本發(fā)明涉及一種非接觸式軸承套圈內(nèi)徑測量裝置。

背景技術：

軸承是一種高精密機械零件，其尺寸、幾何形狀是軸承精度等級的主要因素，測量是評判尺寸、幾何形狀等的必需手段。目前，在軸承加工過程及其成品測量中大多采用軸承專用儀器實現(xiàn)測量。軸承專用儀器具有操作簡單、易學、價廉、耐用、測量效率較高等優(yōu)點，但也存在一定局限性，具體如下：

（1）軸承專用儀器所用硬質(zhì)合金測頭在測量過程中對軸承零件表面易造成劃傷，普通軸承還可接受，但高精密軸承任何一點微小的瑕疵都會影響產(chǎn)品質(zhì)量，這是絕對不允許的。

（2）對一些薄壁軸承，在專用儀器上手動測量，手的外力對測量結果造成很大影響，遠遠滿足不了軸承精度對測量的要求。

（3）專用儀器示值誤差較大，無法滿足部分精密軸承的測量需求。

（4）采用其他高精度計量儀器，存在著許多不足：①接觸測量多為兩點確定直徑的測量方法，一次只能測量一個直徑，滿足不了軸承檢測標準對平均直徑、直徑變動量等參數(shù)要求，而且時間長，效率低。②接觸測量均有測力，對薄壁軸承零件也有影響。③接觸測量均會對零件表面造成不同程度的劃傷。④非接觸測量測量準確度較低，受測量原理的限制，個別需求無法完成測量。

在授權公告號為CN101733680B的中國發(fā)明專利中公開了一種大型軸承滾道的非接觸式在線測量的方法，利用安裝在數(shù)控機床上的激光位移傳感器實現(xiàn)對軸承滾道的非接觸式測量，但這種測量方法所使用的測量裝置中僅配置單個激光位移傳感器，既無法實現(xiàn)對軸承套圈內(nèi)外徑尺寸的半徑測量，也無法實現(xiàn)對軸承套圈內(nèi)外徑尺寸的直徑測量，依然無法解決高精密軸承的套圈內(nèi)外徑尺寸的精確測量的問題。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種結構簡單、測量精度高的非接觸式軸承套圈內(nèi)徑測量裝置。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所提供的非接觸式軸承套圈內(nèi)徑測量裝置的技術方案是：一種非接觸式軸承套圈內(nèi)徑測量裝置，包括傳感器安裝架，傳動器安裝架上設有沿軸承套圈徑向間隔分布的兩激光位移傳感器，兩激光位移傳感器分別具有用于在激光位移傳感器插入軸承套圈中時向外朝向軸承套圈內(nèi)表面的測頭，測量裝置還包括用于實現(xiàn)待測軸承套圈與兩激光位移傳感器相對轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)動驅(qū)動機構。

將兩激光位移傳感器間隔分布方向定義為左右方向，所述兩激光位移傳感器沿左右方向間距可調(diào)的裝配在所述傳感器安裝架上。

所述兩激光位移傳感器分別通過移動架安裝在傳感器安裝架上，傳感器安裝架上設有沿左右方向延伸以用于調(diào)整兩激光位移傳感器相向、相背移動的調(diào)整絲桿，兩移動架上分別設有與調(diào)整絲桿配合的螺紋孔，調(diào)整絲桿具有與兩移動架上的螺紋孔對應配合的兩螺紋段，兩螺紋段旋向相反，所述傳感器安裝架上還設有引導兩移動架沿左右方向移動的導向件。

所述轉(zhuǎn)動驅(qū)動機構用于驅(qū)動待測軸承套圈轉(zhuǎn)動以實現(xiàn)待測軸承套圈與兩激光位移傳感器相對轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動驅(qū)動機構包括用于承載待測軸承套圈的轉(zhuǎn)臺，轉(zhuǎn)臺由電機驅(qū)動轉(zhuǎn)動。

