RU2066841C1

RU2066841C1 - Method of ball checking

Info

Publication number: RU2066841C1
Authority: RU
Inventors: В.А. Прилуцкий
Original assignee: Самарский государственный технический университет
Priority date: 1992-01-09
Filing date: 1992-01-09
Publication date: 1996-09-20

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: invention refers to industry making ball bearings. Salient feature of method lies in manufacture of similar supports with loading and unloading holes through which balls are fed and removed. Supports are similar in shape (ellipse), dimensions and are arranged in pairs equidistantly from center of ball in perpendicular planes and in parallel to each other and base plane of body. EFFECT: increased precision, productivity, provision for automation of process checking. 3 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению, в частности к способам контроля шаров, может быть использовано в подшипниковой промышленности для промежуточного и окончательного контроля шаров. The invention relates to mechanical engineering, in particular to methods for controlling balls, can be used in the bearing industry for intermediate and final control of balls.

Известны аналогичные способы контроля шаров [1] содержащие подачу шара в рабочую зону измерения; установку шара между двумя опорами; вращение опор вокруг своих осей; контроль шаров в разных сечениях; удаление шара из рабочей зоны; сортировку шаров согласно результату контроля. Известные способы контроля шаров имеют недостаточную точность и производительность. Known similar methods for monitoring balls [1] containing the supply of the ball in the working area of the measurement; installing a ball between two supports; rotation of supports around their axes; control of balls in different sections; removing the ball from the working area; sorting balls according to the control result. Known methods for controlling balls have insufficient accuracy and performance.

Наиболее близко по своей технической сущности к заявляемому способу подходит в качестве прототипа способ контроля [2] при котором подают шары в рабочую зону, устанавливают шары между двумя опорами, расположенными на корпусе с горизонтальной плоскостью основания, вращают шары вокруг своего центра и опоры вокруг своих осей со скоростями, разными по величине и направлению, контролируют шары в различных сечениях и удаляют их из рабочей зоны. Способ-прототип не обеспечивает достаточной точности и производительности контроля. The closest in its technical essence to the claimed method is suitable as a prototype control method [2] in which the balls are fed into the working area, the balls are installed between two supports located on the body with a horizontal plane of the base, the balls are rotated around its center and supports around its axes with speeds different in magnitude and direction, control the balls in different sections and remove them from the working area. The prototype method does not provide sufficient accuracy and control performance.

Технической задачей является повышение точности, производительности и обеспечение возможности автоматизации путем непрерывности процесса контроля. The technical task is to increase accuracy, performance and providing automation capabilities through the continuity of the control process.

Для решения указанной технической задачи в способе контроля шаров, при котором подают шары в рабочую зону, устанавливают шары между двумя опорами, расположенными на корпусе с горизонтальной плоскостью основания, вращают шары вокруг своего центра и опоры вокруг своих осей со скоростями, разными по величине и направлению, контролируют шары в различных сечениях и удаляют из рабочей зоны. Выполняют опоры одинаковыми и одну с загрузочным, другую с разгрузочным отверстиями, перед подачей шара устанавливают их осями перпендикулярно друг другу параллельно плоскости основания корпуса; сообщают шару поступательное движение при подаче через загрузочное и при удалении - через разгрузочное отверстия в опорах; выбирают аналогичную эллиптическую форму и размеры всех четырех пятен контакта шара с опорами при расположении центров пятен контакта попарно противоположными друг другу в перпендикулярных плоскостях на равном расстоянии каждой пары от центра шара, а длинных осей эллипсов параллельными попарно друг другу, при этом весь цикл контроля осуществляют за один оборот опор. To solve this technical problem, in a method for controlling balls, in which balls are supplied to the working area, balls are installed between two supports located on a housing with a horizontal plane of the base, balls are rotated around their center and supports around their axes with speeds different in magnitude and direction , control the balls in various sections and remove from the working area. The supports are made the same and one with the loading, the other with the unloading holes, before feeding the ball they are set with their axes perpendicular to each other parallel to the plane of the base of the body; tell the ball the translational movement when feeding through the loading and when removing through the unloading holes in the supports; a similar elliptical shape and dimensions of all four spots of contact of the ball with the supports are selected when the centers of the contact spots are pairwise opposite to each other in perpendicular planes at an equal distance of each pair from the center of the ball, and the long axes of the ellipses are parallel in pairs to each other, while the entire control cycle is carried out for one turn of supports.

