專利名稱：確定球軸承接觸角的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及確定球軸承接觸角的方法。
背景技術(shù)：
US-5 423 218-A公開(kāi)了一種通過(guò)施加在軸承外環(huán)上的拾取傳感器根據(jù)徑向振動(dòng)測(cè)量接觸角的方法。軸承的內(nèi)環(huán)旋轉(zhuǎn)，而外環(huán)保持靜止，并且承受軸向負(fù)荷。拾取傳感器檢測(cè)的信號(hào)通過(guò)放大器傳輸?shù)筋l率轉(zhuǎn)換器。該頻率轉(zhuǎn)換器通過(guò)計(jì)算決定內(nèi)環(huán)的旋轉(zhuǎn)頻率和球通過(guò)次數(shù)的頻率，并且由這些頻率的計(jì)算而算出接觸角。根據(jù)日本實(shí)用新型JP-52 143 955-U所述的傳統(tǒng)方法，接觸角通過(guò)檢測(cè)兩個(gè)參數(shù)實(shí)現(xiàn)內(nèi)環(huán)的旋轉(zhuǎn)和球保持架的旋轉(zhuǎn)(其對(duì)應(yīng)于球關(guān)于軸承的旋轉(zhuǎn)中心軸的旋轉(zhuǎn))。不透明部分的屏蔽物固定在保持架上，并且外環(huán)保持靜止。通過(guò)使內(nèi)環(huán)旋轉(zhuǎn)，屏蔽物的不透明部分截取光電管的光束，提供為保持架的旋轉(zhuǎn)檢測(cè)。上述的傳統(tǒng)方法不是非常精確，并且具有實(shí)踐意義上的限制。具體地講，對(duì)于尺寸非常小的軸承，外環(huán)的內(nèi)徑和內(nèi)環(huán)的外徑之間的間隔很小，為了檢測(cè)保持架的旋轉(zhuǎn)，對(duì)于帶有不透明部分的屏蔽物在保持架上施加支撐是有問(wèn)題的。如果軸承的環(huán)裝凸緣或者如果軸承已經(jīng)裝配在限定的設(shè)備/機(jī)器中，則屏蔽物的配合更加難于進(jìn)行。球與容放球的保持架的座之間的運(yùn)動(dòng)不允許精確地確定球的旋轉(zhuǎn)角。此外，配合到保持架的屏蔽物增加了該保持架的慣性質(zhì)量；也就是，它能夠?qū)е虑蜓刂壍阑瑒?dòng)，并且負(fù)面地影響接觸角測(cè)量的精確性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目標(biāo)是獲得接觸角的精確測(cè)量，避免上述現(xiàn)有技術(shù)的限制。本發(fā)明的另一個(gè)目標(biāo)是提出簡(jiǎn)化的測(cè)量方法，其自身有助于很好地實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。這些和其它目標(biāo)和優(yōu)點(diǎn)將通過(guò)下面的描述更加清晰易懂，根據(jù)本發(fā)明通過(guò)所附權(quán)利要求限定的方法予以實(shí)現(xiàn)。概言之，本發(fā)明提出通過(guò)檢測(cè)球保持架的旋轉(zhuǎn)(或者球的旋轉(zhuǎn))來(lái)確定接觸角，球保持架的旋轉(zhuǎn)(或者球的旋轉(zhuǎn))借助于光學(xué)檢測(cè)裝置檢測(cè)，該光學(xué)檢測(cè)裝置通過(guò)軸承在外環(huán)和內(nèi)環(huán)之間的間隙中投射射線。因此，所述射線被球和/或保持架直接擋住，而不在軸承的外部施加物體。特別精確的測(cè)量通過(guò)采用激光射線獲得，也就是相干校準(zhǔn)的光束和具有高度一致性的均勻光密度的激光射線。


現(xiàn)在，以非限定示例的方式，描述根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的方法。參考如下附圖， 其中圖1示意性地示出了軸承的軸向截面，該軸承與適當(dāng)?shù)墓鈱W(xué)檢測(cè)裝置和推動(dòng)器組件一起裝配在旋轉(zhuǎn)軸上，用于執(zhí)行本發(fā)明的方法；圖2是球軸承的軸向截面圖3是圖1的光學(xué)檢測(cè)裝置和推動(dòng)器組件的透視圖；以及圖4是光學(xué)檢測(cè)裝置的透視圖。