測量裝置還包括用于控制所述轉(zhuǎn)臺間隔設定角度轉(zhuǎn)動的角位移編碼器，角位移編碼器與所述電機控制連接。

測量裝置還包括驅(qū)動傳感器安裝架帶著兩激光位移傳感器沿軸承套圈軸向移動的軸向調(diào)整機構，以及用于檢測兩激光位移傳感器沿軸承套圈軸向移動位移的軸向檢測器。

測量裝置還包括用于驅(qū)動傳感器安裝架帶著兩激光位移傳感器沿垂直于軸承套圈軸向的平面移動的徑向調(diào)整機構，以及用于檢測兩激光位移傳感器在徑向調(diào)整機構驅(qū)動下的位移的徑向檢測器。

測量裝置包括用于與兩激光位移傳感器的信號輸出端連接的數(shù)據(jù)接收和處理模塊。

所述兩激光位移傳感器可回轉(zhuǎn)的裝配在所述傳感器安裝架上，兩激光位移傳感器具有兩測頭相背布置的第一測量位置和兩測頭相向布置的第二測量位置。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明所提供的非接觸式軸承套圈內(nèi)徑測量裝置中，利用兩激光位移傳感器來測量軸承套圈的內(nèi)徑尺寸，在保證測量精度的情況下，采用非接觸式的激光位移傳感器來測量，可有效避免劃傷被測零件，保證零件的表面完整性。利用轉(zhuǎn)動驅(qū)動機構實現(xiàn)軸承套圈與兩激光位移傳感器之間的相對轉(zhuǎn)動，這樣可測得不同角度位置處的軸承套圈的內(nèi)徑尺寸和內(nèi)徑尺寸變動量，從而有效提高測量精度。

進一步地，兩激光位移傳感器沿左右方向間距可調(diào)，這樣可通過調(diào)整量激光位移傳感器的間距適應不同尺寸的軸承套圈。

進一步地，選用調(diào)整絲桿調(diào)整量激光位移傳感器的間距，調(diào)整方便可靠。

進一步地，轉(zhuǎn)動驅(qū)動機構包括用于承載待測軸承套圈的轉(zhuǎn)臺，方便實現(xiàn)軸承套圈與兩激光位移傳感器的相對轉(zhuǎn)動。

進一步地，測量裝置還包括角位移編碼器，可根據(jù)需要控制轉(zhuǎn)臺帶著軸承套圈按照間隔設定角度轉(zhuǎn)動，提高轉(zhuǎn)動測量效率。

進一步地，測量裝置包括軸向調(diào)整機構，這樣可測量軸承套圈不同軸向位置出的截面的相應徑向尺寸。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所提供的非接觸式軸承套圈內(nèi)徑測量裝置的一種實施例的結構示意圖；

圖2為圖1中傳感器安裝架的結構示意圖；

圖3為應用圖1所示測量裝置測量軸承套圈內(nèi)徑時的示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發(fā)明的實施方式作進一步說明。

本發(fā)明所提供的非接觸式軸承套圈內(nèi)徑測量裝置的具體實施例，如圖1至圖3所示，該實施例中的測量裝置包括底座20，底座20上通過滑臺調(diào)整機構安裝有傳感器安裝架8，傳感器安裝架8上設有沿軸承套圈徑向間隔分布的兩激光位移傳感器，本實施例中，具體將兩激光位移傳感器間隔分布方向定義為左右方向，兩激光位移傳感器包括左右間隔分布的第一傳感器6和第二傳感器7，兩激光位移傳感器分別具有用于在激光位移傳感器插入軸承套圈中時向外朝向軸承套圈內(nèi)表面的測頭。

本實施例中，軸承套圈的軸向為上下垂直方向，每個激光位移傳感器分別通過移動架沿左右方向可移動的安裝在傳感器安裝架上，兩移動架為對應第一傳感器6的第一移動架26和對應第二傳感器7的第二移動架25，在傳感器安裝架8上設有沿左右方向延伸的用于調(diào)整兩激光位移傳感器相向、相背移動的調(diào)整絲桿23，兩移動架上分別設有套裝在調(diào)整絲桿上的螺紋孔，調(diào)整絲桿23具有與兩移動架上的螺紋孔對應螺旋配合的兩螺紋段，兩螺紋段旋向相反。并且，在傳感器安裝架8上還設有導向引導兩移動架沿左右方向移動的導向件24，該導向件24具體為與兩移動架導向配合的導向桿。

