專利名稱：陶瓷球表面質(zhì)量檢測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機(jī)電領(lǐng)域，尤其是陶瓷球表面質(zhì)量檢測(cè)裝置。
背景技術(shù)：
隨著世界航空、航天事業(yè)的蓬勃發(fā)展，氮化硅陶瓷具有優(yōu)良的綜合性能，具備滾動(dòng) 軸承所要求的全部重要特性，因此對(duì)陶瓷球的表面質(zhì)量檢測(cè)是必不可少的?；趫D像處理 的檢測(cè)技術(shù)不只適用于陶瓷材料，也適合別的其他材料，能夠檢測(cè)微小的缺陷。陶瓷軸承在 制藥、化工、紡織、航空航天、冶金、機(jī)械、石油、交通、電子、軍事裝備等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用 前景和越來越明顯的市場(chǎng)空間。隨著陶瓷材料應(yīng)用的日益廣泛，因此對(duì)陶瓷材料的檢測(cè)也 是至關(guān)重要的。目前，國內(nèi)主要采用的還是人工目檢的方法，國外雖然有射線檢測(cè)、超聲波檢測(cè)、 滲透檢測(cè)與光學(xué)顯微鏡下目檢相結(jié)合、激光散射檢測(cè)技術(shù)。每種檢測(cè)方法都能夠檢測(cè)到一 定尺寸和形態(tài)的表面和此表面缺陷，但又有各自的局限性。且都是采用螺旋共軛軸展開法 對(duì)球進(jìn)行檢測(cè)，這樣在實(shí)際使用中存在2個(gè)缺點(diǎn)1)展開輪與陶瓷球之間的運(yùn)動(dòng)為滾動(dòng)和 滑動(dòng)結(jié)合，其運(yùn)動(dòng)軌跡無法精確確定；2)展開輪表面磨損后失去了原有的形狀，使陶瓷球 不能按設(shè)計(jì)軌跡展開，這樣就會(huì)在檢測(cè)時(shí)存在盲區(qū)。

發(fā)明內(nèi)容
本裝置為一種陶瓷球表面質(zhì)量檢測(cè)裝置，該裝置采用螺旋球帶展開法或平行球帶 展開法代替目前的螺旋共軛軸展開法，使用夾具帶動(dòng)球強(qiáng)制旋轉(zhuǎn)，在轉(zhuǎn)動(dòng)軸的法截面內(nèi)使 顯微鏡一CCD系統(tǒng)繞球轉(zhuǎn)動(dòng)從而實(shí)現(xiàn)球面展開。本裝置適用于所有表面缺陷細(xì)微、體積不 是很大的球檢測(cè)。本裝置包括機(jī)架1、夾緊組件、球升降組件、球豎直旋轉(zhuǎn)組件、球水平旋轉(zhuǎn)組件和顯 微鏡擺動(dòng)組件組成。夾緊組件、球升降組件、球豎直旋轉(zhuǎn)組件、球水平旋轉(zhuǎn)組件分別靠螺釘 安裝在機(jī)架1上。夾緊組件和球豎直旋轉(zhuǎn)組件水平安裝在機(jī)架1的水平臺(tái)面上，其中心線 在一條線上；球水平旋轉(zhuǎn)組件和球升降組件安裝在機(jī)架1的水平臺(tái)面下面，球水平旋轉(zhuǎn)組 件安裝在載物臺(tái)上，載物臺(tái)的中心線與球水平旋轉(zhuǎn)軸中心線重合，載物臺(tái)的軸中心線豎直 方向，與夾緊組件的中心線垂直；顯微鏡擺動(dòng)組件機(jī)架1的水平臺(tái)面上面，中心線與夾緊組 件的中心線垂直，其中心線與球水平旋轉(zhuǎn)組件的中心線在水平方向叉開一點(diǎn)距離。夾緊組件包括動(dòng)支座25、推拉軸23、電磁鐵24、直線軸承22、深溝球軸承21和動(dòng) 夾具20。