CN108007295B - 蜗杆m值和齿面跳动的自动检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于检测装置技术领域，公开一种蜗杆M值和齿面跳动的自动检测装置，包括工作台，工作台上设有用于装夹蜗杆的装夹单元和用于测量蜗杆M值和齿面跳动的测量单元，所述测量单元包括接触部、测量部、移动底座和测量控制部，接触部与测量部连接，测量部设于移动底座上，测量控制部与移动底座连接，测量控制部可控制测量部和接触部作沿与蜗杆装夹轴线平行的方向及蜗杆径向方向移动，使接触部与蜗杆齿面接触进行测量。本发明摒弃了人工检测M值的方法，通过精细化零部件的设置，提高了检测精度，同时全程机械操作，可实现蜗杆M值全检，避免发生人工错漏检风险，同时提高了检测效率。

Description

蜗杆M值和齿面跳动的自动检测装置

技术领域

本发明涉及检测装置技术领域，具体地，涉及一种蜗杆M值和齿面跳动的自动检测装置。

背景技术

现有技术中蜗杆M值检测依赖于人工检验（M值为跨棒距值），由人工用公法线千分尺或千分尺搭配量棒进行测量，在具体操作过程中，量棒因无法固定在蜗杆齿槽中，因此在千分尺测量的过程中，需要兼顾量棒的放置稳定和千分尺的测量位置准确两个重要问题，操作复杂，当然也有通过在量棒上涂少量黄油来达到使其贴合在蜗杆齿槽中的做法，但这样一来相当于在蜗杆齿槽中引入了杂质，将或多或少影响M值测量准确性。

再者，人工通过量棒和千分尺测量M值测量的是一个点值，无法判断蜗杆的整个螺旋齿槽面的曲线是否一致，同时，由于人工测量依赖于各操作者的测量手法，每个操作者的操作和测量手法不同，将造成人工测量误差较大的风险，且人工测量速度慢、测量重复性不高，无法整体评判蜗杆的M值和齿面跳动，易埋下质量隐患。

发明内容

本发明解决的技术问题在于克服现有技术的缺陷，提供一种检测精度高、效率高的蜗杆M值和齿面跳动的自动检测装置。

本发明目的通过以下技术方案实现：

一种蜗杆M值和齿面跳动的自动检测装置，包括工作台，工作台上设有用于装夹蜗杆的装夹单元和用于测量蜗杆M值和齿面跳动的测量单元，所述测量单元包括接触部、测量部、移动底座和测量控制部，接触部与测量部连接，测量部设于移动底座上，测量控制部与移动底座连接，测量控制部可控制测量部和接触部作沿与蜗杆装夹轴线平行的方向及蜗杆径向方向移动，使接触部与蜗杆齿面接触进行测量。

进一步地，所述测量部包括固定连接的主测量簧片和测量调整簧片，接触部固定在测量调整簧片上，主测量簧片包括可在测量控制部带动下带动测量调整簧片和接触部作沿蜗杆径向方向移动的连杆机构。

测量部还包括两个光栅式传感器，其中第一光栅式传感器的光栅尺安装在移动底座上、读数头与主测量簧片连接；第二光栅式传感器的光栅尺安装在主测量簧片上、读数头与测量调整簧片连接。

更进一步地，主测量簧片包括两块沿蜗杆径向方向平行设置的固定板，连杆机构设置在两块固定板之间，连杆机构与固定板活动连接；测量调整簧片固定在靠近蜗杆的固定板上。

进一步地，测量控制部包括计算机和通过杠杆带动主测量簧片靠近蜗杆的固定板移动的精密气缸，还包括通过滚珠丝杠与移动底座连接的动力机构，所述动力机构包括依次连接的测量调整机构、伺服电机和角度编码器，滚珠丝杠与测量调整机构连接，动力机构根据计算机发出的指令对移动底座进行移动控制，精密气缸与计算机电连接。

进一步地，所述接触部包括设于测量调整簧片上的测头装夹装置，测头装夹装置上安装有与蜗杆齿面接触进行测量的测量探头。

更进一步地，所述测量探头端部为钨钢球测头。

进一步地，所述装夹单元包括左顶尖座、安装在左顶尖座上的左顶尖、右顶尖座和安装在右顶尖座上的右顶尖，左顶尖和右顶尖以中心孔定位的方式固定蜗杆，左顶尖座通过导轨滑板安装于工作台上，右顶尖座固定于工作台上，右顶尖座上连接有伺服电机和角度编码器，伺服电机和角度编码器可控制右顶尖带动蜗杆旋转。

