CN114777706B - 一种双列圆柱滚子轴承旋转精度的高精度测量装置 - Google Patents

Abstract

一种双列圆柱滚子轴承旋转精度的高精度测量装置，涉及轴承测量技术领域，用于解决手动方式检测圆柱滚子轴承径向跳动时测量精度低的问题。本发明包括机械台架、工作台、驱动组件和测量组件；驱动组件包括位于工作台上的内、外圈驱动单元，内圈驱动单元用于安装并驱动轴承内圈旋转；外圈驱动单元包括横向驱动机构和外圈旋转驱动机构，横向驱动机构驱使移动基板在工作台上沿横向滑动，对轴承外圈施加径向载荷；外圈旋转驱动机构通过摩擦轮驱动轴承外圈旋转；移动基板上具有位移传感器，位移传感器测头作用在轴承外圈。轴承内、外圈旋转时，测量电箱将位移传感器检测数据放大后上传至计算机。本发明可以实现对圆柱滚子轴承径向跳动的高效高精度检测。

Description

一种双列圆柱滚子轴承旋转精度的高精度测量装置

技术领域

本发明涉及轴承测量技术领域，具体地说是一种双列圆柱滚子轴承旋转精度的高精度测量装置。

背景技术

轴承的旋转精度包括轴承内圈和外圈的径向跳动、轴向跳动的测量，是衡量成品精密轴承质量的重要参数。根据GB307.2-2005《滚动轴承测量和检验的原则及方法》“14 测量径向跳动的原则”中的要求，适用于圆柱滚子轴承测量的测量方法为14.2 成套轴承内圈径向跳动的测量（如图1所示）以及14.4 成套轴承外圈径向跳动的测量（如图2所示）。

目前，向心球轴承的旋转精度测量仪可以通过精密轴系和传感器进行高精度测量。但检测时加载方向为轴向加载，测量参数包括内圈的径向跳动和轴向跳动指标，以及外圈的径向跳动和轴向跳动指标。圆柱滚子轴承外圈或内圈为可分离型，不能承受轴向载荷，因此不能采用向心球轴承旋转精度的测量方式对圆柱滚子轴承旋转精度进行测量。

在轴承行业，圆柱滚子轴承的生产厂家一般采用机械台架，通过手动方式进行旋转精度的测量，主观误差大，测量精度低。行业需要一种高精度的圆柱滚子轴承尤其是双列圆柱滚子轴承的旋转精度测量装置。

发明内容

本发明的目的在于一种双列圆柱滚子轴承旋转精度的高精度测量装置，用于解决手动方式对圆柱滚子轴承径向跳动进行检测时测量精度低的问题。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：一种双列圆柱滚子轴承旋转精度的高精度测量装置，包括机械台架，所述机械台架顶部具有工作台，所述工作台上具有驱动组件和测量组件，所述驱动组件包括位于工作台上的内圈驱动单元和外圈驱动单元，其特征在于，所述内圈驱动单元通过内圈芯轴安装被测轴承，并通过所述内圈驱动单元驱动被测轴承内圈旋转；所述外圈驱动单元包括横向驱动机构和外圈旋转驱动机构，所述横向驱动机构驱使外圈旋转驱动机构在工作台上沿横向滑动；所述外圈旋转驱动机构包括位于横向驱动机构上的外圈驱动电机，所述外圈驱动电机输出端具有驱动摩擦轮，所述驱动摩擦轮与被测轴承外圈外壁接触挤压时对被测轴承施加径向载荷，并带动被测轴承外圈的旋转。

进一步地，所述测量组件包括位移传感器及传感器调整架，所述位移传感器通过传感器调整架安装在移动基板上，所述横向驱动机构驱使移动基板在工作台上沿横向滑动时，所述位移传感器的测头接触被测轴承外圈的外壁中央；所述位移传感器与位于机械台架上的测量电箱信号连接，所述测量电箱将位移传感器检测数据放大后上传至计算机。

进一步地，所述内圈驱动单元与内圈芯轴之间具有高精度密珠轴系。

进一步地，所述横向驱动机构包括滑动设置在所述工作台顶部的移动基板、位于所述工作台顶部的加载气缸，所述加载气缸活塞杆与移动基板固定连接。

进一步地，所述工作台顶部具有导轨，所述移动基板与导轨滑动连接。

进一步地，所述移动基板上具有与驱动摩擦轮同心设置的辅助轮，所述驱动摩擦轮和辅助轮同时与被测轴承外圈外壁接触；或/和所述驱动摩擦轮和辅助轮分居位移传感器的两侧。

进一步地，所述位移传感器通过传感器调整架对传感器示值进行粗调和微调。

进一步地，所述传感器调整架上具有高度调整结构，所述高度调整结构用于调节位移传感器在传感器调整架上的高度位置以适应不同直径的轴承测量需要；或/和

所述传感器调整架上具有纵向调整结构，所述纵向调整结构用于调节位移传感器在传感器调整架上的纵向位置以适应不同宽度的轴承测量需要。

进一步地，所述高度调整结构包括位于传感器调整架上的立柱，所述位移传感器固定在传感器安装板上，所述传感器安装板沿立柱纵向滑动，并在所述立柱与传感器安装板之间设有顶丝。