動(dòng)夾具20通過滾動(dòng)軸承21安裝在推拉軸23上，推拉軸23連接到然后電磁鐵24 的推桿上，電磁鐵24用螺釘固定在動(dòng)支座25上，直線軸承22固定在動(dòng)支座25的孔中，推 拉軸23穿過直線軸承22實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)，動(dòng)支座25可以在機(jī)架1的水平臺(tái)面上適當(dāng)調(diào)整左 右位置并通過螺釘固定。球升降組件包括步進(jìn)電機(jī)2、同步帶輪3、同步帶4、絲杠5、同步帶輪6、深溝球軸承 7、軸承座8、下底座9、螺母10、滑塊11、導(dǎo)軌12及過渡連接件。同步帶輪3通過頂絲固定在步進(jìn)電機(jī)2上，同步帶輪6固定在絲杠5上，步進(jìn)電機(jī)2固定在下底座9上，絲杠5的下 側(cè)的光軸部分安裝深溝球軸承7，軸承7通過軸承座8固定在下底座9上。螺母10安裝在 絲杠5上形成絲杠螺母副，螺母10通過過渡連接件和滑塊11連接，滑塊11安裝在導(dǎo)軌12 上，導(dǎo)軌12通過螺釘固定在下底座9上，導(dǎo)軌12的方向和絲杠的方向一致。球水平旋轉(zhuǎn)組件包括套筒13、頂夾具16、同步帶輪15、深溝球軸承14、同步帶31、 同步帶輪32、步進(jìn)電機(jī)33、電機(jī)座34。頂夾具16固定在同步帶輪15上，同步帶輪15內(nèi)部 安裝深溝球軸承14，深溝球軸承14安裝在套筒13上，套筒13安裝在螺母10上。同步帶輪 32通過頂絲固定在步進(jìn)電機(jī)33的軸上，同步帶輪32和同步帶輪15通過同步帶31連接起 來。步進(jìn)電機(jī)33固定在電機(jī)座34上，電機(jī)座34固定在套筒13上。球豎直旋轉(zhuǎn)組件包括靜夾具18、步進(jìn)電機(jī)17，通過緊固螺釘連接在一起。步進(jìn)電 機(jī)17通過安裝座固定到機(jī)架1的水平臺(tái)面上。顯微鏡擺動(dòng)組件包括顯微鏡19、顯微鏡支架30、深溝球軸承29、擺軸28、步進(jìn)電機(jī) 26和擺支座27。顯微鏡19安裝在顯微鏡支架30上，顯微鏡支架30安裝在擺軸28上，擺 軸28通過深溝球軸承29安裝在擺支座27上，擺軸28的一端與步進(jìn)電機(jī)26通過頂絲相連， 步進(jìn)電機(jī)26安裝在擺支座27上。本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)(1)可以實(shí)現(xiàn)平行球帶展開法或螺旋球帶展開法對(duì)球進(jìn)行檢測(cè)；(2)采用電磁鐵進(jìn)行夾緊，可以提高夾緊速度，即提高了檢測(cè)速度；


圖1為本發(fā)明的陶瓷球表面質(zhì)量檢測(cè)裝置的主視圖；圖2為本發(fā)明的陶瓷球表面質(zhì)量檢測(cè)裝置的左視圖。
具體實(shí)施例方式結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明本裝置為一種陶瓷球表面質(zhì)量檢測(cè)裝置，該裝置采用螺旋球帶展開法或平行球帶 展開法代替目前的螺旋共軛軸展開法，使用夾具帶動(dòng)球強(qiáng)制旋轉(zhuǎn)，在轉(zhuǎn)動(dòng)軸的法截面內(nèi)使 顯微鏡一CCD系統(tǒng)繞球轉(zhuǎn)動(dòng)從而實(shí)現(xiàn)球面展開。