CN102022990A - 大型齿轮测量仪 - Google Patents

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Abstract

提供一种大型齿轮测量仪，所述齿轮测量仪由相互独立的测量装置和回转工作台并排组合而成，且测量装置位于回转工作台的一侧；所述回转工作台通过液体静压导轨支承及液体静压轴承定心装配在回转工作台底座上；所述回转工作台通过安装在回转工作台底座上的双蜗杆消隙传动机构驱动。本发明由相互独立的三坐标测量装置、液体静压回转工作台及尾架立柱装置三部分组成，液体静压回转工作台能够承载大质量负载；分体式结构能够减小负载质量对测量精度的影响，从而满足对大质量、大惯量齿轮进行精密测量的目的。

Description

大型齿轮测量仪
技术领域
本发明属于齿轮测量技术领域，具体涉及一种大型齿轮测量仪。
背景技术
随着大型及超大型齿轮制造水平的提高，迫使齿轮测量水平和检测精度也要随之提高，而已有的齿轮测量仪难以满足大型及超大型齿轮的测量水平和检测精度，主要原因是由于大型及超大型齿轮负载大，一方面大负载及负载的变化量易引起测量仪器整体机构的变形；二是回转工作台在大负载运动时，难以保证具有高精度和高灵敏度；三是大质量工件转动时的大惯性将对控制系统参数产生影响。
发明内容
本发明解决的技术问题：提供一种大型齿轮测量仪，由相互独立的三坐标测量装置、液体静压回转工作台及尾架立柱装置三部分组成，液体静压回转工作台能够承载大质量负载；分体式结构能够减小负载质量对测量精度的影响，从而满足对大质量、大惯量齿轮进行精密测量的目的。
本发明采用的技术方案：一种大型齿轮测量仪，所述齿轮测量仪由相互独立的测量装置和回转工作台并排组合而成，且测量装置位于回转工作台的一侧；
所述回转工作台通过液体静压导轨支承及液体静压轴承定心装配在回转工作台底座上；
所述回转工作台通过安装在回转工作台底座上的双蜗杆消隙传动机构驱动。
所述测量装置为三坐标测量装置。
所述齿轮测量仪还包括一独立的尾架立柱装置，使尾架立柱装置与测量装置及回转工作台并排组合在一起，且尾架立柱装置位于回转工作台的另一侧。
所述回转工作台的底板水平固定在回转工作台底座上，底板上装配有静压板，静压板的内孔和上下两个端面均设有静压油腔，旋转台面下端的环形端面与静压板的上端面贴合，通过静压板上端面的静压油腔形成的液体静压导轨支撑旋转台面和工件，旋转台面的下端有一个插入静压板内孔的定心圆柱，通过内孔上的静压油腔形成的液体静压轴承保证旋转台面的回转精度；在旋转台面的定心圆柱下端安装着压板，压板的上端面与静压板的下端面贴合，静压油腔的压力作用在压板上，形成闭式液体静压导轨；
所述双蜗杆消隙传动机构由双联蜗轮、主传动蜗杆和消隙蜗杆及伺服电机组成，双联蜗轮安装固定在旋转台面的侧壁上，蜗杆座固定在回转工作台底座上，伺服电机的壳体安装在蜗杆座上，主传动蜗杆、消隙蜗杆支撑在蜗杆座上，且消隙蜗杆位于主传动蜗杆下方；主传动蜗杆上安装的齿轮与消隙蜗杆上安装的同步齿轮相啮合；伺服电机的输出轴通过联轴器与主传动蜗杆相联接；主传动蜗杆及消隙蜗杆与双联蜗轮相啮合。
所述底板的中心处安装着光栅支座，圆光栅的外壳固定在光栅支座上，圆光栅的旋转轴环与圆光栅连接器相连接，圆光栅连接器通过连接板与旋转台面相连接。
所述主传动蜗杆由向心推力球轴承组I支撑在蜗杆座上，消隙蜗杆由向心推力球轴承组II支撑在蜗杆座上；所述消隙蜗杆左端依次套装有螺母、推力轴承、蝶形弹簧座和位于蝶形弹簧座内的蝶形弹簧组，且蝶形弹簧座通过导向销支撑在蜗杆座上。
所述旋转台面上同轴安装有顶尖座，顶尖座上安装有顶尖II。
所述测量装置的测量底座上设置有通过伺服电机驱动、直线光栅尺定位、可左右直线运动的托盘；所述托盘上设置有通过直线电机I驱动、直线光栅尺I定位、可前后直线运动的托板I；所述托板I上固定有测量立柱，在测量立柱正面设置有通过直线电机II驱动、直线光栅尺II定位、可上下直线运动的滑板；所述滑板上设置有通过直线电机III驱动、直线光栅尺III定位、可左右直线运动的滑块，在滑块上装配有测量臂，在测量臂前端安装有三维模拟量测头。
