RU2198377C2

RU2198377C2 - Process testing balls

Info

Publication number: RU2198377C2
Application number: RU2000103306/28A
Authority: RU
Inventors: В.А. Прилуцкий
Original assignee: Самарский государственный технический университет
Priority date: 2000-02-09
Filing date: 2000-02-09
Publication date: 2003-02-10

Abstract

FIELD: measurement technology. SUBSTANCE: balls are placed between two supports arranged on body. Supports are rotated about their axis with speeds different in value and direction. Required parameters are measured in different non-repeated cross-sections. Several ball are measured at same time. More than one pair of cones which working surfaces in the form of grooves are arranged on outer butt of support are utilized for first support. Second supports which number corresponds to number of balls measured simultaneously come in the form of two independent cones set in motion and spring-loaded to balls. Speeds of balls in point of contact with cones of second supports are chosen different. Second supports are positioned uniformly over outer butt of first support with angular spacing sufficient to test balls. EFFECT: widened technological potential. 1 cl, 4 dwg

Description

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

Известны аналогичные способы контроля шаров (патенты РФ 1837150, БИ 32, 1992; 2075723, БИ 8, 1997; 2075724, БИ 8, 1997), включающие подачу шара в рабочую зону контроля; 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 имеют недостаточную производительность и технологические возможности. Similar methods for controlling balls are known (RF patents 1837150, BI 32, 1992; 2075723, BI 8, 1997; 2075724, BI 8, 1997), including feeding the ball into the control working zone; 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 of control have insufficient productivity and technological capabilities.

Наиболее близко по своей технической сущности к заявляемому способу подходят в качестве прототипа способ контроля (патент РФ 2066841, БИ 26, 1996), при котором подают шары в рабочую зону, устанавливают шары между двумя опорами, вращают шары вокруг своего центра путем вращения опор вокруг своих осей со скоростями, разными по величине и направлению, контролируют шары в различных неповторяющихся сечениях и удаляют их из рабочей зоны, после чего сортируют согласно результату контроля. Способ-прототип не обеспечивает требуемых технологических возможностей, т.к. различные измеряемые сечения шара имеют разные диаметры, и нужной производительности. The closest in their technical essence to the claimed method is suitable as a prototype control method (RF patent 2066841, BI 26, 1996), in which the balls are fed into the working area, the balls are installed between two supports, the balls are rotated around their center by rotating the supports around their axes with speeds different in magnitude and direction control the balls in different non-repeating sections and remove them from the working area, and then sort them according to the control result. The prototype method does not provide the required technological capabilities, because Different measured sections of the ball have different diameters, and the desired performance.

Технической задачей является расширение технических возможностей путем обеспечения более рациональной траектории вращения шара относительно измерителя и повышение производительности контроля. Для решения указанной технической задачи в способе контроля шаров, при котором шары подают в рабочую зону, устанавливают шары между двумя размещенными на корпусе с базовой плоскостью основания опорами, выполненными в виде двух соосных обратных друг другу конусов, вращают опоры вокруг своих осей с разными по величине и направлению скоростями, измеряют при этом параметры шара в различных неповторяющихся сечениях, удаляют шары из рабочей зоны через разгрузочное отверстие первой опоры, задают форму, расположение и взаимную ориентацию пятен контакта шара с опорами, при этом размещают первую опору осью перпендикулярно базовой плоскости основания, располагают опоры осями перпендикулярно друг другу, последовательно подают через боковые пазы первой опоры, устанавливают, удаляют и одновременно измеряют несколько шаров, для первой опоры используют более одной пары конусов, рабочие поверхности которых в виде канавок располагают на наружном торце опоры; вторые опоры, количество которых соответствует количеству одновременно измеряемых шаров, применяют из двух самостоятельно приводимых во вращение, подпружиненных к шарам конусов, а скорости шаров в пятнах контакта их с конусами вторых опор выбирают разными, при этом вторые опоры располагают равномерно по периферии первой опоры с угловым шагом, достаточным для контроля шаров. The technical task is to expand technical capabilities by providing a more rational trajectory of rotation of the ball relative to the meter and increasing control performance. To solve this technical problem, in the method of controlling balls, in which balls are fed into the working area, balls are installed between two supports arranged on the housing with a base plane of the base, made in the form of two coaxial cones opposite each other, and the supports are rotated around their axes with different sizes and the direction of speeds, the parameters of the ball are measured in various non-repeating sections, the balls are removed from the working area through the discharge hole of the first support, the shape, location and relative orientation of the spots are set contact of the ball with the supports, in this case, the first support is placed with an axis perpendicular to the base plane of the base, the supports are arranged with axes perpendicular to each other, sequentially fed through the side grooves of the first support, set, remove and measure several balls at the same time, more than one pair of cones are used for the first support, workers the surface of which in the form of grooves is located on the outer end of the support; the second supports, the number of which corresponds to the number of simultaneously measured balls, are used from two independently driven into rotation cones spring-loaded to the balls, and the speeds of the balls in the spots of contact with the cones of the second supports are chosen different, while the second supports are placed uniformly on the periphery of the first support with angular sufficient step to control the balls.