更进一步地，左顶尖座和右顶尖座均采用精密密珠轴系的方式制作而成。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1）本发明通过设置测量控制部控制测量部和接触部作平行于蜗杆径向和轴向方向的移动，使接触部与蜗杆齿面接触来测量蜗杆M值，摒弃了人工检测M值的方式，通过精细化零部件的设置，提高了检测精度，同时全程机械操作，可实现蜗杆M值全检，避免发生人工错漏检风险，提高了检测效率；

2）主测量簧片和测量调整簧片的结构及设置方式新颖，结合动力机构对移动底座的移动控制，及精密气缸带动装夹板使连杆机构发生倾斜的控制方式，为测头的径向和轴向精确位移提供有力保障，使自动检测装置能够很好的完成测量且测量精度极高；

3）第一光栅传感器和第二光栅传感器可实时探测到测头与蜗杆齿槽的接触情况，及时纠正测头的偏移误差；

4）主测量簧片、测量调整簧片和光栅传感器等精密部件赋予了本发明的自动检测装置测量力小、灵敏度高、重复性好的检测优势；

5）本发明的蜗杆M值在检测过程中，计算机微电脑人机交互界面还可显示测量曲线，增加了蜗杆M值曲线波动判断，通过该曲线波动情况可得到蜗杆齿面跳动数据，为蜗杆的跳动精度判断提供可靠依据。

附图说明

图1为所述蜗杆M值和齿面跳动的自动检测装置的结构示意图；

图2为图1中I部分放大图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明，其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

实施例

如图1所示的蜗杆M值和齿面跳动的自动检测装置，其包括工作台2，工作台1上设有用于装夹蜗杆的装夹单元和用于测量蜗杆M值和齿面跳动的测量单元，测量单元包括接触部、测量部、移动底座和测量控制部，接触部与测量部连接，测量部设于移动底座35上，测量控制部与移动底座35连接，测量控制部可控制测量部和接触部作沿与蜗杆1装夹轴线平行的方向及蜗杆径向方向移动，使接触部与蜗杆齿面接触进行测量。

本实施例旨在通过测量控制部灵活控制测量部和接触部发生移动与蜗杆齿槽双面接触来测得蜗杆1的M值和齿面跳动，具体地，测量部包括固定连接的主测量簧片和测量调整簧片，接触部则固定在测量调整簧片上，主测量簧片包括可在测量控制部带动下带动测量调整簧片和接触部作沿蜗杆径向方向移动的连杆机构311。

具体来说，主测量簧片包括两块沿蜗杆1径向方向平行设置的固定板312，连杆机构311即设置在两块固定板312之间，连杆机构311与固定板312活动连接；测量调整簧片固定在靠近蜗杆的固定板312上，连杆机构311为两块设于固定板端部的活动板，在测量部与蜗杆1接触测量时，连杆机构311与两块固定板312形成长方体内空间，当测量部需在蜗杆径向方向远离或靠近蜗杆时，连杆机构311的两块活动板在测量控制部的带动下发生同步倾斜，此时连杆机构311与两块固定板312形成的内空间的横截面为平行四边形。

固定测量调整簧片的固定板312上还设有垂直于固定板的装夹板313，测量控制部与装夹板313连接并通过装夹板来控制连杆机构311发生倾斜。

测量调整簧片为由四块连接板形成的长方体结构，四块连接板具体包括设置接触部的接触部连接板321、与接触部连接板平行的固定连接板322、设于接触连接板和固定连接板之间的支撑板323，其中需使固定连接板或靠近主测量机构的支撑板与主测量簧片靠近蜗杆的固定板固定连接才可实现接触部相对于蜗杆发生径向移动，当然本实施例是采用将主测量调整簧片和测量调整簧片相交的方式来连接，即固定连接板322穿透主测量簧片靠近蜗杆1的固定板312且贴合装夹板313设置，靠近主测量机构的支撑板323穿透连杆机构311中靠近蜗杆的活动板，该活动板中心具有通孔，以便连杆机构发生倾斜位移时不至于产生干涉。

测量部还包括两个光栅式传感器，其中第一光栅式传感器33的光栅尺安装在移动底座35上、读数头与装夹板313连接；第二光栅式传感器34的光栅尺安装在主测量簧片上、读数头与测量调整簧片连接。

采用上述的主测量簧片和测量调整簧片结合的双簧片精密测量机构，再结合先进的光栅式传感器指示系统，其中光栅式传感器可测量静、动态的直线位移和整圆角位移，测量精度高，赋予了本发明的自动检测装置测量力小、灵敏度高、重复性好的检测优势。