本裝置適用于所有表面缺陷細(xì)微、體積不 是很大的球檢測(cè)。本裝置包括機(jī)架1、夾緊組件、球升降組件、球豎直旋轉(zhuǎn)組件、球水平旋轉(zhuǎn)組件和顯 微鏡擺動(dòng)組件組成。夾緊組件、球升降組件、球豎直旋轉(zhuǎn)組件、球水平旋轉(zhuǎn)組件分別靠螺釘 安裝在機(jī)架1上。夾緊組件和球豎直旋轉(zhuǎn)組件水平安裝在機(jī)架1的水平臺(tái)面上，其中心線 在一條線上；球水平旋轉(zhuǎn)組件和球升降組件安裝在機(jī)架1的水平臺(tái)面下面，球水平旋轉(zhuǎn)組 件安裝在載物臺(tái)上，載物臺(tái)的中心線與球水平旋轉(zhuǎn)軸中心線重合，載物臺(tái)的軸中心線豎直 方向，與夾緊組件的中心線垂直；顯微鏡擺動(dòng)組件機(jī)架1的水平臺(tái)面上面，中心線與夾緊組 件的中心線垂直，其中心線與球水平旋轉(zhuǎn)組件的中心線在水平方向叉開一點(diǎn)距離。夾緊組件包括動(dòng)支座25、推拉軸23、電磁鐵24、直線軸承22、深溝球軸承21和動(dòng) 夾具20。動(dòng)夾具20通過滾動(dòng)軸承21安裝在推拉軸23上，推拉軸23連接到然后電磁鐵24 的推桿上，電磁鐵24用螺釘固定在動(dòng)支座25上，直線軸承22固定在動(dòng)支座25的孔中，推
4拉軸23穿過直線軸承22實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)，動(dòng)支座25可以在機(jī)架1的水平臺(tái)面上適當(dāng)調(diào)整左 右位置并通過螺釘固定。球升降組件包括步進(jìn)電機(jī)2、同步帶輪3、同步帶4、絲杠5、同步帶輪6、深溝球軸承 7、軸承座8、下底座9、螺母10、滑塊11、導(dǎo)軌12及過渡連接件。同步帶輪3通過頂絲固定 在步進(jìn)電機(jī)2上，同步帶輪6固定在絲杠5上，步進(jìn)電機(jī)2固定在下底座9上，絲杠5的下 側(cè)的光軸部分安裝深溝球軸承7，軸承7通過軸承座8固定在下底座9上。螺母10安裝在 絲杠5上形成絲杠螺母副，螺母10通過過渡連接件和滑塊11連接，滑塊11安裝在導(dǎo)軌12 上，導(dǎo)軌12通過螺釘固定在下底座9上，導(dǎo)軌12的方向和絲杠的方向一致。球水平旋轉(zhuǎn)組件包括套筒13、頂夾具16、同步帶輪15、深溝球軸承14、同步帶31、 同步帶輪32、步進(jìn)電機(jī)33、電機(jī)座34。頂夾具16固定在同步帶輪15上，同步帶輪15內(nèi)部 安裝深溝球軸承14，深溝球軸承14安裝在套筒13上，套筒13安裝在螺母10上。同步帶輪 32通過頂絲固定在步進(jìn)電機(jī)33的軸上，同步帶輪32和同步帶輪15通過同步帶31連接起 來。步進(jìn)電機(jī)33固定在電機(jī)座34上，電機(jī)座34固定在套筒13上。球豎直旋轉(zhuǎn)組件包括靜夾具18、步進(jìn)電機(jī)17，通過緊固螺釘連接在一起。步進(jìn)電 機(jī)17通過安裝座固定到機(jī)架1的水平臺(tái)面上。顯微鏡擺動(dòng)組件包括顯微鏡19、顯微鏡支架30、深溝球軸承29、擺軸28、步進(jìn)電機(jī) 26和擺支座27。顯微鏡19安裝在顯微鏡支架30上，顯微鏡支架30安裝在擺軸28上，擺 軸28通過深溝球軸承29安裝在擺支座27上，擺軸28的一端與步進(jìn)電機(jī)26通過頂絲相連， 步進(jìn)電機(jī)26安裝在擺支座27上。