CN104019788A - 一种蜗杆检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种蜗杆检测装置，包括机架、CNC数控单元及分别与该CNC数控单元相连接的工件测量控制单元和工件旋转单元；工件旋转单元包括轴向往复驱动机构和工件自转驱动机构，工件自转驱动机构受轴向往复驱动机构驱动可沿蜗杆的轴向作往复动作。本发明只需一次装夹工件，就能快速对蜗杆的直线度、圆度及导程等数据的检测，以实现获得三级和三级以上精度蜗杆的主要精度参数，方便分析齿面几何误差和综合误差，不仅有助于改进加工质量，具有较强的通用性，而且功能多、精度高、测量效率快、适用范围广，满足不同蜗杆的测量需求，另外本发明的结构整体简洁，体积小，精度高，易于移动、搬运及组装，利于广泛推广应用。

Description

一种蜗杆检测装置

技术领域

本发明涉及一种检测装置，尤其涉及一种用于检测蜗杆误差的蜗杆检测装置。 

背景技术

蜗杆传动是机械装备中常用的传动类型，具有传动比范围宽（通常一级传动比可达5～100）、结构紧凑、体积小、运动平稳、噪声低等特点。具有高的承载能力，传动效率高，寿命长，平均分度误差小等特点，因此得到比较广泛的应用。 

蜗杆误差检测是保证成品蜗杆用于机械设备并正常运转的关键程序，而蜗杆的误差检测比较复杂。现有技术中，平面包络环面蜗杆的检测一般采用蜗杆与蜗轮配对滚动后观察接触区的大小和位置地方法，这种方法虽然能比较直观的控制蜗轮副的啮合质量，但检验人员的主管参与较多，仅凭经验判断，而且检测结果对于分析误差来源和提高啮合质量的指导作用不大。 

为解决以上问题，也有采用分别检测被测蜗杆与标准蜗杆，并将二者数据进行对比，得到误差值即为被测蜗杆的误差。所用的标准蜗杆是精度较高的蜗杆，不同参数的蜗杆需要配置不同的标准蜗杆，成本极高。并且，这种检测方法将标准蜗杆自身存在的误差传递给被测蜗杆，虽然避免了人为参与，但是检测结果并不精确。 

因此，需要研发一种能在检测时避免人为参与的主观性，且检测效果精确，操作简单的蜗杆检测装置为当世之所需。 

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种蜗杆检测装置，结构设计巧妙、合理，能有效避免人为参与的主观性，且检测效果精确，操作简单。 

本发明是这样实现的： 

一种蜗杆检测装置，包括机架、工件旋转单元、工件测量控制单元和CNC数控单元，所述工件旋转单元和工件测量控制单元分别与所述CNC数控单元连 接；所述工件旋转单元包括轴向往复驱动机构和工件自转驱动机构，所述工件自驱动机构包括用于夹持蜗杆的被测蜗杆夹头；所述工件自转驱动机构通过所述轴向往复驱动机构设置在所述机架上，并受所述轴向往复驱动机构驱动可沿蜗杆的轴向作往复动作；所述工件测量控制单元包括基座和安装在所述基座上的测量触头。 

在一个优选的实施方式中，所述轴向往复驱动机构包括往复电机、减速步轮、丝杆及设置在该丝杆上端的端面齿轮，所述丝杆垂直设置在所述机架上，所述减速步轮设置在所述往复电机的转轴上，并通过同步带使所述减速步轮与所述端面齿轮相连接。 

优选地，所述往复电机为高精度交流伺服电机。 

在一个进一步优选的实施方式中，所述工件自转驱动机构还包括自转电机和丝杆座；所述丝杆座通过导轨活动设置在所述机架上，且与所述丝杆相适配；所述自转电机固定在所述丝杆座上，所述被测蜗杆夹头设置在所述自转电机的转轴上。 

优选地，所述自转电机为高精度交流伺服电机。 

在一个优选的实施方式中，所述工件测量控制单元还包括手动横向调整装置和伸缩驱动装置，所述伸缩驱动装置通过所述手动横向调整装置设置在基座上，所述测量触头设置在所述伸缩驱动装置上。 

