[发明专利]轴承滚珠缺陷的检验系统

说明书

本发明涉及轴承滚珠的自动检验系统。特别是涉及具有镜面反射凸表面的轴承滚珠的光电检验系统。

轴承滚珠的缺陷可能造成装有带缺陷的滚珠的滚珠轴承的昂贵和复杂的装置的操作故障。为此，在将其装入上述装置之前，必须对每个成品轴承滚珠进行缺陷检验。上述缺陷包括在凸表面（球形表面）上的凹坑、毛刺、划痕、变形和锈班。为了将摩擦减到最小，轴承滚珠的球面通常抛光到很高的程度，使轴承滚珠表面起到凸面镜的作用，镜面反射入射的光线。

以往是由经过训练的人员目视检验每一成品轴承滚珠表面的缺陷。这种方法速度太慢，因而成本很高。而且，目视检验会把带有微小缺陷的轴承滚珠当成合格品。

最近，研制成功了轴承滚珠的自动检验系统，其中包括光电系统，以提高检验速度和可靠性。因而降低了检验成本。

现有技术的轴承滚珠光电检验系统是在检验过程中利用一非漫射的（即、“点光源”光线）入射光束照亮一轴承滚珠的镜面反射凸表面上一点或多点。在检验中，一或多个适当设置的光检测器接收来自轴承滚珠凸（球形）表面一相应的被照亮点的镜面反射光。与每一光检测器连接的电子装置测量接受到的光强度。轴承滚珠表面任何被照亮点的缺陷都会散射或吸收入射光线，而不是将其镜面反射。这将导致被至少一个光检验器接收到的光强的变化。电子装置将捕捉到光强的变化，指示出被检验的轴承滚珠是否有缺陷。而最好是启动一合格品一次品滚珠分离机械装置，将有缺陷的滚珠挑出。

在检验中，为保证入射光束能有效地照亮轴承滚珠整个球面的几乎每一点，被检验的轴承滚珠以预定的方式相对入射光束和适当设置的光检测器运动。根据一种现有技术方法，被检轴承滚珠由一差速机构驱动，以两个适当的不同的预定角速度同时绕两正交的轴线转动。根据另一现有技术方法，被检轴承滚珠以一预定的恒定角速度沿一对水平轨道滚动。上述两轨道相互分开的距离稍小于轴承滚珠的直径。结果，在滚动一整圈中，被检轴承滚珠沿轨道水平平移很小的距离（即、被检滚珠的角速度和平移速度比很大）。采用上述后一种方法移动被检轴承滚珠的现有技术的轴承滚珠光电检验系统一般认为具有足以检测10密耳（0.01英寸或0.0254厘米）或更大尺寸的缺陷的灵敏度。

本发明提供了一种检验轴承滚珠的一般为镜面反射的凸表面上缺陷的系统，该系统特征在于它包括：以漫射光照亮上述表面的第一装置，如果表面有缺陷，则相对于正常镜面反射凸表面反射的漫射光背景，反射出一缺陷产生的光反差图形;

包括光成象装置的第二装置，它响应由上述表面大致所有点反射的光线，以检测由光反差图形表明的缺陷。

在检验中，本发明的光电检验系统利用漫射光取代现有技术中的非漫射照明光照亮轴承滚珠镜面反射凸表面。照亮无缺陷的被检轴承滚珠的镜面反射表面会产生由该表面反射的相当高强度的漫射光（即、白光）。如果用非漫射光照亮一具有白色球面的球体，会得到同样的结果。在上述两种情况下，反射光是漫射的。被检滚珠镜面反射表面上的任何缺陷将表现为在反射光的背景上由明显的边缘勾划出的光反差图形。

下面将参照附图对本发明进行详细描述。

图1为表明本发明基本原理的功能方框图;

图2、2a和2b概略地表示了图1中以功能方框形式描述的本发明一最优实施例;

图3a、3b、3c和3d是时间状态图，有助于理解图2所示本发明最优实施例的操作过程;

图4概略地描述了图2所示本发明最优实施例中由被检轴承滚珠表面反射的成象光线的相对光强;

图5a和图5b分别表示了最好附加于图2所示最优实施例的辅助装置的可选择的实施例。

描述本发明基本原理的功能性框图图1可用多种方法实施。采用图1所示多项功能的特定方法可依具体实施状况而变化。

如图1所示，球形凸表面被来自漫射光源（图1中未示出）的漫射照明光线102照亮，如箭头104所示，以不同入射角射入的漫射光线照亮被检的镜面反射轴承滚珠100的每一点。象所有镜面反射表面一样，每一到达被检的轴承滚珠100表面上一点的入射光都在该点产生一以等于入射角的反射角出射的相应的反射光线（如具有等于入射光线104a的入射角的反射角的反射光线106a）。