测量控制部具体包括计算机（未示出）和通过杠杆41与装夹板313连接的精密气缸42，还包括通过滚珠丝杠43与移动底座35连接的动力机构，其中动力机构包括依次连接的测量调整机构44、伺服电机45和角度编码器46，滚珠丝杠43与测量调整机构44连接，动力机构根据计算机发出的指令对移动底座35进行移动控制，精密气缸与计算机电连接，计算机具有微电脑人机交互界面可供操作者进行人机交互操作。

接触部包括设于测量调整簧片上的测头装夹装置51，测头装夹装置51上安装有与蜗杆1齿面接触进行测量的测量探头，测量探头包括测杆52和测头53，测头装夹装置的装夹内孔大小可变化，对于测量不同的蜗杆需更换不同测头直径和测杆长度的测量探头时，可通过调节装夹内孔来将测量探头夹持住，安装非常方便，适用性强。

本实施例的测头53为钨钢球测头，其硬度与红宝石相当，但是精度要比红宝石的高，具有高精度和耐磨性。

装夹单元包括左顶尖座61、安装在左顶尖座上的左顶尖62、右顶尖座63和安装在右顶尖座上的右顶尖64，左顶尖62和右顶尖64以中心孔定位的方式固定蜗杆1，右顶尖座63固定于工作台1上，右顶尖座63上连接有伺服电机65和角度编码器66，伺服电机和角度编码器可控制右顶尖带动蜗杆旋转。

左顶尖座62通过导轨滑板67安装于工作台1上，导轨滑板67中设置有强力弹簧68，强力弹簧68用于为左顶尖62提供夹紧蜗杆1的弹力，导轨滑板67上还设有控制导轨滑板来回移动的气缸69，气缸69根据计算机发出的指令进行伸缩操作。

本实施例的左顶尖座和右顶尖座均采用精密密珠轴系的方式制作而成。

本实施例的自动检测装置检测过程如下：

测量前，在微电脑人机交互界面中输入被测蜗杆的各项参数值以及被测蜗杆设计规定的跨棒距M和量棒直径d，并同时输入钨钢球测头的直径值，计算机就会运算出换算得到的蜗杆标准M值。

测量时，蜗杆以中心孔定位的方式装夹至装夹单元上，具体地，装夹单元的左顶尖装夹蜗杆的过程为气缸驱动导轨滑板往靠近蜗杆的方向移动，使左顶尖嵌入蜗杆的中心孔内，强力弹簧此时提供给左顶尖一个弹力，使左顶尖和右顶尖夹紧蜗杆。

计算机发出指令使动力机构开始工作，伺服电机正转带动测量调整机构和丝杆旋转使移动底座沿丝杆轴向向前移动，当移动底座带动测量探头移至合适的测量起始位置时，计算机向精密气缸发出指令，使精密气缸的活塞杆收缩带动杠杆发生偏摆，装夹板在杠杆的偏摆带动下使测量调整簧片沿蜗杆径向移动，直至使测头接触蜗杆。

本实施例的自动检测装置是通过主测量簧片的径向摆动来感受测头的径向位置的变动，通过测量调整片簧的轴向移动动来感受测头的轴向位置的偏离。

计算机控制精密气缸三点位置，位置1：使主测量簧片的连杆机构发生倾斜，第一高精度光栅置零，测量开始；位置2：使连杆机构回正，处于正常测量位置；位置3：使主测量簧片的连杆机构发生倾斜，处于退出测量的位置。

精密气缸处于位置2时，测头进入蜗杆齿槽，如测头正好碰到蜗杆的外径上，计算机控制伺服电机和角度编码器通过滚珠丝杠带动移动底座移动，使测头沿轴向向前移动1/2齿槽，让测头进入齿槽，此时齿槽的一个齿面与测头接触，会使得测头向没有接触的一侧齿槽面偏移，第二光栅传感器感受到偏移，反馈给计算机，计算机发出指令，使动力机构带动移动底座反向移动，从而使测头反向移动直至平衡，此时测头和齿槽双面接触。

右顶尖座的伺服电机驱动下旋转一周，蜗杆在摩擦力的作用下同时旋转一周，测头在计算机控制下移动跟随，使得第二光栅传感器始终处于中间位置，也就是测头始终与蜗杆的2个齿槽面同时接触，第一光栅传感器即时读出测头的中心距，通过计算机运算，得到蜗杆的平均跨棒距M值。

