SE511232C2 - Förfarande jämte apparat för mätning av vågigheten på ytor - Google Patents

Description

15 20 25 30 511 232 2 10 nanometer i produktionssannnarihang. Emellertid, kraven i dag är att finna metoder och apparater for mätning av amplituder for en mycket mindre storlek. Sådana amplituder kan vara i storleksordningen av en del av diametern hos en atom, eller mindre.

Mätningen kräves i synnerhet for högprecisionslager, som användes i högprecisionsinstru- ment, lager som användes i höghastighets applikationer, såsom hushållsutrustning, dator hårddiskrnotorer och andra, for att minska buller, fororsakat av vibrationer med hög frek- vens. Sålunda i lager där lager oljudet kan vara speciellt störande då det uppträder med hög frekvens och i oljuds och vibrationskänsliga applikationer, är applikation av föreliggande uppfinning av speciellt intresse.

Hittills har en lätt belastad pick-up använts for mätning av vågighet hos olika lagerdelar, såsom kulor, rullar och ringar. Pick-up-en har fått löpa i en eller flera smala spår på ytan som skall testas. Variationer i lagermaterialet, såsom inhomogeniteter, och ytgrovhet, påverkar den effektiva vågigheten hos lagret. men registreras inte på ett riktigt sätt av pick-up-en.

Pick-up metoden mäter inte samtliga relevanta effekter som uppträder i verklig applicering.

Ytstrukturen påverkar pick-up-en på ett helt annat sätt än en högbelastad rullande eller rote- rande kropp som arbetar på en yta.

Skillnaden kan bero på det faktum att endast en del av löpbanans yta mätes, att lokala varia- tioner i e-modulen i ytans underliggande material framträder och påverkar mätningen och/- eller att EHD-film (ElastoHydroDynaniiska filmen) tjockleken varierar beroende på yteffekter.

En kulas rullning på en ring påverkar materialet ned till, t.ex., ett djup av 30 till 40 mikron på ett litet lager medan en pick-up inte har någon sådan påverkan på materialet. Detta for- ändrar förutsättningarna for en korrekt mätning av det funktionella beteendet hos ett lager.

En kula på en lagerring påverkas av hela kontaktytan och därvid genom att mäta endast en del därav är sålunda inte normalt representativt for det integrerade värdet for hela ytan.

Det är av vikt att mäta ytans vågighet hos ett lager och dess delar for att åstadkomma ett verktyg för kvalitetsbestänming, efter sammansättning av sådana delar, bland annat kan ett 10 15 20 25 30 511 232 lagers vibrationer förutsägas.

Det är vidare av vikt att kunna styra processkvaliteten och därvid kunna styra processutrust- ningen med hänsyn till förslitning och andra processparametrar.

SE-C-314 214 avser ett förfarande för att testa rotationsrörelsen hos kulor genom att använ- da en försöksrulle, för att undersöka ytskiktets kvalitet, ytans fonn, varvid rullen bringas att verka på en kula med dess yta föränderligt aktiv på grund av sin fonn. Detta patent beskriver inte mätning av vågighet utan större oregelbundenheter eller oj ämnheter hos ytan och använ- des i synerhet i samband med stora kulor.

Beskrivning av föreliggande uppfinning Det har blivit möjligt att åstadkomma en metod och apparat för att undersöka vågigheten hos ytor, i syrmerhet ytor hos kulor, rullar och ringar att användas vid sammansättning av lager, varvid uppfinningen kännetecknas av att ett belastat element med en liknande geometri som föremålet hos det slutliga lagret, vilket element är placerat i en hydrostatisk ficka och är be- lastat med en konstant kraft, är anordnat att förskjutas längs ytan som skall undersökas; en givare registrerar rörelsen hos elementet via den hydrostatiska fickan; och en signal skapas motsvarande den uppträdande vågigheten.

Det är av vikt att mäta vågigheten hos ett lager för att erhålla ett verktyg för att separera lageri olika kvalitetskategorier, dvs, vibrationema hos ett lager kan förutsägas. Medelst föreliggande uppfinning kan vågigheten registreras mycket korrekt och genom att använda en efterföljande behandling av signalen som erhållits, signalen som hänför sig till det under- sökande elementet, bör det vara möjligt att skilja den från signalen som hänför sig till det testade föremålet. Härvid kan vågigheten hos det undersökta föremålet registreras under förhållanden och geometrier som är mycket lika de existerande förhållandena i lagrena.

