СПОСОБ КОНТРОЛЯ ШАРОВ Российский патент 2003 года по МПК G01B5/22 G01B5/08 

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

Известны аналогичные способы контроля шаров (патенты РФ 1837150, БИ 32, 1992; 2075723, БИ 8, 1997; 2075724, БИ 8, 1997), включающие подачу шара в рабочую зону контроля; 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 имеют недостаточную производительность и технологические возможности.

Наиболее близко по своей технической сущности к заявляемому способу подходят в качестве прототипа способ контроля (патент РФ 2066841, БИ 26, 1996), при котором подают шары в рабочую зону, устанавливают шары между двумя опорами, вращают шары вокруг своего центра путем вращения опор вокруг своих осей со скоростями, разными по величине и направлению, контролируют шары в различных неповторяющихся сечениях и удаляют их из рабочей зоны, после чего сортируют согласно результату контроля. Способ-прототип не обеспечивает требуемых технологических возможностей, т.к. различные измеряемые сечения шара имеют разные диаметры, и нужной производительности.

Технической задачей является расширение технических возможностей путем обеспечения более рациональной траектории вращения шара относительно измерителя и повышение производительности контроля. Для решения указанной технической задачи в способе контроля шаров, при котором шары подают в рабочую зону, устанавливают шары между двумя размещенными на корпусе с базовой плоскостью основания опорами, выполненными в виде двух соосных обратных друг другу конусов, вращают опоры вокруг своих осей с разными по величине и направлению скоростями, измеряют при этом параметры шара в различных неповторяющихся сечениях, удаляют шары из рабочей зоны через разгрузочное отверстие первой опоры, задают форму, расположение и взаимную ориентацию пятен контакта шара с опорами, при этом размещают первую опору осью перпендикулярно базовой плоскости основания, располагают опоры осями перпендикулярно друг другу, последовательно подают через боковые пазы первой опоры, устанавливают, удаляют и одновременно измеряют несколько шаров, для первой опоры используют более одной пары конусов, рабочие поверхности которых в виде канавок располагают на наружном торце опоры; вторые опоры, количество которых соответствует количеству одновременно измеряемых шаров, применяют из двух самостоятельно приводимых во вращение, подпружиненных к шарам конусов, а скорости шаров в пятнах контакта их с конусами вторых опор выбирают разными, при этом вторые опоры располагают равномерно по периферии первой опоры с угловым шагом, достаточным для контроля шаров.

Отличительными признаками заявляемого способа контроля является введение нескольких новых операций, а именно обеспечение последовательной подачи через боковые пазы первой опоры, установки и удаления и одновременного измерения нескольких шаров, использование нескольких вторых опор, количество которых соответствует количеству одновременно измеряемых шаров, каждую из вторых опор применяют из двух самостоятельно приводимых во вращение, подпружиненных к шарам конусов, в также выбор разных скоростей шаров в пятнах контакта их с конусами вторых опор; использование для первой опоры более одной пары конусов, рабочие поверхности которых в виде канавок располагают на наружном торце опоры.

Отличительные признаки позволяют повысить производительность и расширить технологические возможности контроля. Так, одновременное измерение нескольких шаров сокращает время контроля во столько раз (в среднем), сколько шаров измеряют одновременно. При этом возможно параллельное измерение шаров во всех канавках рабочих позиций разных типоразмеров. Этим расширяют технологические возможности. Кроме того, сокращаются производственные площади, рабочая сила. Сообщение шару другой траектории вращения по сравнению с прототипом дополнительно расширяет технологические возможности и обеспечивает контроль в разных сечениях, но одного диаметра. Это невозможно осуществить в способе-прототипе.

Перечисленные отличительные признаки отсутствуют в известных технических решениях. Они имеют логическую следственную связь с результатами решения технической задачи. Поэтому они являются существенными.

В графических материалах заявки содержаться: фиг.1 - схема контроля и устройства - вид сверху; фиг.2 - то же, разрез АА (при подаче шара в рабочую зону); фиг.3 - то же, разрез АА' (при удалении шара из рабочей зоны); фиг.4 - схема контакта шара.