對(duì)于球的展開有三種展開方式螺旋共軛軸展開，平行球帶展開，螺旋球帶展開。 本裝置只需對(duì)檢測(cè)裝置采用不同的控制方式就可以實(shí)現(xiàn)后兩種的展開方式。1對(duì)顯微鏡間歇擺動(dòng)，可以實(shí)現(xiàn)平行球帶展開方式的球體表面質(zhì)量檢測(cè)展開步驟首先用手把球放在頂夾具16上，然后球升降組件動(dòng)作，步進(jìn)電機(jī)2運(yùn) 動(dòng)，通過同步帶輪3、同步帶4和同步帶輪6組成的帶傳動(dòng)帶動(dòng)絲杠5轉(zhuǎn)動(dòng)，步進(jìn)電機(jī)26驅(qū) 動(dòng)擺軸28擺動(dòng)，帶動(dòng)顯微鏡支架30、顯微鏡19擺動(dòng)到一個(gè)極限位置(不妨設(shè)為左極限位 置)。當(dāng)頂夾具16上升到適當(dāng)?shù)奈恢?，推拉軸23、動(dòng)夾具20、滾動(dòng)軸承22在電磁鐵24的推 力下把球夾緊，然后在步進(jìn)電機(jī)2的驅(qū)動(dòng)下，頂夾具15回到初始位置。球豎直旋轉(zhuǎn)組件動(dòng) 作，步進(jìn)電機(jī)17驅(qū)動(dòng)靜夾具18、被檢測(cè)的球、動(dòng)夾具20 —起開始豎直轉(zhuǎn)動(dòng)，顯微鏡19開始 擺動(dòng)一定角度，當(dāng)球豎直旋轉(zhuǎn)一周，顯微鏡再擺動(dòng)一定角度，如此循環(huán)，直到顯微鏡擺到另 一個(gè)極限位置(右極限位置)；球升降組件動(dòng)作，頂夾具16開始上升，上升到合適位置，電 磁鐵24松開，球落在頂夾具16上。然后球水平旋轉(zhuǎn)組件動(dòng)作，步進(jìn)電機(jī)33驅(qū)動(dòng)同步帶輪 32、同步帶31和同步帶輪15組成的帶傳動(dòng)帶動(dòng)頂夾具16轉(zhuǎn)動(dòng)90°。電磁鐵24再次夾緊， 球升降組件動(dòng)作使頂夾具16再次回到原始位置，球又開始豎直轉(zhuǎn)動(dòng)，顯微鏡又開始一步步 的間斷性的往回?cái)[動(dòng)，直到顯微鏡擺到另一個(gè)極限位置(左極限位置)，從而完成對(duì)球的檢 測(cè)。這種展開方式在檢測(cè)過程中，顯微鏡的擺動(dòng)是間歇性的，容易實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)控制，檢測(cè)
精度尚。2對(duì)顯微鏡連續(xù)擺動(dòng)，可以實(shí)現(xiàn)螺旋球帶展開方式的球體表面質(zhì)量檢測(cè)展開步驟首先用手把球放在頂夾具16上，然后球升降組件動(dòng)作，步進(jìn)電機(jī)2運(yùn)
5動(dòng)，通過同步帶輪3、同步帶4和同步帶輪6組成的帶傳動(dòng)帶動(dòng)絲杠5轉(zhuǎn)動(dòng)，步進(jìn)電機(jī)26驅(qū) 動(dòng)擺軸28擺動(dòng)，帶動(dòng)顯微鏡支架30、顯微鏡19擺動(dòng)到一個(gè)極限位置(不妨設(shè)為左極限位 置)。當(dāng)頂夾具16上升到適當(dāng)?shù)奈恢?