DE2106891B2

DE2106891B2 - Antriebsvorrichtung fuer kugeln zu deren zerstoerungsfreien pruefung

Info

Publication number: DE2106891B2
Application number: DE19712106891
Authority: DE
Inventors: Rudolf Meurer Horst 8720 Schweinfurt GOIn33 36 Diem
Original assignee: SKF Kugellagerfabriken GmbH
Current assignee: SKF GmbH
Priority date: 1971-02-13
Filing date: 1971-02-13
Publication date: 1972-11-30
Also published as: DE2106891A1; US3803904A; IT952857B; FR2126872A5; GB1381392A; CS178864B2; SE371013B

Description

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Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für Kugeln zu deren zerstörungsfreien Prüfung mit Hilfe eines die Kugeln abtastenden Prüfkopfes, bei welcher ein die Kugeln antreibender Mechanismus aus zwei Reibrädern besteht, über denen wenigstens ein Stützelement angeordnet ist.

Zweck c'ieser Vorrichtung ist es, Kugeln, insbesondere Wäizlagerkugeln, auf Homogenität und Rißfreiheit des Materials zu untersuchen. Außer optischen und ebktroinduktiven Verfahren bietet sich auch das Ultraschallverfahren zur Prüfung an Die Erfindung bezieht sich im wesentlichen auf den Antriebsmechanismus für die zu prüfende Kugel, der gewährleistet, daß die gesamte Oberfläche der Kugel während des P ruf Vorganges von der Prüfsonde erfaßt wird, wobei die Prüfsonde, beispielsweise ein Ultraschall-Prüfkopf, die zu prüfende Kugel während der Prüfung berühren darf, ohne daß die dabei entstehende Reibung die geometrisch richtige Abwälzung der Kugel verändert oder stört.

Aus dem österreichischen Patent 188 924 ist eine Vorrichtung zum mechanischen Antrieb von Kugeln tv.kannt, bei der zwei koaxiale Kegelräder, die mit untereinander verschiedener Geschwindigkeit rotieren, die Prüfkugel antreiben. Zur Erzeugung einer periodisch sich ändernden Drehbewegung der Antriebsräder ist bei dieser bekannten Vorrichtung jedoch ein spezieller Gelenkmechanismus mit exzentrisch gelagerten Gelcnkangriffspunkten eirorderlich, wobei die Achse des einen Kegelrades in der Achse des anderen Kegelrades gelagert sein muß. Beide Antriebsachsen müssen bei dieser Vorrichtung genau achsengleich gelagert sein.

In einer anderen Maschine zum Prüfen von Kugeln auf Rundheit (deutsche Patentschrift 1 049 594) wird die zu prüfende Kugel durch eine Reibrolle angetrieben, deren Drehachse ihrerseits über ein Getriebe mit Stim- und Kegelrädern in Rotation versetzt wird. Bei die.ier Maschine steht die zu prüfende Kugel nur an einem einzigen Punkt mit der antreibenden Reibrolle in berührender Verbindung, so daß sich unter ungünstigen Bedingungen, beispielsweise bei zu schwerem Auflagedruck des Prüfkopfes, die Kugel nicht in der gewünschten Weise abwälzt und somit nicht die ganze Oberfläche zur Prüfung erfaßt wird.

Weiter gehört mit der deutschen Patentschrift 1 276 914 eine Vorrichtung zum Abwälzen von ortsfest in einer Abtastvorrichtung gehaltenen Kugeln zum Stand der Technik, mit der eine zu prüfende Kugel so bewegt wird, daß der Verlauf der Abtastbahn ein Meridiansystem ergibt. Das wird dadurch erreicht, daß die Prüfkugel durch eine Antriebsscheibe in Drehung versetzt wird und durch eine Steuerscheibe die Drehimpulse erhält die zur gewünschten Abwälzung notwendig sind. Nachteilig bei dieser Ausführung ist allerdings, daß die Steuerscheibe durch ihre geometriscu komplizierte Form sehr schwierig herzustellen ist. Die Herstellung erfordert außerdem eine außerordentlich hohe Präzision. Durch längeren Betrieb eingelaufene Steuerscheiben verlieren bei einer eventuellen Nacharbeit die zur Steuerung notwendigen geometrischen Voraussetzungen. Darüber hinaus ist je nach Größe der zu prüfenden Kugeln eine andere Steuerscheibe einzusetzen.