Графические материалы заявки содержат: фиг. 1 схема контроля и устройства, вид спереди (разрез Б-Б); фиг. 2 то же, вид сбоку (разрез А-А); фиг. 3 схема расположения, формы, размеров пятен контакта шара с опорами. The graphic materials of the application contain: FIG. 1 control circuit and device, front view (section BB); FIG. 2 is the same, side view (section AA); FIG. 3 diagram of the location, shape, size of the spots of contact of the ball with the supports.

Шар 1, подлежащий контролю, располагают в емкости 2, имеющей отсекатель 3. Первую опору 4 в виде кольца располагают в гильзе 5 с возможностью вращаться вокруг собственной оси I-I и приводят в действие от двигателя 6 через передачи 7,8. Вторую опору 9 также в виде кольца располагают в гильзе 10 с возможностью вращаться вокруг своей оси II-II от двигателя 11 через передачи 12, 13. Первую опору 4 выполняют с канавкой 14 на внутренней поверхности, образованной пересечением двух соосных усеченных конусов. Аналогично выполняют и вторую опору 9 с канавкой 15. Шар 1 после установки имеет возможность контактировать с поверхностями канавок 14, 15, при этом лишают его шести степеней свободы, т.к. канавками 14, 15 имитируют две взаимно перпендикулярные призмы. Гильзу 5 устанавливают на суппорте 16, который имеет возможность перемещения в направлении, перпендикулярном осям I-I, II-II для обеспечения наладки и силового замыкания шара 1. Суппорт 16 имеет возможность перемещения по направляющим 17. Суппорт 16 подпружинивают пружиной 18 относительно корпуса 19, обеспечивая силовое замыкание шара 1 на первую опору 4 и вторую опору 9. На суппорте 16 устанавливают также двигатель 6, емкость 2 с отсекателем 3. Гильзу 10 и другие неподвижные части монтируют на корпусе 19, имеющем основание с горизонтальной плоскостью 20. Оси I-I, II-II первой и второй опор 4,9 соответственно располагают перпендикулярно друг другу и параллельно горизонтальной плоскости 20 основания корпуса 19. При этом взаимное положение опор таково, что первая опора 4 опоясывает вторую опору 9, проходя через ее центральное отверстие. Также и вторая опора 9 по аналогии пропущена через центральное отверстие первой опоры 4. Вторую опору 9 и гильзу 10 снабжают загрузочными отверстиями 21, 22, которые соединяют с емкостью 2 посредством трубопровода 23. В первой опоре 4 и гильзе 5 выполняют разгрузочные отверстия 24, 25, которые соединяют с клапаном 26 посредством трубопровода 27. Кран 26, в свою очередь, соединяют с двумя емкостями 28 и 29. Емкость 28 предназначена для годных шаров 1, а емкость 29 для бракованных шаров. The ball 1 to be controlled is disposed in a container 2 having a cutter 3. The first support 4 in the form of a ring is placed in the sleeve 5 with the ability to rotate around its own axis I-I and is driven from the engine 6 through gears 7.8. The second support 9 also in the form of a ring is placed in the sleeve 10 with the ability to rotate around its axis II-II from the engine 11 through gears 12, 13. The first support 4 is made with a groove 14 on the inner surface formed by the intersection of two coaxial truncated cones. The second support 9 with the groove 15 is similarly made. The ball 1 after installation has the ability to contact the surfaces of the grooves 14, 15, while depriving it of six degrees of freedom, because Grooves 14, 15 simulate two mutually perpendicular prisms. The sleeve 5 is mounted on a support 16, which has the ability to move in a direction perpendicular to the axes II, II-II to ensure adjustment and power closure of the ball 1. The support 16 has the ability to move along the guides 17. The support 16 is spring-loaded with a spring 18 relative to the housing 19, providing power the closure of the ball 1 to the first support 4 and the second support 9. On the support 16, an engine 6, a container 2 with a shutoff 3 are also installed. The sleeve 10 and other fixed parts are mounted on the housing 19 having a base with a horizontal plane 20. Os and I-I, II-II of the first and second supports 4.9, respectively, are arranged perpendicular to each other and parallel to the horizontal plane 20 of the base of the housing 19. In this case, the mutual position of the supports is such that the first support 4 encircles the second support 9, passing through its central hole. Also, the second support 9, by analogy, is passed through the central hole of the first support 4. The second support 9 and the sleeve 10 are provided with loading holes 21, 22, which are connected to the tank 2 by means of a pipe 23. In the first support 4 and the sleeve 5 discharge holes 24, 25 are made which are connected to the valve 26 by means of a pipe 27. The crane 26, in turn, is connected to two containers 28 and 29. The container 28 is intended for suitable balls 1, and the container 29 for defective balls.