进一步地，所述纵向调整结构包括位于移动基板与传感器调整架之间的顶丝，所述传感器调整架沿纵向与移动基板滑动连接。

本发明的有益效果是：本发明提供的一种双列圆柱滚子轴承旋转精度的高精度测量装置，具有以下优点：

（1）本发明在对圆柱滚子轴承旋转精度进行测量时，对圆柱滚子轴承外圈施加径向载荷，可以保持圆柱滚子轴承外圈与内圈之间沿轴向的相对固定；

（2）检测外圈或内圈径向跳动的位移传感器与被测轴承中部接触，可以保证测量精度；

（3）通过横向驱动机构驱动摩擦轮接触轴承外圈，可为轴承提供径向载荷。通过改变气缸的气压，可以改变被测轴承径向载荷的大小；

（4）测量时，可以快速实现内圈和外圈径向跳动测量的转换。驱动轴承内圈旋转，外圈驱动电机抱死，可以测量轴承内圈的径向跳动；内圈驱动电机抱死，外圈驱动电机通过摩擦轮驱动轴承外圈旋转，可以测量轴承外圈的径向跳动；

（5）本发明通过自动化的设备对被测轴承进行旋转驱动、径向跳动检测，可避免人为操作带来的误差，同时提高测量效率。

附图说明

图1为GB307.2-2005中成套轴承内圈径向跳动测量方法示意图；

图2为GB307.2-2005中成套轴承外圈径向跳动测量方法示意图；

图3为本发明测量对象双列圆柱滚子轴承剖视图；

图4为本发明的主视图；

图5为测量组件俯视图；

图中：1测量和驱动组件，2工作台，3机械台架，4测量电箱，5计算机，6内圈驱动电机，7高精度密珠轴系，8内圈芯轴，9被测轴承，10辅助轮，11外圈驱动电机，12驱动摩擦轮，13位移传感器，14传感器调整架，15移动基板，16导轨，17加载气缸，18外圈，19内圈，20锥度芯轴，21顶尖。

具体实施方式

如图1所示，在GB307.2-2005中，测量成套轴承内圈19旋转精度时，将成套轴承装在锥度芯轴20上，并将锥度芯轴20装在两顶尖21之间，以保证其精确旋转。指示仪置于外圈18外表面，并尽可能地靠近外圈18滚道中部。外圈18保持静止，并保证其重量由滚动体承受。锥度芯轴20旋转一周，读取指示仪读数。径向跳动 Kia 为 指示仪最大与最小读数之差。

如图2所示，在GB307.2-2005中，测量成套轴承外圈18旋转精度时，将成套轴承装在锥度芯轴20上，并将锥度芯轴20安装在两顶尖21之间，以保证其精确旋转。指示仪置于外圈18外表面，并尽可能地靠近外圈18滚道中部。内圈19保持静止，外圈18旋转一周，读取指示仪读数，成套轴承外圈的径向跳动 Kea 为指示仪最大与最小读数之差。

如图3所示，本发明中的被测对象为双列圆柱滚子轴承，轴承的内圈或外圈无挡边，需要在测量过程中限制内圈相对外圈沿轴向的相对移动。

如图4、图5所示，本发明包括测量和驱动组件1、工作台2、机械台架3、测量电箱4和计算机5，下面结合附图对本发明进行详细描述。

如图4、图5所示，双列圆柱滚子轴承旋转精度的高精度测量装置包括机械台架3，机械台架3为整个测量装置的支撑部件，机械台架3顶部具有花岗岩材质的工作台2，工作台2上具有测量和驱动组件1；测量和驱动组件1包括驱动组件和测量组件；驱动组件包括内圈驱动单元和外圈驱动单元。

驱动组件中的内圈驱动单元包括位于工作台2上的内圈驱动电机6、高精度密珠轴系7和内圈芯轴8，高精度密珠轴系7一端联接内圈驱动电机6，高精度密珠轴系7另一端与内圈芯轴8安装固定，测量时将被测轴承9锁紧固定在内圈芯轴8上；内圈驱动电机6通过高精度密珠轴系7驱动内圈芯轴8的旋转，进而驱动轴承内圈的旋转，被测轴承9为图3所示的双列圆柱滚子轴承。