Способ контроля с статике. Шары 1, подлежащие контролю, располагаются в емкостях 2 с отсекателями 3. Первая опора 4 имеет форму диска с торцевыми канавками, образованными каждая двумя пересекающимися конусами 5, 6, соосными, обращенными друг к другу основаниями. Первая опора располагается своей осью 7 перпендикулярно по отношению к базовой плоскости основания корпуса 9 устройства. Она имеет возможность вращения вокруг оси 7 от двигателя через передачи, условно не показано. Вторые опоры выполнены в виде двух самостоятельных дисков 10, 11 с наружными усеченными конусами 12, 13, соосными, обращенными малыми основаниями друг к другу. Вторые опоры 10, 11 располагаются осями 14, 15 перпендикулярно оси 7 первой опоры 4 с возможностью вращения вокруг собственных осей от двигателя через передачи, условно не показанные. Шары 1 после установки имеют возможность контактировать с поверхностями конусов 5, 6 первой опоры 4 и конусов 12, 13 дисков 10, 11 вторых опор. При этом шары лишаются шести степеней свободы, так как поверхности конусов 5, 6, 12, 13 имитируют две взаимно перпендикулярные призмы. Силовое замыкание шаров на первых опорах 4 дисками 10, 11 вторых опор обеспечивается посредством пружин 16. Первые опоры 4 снабжены боковыми пазами 17 и разгрузочным отверстием 18, смещенными друг относительно друга на угол α₁ - для первой канавки, α₂ - для второй, α₃ - для третьей соответственно. Через боковые пазы 17, разгрузочные отверстия 18 шары 1 имеют возможность поступать и удаляться из рабочей зоны 19 контроля. Разгрузочные отверстия 18 имеют возможность при повороте первой опоры 4 расположиться против трубопровода 20 и крана 21, которые соединены с емкостями 22, 23 - для годных и негодных шаров соответственно. Блок 24 управления соединен с измерителем 25 контролируемых параметров шара 1, измерителем 26 угла поворота, измерителем 27 скорости вращения первой опоры 4, измерителями 28, 29 скоростей вращения дисков 10, 11 второй опоры, отсекателем 3, краном 21, двигателями вращения (не показанными) дисков 10, 11. Число блоков управления 24 и всех соединенных с ними вышеперечисленных элементов соответствует числу одновременно измеряемых шаров 1. Остальные блоки управления и связанные с ними элементы условно не показаны. Их общее количество может быть, например, шесть. Они полностью идентичны по структуре, кроме датчика измеряемых параметров, но могут быть разных размеров. Таким образом, в разных канавках могут подвергаться контролю шары разных типоразмеров. Но могут одни и те же шары проходить последовательно контроль на разных канавках по разным измеряемым параметрам. Описание конструкции и работы одного из них в равной степени относится к каждому из них. Рабочие поверхности конусов 5, 6 в виде нескольких канавок, например трех, со средними диаметрами 30...32 расположены на наружном торце 33 первой опоры. Отсекатель 3 имеет возможность по команде от блока 24 управления открывать доступ шару 1 из емкости 2 через боковой паз 17 в рабочую зону 19 контроля. Кран 21 имеет возможность по команде от блока 24 управления открывать доступ шару 1 в одну из емкостей 22 или 23. Измеритель 25 параметров шара 1 в виде, например, оптического чувствительного элемента либо контактного или бесконтактного индуктивного датчиков имеет возможность подавать в блок 24 управления сигналы о величине, например отклонений от округлости шара 1, либо критерия физико-механических свойств его поверхностного слоя (шероховатость, микротвердость). Измеритель 26 угла поворота первой опоры 4 имеет возможность подавать в блок 24 управления информацию об угловом положении бокового паза 17 и разгрузочного отверстия 18. Блок 24 управления имеет возможность получать сигналы от измерителей 25...29 и на основе полученной информации давать команды на срабатывание отсекателя 3, крана 26 и управление двигателями вращения дисков 10, 11. Шар 1 имеет четыре пятна контакта: "а, б" - с первой опорой 4; "в" - с диском 10; "г" - с диском 11 второй опоры соответственно. Точки а, б, в, г располагаются попарно противоположно друг другу в перпендикулярных плоскостях на равном расстоянии каждой пары от центра шара О_ш. При этом выбираются аналогичные равные формы, размеры всех четырех пятен контакта. Первая опора 4 имеет возможность сообщать шару 1 в точках "а, б" контакта одинаковые скорости V₁. Вторая опора в виде дисков 10 и 11 имеет возможность сообщать шару 1 в точках пятен "в, г" контакта разные скорости V₂ и V₃ соответственно. В результате сложения названных скоростей точка "д" измерения имеет возможность описывать на поверхности шара 1 спирали, каждая точка которой соответствует неповторяющемуся сечению шара 1, проходящему через его центр О_ш.