Отличительными признаками заявляемого способа контроля является введение нескольких новых операций, а именно обеспечение последовательной подачи через боковые пазы первой опоры, установки и удаления и одновременного измерения нескольких шаров, использование нескольких вторых опор, количество которых соответствует количеству одновременно измеряемых шаров, каждую из вторых опор применяют из двух самостоятельно приводимых во вращение, подпружиненных к шарам конусов, в также выбор разных скоростей шаров в пятнах контакта их с конусами вторых опор; использование для первой опоры более одной пары конусов, рабочие поверхности которых в виде канавок располагают на наружном торце опоры. Distinctive features of the proposed control method is the introduction of several new operations, namely, the provision of sequential supply through the side grooves of the first support, installation and removal and simultaneous measurement of several balls, the use of several second supports, the number of which corresponds to the number of simultaneously measured balls, each of the second supports is used from two independently driven into rotation, spring-loaded to the balls of the cones, as well as the choice of different speeds of the balls in the spots of contact with the cones second supports; use for the first support more than one pair of cones, the working surfaces of which are in the form of grooves located on the outer end of the support.

Отличительные признаки позволяют повысить производительность и расширить технологические возможности контроля. Так, одновременное измерение нескольких шаров сокращает время контроля во столько раз (в среднем), сколько шаров измеряют одновременно. При этом возможно параллельное измерение шаров во всех канавках рабочих позиций разных типоразмеров. Этим расширяют технологические возможности. Кроме того, сокращаются производственные площади, рабочая сила. Сообщение шару другой траектории вращения по сравнению с прототипом дополнительно расширяет технологические возможности и обеспечивает контроль в разных сечениях, но одного диаметра. Это невозможно осуществить в способе-прототипе. Distinctive features can increase productivity and expand technological control capabilities. So, the simultaneous measurement of several balls reduces the control time as many times (on average) as many balls are measured simultaneously. In this case, parallel measurement of the balls in all grooves of the working positions of different sizes is possible. This extends technological capabilities. In addition, production areas and labor are being reduced. Communication with a ball of a different trajectory of rotation in comparison with the prototype further expands technological capabilities and provides control in different sections, but of the same diameter. This is not possible in the prototype method.

Перечисленные отличительные признаки отсутствуют в известных технических решениях. Они имеют логическую следственную связь с результатами решения технической задачи. Поэтому они являются существенными. These distinguishing features are absent in the known technical solutions. They have a logical investigative relationship with the results of solving a technical problem. Therefore, they are significant.

В графических материалах заявки содержаться: фиг.1 - схема контроля и устройства - вид сверху; фиг.2 - то же, разрез АА (при подаче шара в рабочую зону); фиг.3 - то же, разрез АА' (при удалении шара из рабочей зоны); фиг.4 - схема контакта шара. In the graphic materials of the application contain: figure 1 - control circuit and device - top view; figure 2 - the same section AA (when feeding the ball into the working area); figure 3 - the same section AA '(when removing the ball from the working area); 4 is a diagram of the contact ball.