，推拉軸23、動(dòng)夾具20、直線軸承22在電磁鐵24的推 力下把球夾緊，然后在步進(jìn)電機(jī)2的驅(qū)動(dòng)下，頂夾具16回到初始位置。球豎直旋轉(zhuǎn)組件動(dòng) 作，步進(jìn)電機(jī)17驅(qū)動(dòng)靜夾具18、被檢測(cè)的球、動(dòng)夾具20 —起開始豎直轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)顯微鏡19 開始擺動(dòng)，直到擺到另一個(gè)極限位置(右極限位置)；載物臺(tái)組件開始上升，上升到合適位 置，電磁鐵24松開，球落在頂夾具16上，然后球水平旋轉(zhuǎn)組件動(dòng)作，步進(jìn)電機(jī)33驅(qū)動(dòng)同步 帶輪32、同步帶31、同步帶輪15組成的帶傳動(dòng)帶動(dòng)頂夾具16轉(zhuǎn)動(dòng)90°，電磁鐵24再次夾 緊，頂夾具16通過球升降組件再次回到原始位置，球又開始豎直轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)顯微鏡開始往 回?cái)[到第一個(gè)極限位置(左極限位置)，從而完成對(duì)球的檢測(cè)。
螺旋球帶展開方式與平行球帶展開相比，檢測(cè)速度較快，監(jiān)測(cè)精度稍低。
權(quán)利要求
一種陶瓷球表面質(zhì)量檢測(cè)裝置，該裝置包括機(jī)架(1)、夾緊組件、球升降組件、球豎直旋轉(zhuǎn)組件、球水平旋轉(zhuǎn)組件和顯微鏡擺動(dòng)組件，夾緊組件、球升降組件、球豎直旋轉(zhuǎn)組件、球水平旋轉(zhuǎn)組件分別安裝在機(jī)架(1)上。其特征在于所述夾緊組件和球豎直旋轉(zhuǎn)組件水平安裝在機(jī)架(1)的水平臺(tái)面上，其中心線在一條線上；球水平旋轉(zhuǎn)組件和球升降組件安裝在機(jī)架(1)的水平臺(tái)面下面，球水平旋轉(zhuǎn)組件安裝在載物臺(tái)上，載物臺(tái)的中心線與球水平旋轉(zhuǎn)軸中心線重合，載物臺(tái)的軸中心線豎直方向，與夾緊組件的中心線垂直；顯微鏡擺動(dòng)組件機(jī)架1的水平臺(tái)面上面，中心線與夾緊組件的中心線垂直，其中心線與球水平旋轉(zhuǎn)組件的中心線在水平方向叉開距離。
2.如權(quán)利要求1所述的陶瓷球表面質(zhì)量檢測(cè)裝置，其特征在于所述夾緊組件包括動(dòng) 支座(25)、推拉軸(23)、電磁鐵(24)、直線軸承(22)、深溝球軸承(21)和動(dòng)夾具(20)，所述 動(dòng)夾具(20)通過滾動(dòng)軸承(21)安裝在推拉軸(23)上，推拉軸(23)連接到電磁鐵(24)的 推桿上，電磁鐵(24)固定在動(dòng)支座(25)上，直線軸承(22)固定在動(dòng)支座(25)的孔中，推 拉軸(23)穿過直線軸承(22)實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)。
