расположения, формы, размеров пятен контакта шара с опорами.

Шар 1, подлежащий контролю, располагают в емкости 2, имеющей отсекатель 3. Первую опору 4 в виде кольца располагают в гильзе 5 с возможностью вращаться вокруг собственной оси I-I и приводят в действие от двигателя 6 через передачи 7,8. Вторую опору 9 также в виде кольца располагают в гильзе 10 с возможностью вращаться вокруг своей оси II-II от двигателя 11 через передачи 12, 13. Первую опору 4 выполняют с канавкой 14 на внутренней поверхности, образованной пересечением двух соосных усеченных конусов. Аналогично выполняют и вторую опору 9 с канавкой 15. Шар 1 после установки имеет возможность контактировать с поверхностями канавок 14, 15, при этом лишают его шести степеней свободы, т.к. канавками 14, 15 имитируют две взаимно перпендикулярные призмы. Гильзу 5 устанавливают на суппорте 16, который имеет возможность перемещения в направлении, перпендикулярном осям I-I, II-II для обеспечения наладки и силового замыкания шара 1. Суппорт 16 имеет возможность перемещения по направляющим 17. Суппорт 16 подпружинивают пружиной 18 относительно корпуса 19, обеспечивая силовое замыкание шара 1 на первую опору 4 и вторую опору 9. На суппорте 16 устанавливают также двигатель 6, емкость 2 с отсекателем 3. Гильзу 10 и другие неподвижные части монтируют на корпусе 19, имеющем основание с горизонтальной плоскостью 20. Оси I-I, II-II первой и второй опор 4,9 соответственно располагают перпендикулярно друг другу и параллельно горизонтальной плоскости 20 основания корпуса 19. При этом взаимное положение опор таково, что первая опора 4 опоясывает вторую опору 9, проходя через ее центральное отверстие. Также и вторая опора 9 по аналогии пропущена через центральное отверстие первой опоры 4. Вторую опору 9 и гильзу 10 снабжают загрузочными отверстиями 21, 22, которые соединяют с емкостью 2 посредством трубопровода 23. В первой опоре 4 и гильзе 5 выполняют разгрузочные отверстия 24, 25, которые соединяют с клапаном 26 посредством трубопровода 27. Кран 26, в свою очередь, соединяют с двумя емкостями 28 и 29. Емкость 28 предназначена для годных шаров 1, а емкость 29 для бракованных шаров.

Вторую опору 9 выполняют из двух частей кольца: малой части 30 и большей части 9. Малую часть 30 соединяют с большой частью 9 после сборки обоих опор 4 и 9 в гильзах 5, 9. Разделение опор на две части обеспечивает возможность такой сборки. Угол охвата малой части 30 соответствует периоду загрузки и выгрузки шара 1, а угол охвата большой части 9 собственно измерению параметров шара 1. Блок управления 31 соединяют с отсекателем 3, краном 26, измерителем 32, измерителем 33 угла поворота первой опоры 4, измерителем 34 угла поворота второй опоры 9. Отсекатель 3 имеет возможность по команде от блока управления 31 открывать доступ шару 1 из емкости 2 в трубопровод 23 и к отверстиям 21, 22 первой опоры 4 и гильзы 6. Кран 26 по команде от блока управления 31 имеет возможность поворачиваться, открывая доступ шару 1, поданному через отверстия 24, 25 второй опоры 9, гильзы 10 и трубопровод 27 в емкость 28 либо в емкость 29. Измеритель 32 в виде, например, контактного или безконтактного индуктивного датчиков, имеет возможность подавать в блок управления 31 сигналы о величине, например, отклонений радиуса шара 1 либо физико-механических свойств его поверхностного слоя. Измеритель 33 угла поворота первой опоры 4 имеет возможность подавать в блок управления 31 информацию об угловом положении загрузочного отверстия 21. Измеритель 34 угла поворота второй опоры 9 имеет возможность подавать в блок управления 31 информацию об угловом положении разгрузочного отверстия 24. Блок управления 31 имеет возможность получать сигналы от измерителя 32, измерителя 33 угла поворота первой опоры 4, измерителя 34 угла поворота второй опоры 9 и на основе этой информации давать команды на периодическое срабатывание отсекателя 3 и крана 26.

Шар 1 имеет четыре пятна контакта: 35, 36 с опорой 4 и 37, 38 с опорой 9. Каждое из пятен контакта имеет центры 35', 36', 37', 38', соответственно. По форме пятна контакта приближенно представляют собой эллипс с ширинами a₁, a₂ и длинами b₁, B₂, соответственно малым и большим осям. Пятна контакта 35, 36 длинами расположены в плоскости 39, а пятна 37, 38 в плоскости 40. Плоскости 39 и 40 параллельны между собой, равно отстоят от центра шара 1 и параллельны горизонтальной плоскости 29 основания корпуса 19. Таким образом, пятна контакта 35, 36 и 37, 38 и их центры 35', 36' и 37', 38' располагают попарно противоположно друг другу в перпендикулярных плоскостях на равном расстоянии каждой пары от центра шара 1. При этом выбирают аналогичные равные формы, размеры всех четырех пятен контакта.

