УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ШАРОВ Российский патент 1997 года по МПК G01B5/22 G01B5/08 

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

Известны аналогичные устройства для контроля шаров, содержащие корпус и установленные на нем с возможностью поворота вокруг своих осей две опоры (а. с. СССР N 209776, кл. G 01 B 5/22, 1966). Однако в аналогичных устройствах недостаточна производительность, так как затруднена автоматизация, а также недостаточна точность измерения.

Наиболее близко к заявляемому устройству по своей технической сущности подходит в качестве прототипа устройство для контроля шаров (а.с. СССР N 1837149, кл. G 01 B 5/22, БИ N 32, 1993), содержащее корпус, установленные на нем с возможностью поворота вокруг своих осей две опоры, одна из которых выполнена с внутренней поверхностью в виде усеченного конуса. Устройство-прототип имеет недостаток, оно не обеспечивает беспрерывности процесса измерения шаров, что затрудняет его автоматизацию. В связи с этим не обеспечивает высокой производительности, а также точности.

В устройстве для контроля шаров, содержащем корпус с базовой плоскостью основания, установленные на корпусе с возможностью поворота относительно своих осей две опоры, первая из которых выполнена с внутренней поверхностью, предназначенной для взаимодействия с контролируемым шаром, выполненной в виде двух жестко соединенных основаниями соосных усеченных конусов с осью, параллельной базовой плоскости основания, в первой опоре выполнены загрузочное и разгрузочные отверстия, а вторая опора установлена внутри первой и выполнена с наружной поверхностью в виде двух жестко соединенных основаниями соосных усеченных конусов, один из которых переходит в тороидальную поверхность, с осью, перпендикулярной оси первой опоры, расположенной в плоскости соединенных основаниями конусов параллельно базовой плоскости основания. На фиг. 1 изображена конструкция устройства для контроля шаров (разрез Б-Б), на фиг.2 то же (разрез А-А).

Шар 1, подлежащий контролю, устанавливается между двумя опорами. Первая опора выполнена в виде планшайбы 2, имеет внутреннюю поверхность в виде двух усеченных конусов 3 и 4 с общей осью I-I и общим основанием II-II. Шар 1 установлен на внутреннюю поверхность конусов 3 и 4 и замкнут посредством второй опоры с наружной поверхностью в виде двух жестко соединенных основаниями соосных усеченных конусов 5 и 6 с общей осью III-III, общим основанием IV-IV и вершинами В и Г. При этом ось I-I расположена в плоскости общего основания IV-IV, а ось III-III в плоскости общего основания II-II. Планшайба 2 имеет возможность вращаться вокруг оси I-I от двигателя через передаточные механизмы (условно не показаны). Вторая опора выполнена в виде планшайбы 7, с которой жестко соединен шкив 8, имеет возможность вращаться вокруг оси III-III от двигателя через ременную передачу (условно не показаны) с ремнем 9. Для обеспечения силового замыкания шара 1 вторая опора подпружинена пружинами 10. Вторая опора имеет возможность поступательно перемещаться в плоскости общего основания II-II (при настройке на другой размер шара 1). Планшайба 7 выполнена так, что один из соосных усеченных конусов переходит в тороидальную поверхность 11, предназначенную для ограничения перемещения шара 1 при его подаче. Планшайба 2 снабжена двумя отверстиями 12 и 13, сквозными, с осями, наклоненными к радиусу планшайбы 2 под углом, первое отверстие 12 в одну, второе отверстие 13 в другую стороны. Шар 1 имеет возможность перемещаться при подаче через отверстие 12, при удалении через отверстие 13. Шары 1 перед подачей насыпаны в подаватель 14, вход которого связан с системой 15 автоматического управления. С входом системы 15 автоматического управления связан датчик 16 измерения параметров шара 1 и датчик 17 угла поворота планшайбы 2, а с выходом кран 18. Кран 18 связан с двумя емкостями: емкостью 19 годных шаров 1 и емкостью 20 бракованных шаров. Корпус (условно не показан) устройства имеет базовую плоскость 21 основания. Кран 18 в зависимости от сигнала датчика 16, поданного через систему 15, о годности шара 1 имеет возможность направить шар 1 в емкость 19 годных либо емкость 20 бракованных шаров. Шар 1 имеет возможность попасть в кран 18 через отверстие 13 в планшайбе 2. По сигналу датчика 17, переданного через систему 15 автоматического управления, подаватель 14 имеет возможность подать шар 1 через отверстие 12 в планшайбе 2 до упора в тороидальную поверхность 11. Шар 1, влекомый планшайбой 2, имеет возможность попасть в рабочее пространство для контроля.