為方便操作，使調(diào)整絲桿23一端沿軸向延伸出傳感器安裝架，在調(diào)整絲桿的伸出端設有手柄27，方便測量人員轉(zhuǎn)動調(diào)整絲桿23進而控制兩激光位移傳感器相向或相背地移動調(diào)整。

測量裝置還包括用于實現(xiàn)待測軸承套圈與兩激光位移傳感器相對轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)動驅(qū)動機構，本實施例中，為方便測量軸承套圈內(nèi)徑尺寸，轉(zhuǎn)動驅(qū)動機構具體包括用于承載待測軸承套圈5的轉(zhuǎn)臺4，轉(zhuǎn)臺4由電機21通過第一聯(lián)軸器3驅(qū)動轉(zhuǎn)動，并且，對應配置有與電機21控制連接的角位移編碼器22，該角位移編碼器作為轉(zhuǎn)動角度控制器控制電機21驅(qū)動待測的軸承套圈間隔設定角度轉(zhuǎn)動，即轉(zhuǎn)動設定角度后停止以進行測量，再轉(zhuǎn)動設定角度停止以進行測量。

本實施例中，滑臺調(diào)整機構包括底座20上設有的導向方向沿垂直方向延伸的垂直導軌9，本實施例中的垂直方向與放置在轉(zhuǎn)臺4上的待測軸承套圈5的軸向并行，垂直導軌9上設有軸向調(diào)整機構，軸向調(diào)整機構用于驅(qū)動傳感器安裝架8帶著兩激光位移傳感器沿軸承套圈軸向移動，軸向調(diào)整機構具體包括垂直絲杠12，垂直絲杠12由垂直電機11通過第二聯(lián)軸器10驅(qū)動轉(zhuǎn)動，垂直絲杠12上對應裝配有用于驅(qū)動傳感器安裝架帶著兩激光位移傳感器在垂直于軸承套圈軸向的平面內(nèi)移動的徑向調(diào)整機構，徑向調(diào)整機構包括沿上下方向?qū)蛞苿友b配在垂直導軌9上的水平導軌18，水平導軌18由垂直絲杠12驅(qū)動，垂直絲杠12轉(zhuǎn)動進而驅(qū)動水平導軌在上下方向上移動調(diào)整。在水平導軌12上導向移動裝配有水平滑臺17，傳感器安裝架8固定安裝在水平滑臺17上，水平滑臺17由水平絲杠14驅(qū)動沿水平導軌18移動調(diào)整，水平絲杠14由水平電機16通過第三聯(lián)軸器15驅(qū)動轉(zhuǎn)動。

上述徑向調(diào)整機構在本實施例中主要用于使兩激光位移傳感器在軸承套圈水平移動至待測軸承套圈上方，以方便兩激光位移傳感器伸入軸承套圈中。然后，利用可利用軸向調(diào)整機構驅(qū)動傳感器安裝架帶著兩激光位移傳感器在上下垂直方向上移動調(diào)整，將兩激光位移傳感器送入軸承套圈中，還可測量不同截面位置處的軸承套圈的內(nèi)徑尺寸。

實際上，對應軸向調(diào)整機構，配置有用于檢測兩激光位移傳感器沿軸承套圈軸向移動位移的軸向檢測器，此處的軸向檢測器具體為設置于垂直導軌旁側的用于檢測水平導軌沿軸承套圈軸向移動位移的垂直光柵尺13，由于兩激光位移傳感器和傳感器安裝架跟隨水平滑臺17、水平導軌18沿上下方向移動，可通過檢測水平導軌的上下垂直位移實現(xiàn)對兩激光位移傳感器上下垂直位移的檢測。