Перед работой устройства настраивают. Устанавливают опоры 4, 9, соответствующие типоразмеру шара 1, подлежащего контролю. По эталонному шару настраивают измеритель 32 и блок управления 31. Настраивают усилие прижима передней опоры 4 к шару 1 регулированием пружины 18. Устанавливают необходимое фазовое расположение загрузочного и разгрузочного отверстий 21 и 24. В емкость 2 засыпают партию шаров 1, подлежащих контролю. Включают блок управления 31 и приводы 6, 11. По команде блока управления 31 отсекатель 3 открывает отверстие и шар 1 через трубопровод 23 перемещается к гильзе 10, загрузочные отверстия 21, 22, поступает в рабочую зону. Шар 1 контактирует одновременно с внутренними поверхностями канавок 14 и 15. Силовое замыкание шара 1 осуществляется давлением пружины 18 через суппорт 16, который при этом перемещается по направляющим 17 корпуса 19. От двигателя 6 через передачи 7, 8 вращается первая опора 4 в гильзе 5 вокруг оси I-I. От двигателя 11 через передачи 12, 13 передается движение второй опоры 9, вращающейся в гильзе 10 вокруг оси II-II. При этом первая и вторая опоры 4 и 9 вращаются в разные стороны с угловыми скоростями, содержащими постоянную и переменную слагаемые. Переменные слагаемые могут иметь синусоидальный характер и быть смещены по фазе. Это обеспечивает вращение шара 1 вокруг оси, которая сама поворачивается вокруг центра 0₁. В итоге точка контакта шара 1 с измерителем 32 описывает неповторяющуюся на поверхности шара 1 траекторию. Высокую степень сцепления шара 1 с поверхностями опор 4, 9 и его устойчивость обеспечивают одинаковые по форме и размерам пятна контакта 35, 36 и 37, 38. Такой выбор пятен контакта позволяет увеличить постоянную слагаемую угловой скорости вращения шара 1. Измеритель 32 подает сигналы об измеряемом параметре в блок управления. После совпадения разгрузочных отверстий 24 и 25 шар 1 через них и трубопровод 27 поступает в кран 26. До этого блок управления 31 на основе сигналов от измерителя 32 выдает команду на поворот крана 26 в одно из двух его положений. В зависимости от годности шар 1 поступает в емкость 23 годных шаров либо в емкость 29 бракованных шаров. Срабатывает отсекатель 3. Очередной шар 1 подают из емкости 2 в рабочую зону.

Пример. Необходимость проконтролировать партию шаров диаметром 1/2" (12,7 мм) на наличие огранки. Допустимая огранка составляет 0,001 мм. Партию шаров засыпают в емкость 2. Включают приводы 6, 11. Через передачи 7, 8 вращается первая опора 4, а через передачи 12, 13 вторая опора 9. Блок управления 31 выдает команду, срабатывает отсекатель 2. Шар 1 поступает в рабочую зону контроля. Шар 1 устанавливается на поверхности канавки 14 и прижимается к поверхности канавки 15 пружиной 18. Шар 1 захватывается силами трения с поверхностями канавок 14, 15, получает вращение вокруг своего центра. Точка контакта измерителя 22 с шаром 1 описывает на его поверхности, например, 16 заранее выбранных оборотов. Шар 1 успевает совершить эти 16 оборотов за один оборот опор 4, 9. При подходе разгрузочного отверстия 24 к разгрузочному отверстию 25 блок управления вырабатывает соответствующую команду для крана 26. Шар 1 проваливается через разгрузочные отверстия 24, 25 и через трубопровод 27, кран 26 в емкость 28 либо в емкость 29.

Способ контроля шаров позволяет повысить точность, производительность и автоматизировать процесс измерения.

Использование: машиностроение, в частности подшипниковая промышленность - при контроле шаров. Сущность изобретения: отличительные признаки: выполнение одинаковых опор с загрузочным и разгрузочным отверстиями, через которые подают и удаляют шары; выбор пятен контакта шара с опорами всех четырех аналогичными по форме эллипсу, размерам и расположением их попарно равностоящими от центра шара в перпендикулярных плоскостях и параллельными друг другу и базовой плоскости корпуса. Изобретение решает техническую задачу повышения точности, производительности и обеспечения автоматизации процесса контроля. 3 ил.

Способ контроля шаров, при котором подают шары в рабочую зону, устанавливают шары между двумя опорами, расположенными на корпусе с базовой плоскостью основания, вращают шар вокруг своего центра и опоры вокруг своих осей со скоростями, разными по величине и направлению, контролируют шары в различных сечениях и удаляют из рабочей зоны, отличающийся тем, что выполняют опоры одинаковыми и одну с загрузочным, другую с разгрузочным отверстиями, перед подачей шара устанавливают их осями перпендикулярно друг другу параллельно плоскости основания корпуса, сообщают шару поступательное движение при подаче через загрузочное и при удалении через разгрузочное отверстия в опорах, выбирают аналогичную эллиптическую форму и размеры всех четырех пятен контакта попарно противоположными друг другу в перпендикулярных плоскостях на равном расстоянии каждой пары от центра шара, а длинных осей эллипсов параллельными попарно друг другу, при этом весь цикл контроля осуществляют за один оборот опор.