CN103341530B

CN103341530B - 回转支承套圈圆度误差自动检测与校正装置

Info

Publication number: CN103341530B
Application number: CN201310292745.5A
Authority: CN
Inventors: 谈莉斌; 余晓流; 张海娟; 汪丽芳; 汪永明; 彭洋
Original assignee: Anhui University of Technology AHUT
Current assignee: Anhui University of Technology AHUT
Priority date: 2013-07-12
Filing date: 2013-07-12
Publication date: 2014-12-10
Anticipated expiration: 2033-07-12
Also published as: CN103341530A

Abstract

本发明提供一种回转支承套圈圆度误差自动检测与矫正装置，属于工业检测校正技术领域。该装置包括床身、套圈支撑与回转驱动装置、圆度误差检测装置、圆度误差矫正装置、升降与防翘曲装置、数据采集运算与显示系统。套圈支撑与回转驱动装置支撑回转支承套圈旋转一周，由数据采集运算与显示系统采集圆度误差检测装置输出数据可获得圆度误差值、矫正位置及矫正行程，圆度误差矫正装置根据计算结果自动进行压力矫正。本发明由于采用了升降与防翘曲装置可避免检测与矫正的干涉和套圈平面翘曲，圆度误差检测装置采用三个涡流传感器，将采集信号进行离散快速傅立叶变换可消除回转支承套圈偏心误差的干扰，提高检测精度。

Description

回转支承套圈圆度误差自动检测与校正装置

技术领域：

本发明属于工业检测校正技术领域，具体涉及一种回转支承套圈圆度误差自动检测与矫正装置，用于回转支承套圈圆度误差的自动检测与自动矫正。

背景技术：

回转支承套圈在制造过程中要求对齿圈和滚道进行表面淬火处理，热处理后会产生成较大的圆度误差，严重影响回转支承的使用性能，甚至不能正常工作。目前主要有手工台虎钳矫正法和简易的机械矫正法。传统的手工台虎钳矫正方法存在：效率较低；由操作人员手动加压，劳动强度高；无保护装置，存在安全隐患等问题。简易的机械矫正法存在的问题有：1.一般采用直径方向两点对应施加压力，易产生局部凹凸，矫正后回转支承套圈圆度误差改善效果不理想。2.矫正时存在应力集中和应力偏置问题，易使回转支承套圈产生断裂和翘曲变形。3.简易矫正设备不能自动判断矫正的压力施加点和压力机构的矫正行程，需要操作人员根据经验粗略估算，造成矫正的反复。