驱动组件中的外圈驱动单元包括横向驱动机构和外圈旋转驱动机构，横向驱动机构包括移动基板15、导轨16、加载气缸17。加载气缸17活塞杆与移动基板15固定连接。工作台2顶部具有导轨16，移动基板15与导轨16滑动连接。通过加载气缸17活塞杆的伸缩，驱动移动基板15在工作台2顶部沿横向的移动，且导轨16的设置，用于保证移动基板15的移动精度。

外圈旋转驱动机构包括外圈驱动电机11、驱动摩擦轮12和辅助轮10。外圈驱动电机11位于移动基板15上，外圈驱动电机11输出端具有驱动摩擦轮12，驱动摩擦轮12与被测轴承9外圈外壁接触挤压时对被测轴承9施加径向载荷，并带动被测轴承9外圈的旋转。为保证被测轴承9在驱动摩擦轮12的驱动下旋转时不会产生偏斜，移动基板15上具有与驱动摩擦轮12同心设置的辅助轮10，驱动摩擦轮12和辅助轮10同时与被测轴承9外圈外壁接触；或/和驱动摩擦轮12和辅助轮10分居位移传感器13的两侧。驱动摩擦轮12与被测轴承9一端的外壁接触，辅助轮10与被测轴承9另一端的外壁接触，这样驱动摩擦轮12和辅助轮10配合作用压住整个被测轴承9，避免被测轴承9旋转时发生沿轴向的偏斜，保证被测轴承9在旋转驱动机构的作用下旋转时的精度。

测量组件包括位移传感器13、传感器调整架14。传感器调整架14固定在移动基板15上，位移传感器13可调节的安装在传感器调整架14上。由于被测轴承9型号不同，被测轴承直径、宽度均不同，为适应对不同尺寸被测轴承9的检测需要，通过传感器调整架14对位移传感器13的高度位置、纵向位置进行调节，为此，在传感器调整架14上具有高度调整结构，高度调整结构用于调节位移传感器13在传感器调整架14上的高度位置以适应不同直径的轴承测量需要；传感器调整架14上具有纵向调整结构，纵向调整结构用于调节位移传感器13在传感器调整架14上的纵向位置以适应不同宽度的轴承测量需要。高度调整结构包括位于传感器调整架14上的立柱，位移传感器固定在传感器安装板上，传感器安装板沿纵向滑动设置在立柱上，并在立柱与传感器安装板之间设有顶丝；沿立柱滑动传感器安装板，实现对位移传感器高度调节，以适应不同直径的被测轴承径向跳动检测；通过顶丝实现传感器安装板与立柱之间的锁紧。纵向调整结构包括位于移动基板15与传感器调整架14之间的顶丝，传感器调整架14沿纵向与移动基板15滑动连接进而实现对位移传感器纵向方向的位置调节，通过顶丝实现传感器调整架14与移动基板15之间的锁紧固定。

对被测轴承9内圈进行径向跳动检测时，外圈旋转驱动机构断电抱死，此时旋转驱动装置的驱动摩擦轮12在加载气缸17的作用下与被测轴承9外圈保持接触，以阻止被测轴承外圈18转动，同时驱动摩擦轮12和辅助轮10作用在轴承外圈，为轴承提供径向载荷，通过调整气缸17的气压改变被测轴承9的径向载荷大小。内圈驱动电机6旋转，通过内圈芯轴8带动被测轴承9内圈19转动，被测轴承9内圈19旋转一周，位移传感器13沿被测轴承9外圈滑动一周，测得径向跳动数值，该径向跳动数值由位移传感器13传递至被测电箱4，在被测电箱4内对径向跳动数值进行放大后，上传至计算机5内的测量软件，并在计算机5上显示，绘制出被测轴承9内圈径向跳动曲线。

对被测轴承9外圈进行径向跳动检测时，旋转驱动机构通电处于工作状态，内圈驱动电机断电抱死。此时旋转驱动装置的驱动摩擦轮12和辅助轮10在加载气缸17的作用下与被测轴承9外圈保持接触，为轴承提供径向载荷，通过调整气缸17的气压改变被测轴承9的径向载荷大小。此时旋转驱动装置的驱动摩擦轮12和旋转驱动机构的驱动摩擦轮12在外圈驱动电机11的作用下旋转，通过摩擦带动被测轴承9外圈18旋转。被测轴承9外圈18旋转一周，位移传感器13沿被测轴承9外圈滑动一周，测得径向跳动数值，该径向跳动数值由位移传感器13传递至被测电箱4，在被测电箱4内对径向跳动数值进行放大后，上传至计算机5内的测量软件，并在计算机5上显示，绘制出被测轴承9内圈径向跳动曲线。