Uppfinningen kommer att beskrivas i det följande, emellertid, utan att vara begränsad därtill, med hänvisning till hithörande ritning, vari FIG. 1 visar en schematisk bild av en utföringsform av föreliggande uppfinning; FIG. 2 visar en hydrostatisk ficka med dess element enligt uppfinningen; och FIG. 3 visar en genomskäming av en ring vari anliggiiingsytoma hos en känd pick-up 10 15 20 25 30 511 232 4 respektive hos ett element enligt uppfinningen är angivna.

Hänvisningsbeteckning 1 anger en kropp som uppbär en brygga 2 ansluten till kroppen 1 via böj leder 3, vilka utgör integrerade delar av kroppen 1 och bryggan 2. En lufibälg 4 är fast anordnad till bryggan 2 vilken bälg 4 lastar en struktur med en hydrostatísk ficka 5 i vilken ett rullande eller roterande element 6 är anordnat. Till änden på lufibälgen 4 motstående den hydrostatiska fickan 5 föreligger en belastningsavkäiinare 7 anordnad, vilken registrerar belastningskraften som applicerats på den hydrostatiska fickan 5 via lufibälgen 4. Bryggan 2 är försedd med en kapacitiv avkännare 8, som registrerar bryggans 2 rörelse i böjledema 3.

Kroppen 1 är vidare ansluten till en fast platta 9 via en böjled 10, varvid den fasta plattan 9 utgör en integrerad del av hela den sammansatta delen. Böjningen i böjleden 10 registreras vidare via en känsligshetsavkännare 13. Böj ledema 3 och lO och fickan 5 medger att rullele- mentet kan rotera och röra sig fritt i ett plan, och därvid kan dess rörelser i ett definierat plan, företrädesvis ett plan inkluderande axelcentriirn hos det föremål som testas, registreras.

Den hydrostatiska fickan 5 omfattar ett kulsäte Sa, ett utlopp 5b för en smörjande vätska, och ett inlopp 5c för en smörjande vätska. Vätskeinloppet mottager en begränsat pressat vätska som passerar inloppet och flyter upp till utloppet, där den separerar kulan från sätet där kulan for med sig smörjande vätska under rotation för att smörja kontakten mellan element och objekt.

Rullnings/rotationselementet 6 som företrädesvis är tillverkat av ett keramiskt material för att garantera lång livstid, anligger mot ett objekt som skall testas. 1 den visade utförings- formen är det föremål som skall testas en kullagering som är fast fästad till en styv axel 12.

Rullnings/rotationselementet 6 har därvid formen av en kullagerkula för att ha en liknande geometri som kulan i kullagret som sammansatt med användning av den testade kullager- ringen.

Den beskrivna apparaten arbetar enligt följande: En ring ll som skall testas är ansluten till den styva axeln 12, varvid axeln 12 roteras medelst en elektrisk eller pneumatisk motor (ej visad) eller frirullande efter hastighetsförhöjning. Rullelementet 6, kulan, i sin hydrostatiska ficka anbringas mot ytan på ringen med användning av en kraft given av lufibälgen. När ringen roterar överföres vågighet via rullelementet till bryggan och avkärmes och översän- 10 15 20 25 5 511 232 des. Varje rörelse som är normal för ringspårytan, dvs. ring till kula kontakten, överföres via den kapacitiva avkännaren 8 då bryggan 2 rör sig i sin längsgående riktning i böjleden 3. De därvid erhållna rörelsema översändes via sensorema till en registrerande utrustning vari den översända signalen tolkas och visar vågigheten relaterad till ringföremålet som testats. Be- stämningama återspeglar förhållandena under vilka ett lager har framställts, och mätningen kan sålunda användas för registrering av förhållandet hos processutrustningen som användes vid fiamställningen av lagerdelen i fråga, eller för att förutsäga migrering hos det samman- satta lagret.

Sidvisa rörelser hos kulan, dvs vinkelrätta mot den normala riktningen hos ring-kula kon- takten avkärmes och registreras via avkärmaren 13 vid förbindelsen 10.