发明内容：

针对现有技术存在的问题，本发明提出回转支承套圈圆度误差自动检测与矫正装置，用于回转支承套圈圆度误差的自动检测与自动矫正。

本发明所提供的回转支承套圈圆度误差自动检测与矫正装置包括床身1、第一套圈支撑与回转驱动机构2A、第二套圈支撑与回转驱动机构2B、第三套圈支撑与回转驱动机构2C、第一圆度误差检测机构3A、第二圆度误差检测机构3B、第三圆度误差检测机构3C、第一圆度误差矫正机构4A、第二圆度误差矫正机构4B、第一升降与防翘曲机构5A、第二升降与防翘曲机构5B、第三升降与防翘曲机构5C以及数据采集运算与显示系统；所述床身1为检测与矫正装置的主体，所述第一套圈支撑与回转驱动机构2A、第二套圈支撑与回转驱动机构2B、第三套圈支撑与回转驱动机构2C、第一圆度误差矫正机构4A、第二圆度误差矫正机构4B、第一升降与防翘曲机构5A、第二升降与防翘曲机构5B、第三升降与防翘曲机构5C通过螺栓与定位销固定在所述床身1上，以保证各装置的定位精度；所述第一套圈支撑与回转驱动机构2A、第二套圈支撑与回转驱动机构2B、第三套圈支撑与回转驱动机构2C为三组结构相同的机构，三组机构位于同一水平面上，其中所述第一套圈支撑与回转驱动机构2A与所述第二套圈支撑与回转驱动机构2B以及所述第一套圈支撑与回转驱动机构2A与所述第三套圈支撑与回转驱动机构2C的水平面夹角均为150°；所述第一圆度误差检测机构3A、第二圆度误差检测机构3B、第三圆度误差检测机构3C为三组结构相同的机构，所述第一圆度误差检测机构3A、第二圆度误差检测机构3B、第三圆度误差检测机构3C均由螺栓与定位销分别固定于所述第一套圈支撑与回转驱动机构2A、第二套圈支撑与回转驱动机构2B、第三套圈支撑与回转驱动机构2C上，以保证检测精度；所述第一圆度误差检测机构3A、第二圆度误差检测机构3B、第三圆度误差检测机构3C的测头与所述第一套圈支撑与回转驱动机构2A、第二套圈支撑与回转驱动机构2B、第三套圈支撑与回转驱动机构2C的支撑面位于同一水平面上；所述第一圆度误差矫正机构4A、第二圆度误差矫正机构4B为两组结构相同的机构，两组机构水平面的夹角为180°，两组机构位于同一水平面上，所述第一圆度误差矫正机构4A、第二圆度误差矫正机构4B与所述第一套圈支撑与回转驱动机构2A的水平面夹角为90°；所述第一升降与防翘曲机构5A、第二升降与防翘曲机构5B、第三升降与防翘曲机构5C为三组结构相同的机构，三组机构位于同一水平面上且能够上下升降，其中所述第一升降与防翘曲机构5A与第二升降与防翘曲机构5B以及所述第一升降与防翘曲机构5A与所述第三升降与防翘曲机构5C的水平面夹角均为150°；所述数据采集运算与显示系统通过电源及通信电缆分别连接所述的第一套圈支撑与回转驱动机构2A、第二套圈支撑与回转驱动机构2B、第三套圈支撑与回转驱动机构2C、第一圆度误差检测机构3A、第二圆度误差检测机构3B、第三圆度误差检测机构3C、第一圆度误差矫正机构4A、第二圆度误差矫正机构4B、第一升降与防翘曲机构5A、第二升降与防翘曲机构5B、第三升降与防翘曲机构5C。所述数据采集运算与显示系统采集各机构当前的工作状态，经运算后发出运动指令并实时显示在人机界面上。

所述的第一套圈支撑与回转驱动机构2A由圆棍6、立轴7、圆锥滚子轴承8、小齿轮及电机组件9、电机与丝杆以及导轨移动副组件10组成；所述圆棍6内设有圆柱孔，外表面为台阶外圆柱，所述圆棍6的小直径外圆面滚花，用于驱动被测回转支承套圈旋转，所述圆棍6的外圆台阶面用于支撑回转支承的重力；位于所述圆棍6内圆中的两个背靠背的圆锥滚子轴承8与所述立轴7连接；所述圆棍6的下平面设有斜齿用于与垂直于所述圆棍6中心的所述小齿轮及电机组件9连接，电机驱动圆棍6带动回转支承套圈旋转；所述圆棍6以及所述小齿轮及电机组件9的下方设有所述电机与丝杆以及导轨移动副组件10。所述电机与丝杆以及导轨移动副组件10能够前后移动，以适应不同直径的回转支承套圈检测。

所述的第一圆度误差检测机构3A由连接支架11和涡流传感器12组成，所述连接支架11下方固定在所述第一套圈支撑与回转驱动装置2A上，所述涡流传感器12固定在所述连接支架11上方；所述涡流传感器12的检测方向为所述第一套圈支撑与回转驱动机构2A、第二套圈支撑与回转驱动机构2B、第三套圈支撑与回转驱动机构2C三组机构围成的圆的径向。

所述的第一圆度误差矫正机构4A由前端压头13、液压缸14、支架15组成；所述前端压头13采用螺栓连接固定在所述液压缸14的伸出轴上，所述液压缸14采用螺栓连接固定在所述支架15上；所述前端压头13与回转支承套圈接触面为一V型面，V型面两面夹角为170°，V型面与回转支承套圈接触点为两点，矫正时两个V型面与回转支承套圈为4点施加压力。

