一種圓錐滾子曲率半徑的測量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于軸承滾子自動化檢測技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及到一種圓錐滾子曲率半徑的 測量方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 圓錐滾子的曲率半徑反映了其表面幾何形貌的特征質(zhì)量，不僅影響軸承的裝配質(zhì) 量，而且決定軸承工作的穩(wěn)定性。但是，受到加工水平的限制，成品圓錐滾子的曲率半徑往 往存在微小差異，這些微小差異是制約軸承性能提高的關(guān)鍵。因此，磨削加工后需要檢測圓 錐滾子的曲率半徑是否滿足精度及設(shè)計要求。
[0003] 在實際檢測中，圓錐滾子曲率半徑的測量方式主要有靠模法、標準滾子涂色法和 輪廓儀直接測量法。
[0004] 靠模法是利用標準樣板與圓錐滾子表面接觸來實現(xiàn)定性檢側(cè)，靠模法適用于磨削 加工后的現(xiàn)場檢測，靠模法的測量精度受到標準樣板制造工藝、定位精度、現(xiàn)場環(huán)境等因素 的限制，因此不能實現(xiàn)圓錐滾子曲率半徑的高精度測量。
[0005] 標準滾子涂色法是采用標準滾子涂色的方式來定性檢測圓錐滾子的曲率半徑，標 準滾子涂色法適用于終磨后的車間內(nèi)檢測，標準滾子涂色法的測量精度受到標準滾子的精 度等級、涂料質(zhì)量及涂抹均勻性等因素影響，也不能實現(xiàn)較高精度圓錐滾子曲率半徑的檢 測。
[0006] 輪廓儀直接測量法是通過輪廓儀直接測量圓錐滾子的表面形狀，并利用最小二乘 法擬合求得圓錐滾子的曲率半徑。輪廓儀直接測量法在調(diào)中及操作過程中容易引入較大的 測量誤差，因此很難達到較高的測量精度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 針對上述不足之處，本發(fā)明提供了一種圓錐滾子曲率半徑的測量方法，該測量方 法通過一套測量裝置來測量圓錐滾子的曲率半徑，利用激光位移傳感器測量圓錐滾子在同 一高度處的曲率半徑，再利用最小二乘法擬合出該高度處的曲率半徑，最后利用相同的方 法測量圓錐滾子其它高度處的曲率半徑，從而求出圓錐滾子的總曲率半徑，并判斷出總曲 率半徑是否符合精度要求，從而提高圓錐滾子曲率半徑的測量精度。
[0008] 為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0009] -種圓錐滾子曲率半徑的測量方法，該測量方法使用到一套測量裝置，所述測量 裝置包括基座、二維移動活動架、支架、激光位移傳感器、夾緊套、氣浮轉(zhuǎn)臺、氣浮軸承及伺 服電機，伺服電機的旋轉(zhuǎn)角度及旋轉(zhuǎn)速度VI和V2均由計算機控制，其中V1<V2，激光位移傳 感器檢測到的被測圓錐滾子曲率半徑數(shù)據(jù)被輸入該計算機中，該計算機還存儲有最小二乘 擬合法，通過該最小二乘擬合法能夠計算出被測圓錐滾子的曲率半徑，被測圓錐滾子在磨 削加工后可以測出其大端和小端，給定圓錐滾子的設(shè)計曲率半徑為R，本發(fā)明的特征如下：
[0010] 基座上一側(cè)配置有二維移動活動架，二維移動活動架具有固定的垂直架和隨所述 垂直架上下移動的水平架，在所述水平架的任一端下方通過螺紋聯(lián)接能左右移動的支架， 支架上固定有激光位移傳感器；