Вторую опору 9 выполняют из двух частей кольца: малой части 30 и большей части 9. Малую часть 30 соединяют с большой частью 9 после сборки обоих опор 4 и 9 в гильзах 5, 9. Разделение опор на две части обеспечивает возможность такой сборки. Угол охвата малой части 30 соответствует периоду загрузки и выгрузки шара 1, а угол охвата большой части 9 собственно измерению параметров шара 1. Блок управления 31 соединяют с отсекателем 3, краном 26, измерителем 32, измерителем 33 угла поворота первой опоры 4, измерителем 34 угла поворота второй опоры 9. Отсекатель 3 имеет возможность по команде от блока управления 31 открывать доступ шару 1 из емкости 2 в трубопровод 23 и к отверстиям 21, 22 первой опоры 4 и гильзы 6. Кран 26 по команде от блока управления 31 имеет возможность поворачиваться, открывая доступ шару 1, поданному через отверстия 24, 25 второй опоры 9, гильзы 10 и трубопровод 27 в емкость 28 либо в емкость 29. Измеритель 32 в виде, например, контактного или безконтактного индуктивного датчиков, имеет возможность подавать в блок управления 31 сигналы о величине, например, отклонений радиуса шара 1 либо физико-механических свойств его поверхностного слоя. Измеритель 33 угла поворота первой опоры 4 имеет возможность подавать в блок управления 31 информацию об угловом положении загрузочного отверстия 21. Измеритель 34 угла поворота второй опоры 9 имеет возможность подавать в блок управления 31 информацию об угловом положении разгрузочного отверстия 24. Блок управления 31 имеет возможность получать сигналы от измерителя 32, измерителя 33 угла поворота первой опоры 4, измерителя 34 угла поворота второй опоры 9 и на основе этой информации давать команды на периодическое срабатывание отсекателя 3 и крана 26. The second support 9 is made of two parts of the ring: a small part 30 and a large part 9. A small part 30 is connected to a large part 9 after assembling both supports 4 and 9 in the sleeves 5, 9. Separation of the supports into two parts makes this assembly possible. The coverage angle of the small part 30 corresponds to the period of loading and unloading the ball 1, and the coverage angle of the large part 9 is actually the measurement of the parameters of the ball 1. The control unit 31 is connected to the cutter 3, the crane 26, the meter 32, the meter 33 of the angle of rotation of the first support 4, the meter 34 of the angle the rotation of the second support 9. The cutter 3 has the opportunity, on command from the control unit 31, to open access to the ball 1 from the tank 2 in the pipe 23 and to the holes 21, 22 of the first support 4 and the sleeve 6. The crane 26 on the command from the control unit 31 has the ability to rotate, opening access ball 1, fed through the holes 24, 25 of the second support 9, the sleeve 10 and the pipe 27 to the tank 28 or to the tank 29. The meter 32 in the form of, for example, contact or contactless inductive sensors, has the ability to send signals to the control unit 31 , for example, deviations of the radius of the ball 1 or of the physico-mechanical properties of its surface layer. The meter 33 of the angle of rotation of the first support 4 has the ability to feed into the control unit 31 information about the angular position of the feed hole 21. The meter 34 of the angle of rotation of the second support 9 has the ability to feed into the control unit 31 information about the angular position of the discharge hole 24. The control unit 31 is able to receive signals from the meter 32, the meter 33 of the angle of rotation of the first support 4, the meter 34 of the angle of rotation of the second support 9 and based on this information give commands for the periodic operation of the cutter 3 and crane 2 6.