而且，對應徑向調(diào)整機構，配置有用于檢測兩激光位移傳感器在徑向調(diào)整機構驅(qū)動下的位移的徑向檢測器，該徑向檢測器具體為設置于水平導軌旁側的水平光柵尺19，該水平光柵尺19可通過檢測水平滑臺17的水平位移實現(xiàn)對兩激光位移傳感器的相應位移。

另外，本實施例中，測量裝置還包括用于與兩激光位移傳感器的信號輸出端連接的數(shù)據(jù)接收和處理模塊，數(shù)據(jù)接收和處理模塊具體包括計算機1和測控系統(tǒng)2。

使用本實施例所提供的測量裝置測量軸承套圈的內(nèi)徑尺寸時，以內(nèi)徑公稱尺寸為50mm的軸承套圈為例，說明測量裝置的測量實施步驟：

（1）將長度為50mm的標準件放在轉(zhuǎn)臺4上，通過垂直電機11帶動垂直絲杠12旋轉(zhuǎn)使水平導軌18垂直移動；通過水平電機16帶動水平絲杠14旋轉(zhuǎn)使水平滑臺17水平移動，以帶動傳感器安裝架8整體移動至標準件上方。然后，轉(zhuǎn)動手柄27使調(diào)整絲桿23旋轉(zhuǎn)來調(diào)節(jié)兩移動架之間的水平距離，同時用50mm長的標準件標定兩激光位移傳感器之間的水平測量距離至50mm。隨后，固定兩移動架以保持兩激光位移傳感器之間的水平測量距離在50mm不變，并移開標準件。

（2）將被測的軸承套圈5放在轉(zhuǎn)臺4上，調(diào)節(jié)傳感器安裝架8的上下位置，使兩激光位移傳感器伸入被測軸承套圈內(nèi)，如圖3所示，圖3中的A和B表示為激光光束，然后用比較測量法測量得到軸承套圈內(nèi)徑。

比較測量法的介紹以內(nèi)徑公稱尺寸為50mm的軸承套圈為例：先在步驟（1）中長度為50mm的標準件標定兩個激光位移傳感器的距離為50mm，然后鎖定兩個激光位移傳感器的位置不動；再分別用兩個激光位移傳感器各自測量傳感器到軸承套圈內(nèi)表面的距離，比如一個值是0.235，一個值是0.112，則待測的軸承套圈的內(nèi)徑為50+0.235+0.112=50.347mm。

（3）通過角位移編碼器22和電機21調(diào)整轉(zhuǎn)臺4的旋轉(zhuǎn)角度，使被測的軸承套圈5轉(zhuǎn)動設定角度，兩激光位移傳感器按照上述步驟（2）中的比較測量法測得轉(zhuǎn)動相應角度后的軸承套圈的內(nèi)圈尺寸。繼續(xù)調(diào)整轉(zhuǎn)臺4設定角度，測量得到不同角度位置處軸承套圈的內(nèi)徑尺寸和內(nèi)徑尺寸的變動量。

（4）通過垂直電機11帶動垂直絲杠12使傳感器安裝架8垂直移動，通過傳感器安裝架8的垂直運動來帶動兩激光位移傳感器對被測軸承套圈內(nèi)表面進行掃描，實現(xiàn)對軸承套圈內(nèi)表面不同橫截面處的內(nèi)徑尺寸的測量。

（5）將（3）和（4）的測量數(shù)據(jù)通過測控系統(tǒng)2傳輸?shù)接嬎銠C1，經(jīng)計算機1解算比較軸承套圈內(nèi)表面不同角度、不同橫截面處的內(nèi)徑尺寸及內(nèi)徑尺寸變動量，得到軸承套圈內(nèi)徑的最大直徑和橢圓尺寸。從而，完成內(nèi)徑尺寸、尺寸變動量、橢圓等參數(shù)的測量。