本发明提供的一种双列圆柱滚子轴承旋转精度的高精度测量装置，在对圆柱滚子轴承旋转精度进行测量时，对圆柱滚子轴承外圈施加径向载荷，可以保持圆柱滚子轴承外圈与内圈之间沿轴向的相对固定；检测外圈或内圈径向跳动的位移传感器与被测轴承中部接触，可以保证测量精度；通过横向驱动机构驱动摩擦轮接触轴承外圈，可为轴承提供径向载荷。通过改变气缸的气压，可以改变被测轴承径向载荷的大小；测量时，可以快速实现内圈和外圈径向跳动测量的转换。驱动轴承内圈旋转，外圈驱动电机抱死，可以测量轴承内圈的径向跳动；内圈驱动电机抱死，外圈驱动电机通过摩擦轮驱动轴承外圈旋转，可以测量轴承外圈的径向跳动；本发明通过自动化的设备对被测轴承进行旋转驱动、径向跳动检测，可避免人为操作带来的误差，同时提高测量效率。

Claims (9)

1.一种双列圆柱滚子轴承旋转精度的高精度测量装置，包括机械台架，所述机械台架顶部具有工作台，所述工作台上具有驱动组件和测量组件，所述驱动组件包括位于工作台上的内圈驱动单元和外圈驱动单元，其特征在于，所述内圈驱动单元通过内圈芯轴安装被测轴承，并通过所述内圈驱动单元驱动被测轴承内圈旋转；所述外圈驱动单元包括横向驱动机构和外圈旋转驱动机构，所述横向驱动机构驱使外圈旋转驱动机构在工作台上沿横向滑动；所述外圈旋转驱动机构包括位于横向驱动机构上的外圈驱动电机，所述外圈驱动电机输出端具有驱动摩擦轮，所述驱动摩擦轮与被测轴承外圈外壁接触挤压时对被测轴承施加径向载荷，并带动被测轴承外圈的旋转；所述测量组件包括位移传感器及传感器调整架，所述位移传感器通过传感器调整架安装在移动基板上，所述横向驱动机构驱使移动基板在工作台上沿横向滑动时，所述位移传感器的测头接触被测轴承外圈的外壁中央；所述位移传感器与位于机械台架上的测量电箱信号连接，所述测量电箱将位移传感器检测数据放大后上传至计算机。

2.根据权利要求1所述的双列圆柱滚子轴承旋转精度的高精度测量装置，其特征在于，所述内圈驱动单元与内圈芯轴之间具有高精度密珠轴系。

3.根据权利要求1所述的双列圆柱滚子轴承旋转精度的高精度测量装置，其特征在于，所述横向驱动机构包括滑动设置在所述工作台顶部的移动基板、位于所述工作台顶部的加载气缸，所述加载气缸活塞杆与移动基板固定连接。

4.根据权利要求1所述的双列圆柱滚子轴承旋转精度的高精度测量装置，其特征在于，所述工作台顶部具有导轨，所述移动基板与导轨滑动连接。

5.根据权利要求4所述的双列圆柱滚子轴承旋转精度的高精度测量装置，其特征在于，所述移动基板上具有与驱动摩擦轮同心设置的辅助轮，所述驱动摩擦轮和辅助轮同时与被测轴承外圈外壁接触；或/和所述驱动摩擦轮和辅助轮分居位移传感器的两侧。

6.根据权利要求1所述的双列圆柱滚子轴承旋转精度的高精度测量装置，其特征在于，所述位移传感器通过传感器调整架对传感器示值进行粗调和微调。

7.根据权利要求6所述的双列圆柱滚子轴承旋转精度的高精度测量装置，其特征在于，所述传感器调整架上具有高度调整结构，所述高度调整结构用于调节位移传感器在传感器调整架上的高度位置以适应不同直径的轴承测量需要；或/和

所述传感器调整架上具有纵向调整结构，所述纵向调整结构用于调节位移传感器在传感器调整架上的纵向位置以适应不同宽度的轴承测量需要。

8.根据权利要求7所述的双列圆柱滚子轴承旋转精度的高精度测量装置，其特征在于，所述高度调整结构包括位于传感器调整架上的立柱，所述位移传感器固定在传感器安装板上，所述传感器安装板沿立柱纵向滑动，并在所述立柱与传感器安装板之间设有顶丝。

9.根据权利要求7所述的双列圆柱滚子轴承旋转精度的高精度测量装置，其特征在于，所述纵向调整结构包括位于移动基板与传感器调整架之间的顶丝，所述传感器调整架沿纵向与移动基板滑动连接。