所述的第一升降与防翘曲机构5A由防翘曲压板16、支撑平板17、导柱18、升降油缸19组成；所述防翘曲压板16采用螺栓固接在所述支撑平板17上；所述支撑平板17采用螺栓连接固定在所述导柱18上；所述导柱18采用螺栓连接固定在所述升降油缸19上。当检测圆度误差时，升降油缸19经由导柱18带动支撑平板17下降至与套圈支撑与回转驱动装置2同一工作平面，卸下防翘曲压板16，保证圆度误差检测无干涉；当矫正圆度误差时，升降油缸19经由导柱18带动支撑平板17上升至与圆度误差矫正装置4同一工作平面，安装防翘曲压板16，保证矫正时回转支承套圈不会产生平面翘曲。

数据采集运算与显示系统包括数据采集卡、工控电脑以及显示屏，数据采集卡采集三个圆度误差检测装置的三个涡流传感器数据，并传输至工控电脑，经过数据运算后，确定圆度误差值以及矫正时压头施加压力位置、行程。由于采用了三个涡流传感器，将采集的信号进行离散快速傅立叶变换即可消除检测回转支承套圈偏心误差造成的干扰，提高检测精度。

本发明提供的回转支承套圈圆度误差自动检测与矫正装置集圆度误差检测与矫正功能于一体。首先可用于检测回转支承套圈在滚道和齿圈淬火后，圆度误差是否超差，未超差的零件可以直接进入下一道生产工序，超差的零件可使用本装置的矫正功能将其矫正至公差范围内。

本发明提供的回转支承套圈圆度误差自动检测与矫正装置用于生产后，可显著降低回转支承套圈滚道和齿圈的圆度误差，减小回转支承的启动力矩、提高运转平稳性、增加使用寿命。相对于简易的圆度误差检测与装置而言，本发明具有以下技术优势：

1、采用个均布的涡流传感器，对检测信号作离散快速傅立叶变换后，可消除回转支承套圈本身的偏心对检测结果的干扰，提高检测精度。

2、矫正采用四点施加压力，减小了矫正的应力集中情况。可避免矫正时回转支承套圈产生破裂，并减小矫正后的回弹量。

3、采用升降装置，使检测与矫正互不干涉，避免了矫正时损坏检测装置。采用防翘曲压板，避免了矫正时回转支承套圈平面方向产生翘曲。

附图说明：

图1：本发明装置结构示意图；

图2：本发明装置中第一套圈支撑与回转驱动机构2A的结构示意图；

图3：本发明装置中第一圆度误差检测机构3A结构示意图；

图4：本发明装置中第一圆度误差矫正机构4A结构示意图；

图5：本发明装置中第一升降与防翘曲机构5A结构示意图。

图中：1：床身；2A：第一套圈支撑与回转驱动机构；2B：第二套圈支撑与回转驱动机构；2C：第三套圈支撑与回转驱动机构；3A：第一圆度误差检测机构；3B：第二圆度误差检测机构；3C：第三圆度误差检测机构；4A：第一圆度误差矫正机构；4B：第二圆度误差矫正机构；5A：第一升降与防翘曲机构；5B：第二升降与防翘曲机构；5C：第三升降与防翘曲机构；6：圆棍；7：立轴；8：圆锥滚子轴承；9：小齿轮及电机组件；10：电机与丝杆以及导轨移动副组件；11：连接支架；12：涡流传感器；13：前端压头；14：液压缸；15：支架；16：防翘曲压板；17：支撑平板；18：导柱；19：升降油缸。

具体实施方式：

本发明装置工作过程如下：

1、当检测回转支承套圈圆度误差时，第一升降与防翘曲机构5A、第二升降与防翘曲机构5B、第三升降与防翘曲机构5C的油缸处于下降位置，去除各个升降与防翘曲装置上的防翘曲压板，回转支承由第一套圈支撑与回转驱动机构2A、第二套圈支撑与回转驱动机构2B、第三套圈支撑与回转驱动机构2C支撑和驱动旋转，旋转一周后由数据采集运算与显示系统可获得圆度误差值、矫正位置及矫正行程。

2、当圆度误差检测完成后，第一套圈支撑与回转驱动机构2A、第二套圈支撑与回转驱动机构2B、第三套圈支撑与回转驱动机构2C将经过矫正算法计算的回转支承套圈被矫正轴线对正第一圆度误差矫正机构4A、第二圆度误差矫正机构4B的压头。