FIG. 3 visar en förstoring av en ringyta, vari det punktrnarkeringen i centrum för ovalen visar punktytan för en pick-up hos en känd mätutrustning, medan den ovala ytan visar kontaktytan hos en kula. Under ytan, anger 21 volymen hos det material som påverkas av kulan i arbete, dvs medan placerad i ett lager, på t.ex. En roterande axel. Som framgår av Figur 3 påverkar kulan, och påverkas kulan av en real yta snarare än av en pick-up-ände. Sålunda kommer pick-up-änden att reagera mera okontrollerbart då den stöter på en oj ämnhet på ytan än vad kulan kommer att göra. Sålunda kommer kulan att visa ojämnheterna som uppträder under praktiska förhållanden snarare än under en ren testning. Vidare, kan kulan belastas med sådan krafi som härmar en verklig situation, vilket inte pick-up-en kan.

I det fall kulor eller rullar skall testas placeras dessa mellan keramiska plattor eller ringar under tryckbelastning, av vilka plattor eller ringar en är placerad i eller ansluten till den hydrostatiska fickan eller lager för att åstadkomma en styv lågfiíktionsbärare, varpå rörelsen hos plattan/ringen registreras då man roterar kulan eller rullen. Sålunda kan en mätning ske även med användning av ringen.

Claims (9)

10 15 20 25 30 511 232 PATENTKRAV

1. Förfarande för mätning av vågigheten hos ytor, i synnerhet vågigheten hos lagerdelar, såsom kulor, rullar, och lagerringar med användning av ett kontrollelement som är roterbart applicerbart mot en yta som skall kontrolleras, känneteckn at av, att ett belastat kontrollelement (6) med en kontaktyta mot föremålet och med en liknande geo- metri runt kontakten som föremålet hos den slutliga lagerkomponenten, är placerat i en hyd- rostatisk ficka (5), eller hålles i ett lagerarrangemang, vilket medger att den kan rotera och röra sig fritt; elementet (6) är belastat med en väsentligen konstant kraft, elementet (6) är anordnat att förskjutas roterbart längs ytan (1 1) som skall undersökas; minst en givare (8, 13) är anordnad att registrera rörelsen hos elementet (6) eller rörelsen via den hydrostatiska fickan; och en signal skapas motsvarande den uppträdande vâgigheten.

2. Förfarande enligt krav 1, kännetecknat av, att kontrollelementet (6) är så belastat att det erhåller en belastningsyta som är representativt för praktiska förhållanden.

3. Förfarande enligt krav 1, kännetecknat av, att det testade föremålets rörelser och relaterade till kontaktytan är av samma storleksordning som hos föremålet (11) då det användes och föreligger i en verklig applikation, och varvid rörelserna i belastningsriktningen registreras via en rörelsesensor (8) och vinkelrätta rörelser registreras via en ytterligare rörelsesensor (13).

4. Förfarande enligt ett eller flera av föregående krav, kännetecknat av, att kontrollelementet (6) är tillverkat av ett keramiskt material.

5. Förfarande enligt lqav 1, kännetecknat av, att kontrollelementet (6) har formen av en kula i ett kullager. 10 15 20 511 232 7

6. Förfarande enligt krav 1, kännetecknat av, att kontrollelementet (6) har formen av en rulle i ett rullager.

7. Förfarande enligt krav 1, kännetecknat av, att kontrollelementet (6) har formen av en planyta för att indikera ringen hos ett kul- eller rullager.

8. Förfarande enligt krav 1, kännetecknat av, att kontrollelementet (6) har formen av en ring i ett kul- eller rullager, van/id en kula är klärnd mellan belastade ytor och roteras mellan två eller flera kontrollelement.

9. Apparat för mätning av vågigheten på ytor, i syrmerhet vågigheten hos lagerdelar, såsom kulor, rullar, och lagerringar med användning av ett rullande element som är roterbart app- licerbart mot en yta som skall kontrolleras, kännetecknad av ett belastat element (6) med en liknande geometri som föremålet hos det slutliga lagret, en hydrostatisk ficka (5) eller ett lagerarrangemang som medger fii rotation hos det belastade elementet (6) och som uppbär nämnda element, medel för att belasta elementet med en kon- stant krafi; anordning för att rotera ett föremål som skall testas; minst en givare (8, 13) for att registrera rörelsen hos elementet (6) via den hydrostatiska fickan (5) eller nämnda arrange- mang; och anordning för att skapa en signal motsvarande den uppträdande vågigheten,