[发明专利]基于单片机的转盘轴承直径及锥度自动测量装置及测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及轴承检测技术，具体地说是一种转盘轴承端面圆直径、滚道轮廓直径及锥形体部位锥度的基于单片机的转盘轴承直径及锥度自动测量装置及测量方法。 

背景技术

回转支承又叫转盘轴承，有些人也称其为：旋转支承、回旋支承。回转支承是实现两部分相对回转运动的基础零件，广泛应用于机器人、风力发电机、雷达、工程机械、载人升降机、轨道车辆、饮料灌装机械、污水处理装置以及医疗设备等领域，处于结构承上启下的关键部位，它的质量直接影响这些设备的性能。 

转盘轴承由轴承内圈、外圈和滚动体三部分组成。由于转盘轴承滚道形状复杂，内、外圈滚道轮廓直径测量对转盘轴承的稳定运行及其使用寿命有着极为重要的意义。四点接触球转盘轴承滚道截面图如图1所示，其滚道截面为两个半圆弧的桃形沟道。滚道直径测量，其圆心是钢球与桃形沟道接触后产生的接触点所形成的中心，由于位置特殊，对滚道的测量一直是困扰业界的一大难题。国内厂家大都采用测量棒对内外滚道中心直径进行测量，技术手段落后。此外，转盘轴承的型号不同，其滚道形状结构也不同，常见的四种型号的转盘轴承滚道截面如图2所示。因此在内、外滚道中心直径测量基础之上更需要对其滚道轮廓直径进行逐点测量，并对其锥形体部位的锥度值进行测量。到目前 为止，对转盘轴承滚道轮廓直径进行逐点测量以及锥形体部位的锥度测量技术尚属于业内空白。 

发明内容

本发明恰当地解决了上述所存在的问题，针对转盘轴承，提供了一种基于单片机的转盘轴承直径及锥度自动测量装置及测量方法，本发明测量装置既能检测传统意义上端面圆直径，还能检测其特殊部位的直径：滚道轮廓直径和锥形体部位的锥度值。 

本发明的基于单片机的转盘轴承直径及锥度自动测量装置及测量方法通过机械机构、传感器、常用的单片机及外围电路来构成整个自动测量装置。利用三点定圆原理，由测量头23上3路位移传感器17获得3路位移变化信号，根据三点定圆的原理，经单片机采集并计算出转盘轴承截面圆的直径，一路光栅尺20位移信号对测量头23在轴向方向进行定位，获得离调整端面4的轴向位移。本发明不仅能够测量出转盘轴承端面圆的直径，而且能够逐点检测出内、外圈形状复杂的滚道轮廓的直径值，能够对大直径工件锥形体表面进行检测并计算出锥度值。对转盘轴承特殊部位的直径及锥度检测，提高了转盘轴承在装配过程中的效率和精度，整体上提高了转盘轴承的质量。本发明装置体积小、便于携带、操作简单、并且本发明装置能够自动完成整个测量过程。 

为了达到上述目的，本发明的具体技术方案如下： 

本发明提供一种基于单片机的转盘轴承直径及锥度自动测量装置，所述自动测量装置包括机械机构和单片机测量系统两大部分；所述机械机构由测量保持架22、测量滑动架24及测量头23组成；单片机测量系统包括单片机、A/D转 化模块、参数命令输入模块、并行接口模块；所述单片机根据参数命令输入模块输入命令执行相关动作，发出的动作信号可控制手轮11和上端导轨滑轮1、下端导轨滑轮9转动，并且带动测量头轴向和水平运动，测量头23完成动作后，单片机对四路传感器信号进行采集和计算。 

所述测量保持架22主要包括上端导轨滑轮1、下端导轨滑轮9、调整端面4、调整杆5、固定杆6、夹紧杆10。调整端面4与转盘轴承上端面2500重合，调整杆5与转盘轴承柱面2501相切，从而保证了测量头(23与转盘轴承上端面2500相互平行，与转盘轴承25中心轴相互垂直。通过夹紧杆10与转盘轴承下端面2502接触加紧，使测量保持架22固定在转盘轴承上；上端导轨滑轮1和下端导轨滑轮9通过自身的螺纹杆与保持架上端板3及保持架下端板7相连接；调整杆5和固定杆6与保持架上端板3及保持架下端板7，通过保持架上端固定螺母2及保持架下端固定螺母8相互连接。 

所述测量滑动架24主要包括手轮11、滚珠丝杠12、导轨14，18、滑杆15、测量头23、光栅尺20及后盖21。上端导轨滑轮1、下端导轨滑轮9和手轮11与伺服电机相接，并由伺服电机所带动；手轮11固定在滚珠丝杠12的上端；上端导轨14和下端导轨18与滑杆15通过滑动架上端固定螺母13及滑动架下端固定螺母19相互连接。滚珠丝杠12及滑杆15垂直穿过测量头23的基板16；光栅尺20固定在后盖21上，并连接测量头23，测取测量头23的轴向位移。后盖21与上端导轨14和下端导轨18相固定。