3.如權(quán)利要求1所述的陶瓷球表面質(zhì)量檢測(cè)裝置，其特征在于所述球升降組件包括 步進(jìn)電機(jī)(2)、同步帶輪(3)、同步帶(4)、絲杠(5)、同步帶輪(6)、深溝球軸承(7)、軸承座 (8)、下底座(9)、螺母(10)、滑塊(11)、導(dǎo)軌(12及過渡連接件，同步帶輪(3)通過頂絲固定 在步進(jìn)電機(jī)(2)上，同步帶輪(6)固定在絲杠(5)上，步進(jìn)電機(jī)(2)固定在下底座(9)上，絲 杠(5)的下側(cè)的光軸部分安裝深溝球軸承(7)，軸承(7)通過軸承座(8)固定在下底座(9) 上。螺母(10)安裝在絲杠(5)上形成絲杠螺母副，螺母(10)通過過渡連接件和滑塊(11) 連接，滑塊(11)安裝在導(dǎo)軌(12)上，導(dǎo)軌(12)通過螺釘固定在下底座(9)上，導(dǎo)軌(12) 的方向和絲杠的方向一致。
4.如權(quán)利要求1所述的陶瓷球表面質(zhì)量檢測(cè)裝置，其特征在于球水平旋轉(zhuǎn)組件包括 套筒(13)、頂夾具(16)、同步帶輪(15)、深溝球軸承(14)、同步帶(31)、同步帶輪(32)、步 進(jìn)電機(jī)(33)、電機(jī)座(34)，頂夾具(16)固定在同步帶輪(15)上，同步帶輪(15)內(nèi)部安裝深 溝球軸承(14)，深溝球軸承(14)安裝在套筒(13)上，套筒(13)安裝在螺母(10)上，同步 帶輪(32)通過頂絲固定在步進(jìn)電機(jī)(33)的軸上，同步帶輪(32)和同步帶輪(15)通過同 步帶(31)連接起來。步進(jìn)電機(jī)(33)固定在電機(jī)座(34)上，電機(jī)座(34)固定在套筒(13) 上。
5.如權(quán)利要求1所述的陶瓷球表面質(zhì)量檢測(cè)裝置，其特征在于球豎直旋轉(zhuǎn)組件包括 靜夾具(18)、步進(jìn)電機(jī)(17)，通過緊固螺釘連接在一起，步進(jìn)電機(jī)(17)通過安裝座固定到 機(jī)架(1)的水平臺(tái)面上。
6.如權(quán)利要求1所述的陶瓷球表面質(zhì)量檢測(cè)裝置，其特征在于顯微鏡擺動(dòng)組件包括 顯微鏡(19)、顯微鏡支架(30)、深溝球軸承(29)、擺軸(28)、步進(jìn)電機(jī)(26)和擺支座(27)。 顯微鏡(19)安裝在顯微鏡支架(30)上，顯微鏡支架(30)安裝在擺軸(28)上，擺軸(28) 通過深溝球軸承(29)安裝在擺支座(27)上，擺軸(28)的一端與步進(jìn)電機(jī)(26)通過頂絲 相連，步進(jìn)電機(jī)(26)安裝在擺支座(27)上。
全文摘要
一種陶瓷球表面質(zhì)量檢測(cè)裝置，該裝置包括機(jī)架(1)、夾緊組件、球升降組件、球豎直旋轉(zhuǎn)組件、球水平旋轉(zhuǎn)組件和顯微鏡擺動(dòng)組件，夾緊組件、球升降組件、球豎直旋轉(zhuǎn)組件、球水平旋轉(zhuǎn)組件分別安裝在機(jī)架(1)上，所述夾緊組件和球豎直旋轉(zhuǎn)組件水平安裝在機(jī)架(1)的水平臺(tái)面上，球水平旋轉(zhuǎn)組件和球升降組件安裝在機(jī)架(1)的水平臺(tái)面下面，顯微鏡擺動(dòng)組件機(jī)架1的水平臺(tái)面上面。可以實(shí)現(xiàn)平行球帶展開法或螺旋球帶展開法對(duì)球進(jìn)行檢測(cè)，采用電磁鐵進(jìn)行夾緊，可以提高夾緊速度，即提高了檢測(cè)速度。
文檔編號(hào)G02B21/24GK101915768SQ20101024273
公開日2010年12月15日 申請(qǐng)日期2010年8月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月3日
發(fā)明者張付祥, 李文忠 申請(qǐng)人:河北科技大學(xué)