Шар 1 имеет четыре пятна контакта: 35, 36 с опорой 4 и 37, 38 с опорой 9. Каждое из пятен контакта имеет центры 35', 36', 37', 38', соответственно. По форме пятна контакта приближенно представляют собой эллипс с ширинами a₁, a₂ и длинами b₁, B₂, соответственно малым и большим осям. Пятна контакта 35, 36 длинами расположены в плоскости 39, а пятна 37, 38 в плоскости 40. Плоскости 39 и 40 параллельны между собой, равно отстоят от центра шара 1 и параллельны горизонтальной плоскости 29 основания корпуса 19. Таким образом, пятна контакта 35, 36 и 37, 38 и их центры 35', 36' и 37', 38' располагают попарно противоположно друг другу в перпендикулярных плоскостях на равном расстоянии каждой пары от центра шара 1. При этом выбирают аналогичные равные формы, размеры всех четырех пятен контакта.Ball 1 has four contact spots: 35, 36 with support 4 and 37, 38 with support 9. Each of the contact spots has centers 35 ', 36', 37 ', 38', respectively. In shape, the contact spots are approximately an ellipse with widths a ₁ , a ₂ and lengths b ₁ , B ₂ , respectively, small and large axes. The contact spots 35, 36 are located in the length of the plane 39, and the spots 37, 38 in the plane 40. The planes 39 and 40 are parallel to each other, equally spaced from the center of the ball 1 and parallel to the horizontal plane 29 of the base of the housing 19. Thus, the contact spots 35, 36 and 37, 38 and their centers 35 ', 36' and 37 ', 38' are arranged in pairs opposite to each other in perpendicular planes at an equal distance of each pair from the center of the ball 1. In this case, similar equal shapes and sizes of all four contact spots are chosen.

Перед работой устройства настраивают. Устанавливают опоры 4, 9, соответствующие типоразмеру шара 1, подлежащего контролю. По эталонному шару настраивают измеритель 32 и блок управления 31. Настраивают усилие прижима передней опоры 4 к шару 1 регулированием пружины 18. Устанавливают необходимое фазовое расположение загрузочного и разгрузочного отверстий 21 и 24. В емкость 2 засыпают партию шаров 1, подлежащих контролю. Включают блок управления 31 и приводы 6, 11. По команде блока управления 31 отсекатель 3 открывает отверстие и шар 1 через трубопровод 23 перемещается к гильзе 10, загрузочные отверстия 21, 22, поступает в рабочую зону. Шар 1 контактирует одновременно с внутренними поверхностями канавок 14 и 15. Силовое замыкание шара 1 осуществляется давлением пружины 18 через суппорт 16, который при этом перемещается по направляющим 17 корпуса 19. От двигателя 6 через передачи 7, 8 вращается первая опора 4 в гильзе 5 вокруг оси I-I. От двигателя 11 через передачи 12, 13 передается движение второй опоры 9, вращающейся в гильзе 10 вокруг оси II-II. При этом первая и вторая опоры 4 и 9 вращаются в разные стороны с угловыми скоростями, содержащими постоянную и переменную слагаемые. Переменные слагаемые могут иметь синусоидальный характер и быть смещены по фазе. Это обеспечивает вращение шара 1 вокруг оси, которая сама поворачивается вокруг центра 0₁. В итоге точка контакта шара 1 с измерителем 32 описывает неповторяющуюся на поверхности шара 1 траекторию. Высокую степень сцепления шара 1 с поверхностями опор 4, 9 и его устойчивость обеспечивают одинаковые по форме и размерам пятна контакта 35, 36 и 37, 38. Такой выбор пятен контакта позволяет увеличить постоянную слагаемую угловой скорости вращения шара 1. Измеритель 32 подает сигналы об измеряемом параметре в блок управления. После совпадения разгрузочных отверстий 24 и 25 шар 1 через них и трубопровод 27 поступает в кран 26. До этого блок управления 31 на основе сигналов от измерителя 32 выдает команду на поворот крана 26 в одно из двух его положений. В зависимости от годности шар 1 поступает в емкость 23 годных шаров либо в емкость 29 бракованных шаров. Срабатывает отсекатель 3. Очередной шар 1 подают из емкости 2 в рабочую зону.Before work, the device is configured. Install the supports 4, 9, corresponding to the size of the ball 1 to be controlled. The meter 32 and the control unit 31 are adjusted according to the reference ball. The force of pressing the front support 4 against the ball 1 is adjusted by adjusting the spring 18. The required phase location of the loading and unloading holes 21 and 24 is set. A batch of balls 1 to be controlled is filled in the container 2. The control unit 31 and the drives 6, 11 are turned on. At the command of the control unit 31, the cutter 3 opens the hole and the ball 1 moves through the pipe 23 to the sleeve 10, the loading holes 21, 22 enter the working area. The ball 1 is in contact simultaneously with the inner surfaces of the grooves 14 and 15. The force closure of the ball 1 is carried out by the pressure of the spring 18 through the support 16, which at the same time moves along the guides 17 of the housing 19. From the engine 6 through the gears 7, 8 the first support 4 rotates around the sleeve 5 around axis II. From the engine 11 through the transmission 12, 13 is transmitted the movement of the second support 9, rotating in the sleeve 10 around the axis II-II. In this case, the first and second supports 4 and 9 rotate in different directions with angular velocities containing constant and variable terms. Variable terms can have a sinusoidal character and be phase shifted. This ensures that the ball 1 rotates around an axis, which itself rotates around the center 0 ₁ . As a result, the contact point of the ball 1 with the meter 32 describes a path that does not repeat on the surface of the ball 1. A high degree of adhesion of the ball 1 to the surfaces of the supports 4, 9 and its stability are ensured by contact spots of 35, 36 and 37, 38, identical in shape and size. Such a choice of contact spots allows to increase the constant term of the angular velocity of rotation of the ball 1. The meter 32 gives signals about the measured parameter in the control unit. After the unloading holes 24 and 25 match, the ball 1 through them and the pipe 27 enters the valve 26. Prior to this, the control unit 31, based on the signals from the meter 32, gives a command to turn the valve 26 to one of its two positions. Depending on its suitability, ball 1 enters a container of 23 suitable balls or into a container of 29 defective balls. The cutter 3 is triggered. The next ball 1 is fed from the tank 2 into the working area.