3、第一升降与防翘曲机构5A、第二升降与防翘曲机构5B、第三升降与防翘曲机构5C上升至等待位置，第一套圈支撑与回转驱动机构2A、第二套圈支撑与回转驱动机构2B、第三套圈支撑与回转驱动机构2C的三个支撑辊向内(外)移动，脱离与回转支承套圈的接触。

4、完全脱离后，第一升降与防翘曲机构5A、第二升降与防翘曲机构5B、第三升降与防翘曲机构5C举升回转支承套圈至矫正位置，上紧各个升降与防翘曲机构上的防翘曲压板。

5、第一圆度误差矫正机构4A、第二圆度误差矫正机构4B的压力油缸前进，开始矫正。

6、矫正后，第一圆度误差矫正机构4A、第二圆度误差矫正机构4B的压力油缸后退至安全位置，第一升降与防翘曲机构5A、第二升降与防翘曲机构5B、第三升降与防翘曲机构5C下降至等待位置。

7、第一套圈支撑与回转驱动机构2A、第二套圈支撑与回转驱动机构2B、第三套圈支撑与回转驱动机构2C的三个支撑辊向外(内)移动，撑紧回转支承套圈，松开防翘曲压板。

8、第一套圈支撑与回转驱动机构2A、第二套圈支撑与回转驱动机构2B、第三套圈支撑与回转驱动机构2C驱动回转支承套圈旋转，检测圆度误差。如不满足结束矫正条件，则从第2步开始重复循环；如满足结束矫正条件，则第一套圈支撑与回转驱动机构2A、第二套圈支撑与回转驱动机构2B、第三套圈支撑与回转驱动机构2C停止转动，第一升降与防翘曲机构5A、第二升降与防翘曲机构5B、第三升降与防翘曲机构5C上升至等待位置，第一套圈支撑与回转驱动机构2A、第二套圈支撑与回转驱动机构2B、第三套圈支撑与回转驱动机构2C的三个支撑辊脱离与回转支承套圈的接触，取下回转支承套圈，至此回转支承套圈的圆度误差自动检测与矫正工序结束。