[0011] 基座上另一側(cè)配置有氣浮軸承，安裝在基座下端的伺服電機輸出軸穿過氣浮軸承 后與氣浮轉(zhuǎn)臺聯(lián)接，氣浮轉(zhuǎn)臺水平位于氣浮軸承上端面，氣浮轉(zhuǎn)臺中心線與伺服電機輸出 軸中心線在聯(lián)接后是重合的，在氣浮轉(zhuǎn)臺的上端面配裝有能拆卸的夾緊套，配裝夾緊后的 夾緊套中心線與氣浮轉(zhuǎn)臺的中心線重合；
[0012] 測量被測圓錐滾子的曲率半徑按如下步驟進行：
[0013] ①將被測圓錐滾子的所述大端平放在氣浮轉(zhuǎn)臺上使被測圓錐滾子的中心軸線垂 直于氣浮轉(zhuǎn)臺水平面，通過夾緊套將被測圓錐滾子的所述大端處夾緊，從夾緊套上端沿處 至撤測圓錐滾子所述小端處的總高度設(shè)定為L，共測量k次，則每次測量的高度間距為1 = L/ k，k為自然正整數(shù)，調(diào)節(jié)所述水平架使激光位移傳感器先對準被測圓錐滾子所述小端處的 圓弧，此時激光位移傳感器的初始測量位置稱其為1:位〇度處；
[0014] ②啟動伺服電機按順時針方向并以V1旋轉(zhuǎn)30度，此時被測圓錐滾子旋轉(zhuǎn)30度時的 位置被標記為h位30度處，從所述h位0度處到所述h位30度處激光位移傳感器對被測圓錐 滾子的圓弧處進行測量并得出1:位1數(shù)據(jù)，所述1:位1數(shù)據(jù)被輸入計算機中，計算機利用最小 二乘擬合法能夠求解出所述lHil數(shù)據(jù)的曲率半徑η;
[0015] ③啟動伺服電機按順時針方向從所述1^30度處出發(fā)并以速度^旋轉(zhuǎn)180度，此時 被測圓錐滾子旋轉(zhuǎn)180度時的位置被標記為l^i210度處；
[0016] ④啟動伺服電機按順時針方向從所述lHi210度處出發(fā)并以V1旋轉(zhuǎn)30度，此時被測 圓錐滾子旋轉(zhuǎn)30度時的位置被標記為h位240度處，從所述h位210度處到所述零lHi240度 處激光位移傳感器對被測圓錐滾子的圓弧處進行測量并得出lHin數(shù)據(jù)，所述lHin數(shù)據(jù) 被輸入計算機中，計算機利用最小二乘擬合法能夠求解出所述lHin數(shù)據(jù)的曲率半徑^，計
能夠計算出被測圓錐滾子在li位時的平均曲率半徑R1;
[0017] ⑤將所述水平架向下移動第一個高度間距1使激光位移傳感器對準被測圓錐滾子 的12位處圓弧，此時激光位移傳感器的初始測量位置稱其為1 2位0度處，重復(fù)上述②-④能夠 計算出被測圓錐滾子在h位時的平均曲率半徑r2;
[0018] ⑥在上述⑤的基礎(chǔ)上將所述水平架再向下移動第二個高度間距1使激光位移傳感 器對準被測圓錐滾子的b位處圓弧，此時激光位移傳感器的初始測量位置稱其為b位0度 處，以此類推激光位移傳感器從初始測量位置起按高度間距1依次向下移動就具有14位0度 處、1 5位0度處…和lk位0度處，不斷重復(fù)上述②-④能夠計算出被測圓錐滾子在13位時的平 均曲率半徑R 3、14位時的平均曲率半徑R4···和lk位時的平均曲率半徑R k;
[0019] 將上述k次測量得到的Ri、R2、R3、R4、…Rk通過計算機計算出總曲率半徑R總：
[0021]再通過計算機就能夠比較出被測圓錐滾子的總曲率半徑R總是否滿足R之設(shè)計要 求。
[0022]由于采用如上所述技術(shù)方案，本發(fā)明產(chǎn)生如下積極效果：
