专利名称：球体特别是钢球几何测试仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及球体特别是钢球几何测试仪。
众所周知的事实是，根据对球轴承质量日趋严格的要求，准备投入使用的钢球必须毫无例外地接近理论球体形状，这就是说它从任一点测得的直径和表面光滑度必须符合上述要求。轴承内几何形状有误差的任何一个钢球均会提前磨损，因此需要有对所有钢球的极严格的检测手段。
在已用于钢球检测的已知方法中，比较精密的一种方法是，在检测过程中被测钢球放在置于一个凹巢内，作为参考标准的三个钢球之上，让被测钢球与导引至此的金刚石针接触，这样即可根据感应测取相应标准钢球的一点与金刚石针之间的距离〔相当于被测钢球的直径径〕，然后剔除直径超差的钢球。
这种方法的缺点是，获得的检测结果仅有一个线性尺寸〔直径或相应的半径〕，而且只在给定球体选择的两点之间是准确的，如果选择另外的两点测量，结果就可能不一样。因此，这种检测方法不能测定球体形状的最后误差，而且如果只是抽检很低的比率，还可能发生把带有微小椭园度或变形的钢球当作正品测定的情况。
这种方法的缺点还在于得不到钢球表面光滑度的数据，同时检测一定次数之后必须更换与被测钢球机械接触的金刚石针，给技术上经济上带来相当大的损失。
最后，还要提到的缺点是，这种检测只适合于在实验室而不适合于在工厂条件下使用。
本发明的目的是研制一种球体特别是钢球几何测试仪，它应没有上述缺点，同时又能精确测试众多参数，它可在不与被测钢球机械接触的条件下获得上述测试结果特别是球形度误差和所谓的矩方形度。
根据发明，达到发明目的系借助于这样一种装置，它特征是在被测钢球放置巢范围内及其上方适当位置装有由凸-凹透镜组成的透镜组，在此透镜组的光轴上设有偏置45°角的半透镜，沿着同一光轴并且通过加入补偿透镜装设荧光屏，同时在半透镜平面上有与所述光轴垂直相交的另一光轴，光源发出的光通过“卡索齐恩”〔Cautha-stan〕栅沿该另一光轴到达半透镜。
被测钢球放置巢最好是安排在一光学系统内，该系统与半透镜相配合，在半透镜之外有激光源，在半透镜平面上，通过加入透镜组接联激光源及被测钢球的光线与接联半透镜及全反射镜的另一光线彼此相交，与此同时全反射镜和钢球均保持在带有成象荧光屏的光路上。
最好是将成象荧光屏接连一个与计算机联通的信号转换器。
此外，更为方便的设计是给测试仪配备进料器和出料分选器。
本发明所依据的认识是，被测试的钢球事实上具有光滑表面即反射面，它可以加入光学系统或与之类同的系统中作为系统的一部分考虑，这时投影和由投影反射形成的图象即可给出钢球球形度及球面光滑度的精确数据。
现在，通过具体结构和附图较详细说明根据本发明提出的技术解决方案。
图1说明采用一般光线的一种测试仪。
图2说明采用激光光源的一种测试仪从示教观点局部展视的略图。
由图1可看出，装在外壳9中的透镜组3位于钢球8上方，透镜组将清晰图象投射到钢球表面上。透镜组与位于光路上的半透镜2相联，该光路既与光源10照明的卡索齐恩栅1〔方格栅〕联通，又是处在所述半透镜的、其上装有聚光透镜4的光路上。
在补偿透镜4〔变焦距透镜〕的光轴上装有荧光屏5。光源10将方格栅1的图象经半透镜2投射到被测钢球8上，由此其图象又反射接馄 上。
荧光屏5上的显象是钢球大部分表面的反映。
我们发现，成象过程本身可显现大多数有特征的图象，由此可得出有关被测钢球8球形变的结论。例如，带有球形度误差的图象显出坐垫形或桶形象差，即说明存在着偏离理想直径的+差或-差，然后经过现有方法校准，可得出钢球8直径标准离差的数据。
此外，还可根据投射到荧光屏5的图象及方格栅1线条的宽度和走向变化，得出钢球8表面加工精密度〔光滑度〕数据。
按高斯曲线原理转换图象变差，即可得出可靠数据。
考虑到钢球8是在工艺流程当中测试的，看来最好是利用计算机处理图象，也可以利用计算机辅助控制技术分选出合格钢球和不合格钢球。
图2示出根据本发明提出的另一种技术方案，其中系用激光射线代替光线束。在这种情况下，激光射线12由激光射线源11射出，并通过前述的半透镜2和透镜组18到达钢球8。激光射线又由半透镜2折转90°，经过全反射镜19到达成象荧光屏5，同时由激光源11直接来的激光射线也将图象投射到荧光屏5上。这样，相互投射的两个图象或是重叠，或是衰减〔相应于彼此减弱〕，其程度可通过变换的付里叶数进行比较。
本发明测试仪的任何结构方案均可用现有方法与计算机联接，并且可配备进料与分类装置。
权利要求
1.球体特别是钢球几何测试仪具有半透镜、卡索齐恩(car-thausian)栅、透镜组、光源和成象荧光屏，其特征为在被测钢球[8]放置巢[16]范围内及其上方适当位置装有凸一凹透镜组[3]，在此透镜组的光轴[1]上设有偏置45°角的半透镜[2]，沿着同一光轴[1]并且经过补偿透镜[4][变焦距透镜]装有荧光屏[5]，同时在半透镜[2]平面上有与所述光轴垂直相交的另一光轴，光源[10]发出的光通过卡索齐恩栅沿所述另一光轴到达半透镜[2]。
2.球体特别是钢球几何测试仪具有激光源半透镜、全反射镜、透镜组和成象荧光屏，其特征为被测钢球放置巢安排在一光学系统内，该系统与半透镜〔2〕相配合，在此半透镜外设激光源〔11〕，在半透镜平面上，经过透镜组〔18〕接联激光源及被测钢球〔8〕的光线与接联半透镜〔2〕及全反射镜的另一光线彼此相交，与此同时全反射镜和钢球〔8〕均保持在同一光路上。
3.按权利要求1或2要求的装置，其特征为成象荧光屏〔5〕接联一个与计算机〔17〕联通的信号转换器。
4.按权利要求1-3任一项要求的装置，其特征为配备有进、出料及分选装置。
全文摘要
本发明涉及球体特别是钢球几何测试仪，它包括半透镜、卡索齐恩(Carthausian)栅、透镜系、光源和成象荧光屏，其特征为在被测钢球(8)放置巢(16)范围内及其上方适当位置装有凸-凹透镜组(3)，在此透镜组的光轴(1)上设有偏置45°角的半透镜(2)，沿着同一光轴(1)并且经过补偿透镜(4)(变焦距透镜)干涉装设荧光屏(5)，同时在半透镜平面上与所述光轴垂直相交的另一光轴系由光源(10)通过卡索齐恩栅到达半透镜(2)。
文档编号G01B11/24GK1032394SQ8810415
公开日1989年4月12日 申请日期1988年7月6日 优先权日1987年7月6日
发明者蒂维达·弗尔迪, 伊斯特万伯拿特, 拉茨罗·沃格林尼克 申请人:弗太克姆马加斯