具體實(shí)施例方式首先參考圖2，全部以10指代的是希望確定接觸角α k的軸承。軸承包括其內(nèi)側(cè)壁上具有外部滾道12的外環(huán)11、在其外側(cè)壁上具有內(nèi)部滾道14的內(nèi)環(huán)13以及徑向地設(shè)置在外環(huán)11和內(nèi)環(huán)13之間以便沿著外部滾道12和內(nèi)部滾道14滾動(dòng)的多個(gè)滾動(dòng)球15。球 15由傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的保持架16在圓周上彼此隔開(kāi)。在軸承10中，通過(guò)每個(gè)球與外部滾道12和內(nèi)部滾道14接觸點(diǎn)的線r相對(duì)于通過(guò)第一球中心和第二球中心的平面ρ傾斜角度α k(稱為“接觸角”)，第二球位于與第一球徑向相對(duì)的位置。軸承10首先設(shè)置在插入內(nèi)環(huán)13的旋轉(zhuǎn)軸A上。推動(dòng)器組件B給外環(huán)11施加恒定的軸向負(fù)荷C，例如50N的量級(jí)上。光學(xué)檢測(cè)裝置D設(shè)定為通過(guò)軸承在外環(huán)和內(nèi)環(huán)之間的環(huán)形間隔或間隙中投射射線。在優(yōu)選實(shí)施例中，光學(xué)檢測(cè)裝置在基本上平行于軸承的旋轉(zhuǎn)軸X的方向上投射激光射線L，從而，當(dāng)心軸A使內(nèi)環(huán)13旋轉(zhuǎn)時(shí)，射線L被運(yùn)動(dòng)中的球15和/或保持架16阻擋。在附圖所示的特定實(shí)施例中，光學(xué)檢測(cè)裝置D具有激光發(fā)射器和設(shè)置在軸承相對(duì)側(cè)上的接收器。圖4示出了支撐S，該支撐S旨在設(shè)置為橫跨待試驗(yàn)的軸承；激光發(fā)射器 (未示出)容放在支撐的第一分支E中，而接收器(未示出)容放在第二分支R中，第二分支R與第一分支E由其中設(shè)置有軸承的空閑空間分隔。在選擇性實(shí)施例(未示出)中，發(fā)射器和接收器設(shè)置在相對(duì)于軸承的同側(cè)上，而反射元件提供在相反側(cè)，給接收器傳送由發(fā)射器發(fā)射的射線。為了測(cè)量接觸角α k，內(nèi)環(huán)13設(shè)置為由心軸A旋轉(zhuǎn)，心軸A上設(shè)置用于檢測(cè)內(nèi)環(huán) 13旋轉(zhuǎn)的編碼器(未示出)，以便得出內(nèi)部軸承環(huán)所實(shí)現(xiàn)的轉(zhuǎn)數(shù)。作為選擇，旋轉(zhuǎn)環(huán)的旋轉(zhuǎn)檢測(cè)可以通過(guò)在軸承環(huán)上直接裝配編碼器執(zhí)行。優(yōu)選地，心軸以恒定的角速度旋轉(zhuǎn)，例如借助于無(wú)刷電動(dòng)機(jī)。光學(xué)裝置D檢測(cè)球的運(yùn)動(dòng)，并且使得在輸出U上產(chǎn)生表示球關(guān)于旋轉(zhuǎn)軸χ的旋轉(zhuǎn)的信號(hào)。該信號(hào)輸出到計(jì)算球旋轉(zhuǎn)角的處理器，其對(duì)應(yīng)于保持架的角度偏移。處理器計(jì)算出上述的角度值，建立它們與球直徑和層心直徑(Pitchdiameter)(即通過(guò)球中心的初始圓周的直徑)之間的關(guān)系，并且通過(guò)下面的公式計(jì)算接觸角α k的值其中α k =接觸角；Dd =層心直徑；Dw =球的直徑；Δ y =內(nèi)環(huán)10個(gè)完整圈后，相同保持架在執(zhí)行4圈后該保持架的角偏移；1440 =表示保持架的4次完整旋轉(zhuǎn)(360° =1次旋轉(zhuǎn)，于是360° x4 = 1440° );1800 =表示保持架10的5次完整旋轉(zhuǎn)(360° =1次旋轉(zhuǎn)，于是360° x5 = 1800°)·