所述尾架立柱装置的尾架立柱底座上设置有通过直流调速电机驱动、可左右方向直线移动的托板II，托板II上固定有尾架立柱，在尾架立柱的内侧设置有可上下直线移动的尾架，在尾架右端安装有可上下伸缩的顶尖I。
所述托板I底面的滑块上集成有气动夹紧装置，所述滑板内端面的滑块上集成有气动夹紧装置。
本发明与现有技术相比具有的优点和效果：
1、本发明回转工作台采用液体静压轴承定心，液体静压导轨支承，可以承载大质量的齿轮工件，而且回转工作台底座与测量底座分体，大型齿轮的质量直接作用于基础地基，不会引起测量底座的变形，减小大型被测齿轮的质量对于测头运动精度的影响，提高大齿轮的测量水平和检测精度。
2、本发明回转工作台采用双蜗杆消隙传动机构驱动，提高回转工作台运动的平稳性、高精度和高灵敏度，降低大质量工件转动时的大惯性对控制系统参数产生的影响，满足对大质量、大惯量齿轮进行精密测量的目的。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明结构后视图；
图3为本发明回转工作台的结构示意图；
图4为本发明双蜗杆消隙传动机构的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图1、2、3、4描述本发明的一种实施例。
一种大型齿轮测量仪，由相互独立的三坐标测量装置36、回转工作台22及尾架立柱装置37并排组合而成，且三坐标测量装置36、尾架立柱装置37位于回转工作台22的两侧。回转工作台22通过液体静压导轨支承及液体静压轴承定心装配在回转工作台底座7上；回转工作台22通过安装在回转工作台底座7上的双蜗杆消隙传动机构驱动。
回转工作台22的底板101水平固定在回转工作台底座7上，底板101上装配有静压板104，静压板104的内孔116和上下两个端面均设有静压油腔117，旋转台面108下端的环形端面与静压板104的上端面贴合，通过静压板104上端面的静压油腔117形成的液体静压导轨支撑旋转台面108和工件，旋转台面108的下端有一个插入静压板104内孔116的定心圆柱118，通过内孔116上的静压油腔117形成的液体静压轴承保证旋转台面108的回转精度；在旋转台面108的定心圆柱118下端安装着压板102，压板102的上端面与静压板104的下端面贴合，静压油腔117的压力作用在压板102上，形成闭式液体静压导轨；所述底板101的中心处安装着光栅支座103，圆光栅109的外壳固定在光栅支座103上，圆光栅109的旋转轴环与圆光栅连接器110相连接，圆光栅连接器110通过连接板113与旋转台面108相连接。圆光栅109用于旋转台面108的伺服反馈控制以及齿轮测量时的位置检测。
旋转台面108上同轴安装有顶尖座112，顶尖座112上安装有顶尖II111，用于轴齿轮的测量以及借助于芯轴安装的较小直径的盘型齿轮的测量；较大的盘型齿轮可以直接安装在旋转台面108上。
双蜗杆消隙传动机构由双联蜗轮105、主传动蜗杆107和消隙蜗杆106及伺服电机201组成。双联蜗轮105安装固定在旋转台面108的侧壁上，蜗杆座216固定在回转工作台底座7上，伺服电机201的壳体通过连接座203安装在蜗杆座216上。主传动蜗杆107由向心推力球轴承组I 204、208支撑在蜗杆座216上，消隙蜗杆106由向心推力球轴承组II215、219支撑在蜗杆座216上，且消隙蜗杆106位于主传动蜗杆107下方。主传动蜗杆107上安装的齿轮205与消隙蜗杆106上安装的同步齿轮218相啮合，二者传动速比为1∶1，保证两根蜗杆同步转动。伺服电机201的输出轴通过联轴器202与主传动蜗杆107相联接；主传动蜗杆107及消隙蜗杆106与双联蜗轮105相啮合带动旋转台面108转动。所述消隙蜗杆106左端依次套装有螺母211、推力轴承212、蝶形弹簧座210和位于蝶形弹簧座210内的蝶形弹簧组213，且蝶形弹簧座210通过导向销214支撑在蜗杆座216上，使蝶形弹簧座210只能沿消隙蜗杆106的轴线方向移动，蝶形弹簧组213通过蝶形弹簧座210、推力轴承212、螺母211给消隙蜗杆106施加一轴向力，保证两组蜗轮副消隙传动。