Устройство работает следующим образом. Партию подлежащих контролю шаров насыпают в емкость подавателя 14. Устройство настраивается на соответствующий размер шара 1, для чего планшайба 2 и 7 располагаются по эталону на соответствующем расстоянии друг от друга. По эталону настраиваются датчик 16 и система 15 автоматического управления. Включаются приводы вращения планшайб 2 и 7 и система 15 автоматического управления. При вращении планшайбы 2, как только отверстие 12 попадает в зону работы подавателя 14, по сигналу от датчика 17, преобразованного через систему 15 автоматического управления, подается команда на подаватель 14. Шар 1 проталкивается в отверстие 12 до упора в тороидальную поверхность 11. Шар 1 продолжает вращаться вместе с планшайбой 2, до тех пор, пока не попадет в рабочее пространство контроля, ограниченное внутренними поверхностями конусов 3 и 4 планшайбы 2 с одной стороны, и наружными поверхностями конусов 5 и 6 планшайбы 7 с другой стороны. После этого шар 1 оказывается установленным между двумя опорами, касаясь планшайбы 2 ее конусов 3 и 4 в точках И и К, а планшайбы 7 поверхностей ее конусов 5 и 6 в точках Д и Е. Осуществляется схема базирования шара 1, имитирующая базирующие элементы в виде двух взаимно перпендикулярных призм. Этим обеспечивается высокая устойчивость шара 1, покоящегося на двух внутренних поверхностях конусов 3 и 4. Силовое замыкание шара 1 обеспечивается второй опорой посредством пружин 10. Шар 1 за счет сил трения, влекомый вращающимися в разные стороны и с разными угловыми скоростями планшайбами 2 и 7, начинает вращаться вокруг своего центра О_ш. При этом вращение шара 1 происходит одновременно вокруг двух взаимно перпендикулярных осей, проходящих через центр О_ш шара и параллельных осям I-I и III-III вращения планшайб 2 и 7. Поскольку переменные слагаемые угловых скоростей ω₁ и ω₂ планшайб 2 и 7, например, синусоидального характера, смещаются по фазе друг к другу, то точки поверхности шара 1, в частности точка контакта его с датчиком 16, описывают неповторяющиеся траектории. Этим обеспечивается быстрое измерение параметров шара 1 в различных неповторяющихся сечениях. Весь процесс контроля шара 1 завершается за один оборот планшайбы 2. Поэтому диаметры поверхностей конусов 3 и 4 планшайбы 2 выбирают такими, чтобы шар 1 совершил требуемое для контроля количество оборотов. В конце одного оборота планшайбы 2, когда отверстие 13 в ней встанет против шара 1, он под действием своей силы тяжести и сил упругости пружин 10 перемещается по отверстию 13 до попадания в кран 18. В зависимости от сигнала датчика 16, преобразованного системой 15 автоматического управления, кран 18 получает команду, срабатывает и направляет шар 1 в емкость 19 годных либо в емкость 20 бракованных деталей. Работа устройства возможна и в ручном, и в замедленном режиме, в том числе, при количестве оборотов планшайбы 2, приходящемся на один шар, больше одного. В этом случае отверстия 12 и 13 закрываются прецизионными заглушками, систему 15 отключают, а наблюдение за показаниями датчика 16 ведется визуально. Визуальный контроль шаров 1 может быть совмещен и с автоматической сортировкой их.

Беспрерывность движения шара позволяет обеспечить автоматизацию контроля, следовательно, повысить производительность. Использование системы базирования на две взаимно перпендикулярные призмы с внутренними поверхностями одной из них позволяет повысить устойчивость шара 1 и точность измерения.

Пример. Необходимо проконтролировать партию шаров диаметром 25,4±0,05 мм по параметру огранки. Максимально допустимая огранка составляет один микрометр. Шары 1 насыпаются в емкость подавателя 14. Включают привод и систему 15 автоматического управления настроенного устройства. Шар 1 подавателем 14 подается через отверстие 12 и при вращающейся планшайбе 2 попадает в рабочее пространство контроля. Датчик 16, например, токовихревого типа, касается поверхности шара 1 и в зависимости от параметра огранки подает сигналы через систему 15 автоматического управления на кран 18. После одного оборота планшайбы 2 шар 1, вращающийся вокруг мгновенной оси, непрерывно и равномерно поворачивающейся, попадает через отверстие 13 в кран 18. Кран 18 открывает доступ шарам в емкость 19 годных или емкость 20 бракованных деталей. Например, первый, второй, третий шары имели отклонения 0,8; 0,5; 0,7 мкм соответственно и попали в емкость 19. Четвертый шар имел отклонение в 1,2 мкм и попал в емкость 20.

Устройство для контроля шаров позволяет повысить производительность и точность контроля.

Использование: изобретение относится к машиностроению, в частности к устройствам для контроля шаров. Может быть использовано в подшипниковой промышленности для окончательного и промежуточного контроля шаров. Сущность: в первой опоре выполнены загрузочное и разгрузочное отверстия, а вторая опора установлена внутри первой и выполнена с наружной поверхностью в виде двух жестко соединенных основаниями соосных усеченных конусов. Устройство позволяет повысить производительность и точность контроля шаров. 2 ил.

Устройство для контроля шаров, содержащее корпус с базовой плоскостью основания, установленные на корпусе с возможностью поворота относительно своих осей две опоры, первая из которых выполнена с внутренней поверхностью, предназначенной для взаимодействия с контролируемым шаром, выполненной в виде двух жестко соединенных основаниями соосных усеченных конусов с осью, параллельной базовой плоскости основания, отличающееся тем, что в первой опоре выполнены загрузочное и разгрузочное отверстия, а вторая опора установлена внутри первой и выполнена с наружной поверхностью в виде двух жестко соединенных основаниями соосных усеченных конусов, один из которых переходит в тороидальную поверхность, с осью, перпендикулярной оси первой опоры, расположенной в плоскости соединенных оснований конусов параллельно базовой плоскости основания.