Claims

1.一种回转支承套圈圆度误差自动检测与矫正装置，其特征在于该装置包括床身(1)、第一套圈支撑与回转驱动机构(2A)、第二套圈支撑与回转驱动机构(2B)、第三套圈支撑与回转驱动机构(2C)、第一圆度误差检测机构(3A)、第二圆度误差检测机构(3B)、第三圆度误差检测机构(3C)、第一圆度误差矫正机构(4A)、第二圆度误差矫正机构(4B)、第一升降与防翘曲机构(5A)、第二升降与防翘曲机构(5B)、第三升降与防翘曲机构(5C)以及数据采集运算与显示系统；所述床身(1)为检测与矫正装置的主体，所述第一套圈支撑与回转驱动机构(2A)、第二套圈支撑与回转驱动机构(2B)、第三套圈支撑与回转驱动机构(2C)、第一圆度误差矫正机构(4A)、第二圆度误差矫正机构(4B)、第一升降与防翘曲机构(5A)、第二升降与防翘曲机构(5B)、第三升降与防翘曲机构(5C)通过螺栓与定位销固定在所述床身(1)上；所述第一套圈支撑与回转驱动机构(2A)、第二套圈支撑与回转驱动机构(2B)、第三套圈支撑与回转驱动机构(2C)为三组结构相同的机构，三组机构位于同一水平面上，其中所述第一套圈支撑与回转驱动机构(2A)与所述第二套圈支撑与回转驱动机构(2B)以及所述第一套圈支撑与回转驱动机构(2A)与所述第三套圈支撑与回转驱动机构(2C)的水平面夹角均为150°；所述第一圆度误差检测机构(3A)、第二圆度误差检测机构(3B)、第三圆度误差检测机构(3C)为三组结构相同的机构，所述第一圆度误差检测机构(3A)、第二圆度误差检测机构(3B)、第三圆度误差检测机构(3C)均由螺栓与定位销分别固定于所述第一套圈支撑与回转驱动机构(2A)、第二套圈支撑与回转驱动机构(2B)、第三套圈支撑与回转驱动机构(2C)上；所述第一圆度误差检测机构(3A)、第二圆度误差检测机构(3B)、第三圆度误差检测机构(3C)的测头与所述第一套圈支撑与回转驱动机构(2A)、第二套圈支撑与回转驱动机构(2B)、第三套圈支撑与回转驱动机构(2C)的支撑面位于同一水平面上；所述第一圆度误差矫正机构(4A)、第二圆度误差矫正机构(4B)为两组结构相同的机构，两组机构水平面的夹角为180°，两组机构位于同一水平面上，所述第一圆度误差矫正机构(4A)、第二圆度误差矫正机构(4B)与所述第一套圈支撑与回转驱动机构(2A)的水平面夹角为90°；所述第一升降与防翘曲机构(5A)、第二升降与防翘曲机构(5B)、第三升降与防翘曲机构(5C)为三组结构相同的机构，三组机构位于同一水平面上且能够上下升降，其中所述第一升降与防翘曲机构(5A)与第二升降与防翘曲机构(5B)以及所述第一升降与防翘曲机构(5A)与所述第三升降与防翘曲机构(5C)的水平面夹角均为150°；所述数据采集运算与显示系统通过电源及通信电缆分别连接所述的第一套圈支撑与回转驱动机构(2A)、第二套圈支撑与回转驱动机构(2B)、第三套圈支撑与回转驱动机构(2C)、第一圆度误差检测机构(3A)、第二圆度误差检测机构(3B)、第三圆度误差检测机构(3C)、第一圆度误差矫正机构(4A)、第二圆度误差矫正机构(4B)、第一升降与防翘曲机构(5A)、第二升降与防翘曲机构(5B)、第三升降与防翘曲机构(5C)；所述的第一套圈支撑与回转驱动机构(2A)由圆棍(6)、立轴(7)、圆锥滚子轴承(8)、小齿轮及电机组件(9)、电机与丝杆以及导轨移动副组件(10)组成；所述圆棍(6)内设有圆柱孔，外表面为台阶外圆柱，所述圆棍(6)的小直径外圆面滚花，用于驱动被测回转支承套圈旋转，所述圆棍(6)的外圆台阶面用于支撑回转支承的重力；位于所述圆棍(6)内圆中的两个背靠背的圆锥滚子轴承(8)与所述立轴(7)连接；所述圆棍(6)的下平面设有斜齿用于与垂直于所述圆棍(6)中心的所述小齿轮及电机组件(9)连接；所述圆棍(6)以及所述小齿轮及电机组件(9)的下方设有所述电机与丝杆以及导轨移动副组件(10)。

2.根据权利要求1所述的回转支承套圈圆度误差自动检测与矫正装置，其特征在于所述的第一圆度误差检测机构(3A)由连接支架(11)和涡流传感器(12)组成，所述连接支架(11)下方固定在所述第一套圈支撑与回转驱动机构(2A)上，所述涡流传感器(12)固定在所述连接支架(11)上方，所述涡流传感器(12)的检测方向为所述第一套圈支撑与回转驱动机构(2A)、第二套圈支撑与回转驱动机构(2B)、第三套圈支撑与回转驱动机构(2C)三组机构围成的圆的径向。

3.根据权利要求1所述的回转支承套圈圆度误差自动检测与矫正装置，其特征在于所述的第一圆度误差矫正机构(4A)由前端压头(13)、液压缸(14)、支架(15)组成；所述前端压头(13)采用螺栓连接固定在所述液压缸(14)的伸出轴上，所述液压缸(14)采用螺栓连接固定在所述支架(15)上；所述前端压头(13)与回转支承套圈接触面为一V型面，V型面两面夹角为170°，V型面与回转支承套圈接触点为两点，矫正时两个V型面与回转支承套圈为4点施加压力。

4.根据权利要求1所述的回转支承套圈圆度误差自动检测与矫正装置，其特征在于所述的第一升降与防翘曲机构(5A)由防翘曲压板(16)、支撑平板(17)、导柱(18)、升降油缸(19)组成；所述防翘曲压板(16)采用螺栓固接在所述支撑平板(17)上；所述支撑平板(17)采用螺栓连接固定在所述导柱(18)上；所述导柱(18)采用螺栓连接固定在所述升降油缸(19)上。