三坐标测量装置36的测量底座1上设置有两根直线导轨I 5，直线导轨I 5的滑块与托盘2相连接，所述两根直线导轨I 5之间还设置有一根滚珠丝杆4，滚珠丝杆4一端连接着伺服电机6，另一端的丝杆螺母连接托盘2，在测量底座1上还安装有直线光栅尺3，直线光栅尺3的读数头与托盘2相连接；所述托盘2上装配有两根直线导轨II30，直线导轨II30的滑块与托板I 11相连接；在托盘2上两根直线导轨II30之间安装着直线电机I 31的定子，直线电机I 31的动子与托板I 11相连接，拖动托板I 11沿前后方向运动；在托板I 11上还安装了集成于直线导轨II 30滑块上的气动夹紧装置，在托盘2上还安装了直线光栅尺I 29，直线光栅尺I 29的读数头与托板I 11相连接；在托板I 11上装配有测量立柱12，在测量立柱12正面设置两根直线滚珠导轨I19，直线滚珠导轨I 19的滑块连接滑板15；在测量立柱12上还安装了直线电机II 13的定子，直线电机II 13的动子与滑板15相连接，在滑板15上还安装了集成于直线滚珠导轨I 19滑块上的气动夹紧装置，在测量立柱12上还安装了直线光栅尺II 35，直线光栅尺II 35的读数头与滑板15相连接，在测量立柱12的背面设置两根直线滚珠导轨II 33，直线滚珠导轨II 33的滑块连接配重块32，通过钢带34将配重块32与滑板15连接，保证重量平衡；在滑板15上装配有滑块18，滑块18可以沿两根直线滚珠导轨III16左右方向运动，由直线电机III14直接驱动滑块18运动，由直线光栅尺III17检测滑块18的位置；在滑块18上装配有测量臂20，在测量臂20前端安装三维模拟量测头21。
测量时伺服电机6带动滚珠丝杆4旋转时，丝杆螺母拖动托盘2沿左右方向运动，用于测量不同直径齿轮时测量立柱12位置的调整，当托盘2调整到不同的测量位置时，直线光栅尺3检测出托盘2的实际精确位置，以便使测头21精确定位。直线电机I 31拖动托板I 11沿前后方向运动，该运动为测量齿轮时的切向运动，参与齿形测量；当测量齿轮螺旋线时，通过气动夹紧装置将托板I 11夹紧在托盘2上的直线导轨II 30上，可以提高立柱的稳定性，进而提高齿轮螺旋线的测量精度；托盘2上的直线光栅尺I 29的检测数据用于直线电机I 31的闭环控制，同时该数据还用于齿廓测量的数据处理。直线电机II 13直接拖动滑板15沿垂直方向运动，该运动为测量齿轮时的轴向运动，参与齿轮螺旋线的测量，当测量齿轮齿廓时，通过气动夹紧装置将滑板15夹紧在立柱12上的直线滚珠导轨I 19上，可以提高齿轮齿廓的测量精度；立柱12上的直线光栅尺II35的检测数据用于直线电机II13的闭环控制，同时该数据还用于齿轮螺旋线测量的数据处理。直线电机III14直接驱动滑块18运动，由直线光栅尺III17检测滑块18的位置，该运动用于测量齿轮时三维模拟量测头21的伸缩与定位。
尾架立柱装置37的尾架立柱底座9上装配有两根直线导轨III8，直线导轨III8的滑块与托板II23相连接，在尾架立柱底座9上还安装有梯形丝杆10，梯形丝杆10的一端连接着直流调速电机28，另一端的丝杆螺母连接着托板II23；在托板II23上装配着尾架立柱25，在尾架立柱25的内侧装配有两根直线导轨IV24，直线导轨IV24上的滑块与尾架26相连接，使尾架26可以沿尾架立柱25上下移动，在尾架26左侧安装有可上下伸缩的顶尖I 27。
直流调速电机28带动丝杆10旋转时，丝杆螺母拖动托板II23沿左右方向运动。当测量大规格齿轮时，尾架立柱25位于回转工作台22的远端，当测量轴齿轮时，尾架立柱25位于回转工作台22的近端。尾架26可以在尾架立柱上沿垂直方向移动，以适应不同顶尖距的要求，顶尖I 27在尾架中可以进行一定量的伸缩，以保持一定的顶紧力。

Claims (10)

1.一种大型齿轮测量仪，其特征在于：
所述齿轮测量仪由相互独立的测量装置(36)和回转工作台(22)并排组合而成，且测量装置(36)位于回转工作台(22)的一侧；
所述回转工作台(22)通过液体静压导轨支承及液体静压轴承定心装配在回转工作台底座(7)上；
所述回转工作台(22)通过安装在回转工作台底座(7)上的双蜗杆消隙传动机构驱动。
2.根据权利要求1所述的大型齿轮测量仪，其特征在于：所述测量装置(36)为三坐标测量装置。
3.根据权利要求1所述的大型齿轮测量仪，其特征在于：所述齿轮测量仪还包括一独立的尾架立柱装置(37)，使尾架立柱装置(37)与测量装置(36)及回转工作台(22)并排组合在一起，且尾架立柱装置(37)位于回转工作台(22)的另一侧。