上面的公式是指該方法的示范性實(shí)施例，其中它選擇為檢測(cè)內(nèi)環(huán)10個(gè)完整圈后保持架的角偏移。本發(fā)明不限于該示例的值。更具體地講，值Δ y (這里稱為保持架的"角偏移")被如下檢測(cè)。在內(nèi)環(huán)13旋轉(zhuǎn)10圈(回轉(zhuǎn))的周期中，處理器對(duì)球的經(jīng)過(guò)進(jìn)行計(jì)數(shù)，所述球阻擋由光學(xué)裝置D所發(fā)射的射線。由保持架實(shí)現(xiàn)的圈數(shù)或者回轉(zhuǎn)數(shù)與球關(guān)于旋轉(zhuǎn)中心軸χ的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)一致。該數(shù)量計(jì)算為用軸承球的數(shù)量(例如8個(gè)球)去除光學(xué)裝置D截取的經(jīng)過(guò)次數(shù)。假設(shè)內(nèi)環(huán)完成10 圈后，處理器已經(jīng)計(jì)數(shù)了 37次球經(jīng)過(guò)，則這對(duì)應(yīng)于略大于保持架的472圈(37次經(jīng)過(guò)=4 圈x8次經(jīng)過(guò)+5次經(jīng)過(guò))。處理器將確定Δ y的角度對(duì)應(yīng)于超過(guò)4圈的5次經(jīng)過(guò)。顯然，本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)上提供很多優(yōu)點(diǎn)。沒(méi)有部件要裝配到保持架并且因此直接檢測(cè)球或它們的保持架的運(yùn)動(dòng)，使得該技術(shù)也可應(yīng)用于尺寸很小的軸承，與環(huán)的幾何形狀(配備或者不配備凸緣)無(wú)關(guān)。測(cè)量非常精確在于它不受球和保持架之間間隙的負(fù)面束縛。測(cè)量非常精確還因?yàn)闆](méi)有東西裝配在保持架上來(lái)檢測(cè)其旋轉(zhuǎn)，并且因此沒(méi)有保持架的慣性質(zhì)量上的變化。另一個(gè)有利方面涉及沒(méi)有元件裝配在軸承上，所述有利方面在于該技術(shù)特別借助自動(dòng)化處理設(shè)備的使用而執(zhí)行其自身，從而在心軸上施加軸承并且在執(zhí)行測(cè)量后使它們返回到生產(chǎn)線中。本發(fā)明的原理保持相同，具體的結(jié)構(gòu)和實(shí)施例可以相對(duì)于所描述和圖解進(jìn)行廣泛變化，因此沒(méi)有脫離本發(fā)明的范圍。例如，這將應(yīng)用于產(chǎn)生射線的光學(xué)裝置類型的選擇。存在阻擋球的射線選擇，但是能夠考慮不同的方案，其中射線阻擋保持架。還應(yīng)當(dāng)理解的是， 根據(jù)本發(fā)明的方案不必要求軸向力施加給外環(huán)。作為所描述和圖解的選擇，本發(fā)明也可以應(yīng)用于推動(dòng)器組件作用在內(nèi)環(huán)上而外環(huán)關(guān)于軸X旋轉(zhuǎn)的情況。
權(quán)利要求
1.一種決定軸承(10)的接觸角(CIk)的方法，該軸承(10)包括外環(huán)(11)、內(nèi)環(huán)(13)、 由保持架(16)在圓周上隔開(kāi)且在該外環(huán)和內(nèi)環(huán)之間徑向設(shè)置的多個(gè)軸承球(15)，該方法包括如下步驟-使內(nèi)環(huán)或外環(huán)當(dāng)中的一個(gè)環(huán)(1 