本實施例所提供的測量裝置中，利用兩激光位移傳感器來測量軸承套圈的內(nèi)徑尺寸，采用非接觸式的激光位移傳感器來測量，可有效避免劃傷被測零件，保證零件的表面完整性。并且，利用轉(zhuǎn)臺驅(qū)動軸承套圈間隔轉(zhuǎn)動設定角度，這樣可以測得不同角度位置處的軸承套圈的內(nèi)徑尺寸和內(nèi)徑尺寸變動量，另外，利用軸向調(diào)整機構不僅可驅(qū)動兩激光位移傳感器伸入軸承套圈中，還可調(diào)整兩激光位移傳感器的上下位置，從而實現(xiàn)對不同截面處的徑向尺寸的測量。

在測量過程中，兩激光位移傳感器經(jīng)過作為標準件的軸承套圈的中心和通過待測軸承套圈的中心。

本實施例中，采用轉(zhuǎn)臺實現(xiàn)被測軸承套圈與兩激光位移傳感器的相對轉(zhuǎn)動，可避免手工轉(zhuǎn)動操作所引起的變形，可有效提高測量準確性，尤其適用于薄壁軸承套圈的測量。在其他實施例中，也可使被測的軸承套圈不動，將傳感器安裝架整體的安裝在一回轉(zhuǎn)臺上，利用回轉(zhuǎn)臺的轉(zhuǎn)動驅(qū)使兩激光位移傳感器繞軸承套圈的中心軸線轉(zhuǎn)動，具體的轉(zhuǎn)動驅(qū)動機構可根據(jù)實際情況設計布置。

本實施例中，利用角位移編碼器作為轉(zhuǎn)動角度控制器控制被測軸承套圈的轉(zhuǎn)動角度。在其他實施例中，如果利用手動驅(qū)動轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)動的話，也可利用角度盤來來控制轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)動角度。

本實施例中，軸向調(diào)整機構具體采用垂直絲杠，方便利用電機驅(qū)動調(diào)整。在其他實施例中，也可利用活塞缸或由伺服電機驅(qū)動電動推桿來實現(xiàn)傳感器安裝架及兩激光位移傳感器在上下方向上的移動調(diào)整。相應的，對于徑向調(diào)整機構來講，也可采用活塞缸或由伺服電機驅(qū)動電動推桿來實現(xiàn)傳感器安裝架及兩激光位移傳感器在水平面內(nèi)的移動調(diào)整。

本實施例中，利用調(diào)整絲桿通過兩移動架驅(qū)動兩激光位移傳感器相向或相背的同步移動。在其他實施例中，也可配置相應的活塞缸或由伺服電機驅(qū)動電動推桿來控制兩激光位移傳感器的相向或相背移動。

本實施例中，利用軸向調(diào)整機構實現(xiàn)兩傳感器安裝架及兩激光位移傳感器在軸承套圈軸向上的移動調(diào)整，這樣可實現(xiàn)不同截面的內(nèi)徑尺寸測量。在其他實施例中，當不需要對不同深度的截面處的內(nèi)徑進行測量時，也可不設置軸向調(diào)整機構，而利用人工將傳感器安裝架放入軸承套圈中。

本實施例中，兩激光位移傳感器固設在移動架上，此時，兩激光位移傳感器的兩側頭相背布置，以在兩激光位移傳感器伸入軸承套圈中時使兩側頭向外朝向軸承套圈的內(nèi)表面，保證對軸承套圈內(nèi)徑尺寸的正常測量。

在其他實施例中，也可使兩激光位移傳感器可回轉(zhuǎn)的裝配在傳感器安裝架上，兩激光位移傳感器具有兩測頭相背布置的第一測量位置和兩測頭相向布置的第二測量位置，這樣一來，當兩激光位移傳感器位于第一測量位置時，可如本實施例所示對軸承套圈的內(nèi)徑進行測量，而當兩激光位移傳感器位于第二測量位置時，則可利用調(diào)整絲桿調(diào)整兩激光位移傳感器的間距變大，使兩激光位移傳感器布置在軸承套圈的外側，此時，兩激光位移傳感器的兩側頭相向布置以朝向軸承套圈的外表面，這樣一來，可利用該裝置實現(xiàn)對軸承套圈外徑尺寸的測量。