Gegenstand der deutschen Patentschrift 1 573 840 ist schließlich eine Antriebsvorrichtung für eine Kugelprüfeinrichtung, bei der zwei Antriebswalzen durch Rotation und axiale Oszillation die zu prüfende Kugel in Drehung versetzen. Diese Vorrichtung hat den Vorzug, daß sie sehr einfach herzustellen ist. Außerdem ist eine schnelle Be- und Entladung der Kugeln möglich, was insbesondere bei einer automatischen Prüfung erwünscht ist. Allerdings hat sich bei dieser Antriebsvorrichtung herausgestellt, daß auf Grund der Reibungsverhältnisse im Syriern eine berührende Abtastung bei der Prüfung der Kugeln nicht möglich ist. Außerdem können unter Umständen, etwa bei ungünstiger Abstimmung der Werkstoffe und Gewichte der Antriebswalzen und Stützrollen, die exakten geometrischen Verhältnisse bei der Prüfung der Kugeloberfläche gestört werden.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Antriebsvorrichtung für Kugeln zu deren zerstörungsfreien Prüfung zu schaffen, die einfach im Aufbau ist sowie eine sichere, wahlweise berührende oder berührungslose Abtastung der gesamten Kugelobcrfläche, auch unter erschwerten Bedingungen, gewährleistet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei der eingangs beschriebenen Antriebsvorrichtung für Kugeln die beiden Reibräder und das Stützelement gemeinsam an einem Lagerbock angeordnet sind, der am Ende einer ihrerseits angetriebenen Welle befestigt ist, und daß der Wellenstirnseite gegenüberliegend ein keine oder nur eine geringe Reibung verursachender Anschlag angeordnet ist.

Da bei dieser Anordnung die zu prüfende Kugel mindestens an drei Punkten mit der sich drehenden Welle in Berührung steht, ist sichergestellt, daß neben der Drehbewegung ch-rch die Reibräder auch eine Drehbewegung durch die Welle auf die Kugel übertragen wird, so daß sich dit Kugel dem Betrachter gegenüber in einem Meridiansystem abwälzt. Zur Erzeugung dieser Bewegung ist weder ein komplizierter Gelenkmechanismus noch eine sehr schwierig herzustellende Steuerscheibe notwendig.

Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist die den Lagerbock tragende Welle axial verschiebbar. Diese Verschiebbarkeit hat den Vorteil, daß zum Zwecke eines automatischen Prüfablaufes der antreibende Mechanismus so aus seiner Position verschoben werden kann, daß sich die Zu- und Aotahr der zu prüfenden Kugeln einfach gestaltet.

Die nach einer anderen Ausgestaltung der Erfindung vorgesehene Verschiebbarkeit des Stützelenientes, etwa mittels eines Schlittens, ermöglicht in vorteilhafter Weise den Einsatz der Antriebsvorrichtung für verschiedene Kugelgrößen. Auch die Reibräder können, beispielsweise ebenfalls mit Hilfe eines Schlittens, verschiebbar sein, wodurch in vorteilhafter Weise, zusammen mit der Verschiebbarkeit des Stützelementes, eine Feinjustage für den zentrischen Umlauf der Kugeln während der Prüfung möglich ist.

Die Zeichnungen zeigen in

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 2 eine Vorderansicht nach dem Schnitt AA in F i g. 1 und

F i g. 3 eine Draufsicht in Richtung X gemäß Fig. 1.

Eine zu prüfend«: Kugel 1 ist zwischen dem Anschlag 2 und dem antreibenden Mechanismus eingespannt. Der antreibende Mechanismus besteht aus einem als lose laufendem Stützrad ausgebildeten Stützelement 3 und zwei auf einer Achse 12 sitzenden, kegelförmigen Reibrädern 5. Die Reibräder 5 und das Stützrad sind gemeinsam an dem Lagerbock 4 angeordnet, welcher seinerseits am Ende der Welle 6 befestigt ist. Der Antrieb für die Welle 6 und die Reibräder 5 ist nicht dargestellt; der Antrieb für die Reibräder 5 kann als Schneckentrieb, Kegeltrieb od. dgl. erfolgen.

Der Prüfkopf 7, beispielsweise ein Ultraschall-Prüfkosf, ist berührungslos oder berührend an die Kugel 1 angesetzt, wobei die Achse 10 des Prüfkopfes 7 senkrecht zur Achse 11 der Welle 6 läuft Die Kugel 1 wird auf ihrer dem antreibenden Mechanismus gegenüberliegenden Seite von einem An- schlag 2 gestützt. Dieser Anschlag 2 kann aus einem Material mit sehr niedrigem Reibungskoeffizienten bestehen. Daneben ist es auch möglich, den Anschlag 2 als Luftlager, hydrostatisches, hydrodynamisches Lager, Spiralkalottenlager oder als Wälz- lager auszubilden, um die Reibung zu mindern.