优选地，所述测量触头与被测蜗杆的螺旋齿面接触的端部为球面。 

优选地，所述基座设置在所述机架上。 

在一个优选的实施方式中，所述CNC数控单元上配置有USB接口。 

优选地，所述CNC数控单元的控制面板上设有数字键区域、操作功能按键区域和显示参数的主界面等。 

本发明设计巧妙、合理，操作简易，通过CNC数控单元、工件测量控制单元和工件旋转单元的相互配合工作，只需一次装夹工件，就能快速对蜗杆的直线度、圆度及导程等数据的检测，以实现获得三级和三级以上精度蜗杆的主要精度参数，方便分析齿面几何误差和综合误差，不仅有助于改进加工质量，具有较强的通用性，而且功能多、精度高、测量效率快、适用范围广，满足不同蜗杆的测量需求，另外本发明的结构整体简洁，体积小，精度高，易于移动、搬运及 组装，利于广泛推广应用。 

附图说明

图1为本发明中工件旋转单元的结构示意图。 

图2为本发明中工件测量控制单元的结构示意图。 

图3为本发明中CNC数控单元的控制面板结构示意图。 

具体实施方式

下满参照附图，结合具体的实施例对本发明作进一步的描述，以更好地理解本发明。 

参照图1-3，本实施例提供了一种蜗杆检测装置，包括机架1、工件旋转单元、工件测量控制单元5和CNC数控单元4，所述工件旋转单元和工件测量控制单元5分别与CNC数控单元4连接；所述工件旋转单元包括轴向往复驱动机构3和工件自转驱动机构2。 

参照图1，轴向往复驱动机构3包括往复电机31、减速步轮32、丝杆33以及设置在丝杆33上端的端面齿轮34，丝杆33垂直设置在所述机架1上，减速步轮32设置在往复电机31的转轴上，并通过同步带使减速步轮32与端面齿轮34相连接。 

参照图1，工件自转驱动机构2包括自转电机21、用于夹持蜗杆的被测蜗杆夹头22以及丝杆座23，自转电机21固定在所述丝杆座23上，被测蜗杆夹头22设置在自转电机21的转轴上。丝杆座23通过导轨活动设置在机架1上，并与丝杆33相适配，从而使工件自转驱动机构2受该轴向往复驱动机构3驱动可沿蜗杆的轴向作往复动作。被测蜗杆夹头22与自转电机21采用直接连接的方式，易于装夹，并具备自动定心功能，极大地提高了测量精度及一致性。 

参照图2，工件测量控制单元5包括基座51、测量触头52、手动横向调整装置53和伸缩驱动装置54，该伸缩驱动装置54通过所述手动横向调整装置53设置在基座51上，所述测量触头52设置在所述伸缩驱动装置54上。增加了手动横向调整装置53，大大增加灵活性。 

本实施例中，自转电机21和所述往复电机31为高精度交流伺服电机。配套装置能实现任意长度及角度定位。速度实时可调，异步、同步可随时切换，尤其适合圆柱蜗杆测量。 

本实施例中，测量触头52与被测蜗杆的螺旋齿面接触的端部为球面，减小接触面积，更适用于对于螺纹表面进行线测量，提高检测精度。 

CNC数控单元4配置U盘接口，使数据的保存、交换与传输变得简单，摆脱了一台设备配备一台PC机的限制。采用人性化设计，布局合理，操作灵活、直观。CNC数控单元4有两种操作方式：手动方式和自动方式。手动方式主要用来对被测蜗杆同一类型的测头尺寸调整（类似于数控加工中的对刀），也可以对被测工件的输入参数进行单步和同步运动，如上同步移动一个导程，下同步移动一个导程，上、下同步移动任意长度和角度（根据蜗杆导程及蜗杆头数自动控制同步移动）。上下单步非同步移动任意长度，正反转任意旋转某一角度值等。自动方式主要用来对某一类型的被测蜗杆调整后进行批量自动测量，测量数据经过装置自动进行测量触头52半径补偿（由被测数据进行拟合，精确算出被测数据的数学表达式，然后数学推导确定各点的法矢，再由法矢进行半径补偿），最后得到真实测量数据后，直接通过USB接口存入U盘文件中，省去单台装置与电脑的一对一连接限制。 