Способ контроля с статике. Шары 1, подлежащие контролю, располагаются в емкостях 2 с отсекателями 3. Первая опора 4 имеет форму диска с торцевыми канавками, образованными каждая двумя пересекающимися конусами 5, 6, соосными, обращенными друг к другу основаниями. Первая опора располагается своей осью 7 перпендикулярно по отношению к базовой плоскости основания корпуса 9 устройства. Она имеет возможность вращения вокруг оси 7 от двигателя через передачи, условно не показано. Вторые опоры выполнены в виде двух самостоятельных дисков 10, 11 с наружными усеченными конусами 12, 13, соосными, обращенными малыми основаниями друг к другу. Вторые опоры 10, 11 располагаются осями 14, 15 перпендикулярно оси 7 первой опоры 4 с возможностью вращения вокруг собственных осей от двигателя через передачи, условно не показанные. Шары 1 после установки имеют возможность контактировать с поверхностями конусов 5, 6 первой опоры 4 и конусов 12, 13 дисков 10, 11 вторых опор. При этом шары лишаются шести степеней свободы, так как поверхности конусов 5, 6, 12, 13 имитируют две взаимно перпендикулярные призмы. Силовое замыкание шаров на первых опорах 4 дисками 10, 11 вторых опор обеспечивается посредством пружин 16. Первые опоры 4 снабжены боковыми пазами 17 и разгрузочным отверстием 18, смещенными друг относительно друга на угол α₁ - для первой канавки, α₂ - для второй, α₃ - для третьей соответственно. Через боковые пазы 17, разгрузочные отверстия 18 шары 1 имеют возможность поступать и удаляться из рабочей зоны 19 контроля. Разгрузочные отверстия 18 имеют возможность при повороте первой опоры 4 расположиться против трубопровода 20 и крана 21, которые соединены с емкостями 22, 23 - для годных и негодных шаров соответственно. Блок 24 управления соединен с измерителем 25 контролируемых параметров шара 1, измерителем 26 угла поворота, измерителем 27 скорости вращения первой опоры 4, измерителями 28, 29 скоростей вращения дисков 10, 11 второй опоры, отсекателем 3, краном 21, двигателями вращения (не показанными) дисков 10, 11. Число блоков управления 24 и всех соединенных с ними вышеперечисленных элементов соответствует числу одновременно измеряемых шаров 1. Остальные блоки управления и связанные с ними элементы условно не показаны. Их общее количество может быть, например, шесть. Они полностью идентичны по структуре, кроме датчика измеряемых параметров, но могут быть разных размеров. Таким образом, в разных канавках могут подвергаться контролю шары разных типоразмеров. Но могут одни и те же шары проходить последовательно контроль на разных канавках по разным измеряемым параметрам. Описание конструкции и работы одного из них в равной степени относится к каждому из них. Рабочие поверхности конусов 5, 6 в виде нескольких канавок, например трех, со средними диаметрами 30...32 расположены на наружном торце 33 первой опоры. Отсекатель 3 имеет возможность по команде от блока 24 управления открывать доступ шару 1 из емкости 2 через боковой паз 17 в рабочую зону 19 контроля. Кран 21 имеет возможность по команде от блока 24 управления открывать доступ шару 1 в одну из емкостей 22 или 23. Измеритель 25 параметров шара 1 в виде, например, оптического чувствительного элемента либо контактного или бесконтактного индуктивного датчиков имеет возможность подавать в блок 24 управления сигналы о величине, например отклонений от округлости шара 1, либо критерия физико-механических свойств его поверхностного слоя (шероховатость, микротвердость). Измеритель 26 угла поворота первой опоры 4 имеет возможность подавать в блок 24 управления информацию об угловом положении бокового паза 17 и разгрузочного отверстия 18. Блок 24 управления имеет возможность получать сигналы от измерителей 25...29 и на основе полученной информации давать команды на срабатывание отсекателя 3, крана 26 и управление двигателями вращения дисков 10, 11. Шар 1 имеет четыре пятна контакта: "а, б" - с первой опорой 4; "в" - с диском 10; "г" - с диском 11 второй опоры соответственно. Точки а, б, в, г располагаются попарно противоположно друг другу в перпендикулярных плоскостях на равном расстоянии каждой пары от центра шара О_ш. При этом выбираются аналогичные равные формы, размеры всех четырех пятен контакта. Первая опора 4 имеет возможность сообщать шару 1 в точках "а, б" контакта одинаковые скорости V₁. Вторая опора в виде дисков 10 и 11 имеет возможность сообщать шару 1 в точках пятен "в, г" контакта разные скорости V₂ и V₃ соответственно. В результате сложения названных скоростей точка "д" измерения имеет возможность описывать на поверхности шара 1 спирали, каждая точка которой соответствует неповторяющемуся сечению шара 1, проходящему через его центр О_ш.Control method with statics. The balls 1 to be controlled are located in containers 2 with shutoffs 3. The first support 4 has the form of a disk with end grooves, each formed by two intersecting cones 5, 6, coaxial, facing each other bases. The first support is located with its axis 7 perpendicular to the base plane of the base of the housing 9 of the device. It has the ability to rotate around axis 7 from the engine through gears, conventionally not shown. The second supports are made in the form of two independent disks 10, 11 with outer truncated cones 12, 13, coaxial, facing small bases to each other. The second bearings 10, 11 are axes 14, 15 perpendicular to the axis 7 of the first bearings 4 with the possibility of rotation around their own axes from the engine through gears, not shown conditionally. The balls 1 after installation have the ability to contact the surfaces of the cones 5, 6 of the first support 4 and the cones 12, 13 of the disks 10, 11 of the second supports. In this case, the balls are deprived of six degrees of freedom, since the surfaces of the cones 5, 6, 12, 13 imitate two mutually perpendicular prisms. The power closure of the balls on the first bearings 4 by disks 10, 11 of the second bearings is provided by means of springs 16. The first bearings 4 are provided with lateral grooves 17 and a discharge opening 18, offset from each other by an angle α ₁ for the first groove, α ₂ for the second, α ₃ - for the third, respectively. Through the lateral grooves 17, the discharge openings 18, the balls 1 are able to enter and leave the control working area 19. Unloading holes 18 have the ability to turn the first support 4 to be located against the pipeline 20 and the valve 21, which are connected to containers 22, 23 for suitable and unfit balls, respectively. The control unit 24 is connected to the meter 25 of the controlled parameters of the ball 1, the meter 26 of the rotation angle, the meter 27 of the rotation speed of the first support 4, the meters 28, 29 of the rotational speeds of the disks 10, 11 of the second support, the cut-off 3, the crane 21, rotation motors (not shown) disks 10, 11. The number of control units 24 and all of the above elements connected to them corresponds to the number of simultaneously measured balls 1. The remaining control units and associated elements are not shown conditionally. Their total number may be, for example, six. They are completely identical in structure, except for the sensor of the measured parameters, but can be of different sizes. Thus, balls of different sizes can be controlled in different grooves. But the same balls can pass successively control on different grooves according to different measured parameters. A description of the design and operation of one of them applies equally to each of them. The working surfaces of the cones 5, 6 in the form of several grooves, for example three, with average diameters of 30 ... 32 are located on the outer end 33 of the first support. The cutter 3 has the ability, on command from the control unit 24, to open access to the ball 1 from the tank 2 through the lateral groove 17 in the working area 19 of the control. The crane 21 has the ability, on command from the control unit 24, to open access to the ball 1 in one of the tanks 22 or 23. The meter 25 of the parameters of the ball 1 in the form of, for example, an optical sensing element or contact or proximity inductive sensors has the ability to send signals to the control unit 24 the value, for example, deviations from the roundness of the ball 1, or the criterion of the physicomechanical properties of its surface layer (roughness, microhardness). The meter 26 of the angle of rotation of the first support 4 has the ability to submit information to the control unit 24 about the angular position of the side groove 17 and the discharge hole 18. The control unit 24 has the ability to receive signals from the meters 25 ... 29 and based on the information received give commands for the cutoff 3, of the crane 26 and control of the rotation motors of the disks 10, 11. Ball 1 has four contact spots: "a, b" - with the first support 4; "c" - with disk 10; "g" - with the disk 11 of the second support, respectively. Points a, b, c, d are arranged in pairs opposite to each other in perpendicular planes at an equal distance of each pair from the center of the ball O _w . In this case, similar equal shapes are selected, the sizes of all four contact spots. The first support 4 has the ability to inform the ball 1 at the points "a, b" of the contact the same speed V ₁ . The second support in the form of disks 10 and 11 has the ability to communicate to the ball 1 at the spot points "c, d" of the contact different speeds V ₂ and V _3, respectively. As a result of the addition of the indicated velocities, the measurement point "d" has the ability to describe on the surface of the ball 1 a spiral, each point of which corresponds to a non-repeating section of the ball 1 passing through its center O _w .