Bei der Prüfung der Kugel 1 dreht sich die Welle 6 mit dem an ihrem Ende befestigten Lagerbock 4 um ihre Achse 11; gleichzeitig drehen sich die Reibräder 5 um ihre Drehachse 12_S die im rechten Winkel zur Achse 11 steht. Vorzugsweise ist dabei die Dreh zahl der Welle 6 groß im Verhältnis zur Drehzahl der Reibräder 5. Während df Prüfung wälzt sich die Kugel 1 vom Standpunkt des Pnifkopfes 7 aus gesehen in einem quasi-meridionalen System ab. Der relative Meridian-Abstand hängt vom Drehzahlverhältnis der Welle 6 zu den Reibrädern 5 ab.

Zum Weitertransport der geprüften Kugel 1 sowie zum Zuführen einer nächsten Kugel wird die Welle 6 mit dem an ihr befestigten Lagerbock 4 kurzzeitig in axialer Richtung von der Kugel 1 weg verschoben. Wie au: F i g. 2 hervorgeht, wird durch eine geeignete Steuerung mittels Steuerstiften Γ die geprüfte Kugel 1 aus ihrer Prüfposition entlassen und kann auf einer schrägen Zuführbahn 9 ablaufen, so daß die nächste Kugel in die Prüfposition gelangen kann.

Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. So ist es beispielswe^;'-e möglich, daß bei Verwendung eines Ultraschall-Prüfkopfes als Prüfkopf 7 die zu prüfende Kugel 1 durch eine geeignete Vorrichtung, beispielsweise ein Filzrad oder ähnliches, mit einer Kopplungsflüssigkeit benetzt wird, die zur Ultraschallprüfung notwendig ist. Weiterhin ist es möglich,

4C. daß bei Verwendung eines Ultraschallkopfes zur Prüfung durch geeignete Wahl des Ultraschall-Einstrahlwinkels auf die Kugeloberfläche die Eindringtiefe der Ultraschallstrahlen und damit die Prüftiefe den Erfordernissen entsprechend festgelegt werden.

Außerdem brauchen die Reibräder S nicht kegelförmig zu sein; es ist ohr., weiteres möglich, zum Antrieb der Kugeln auch in geeigneter Richtung angeordnete zylindrische oder anders geformte Reibräder 5 zu verwenden. Weiter kann an Stelle des

5- Stützrades auch ein Stützelement 3 aus einem Material mit niedrigem Reibungskoeffizient, beispielsweise Teflon, zur Anwendung kommen.

Wie bereits erwähnt, kann es schließlich vorteilhaft sein, Jaß das Stützelement 3 zum Zwecke der Justierung rechtwinklig zur Achse 11 der Welle 6 veischiebbar ist. Aus demselben Grund können auch die Reibräder 5 gemeinsam — rechtwinklig zu deren Achsen 10 und 11 — verschiebbar sein.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Antriebsvorrichtung für Kugeln zu deren zerstörungsfreien Prüfung mit Hilfe eines die Kugeln abtastenden Priifkopfs, bei welcher ein die Kugeln antreibender Mechanismus aus zwei Reibrädern besteht, über denen wenigstens ein Stützelement angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Reibräder (5) und das Stützelement (3) gemeinsam an einem Lagerbock (4) angeordnet sind, der am Ende einer ihrerseits angetriebenen Welle (6) befestigt ist, und daß der Wellenstirnseite gegenüberliegend ein keine oder nur eine geringe Reibung verursachender Anschhq (2) angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag (2) aus einem Material mit niedrigem Reibungskoeffizienten besteht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag (2) als Luftlager, hydrostatisches, hydrodynamisches oder Spiral-Kalottenlager ausgebildet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag (2) als Wälzlager ausgeb''det ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorhei gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die den Lagerbock (4) tragende W^'le (6) axial verschiebbar ist.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Stützelement (3) auf dem Lagerbock (4) rechtwinklig zur Achse (11) der Welle (6) verschiebbar ist.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Reibräder (5) gemeinsam rechtwinklig zur Achse (11) der Welle (6) verschiebbar sind.