[0023] 1、本發(fā)明能夠一次性測量不同規(guī)格圓錐滾子在不同圓弧處的曲率半徑，從而實現(xiàn) 對圓錐滾子表面輪廓的識別，并自動識別出合格的圓錐滾子。
[0024] 2、本發(fā)明采用非接觸式測量方法，在測量過程中不會破壞圓錐滾子表面圓弧的精 密結(jié)構(gòu)和輪廓。
[0025] 3、利用激光位移傳感器測量圓錐滾子同一高度處兩段不同圓弧的曲率半徑，再利 用最小二乘法擬合出該高度處的曲率半徑，重復(fù)相同的過程就能測量其它高度處的曲率半 徑，從而計算出圓錐滾子的總曲率半徑，并判斷出總曲率半徑是否符合設(shè)計要求。
[0026] 4、本發(fā)明能提高圓錐滾子曲率半徑的測量精度，避免人工誤差，從整體上能有效 提高圓錐滾子的出廠性能。
[0027] 5、本發(fā)明的測量方法更能滿足工業(yè)檢測和精細生產(chǎn)的實際需要。
【附圖說明】
[0028]圖1是測量裝置的局部結(jié)構(gòu)示意簡圖。
[0029] 圖1中：1-基座;2-二維移動活動架;3-支架;4-激光位移傳感器;5-被測圓錐滾子； 6_夾緊套;7-氣浮轉(zhuǎn)臺；8-氣浮軸承;9-伺服電機。
【具體實施方式】
[0030] 本發(fā)明是一種圓錐滾子曲率半徑的測量方法，本發(fā)明利用激光位移傳感器測量圓 錐滾子同一高度處兩段不同圓弧的曲率半徑，再利用最小二乘法擬合出該高度處的曲率半 徑，重復(fù)相同的過程就能測量其它高度處的曲率半徑，從而計算出圓錐滾子的總曲率半徑， 并判斷出總曲率半徑是否符合設(shè)計要求。
[0031] 結(jié)合圖1，本發(fā)明的方法使用到一套測量裝置，所述測量裝置包括基座1、二維移動 活動架2、支架3、激光位移傳感器4、夾緊套6、氣浮轉(zhuǎn)臺7、氣浮軸承8及伺服電機9,伺服電機 9的旋轉(zhuǎn)角度及旋轉(zhuǎn)速度VI和V2均由計算機控制，其中V1<V2, VI和V2可根據(jù)被測圓錐滾子5 的測量要求而提前設(shè)定。
[0032] 激光位移傳感器檢測到的被測圓錐滾子曲率半徑數(shù)據(jù)被輸入該計算機中，該計算 機還存儲有最小二乘擬合法，通過該最小二乘擬合法能夠計算出被測圓錐滾子的曲率半 徑，被測圓錐滾子在磨削加工后可以測出其大端和小端，給定圓錐滾子的設(shè)計曲率半徑為 R〇
[0033] 所述測量裝置的聯(lián)接關(guān)系簡述如下：
[0034]基座上一側(cè)配置有二維移動活動架，二維移動活動架具有固定的垂直架和隨所述 垂直架上下移動的水平架，在所述水平架的任一端下方通過螺紋聯(lián)接能左右移動的支架， 支架上固定有激光位移傳感器，所述水平架能帶動激光位移傳感器實現(xiàn)上下移動，所述水 平架沿所述垂直架上下移動的方式可以是手動的，也可以是自動的，而左右移動的支架能 夠調(diào)節(jié)激光位移傳感器與被測圓錐滾子表面的間距。
[0035]基座上另一側(cè)配置有氣浮軸承，安裝在基座下端的伺服電機輸出軸穿過氣浮軸承 后與氣浮轉(zhuǎn)臺聯(lián)接，氣浮轉(zhuǎn)臺水平位于氣浮軸承上端面并保證氣浮軸承旋轉(zhuǎn)時氣浮轉(zhuǎn)臺隨 其同步轉(zhuǎn)動，氣浮轉(zhuǎn)臺中心線與伺服電機輸出軸中心線在聯(lián)接后是重合的，在氣浮轉(zhuǎn)臺的 上端面配裝有能拆卸的夾緊套，配裝夾緊后的夾緊套中心線與氣浮轉(zhuǎn)臺的中心線重合。
[0036] 在所述測量裝置的協(xié)助下，本發(fā)明的測量