關(guān)于該軸承的中心軸(χ)旋轉(zhuǎn)，而保持外環(huán)或內(nèi)環(huán)的另一個(gè)環(huán)(11)靜止；-決定球(15)的轉(zhuǎn)數(shù)，從而決定保持架(16)關(guān)于該中心軸(χ)的轉(zhuǎn)數(shù)； -決定使該環(huán)(13)關(guān)于所述軸旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)數(shù)；-采用下面的參數(shù)決定該接觸角該旋轉(zhuǎn)環(huán)(1 的轉(zhuǎn)數(shù)、該球(1 的轉(zhuǎn)數(shù)以及保持架 (16)的轉(zhuǎn)數(shù)、該球的直徑(Dw)、層心直徑(Dd)，其特征在于該保持架的旋轉(zhuǎn)或者該球的旋轉(zhuǎn)由光學(xué)檢測(cè)裝置(D)檢測(cè)，該光學(xué)檢測(cè)裝置⑶通過(guò)該軸承(10)在該外環(huán)(11)和該內(nèi)環(huán)(13)之間的間隙中投射射線(L)，由此該射線(L)直接被該球(15)和/或該保持架(16)阻擋。
2 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于該射線(L)是激光射線。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于該射線(L)投射在基本上平行于該軸承的該中心軸(χ)的方向上。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求任何一項(xiàng)所述的方法，其特征在于該光學(xué)檢測(cè)裝置(D)包括發(fā)射器和接收器，設(shè)置在相對(duì)于該軸承的相對(duì)側(cè)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至3任何一項(xiàng)所述的方法，其特征在于該光學(xué)檢測(cè)裝置(D)包括設(shè)置在該軸承的同側(cè)上的發(fā)射器和接收器以及設(shè)置在該軸承的相對(duì)側(cè)的反射裝置。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求任何一項(xiàng)所述的方法，其特征在于恒定的軸向負(fù)荷(C)施加給保持靜止的所述環(huán)(11)。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求任何一項(xiàng)所述的方法，其特征在于使該內(nèi)環(huán)(1 旋轉(zhuǎn)，而該外環(huán) (11)保持靜止。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求任何一項(xiàng)所述的方法，其特征在于該環(huán)(1 以恒定的角速度旋轉(zhuǎn)。
全文摘要
為了確定軸承(10)的接觸角(αk)，一個(gè)環(huán)(13)旋轉(zhuǎn)，而另一個(gè)環(huán)(11)保持靜止。檢測(cè)了旋轉(zhuǎn)環(huán)(13)的轉(zhuǎn)數(shù)以及在相同周期上由球(15)，因此也是由保持架(16)實(shí)現(xiàn)的轉(zhuǎn)數(shù)。球的轉(zhuǎn)速通過(guò)光學(xué)檢測(cè)裝置(D)檢測(cè)，該光學(xué)檢測(cè)裝置(D)通過(guò)軸承(10)在外環(huán)(11)和內(nèi)環(huán)(13)之間的間隙中投射射線(L)，由此射線(L)被球(15)和/或保持架(16)直接截取。接觸角采用下面的參數(shù)確定旋轉(zhuǎn)環(huán)(13)的轉(zhuǎn)數(shù)、球(15)或保持架(16)的轉(zhuǎn)數(shù)、球的直徑(Dw)以及層心直徑(Dd)。
文檔編號(hào)G01B11/26GK102192718SQ20111006129
公開(kāi)日2011年9月21日 申請(qǐng)日期2011年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月16日
發(fā)明者維托·阿西厄里 申請(qǐng)人:Skf公司