参照图3，CNC数控单元4的操作面板上设有数字键区域、操作功能按键区域和显示参数的主界面。数字键可以输入被测量蜗杆的参数，如导程、螺旋角、长度、外径及头数等；并可以将主要参数显示在主界面上，以便操作者观察测量，显示直观。各测量轴的速度快慢，可以通过倍率按键分别进行调节，调节范围为10%～150%十五档。功能按键可以完成各轴上下移动、正反转旋转及侧头轴的前进、后退移动；还包括直线轴与旋转轴的同步移动任意长度及同步移动一个导程长度，根据设定的螺旋角移动某一指定长度等。 

工作时，由自转电机21和往复电机31同步驱动蜗杆进行轴向和圆周运动，使蜗杆本身并不对测量触头52产生额外的推力。通过CNC数控单元4、工件测量控制单元5和工件旋转单元的相互配合工作，只需一次装夹工件，就能快速对蜗杆的直线度、圆度及导程等数据的检测，以实现获得三级和三级以上精度蜗杆的主要精度参数，方便分析齿面几何误差和综合误差。 

本发明检测时避免人为参与的主观性，提高了蜗杆误差检测结果的准确性，能够精确地检测蜗杆的齿面几何误差和传动误差，且具有较强的通用性，结构相对于现有的检测装置来说简单紧凑，设备成本低，使用时不需要标准母蜗杆，也降低检测成本，多数功能由CNC数控单元4“一键式”完成，使用简单方便，尤其适合多品种批量检测。 

以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为范例，本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。 

Claims (10)

1.一种蜗杆检测装置，其特征在于，包括机架、工件旋转单元、工件测量控制单元和CNC数控单元，所述工件旋转单元和工件测量控制单元分别与所述CNC数控单元连接；所述工件旋转单元包括轴向往复驱动机构和工件自转驱动机构，所述工件自驱动机构包括用于夹持蜗杆的被测蜗杆夹头；所述工件自转驱动机构通过所述轴向往复驱动机构设置在所述机架上，并受所述轴向往复驱动机构驱动可沿蜗杆的轴向作往复动作；所述工件测量控制单元包括基座和安装在所述基座上的测量触头。

2.根据权利要求1所述的蜗杆检测装置，其特征在于，所述轴向往复驱动机构包括往复电机、减速步轮、丝杆及设置在该丝杆上端的端面齿轮，所述丝杆垂直设置在所述机架上，所述减速步轮设置在所述往复电机的转轴上，并通过同步带使所述减速步轮与所述端面齿轮相连接。

3.根据权利要求2所述的蜗杆检测装置，其特征在于，所述往复电机为高精度交流伺服电机。

4.根据权利要求2所述的蜗杆检测装置，其特征在于，所述工件自转驱动机构还包括自转电机和丝杆座；所述丝杆座通过导轨活动设置在所述机架上，且与所述丝杆相适配；所述自转电机固定在所述丝杆座上，所述被测蜗杆夹头设置在所述自转电机的转轴上。

5.根据权利要求4所述的蜗杆检测装置，其特征在于，所述自转电机为高精度交流伺服电机。

6.根据权利要求1所述的蜗杆检测装置，其特征在于，所述工件测量控制单元还包括手动横向调整装置和伸缩驱动装置，所述伸缩驱动装置通过所述手动横向调整装置设置在基座上，所述测量触头设置在所述伸缩驱动装置上。

7.根据权利要求6所述的蜗杆检测装置，其特征在于，所述测量触头与被测蜗杆的螺旋齿面接触的端部为球面。

8.根据权利要求6所述的蜗杆检测装置，其特征在于，所述基座设置在所述机架上。

9.根据权利要求1所述的蜗杆检测装置，其特征在于，所述CNC数控单元上配置有USB接口。

10.根据权利要求1或9所述的蜗杆检测装置，其特征在于，所述CNC数控单元的控制面板上设有数字键区域、操作功能按键区域和显示参数的主界面。