Способ контроля в динамике. Перед работой настраивают устройство. Устанавливают опоры 4, 10, 11, соответствующие типоразмеру шаров 1 или нескольким типоразмерам, подлежащим контролю. По эталонному шару или нескольким шарам настраивают измерители 25...29 и блок 24 управления. Настраивают усилие прижима дисков 10, 11 к шару 1 подбором и регулировкой пружин 16. В емкость 2 засыпают партию шаров 1. Включают блок 24 управления, приводы вращения первой опоры 4 и дисков 10, 11 второй опоры. По команде блока 24 управления открывается отсекатель 3, шары 1 перемещаются через боковой паз 17 в рабочую зону 19. Шары контактируют одновременно в точках "а, б" с рабочими поверхностями конусов 5, 6 первой опоры 4, где шару 1 сообщают скорость V₁ вращения вокруг его центра О_ш и в точках "в, г" контакта с поверхностями конусов дисков 10, 11, в которых ему сообщают скорости V₂ и V₃ соответственно. В результате сложения скоростей шару 1 сообщают сложное вращательное движение вокруг его центра О_ш, при котором, например, точка "д" его поверхности относительно измерителя перемещается по неповторяющейся кривой. Каждая точка кривой находится в радиальном сечении на постоянном диаметре. Измерители 25. ..29 подают сигналы в блок 24 управления о величине контролируемого параметра шара 1, угла поворота первой опоры 4, скоростях вращения первой опоры, скоростях вращения дисков 10, 11. При необходимости коррекции траектории вращения шара 1 производят изменение угловой скорости привода дисков 10 и 11. После совпадения оси разгрузочного отверстия 18 с центром О_ш шара 1 он попадает по разгрузочному отверстию 18 в полость крана 21. По команде блока 24 управления в зависимости от результатов контроля кран 21 отсылает измеренный шар 1 в емкость 22 годных либо в емкость 23 невыгодных шаров. Срабатывает отсекатель 3, подает очередной шар из емкости 2 в зону контроля 19.The control method in dynamics. Before work, configure the device. Install supports 4, 10, 11, corresponding to the size of the balls 1 or to several sizes to be controlled. Measuring instruments 25 ... 29 and a control unit 24 are adjusted according to a reference ball or several balls. The pressure force of the disks 10, 11 to the ball 1 is selected by selecting and adjusting the springs 16. A batch of balls 1 is filled in the container 2. The control unit 24 is turned on, the rotation drives of the first support 4 and the disks 10, 11 of the second support. On command from the control unit 24 opens cutter 3, the balls 1 are moved through the side slot 17 to the working zone 19. The balls are contacted simultaneously at the points "a, b" of the cones with the working surfaces 5, 6 of the first support 4, where the ball 1 reports the speed of rotation V ₁ around its center O _w and at the points "b, d" of contact with the surfaces of the cones of the disks 10, 11, in which he is informed of the speeds V ₂ and V _3, respectively. As a result of the addition of velocities, the ball 1 is informed of a complex rotational movement around its center O _w , at which, for example, the point "e" of its surface relative to the meter moves along a non-repeating curve. Each point of the curve is in a radial section at a constant diameter. The meters 25. ..29 give signals to the control unit 24 about the value of the controlled parameter of the ball 1, the rotation angle of the first support 4, the rotation speeds of the first support, the rotation speeds of the disks 10, 11. If necessary, the path of rotation of the ball 1 is corrected, the angular speed of the disk drive is changed 10 and 11. After matching the axis of the discharge opening 18 with the center O 1 _w ball he hits on the discharge opening 18 into the cavity 21. As the crane block 24, control command depending on the control valve 21 sends the results of measured balloon 1 to the tank 22 g dnyh or unprofitable capacity 23 balls. The cutter 3 is activated, feeds the next ball from the tank 2 to the control zone 19.

