滚针直径与长度高速测量装置研究

• 作 者: 张嘉迪
• 出 处: 华中科技大学
• 发表日期: 2020年01期
• 关键词: 滚针 直径测量 长度测量 动态连续测量

现代工业中,滚针轴承应用非常广泛,其中滚针对于滚针轴承的寿命与性能有着十分重要的作用。当滚针轴承里的滚针直径或长度分布不均匀时,轴承转动过程将会受力不均,并且会集中到个别尺寸突出的滚针上,从而影响轴承寿命与轴承的运动性能。所以,滚针轴承中必须要求滚针直径一致性好。因此,滚针直径与长度测量机构对于我国轴承生产行业非常重要。但是目前在国内的滚针测量机构测量与速度普遍低于国外,对国内轴承行业的发展产生了一定限制。所以我们需要研制出一种测量方法,使其实现滚针直径与长度的高速高精度测量。本文实现高速测量的原理是使用动态测量的方式,对滚针直径与长度进行测量。为保证滚针动态时的测量精度,我们选择了差动测量装置对滚针直径进行动态测量。同时,设计了在动态过程中测量滚针长的方案,即在保证滚针平稳运动的前提下,利用滚针运动速度与经过测量工位的时间的关系,对滚针长度进行计算。并且,对滚针直径与长度测量机构的总体方案进行了设计。本文对滚针高速高精度测量装的的一些关键技术进行了研究。首先,设计了高速滚针直径测量装置。首先设计出能实现差动法的差动测量机构,对机构进行误差分析后,发现滚针姿态会造成较大误差。然后设计出限制滚针跳动的限位机构,在分析限位机构误差之后,证明该机构满足误差要求。其次,设计了高速滚针长度测量装置。由于滚针长度测量与滚针运动速度有关,为使滚针平稳上料,首先设计滚针的上料方式,验证了该上料方式能满足滚针长度测量要求。然后对滚针长度检测进行误差分析。最后,设计了一种对数据进行处理的算法。由于使用了单个传感器同时对滚针长度与直径进行测量,所以测量数据中同时包含有滚针的直径信息与长度信息。在单个传感器滚针测量数据后,此算法对数据进行处理后,能提取出滚针的直径与长度。滚针直径与长度测量系统的机械部分包含两部分,分为上料装置与测量装置。滚针上料装置主要保证滚针以指定速度均匀上料。滚针测量装置对滚针直径与长度进行测量,保证测量精度。测控部分包括硬件部分与软件部分。硬件部分主要实现滚针的测量动作,采集数据。软件部分主要对数据进行处理,得出测量结果。然后,对设计出的滚针测量机构的性能进行了实验,验证了机构的精度,对实验数据进行分析之后得到重复测量精度在1μm以内,分选速度达到10个/s,满足了测量机构的精度与速度要求。