Способ контроля в динамике. Перед работой настраивают устройство. Устанавливают опоры 4, 10, 11, соответствующие типоразмеру шаров 1 или нескольким типоразмерам, подлежащим контролю. По эталонному шару или нескольким шарам настраивают измерители 25...29 и блок 24 управления. Настраивают усилие прижима дисков 10, 11 к шару 1 подбором и регулировкой пружин 16. В емкость 2 засыпают партию шаров 1. Включают блок 24 управления, приводы вращения первой опоры 4 и дисков 10, 11 второй опоры. По команде блока 24 управления открывается отсекатель 3, шары 1 перемещаются через боковой паз 17 в рабочую зону 19. Шары контактируют одновременно в точках "а, б" с рабочими поверхностями конусов 5, 6 первой опоры 4, где шару 1 сообщают скорость V₁ вращения вокруг его центра О_ш и в точках "в, г" контакта с поверхностями конусов дисков 10, 11, в которых ему сообщают скорости V₂ и V₃ соответственно. В результате сложения скоростей шару 1 сообщают сложное вращательное движение вокруг его центра О_ш, при котором, например, точка "д" его поверхности относительно измерителя перемещается по неповторяющейся кривой. Каждая точка кривой находится в радиальном сечении на постоянном диаметре. Измерители 25. ..29 подают сигналы в блок 24 управления о величине контролируемого параметра шара 1, угла поворота первой опоры 4, скоростях вращения первой опоры, скоростях вращения дисков 10, 11. При необходимости коррекции траектории вращения шара 1 производят изменение угловой скорости привода дисков 10 и 11. После совпадения оси разгрузочного отверстия 18 с центром О_ш шара 1 он попадает по разгрузочному отверстию 18 в полость крана 21. По команде блока 24 управления в зависимости от результатов контроля кран 21 отсылает измеренный шар 1 в емкость 22 годных либо в емкость 23 невыгодных шаров. Срабатывает отсекатель 3, подает очередной шар из емкости 2 в зону контроля 19.

Пример реализации способа. Подвергаются контролю, например, три партии шаров диаметрами 5/8'' (15,875 мм), 1/2'' (12,7 мм) и 3/8" (9,525) мм) на наличие огранки. Допуск на огранку составляет 0,0015; 0,0012 и 0,001 мм соответственно. Партии шаров засыпают в емкость, каждую в свою. После включения привода вращения первой опоры 4 и дисков 10, 11 вторых опор блоки 24 управления выдают команды отсекателям и дальнейшая работа устройства в каждой системе контроля и каждой канавки конусов 5, 6, в данном случае трех, в каждой, например, из двух позиций происходит согласно описанной выше последовательности. По окончании контроля шары 1 оказываются в емкостях 22 или 23 в зависимости от их годности.

Способ контроля позволяют резко увеличить производительность, расширить технологические возможности, повысить точность и достоверность контроля.

Экономическая эффективность заявляемого способа контроля определяется сравнением себестоимостей при новом и способе-прототипе.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для контроля шаров. Сущность способа: шары устанавливают между двумя размещенными на корпусе опорами. Вращают опоры вокруг своих осей с разными по величине и направлению скоростями. Измеряют при этом требуемые параметры в различных неповторяющихся сечениях. Одновременно измеряются несколько шаров. Для первой опоры используют более одной пары конусов, рабочие поверхности которых в виде канавок располагают на наружном торце опоры. Вторые опоры, количество которых соответствует количеству одновременно измеряемых шаров, используют из двух самостоятельно приводимых во вращение, подпружиненных к шарам конусов, а скорости шаров в точках контакта их с конусами вторых опор выбирают разными. Вторые опоры располагают равномерно по наружному торцу первой опоры с угловым шагом, достаточным для контроля шаров. Технический результат: расширение технологических возможностей. 4 ил.

Способ контроля шаров, при котором шары подают в рабочую зону, устанавливают шары между двумя размещенными на корпусе с базовой плоскостью основания опорами, выполненными в виде двух соосных обратных друг другу конусов, вращают опоры вокруг своих осей с разными по величине и направлению скоростями, измеряют при этом требуемые параметры в различных неповторяющихся сечениях, удаляют шары из рабочей зоны через разгрузочное отверстие первой опоры, задают форму, расположение и взаимную ориентацию пятен контакта шара с опорами, при этом размещают первую опору осью перпендикулярно базовой плоскости основания, располагают опоры осями вращения перпендикулярно друг другу, отличающийся тем, что последовательно подают через боковые пазы первой опоры, устанавливают, удаляют и одновременно измеряют несколько шаров, для первой опоры используют более одной пары конусов, рабочие поверхности которых в виде канавок располагают на наружном торце опоры, вторые опоры, количество которых соответствует количеству одновременно измеряемых шаров, используют из двух самостоятельно приводимых во вращение, подпружиненных к шарам конусов, а скорости шаров в точках контакта их с конусами вторых опор выбирают разными, при этом вторые опоры располагают равномерно по наружному торцу первой опоры с угловым шагом, достаточным для контроля шаров.