Пример реализации способа. Подвергаются контролю, например, три партии шаров диаметрами 5/8'' (15,875 мм), 1/2'' (12,7 мм) и 3/8" (9,525) мм) на наличие огранки. Допуск на огранку составляет 0,0015; 0,0012 и 0,001 мм соответственно. Партии шаров засыпают в емкость, каждую в свою. После включения привода вращения первой опоры 4 и дисков 10, 11 вторых опор блоки 24 управления выдают команды отсекателям и дальнейшая работа устройства в каждой системе контроля и каждой канавки конусов 5, 6, в данном случае трех, в каждой, например, из двух позиций происходит согласно описанной выше последовательности. По окончании контроля шары 1 оказываются в емкостях 22 или 23 в зависимости от их годности. An example implementation of the method. For example, three batches of balls with diameters of 5/8 '' (15.875 mm), 1/2 '' (12.7 mm) and 3/8 "(9.525) mm) are checked for faceting. The cut tolerance is 0, 0015; 0.0012 and 0.001 mm, respectively. Batches of balls are poured into a container, each in its own. After turning on the rotation drive of the first support 4 and disks 10, 11 of the second supports, the control units 24 issue commands to the shutoffs and further operation of the device in each control system and each the grooves of the cones 5, 6, in this case three, in each, for example, from two positions occurs according to the sequence described above. the end of the control balls 1 are in containers 22 or 23, depending on their suitability.