4.根据权利要求1、2或3所述的大型齿轮测量仪，其特征在于：
所述回转工作台(22)的底板(101)水平固定在回转工作台底座(7)上，底板(101)上装配有静压板(104)，静压板(104)的内孔(116)和上下两个端面均设有静压油腔(117)，旋转台面(108)下端的环形端面与静压板(104)的上端面贴合，通过静压板(104)上端面的静压油腔(117)形成的液体静压导轨支撑旋转台面(108)和工件，旋转台面(108)的下端有一个插入静压板(104)内孔(116)的定心圆柱(118)，通过内孔(116)上的静压油腔(117)形成的液体静压轴承保证旋转台面(108)的回转精度；在旋转台面(108)的定心圆柱(118)下端安装着压板(102)，压板(102)的上端面与静压板(104)的下端面贴合，静压油腔(117)的压力作用在压板(102)上，形成闭式液体静压导轨；
所述双蜗杆消隙传动机构由双联蜗轮(105)、主传动蜗杆(107)和消隙蜗杆(106)及伺服电机(201)组成，双联蜗轮(105)安装固定在旋转台面(108)的侧壁上，蜗杆座(216)固定在回转工作台底座(7)上，伺服电机(201)的壳体安装在蜗杆座(216)上，主传动蜗杆(107)、消隙蜗杆(106)支撑在蜗杆座(216)上，且消隙蜗杆(106)位于主传动蜗杆(107)下方；主传动蜗杆(107)上安装的齿轮(205)与消隙蜗杆(106)上安装的同步齿轮(218)相啮合；伺服电机(201)的输出轴通过联轴器(202)与主传动蜗杆(107)相联接；主传动蜗杆(107)及消隙蜗杆(106)与双联蜗轮(105)相啮合。
5.根据权利要求4所述的大型齿轮测量仪，其特征在于：所述底板(101)的中心处安装着光栅支座(103)，圆光栅(109)的外壳固定在光栅支座(103)上，圆光栅(109)的旋转轴环与圆光栅连接器(110)相连接，圆光栅连接器(110)通过连接板(113)与旋转台面(108)相连接。
6.根据权利要求4所述的大型齿轮测量仪，其特征在于：所述主传动蜗杆(107)由向心推力球轴承组I(204)、(208)支撑在蜗杆座(216)上，消隙蜗杆(106)由向心推力球轴承组II(215)、(219)支撑在蜗杆座(216)上；所述消隙蜗杆(106)左端依次套装有螺母(211)、推力轴承(212)、蝶形弹簧座(210)和位于蝶形弹簧座(210)内的蝶形弹簧组(213)，且蝶形弹簧座(210)通过导向销(214)支撑在蜗杆座(216)上。
7.根据权利要求4所述的大型齿轮测量仪，其特征在于：所述旋转台面(108)上同轴安装有顶尖座(112)，顶尖座(112)上安装有顶尖II(111)。
8.根据权利要求4所述的大型齿轮测量仪，其特征在于：所述测量装置(36)的测量底座(1)上设置有通过伺服电机(6)驱动、直线光栅尺(3)定位、可左右直线运动的托盘(2)；所述托盘(2)上设置有通过直线电机I(31)驱动、直线光栅尺I(29)定位、可前后直线运动的托板I(11)；所述托板I(11)上固定有测量立柱(12)，在测量立柱(12)正面设置有通过直线电机II(13)驱动、直线光栅尺II(35)定位、可上下直线运动的滑板(15)；所述滑板(15)上设置有通过直线电机III(14)驱动、直线光栅尺III(17)定位、可左右直线运动的滑块(18)，在滑块(18)上装配有测量臂(20)，在测量臂(20)前端安装有三维模拟量测头(21)。
9.根据权利要求3所述的大型齿轮测量仪，其特征在于：所述尾架立柱装置(37)的尾架立柱底座(9)上设置有通过直流调速电机(28)驱动、可左右方向直线移动的托板II(23)，托板II(23)上固定有尾架立柱(25)，在尾架立柱(25)的内侧设置有可上下直线移动的尾架(26)，在尾架(26)右端安装有可上下伸缩的顶尖I(27)。
10.根据权利要求8所述的大型齿轮测量仪，其特征在于：所述托板I(11)底面的滑块上集成有气动夹紧装置，所述滑板(15)内端面的滑块上集成有气动夹紧装置。
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