Пример. Необходимость проконтролировать партию шаров диаметром 1/2" (12,7 мм) на наличие огранки. Допустимая огранка составляет 0,001 мм. Партию шаров засыпают в емкость 2. Включают приводы 6, 11. Через передачи 7, 8 вращается первая опора 4, а через передачи 12, 13 вторая опора 9. Блок управления 31 выдает команду, срабатывает отсекатель 2. Шар 1 поступает в рабочую зону контроля. Шар 1 устанавливается на поверхности канавки 14 и прижимается к поверхности канавки 15 пружиной 18. Шар 1 захватывается силами трения с поверхностями канавок 14, 15, получает вращение вокруг своего центра. Точка контакта измерителя 22 с шаром 1 описывает на его поверхности, например, 16 заранее выбранных оборотов. Шар 1 успевает совершить эти 16 оборотов за один оборот опор 4, 9. При подходе разгрузочного отверстия 24 к разгрузочному отверстию 25 блок управления вырабатывает соответствующую команду для крана 26. Шар 1 проваливается через разгрузочные отверстия 24, 25 и через трубопровод 27, кран 26 в емкость 28 либо в емкость 29. Example. The need to check the batch of balls with a diameter of 1/2 "(12.7 mm) for the presence of faceting. The allowable faceting is 0.001 mm. The batch of balls is poured into the container 2. Turn on the drives 6, 11. Through gears 7, 8, the first support 4 rotates, and through the gears 12, 13 are the second support 9. The control unit 31 issues a command, the cut-off device 2 is triggered. Ball 1 enters the control working zone 1. Ball 1 is mounted on the surface of the groove 14 and pressed against the surface of the groove 15 by the spring 18. Ball 1 is captured by friction with the surfaces of the grooves 14, 15, gets a spin around her The contact point of the meter 22 with the ball 1 describes, for example, 16 pre-selected revolutions on its surface. The ball 1 manages to make these 16 revolutions per revolution of the supports 4, 9. When the discharge opening 24 approaches the discharge opening 25, the control unit generates the corresponding the command for the crane 26. The ball 1 falls through the discharge holes 24, 25 and through the pipe 27, the valve 26 into the container 28 or into the container 29.

Способ контроля шаров позволяет повысить точность, производительность и автоматизировать процесс измерения. The ball control method improves accuracy, productivity and automates the measurement process.

Claims

A ball control method, in which balls are fed into the working area, balls are installed between two supports located on the body with the base plane of the base, the ball is rotated around its center and supports around its axes with speeds different in magnitude and direction, the balls are controlled in different sections and removed from the working area, characterized in that the supports are the same and one with the loading, the other with the discharge holes, before feeding the ball, set them with axes perpendicular to each other parallel to the plane of the base I corps, tell the ball the translational movement when feeding through the loading and when removing through the discharge holes in the supports, choose a similar elliptical shape and the dimensions of all four contact spots are pairwise opposite to each other in perpendicular planes at an equal distance of each pair from the center of the ball, and the long axes of the ellipses parallel to each other in pairs, while the entire control cycle is carried out for one revolution of the supports.