Способ контроля позволяют резко увеличить производительность, расширить технологические возможности, повысить точность и достоверность контроля. The control method can dramatically increase productivity, expand technological capabilities, increase the accuracy and reliability of control.

Экономическая эффективность заявляемого способа контроля определяется сравнением себестоимостей при новом и способе-прототипе. The economic efficiency of the proposed method of control is determined by comparing the cost with the new and prototype method.

Claims

A method of controlling balls, in which the balls are fed into the working area, the balls are installed between two supports placed on the base base plane made in the form of two coaxial cones opposite each other, the bearings are rotated around their axes with different speeds and sizes, measured at this required parameters in various non-repeating sections, remove the balls from the working area through the discharge hole of the first support, set the shape, location and relative orientation of the contact spots of the ball with the supports, with this size they pin the first support with an axis perpendicular to the base plane of the base, position the supports with rotation axes perpendicular to each other, characterized in that they feed sequentially through the side grooves of the first support, install, remove and simultaneously measure several balls, for the first support use more than one pair of cones, the working surfaces of which in the form of grooves placed on the outer end of the support, the second support, the number of which corresponds to the number of simultaneously measured balls, use of two independently driven x in rotation, spring-loaded to the balls of the cones, and the speeds of the balls at the points of contact with the cones of the second supports are chosen different, while the second supports are evenly placed on the outer end of the first support with an angular step sufficient to control the balls.