测量完毕，精密气缸处于位置3，同时动力机构的伺服电机反转带动移动底座反向移动至测量起始位置。

当然，采用本发明的自动检测装置在检测前需先对自动检测装置进行标定，包括零件校零步骤和装置测量零件定标步骤，其中零件校零步骤为：点击微电脑人机交互界面上“调试”按钮进入调试界面，点击“前顶尖”、“后顶尖”，使前后顶尖均处于伸出状态，然后将一个10mm（举例用，并不限于用10mm的规格）的标准芯棒装夹在两个顶尖之间，关闭调试界面，然后点击“定标”按钮打开定标界面，点击“仪器校零”按钮对装置进行校零，校零标准为：在校零完成之前光栅值为零，校零完成后光栅值为10，校零完成后将标准芯棒取出。

装置测量零件定标步骤为：点击“仪器检定及测量定标”按钮，选取已检测合格标定尺寸的标准型号的蜗杆，在“仪器检定及测量定标”界面中输入较小M值和较大M值，然后将M值较小的蜗杆装夹在两个顶尖之间，点击“测量定标”按钮，检测装置将对此蜗杆进行测量，测量完成后将该蜗杆取出，再将M大的蜗杆装夹在两个顶尖之间，点击“测量定标”按钮对蜗杆进行测量。测量完成后界面提示“定标完成”，至此定标完成，点击确定按钮将参数输入到程序里面即可。

具体地，通过定标M值最大和最小的蜗杆，可以测量最小到最大之间蜗杆的M值。

通过将测得的平均跨棒距M值和计算机运算出的标准M值进行比对，即可知道蜗杆M值的合格与否。

同时本发明的蜗杆M值在检测过程中，计算机微电脑人机交互界面还可显示测量曲线，增加了蜗杆M值曲线波动判断，通过该曲线波动情况可得到蜗杆齿面跳动数据，为蜗杆的精度判断提供可靠依据。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明的技术方案所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种蜗杆M值和齿面跳动的自动检测装置，包括工作台，其特征在于，工作台上设有用于装夹蜗杆的装夹单元和用于测量蜗杆M值和齿面跳动的测量单元，所述测量单元包括接触部、测量部、移动底座和测量控制部，接触部与测量部连接，测量部设于移动底座上，测量控制部与移动底座连接，测量控制部可控制测量部和接触部作沿与蜗杆装夹轴线平行的方向及蜗杆径向方向移动，使接触部与蜗杆齿面接触进行测量，所述测量部包括固定连接的主测量簧片和测量调整簧片，接触部固定在测量调整簧片上，主测量簧片包括可在测量控制部带动下带动测量调整簧片和接触部作沿蜗杆径向方向移动的连杆机构；测量部还包括两个光栅式传感器，其中第一光栅式传感器的光栅尺安装在移动底座上、读数头与主测量簧片连接；第二光栅式传感器的光栅尺安装在主测量簧片上、读数头与测量调整簧片连接；测量调整簧片为由四块连接板形成的长方体结构，四块连接板具体包括设置接触部的接触部连接板、与接触部连接板平行的固定连接板、设于接触连接板和固定连接板之间的支撑板，其中需使固定连接板或靠近主测量机构的支撑板与主测量簧片靠近蜗杆的固定板固定连接，实现接触部相对于蜗杆发生径向移动,固定测量调整簧片的固定板上还设有垂直于固定板的装夹板，测量控制部与装夹板连接并通过装夹板来控制连杆机构发生倾斜，所述固定连接板穿透主测量簧片靠近蜗杆的固定板且贴合装夹板设置。

2.根据权利要求1所述的蜗杆M值和齿面跳动的自动 检测装置，其特征在于，主测量簧片包括两块沿蜗杆径向方向平行设置的固定板，连杆机构设置在两块固定板之间，连杆机构与固定板活动连接；测量调整簧片固定在靠近蜗杆的固定板上。

3.根据权利要求2所述的蜗杆M值和齿面跳动的自动 检测装置，其特征在于，测量控制部包括计算机和通过杠杆带动主测量簧片靠近蜗杆的固定板移动的精密气缸，还包括通过滚珠丝杠与移动底座连接的动力机构，所述动力机构包括依次连接的测量调整机构、伺服电机和角度编码器，滚珠丝杠与测量调整机构连接，动力机构根据计算机发出的指令对移动底座进行移动控制，精密气缸与计算机电连接。

4.根据权利要求1所述的蜗杆M值和齿面跳动的自动 检测装置，其特征在于，接触部包括设于测量调整簧片上的测头装夹装置，测头装夹装置上安装有与蜗杆齿面接触进行测量的测量探头。

5.根据权利要求4所述的蜗杆M值和齿面跳动的自动 检测装置，其特征在于，所述测量探头端部为钨钢球测头。

6.根据权利要求1所述的蜗杆M值和齿面跳动的自动 检测装置，其特征在于，所述装夹单元包括左顶尖座、安装在左顶尖座上的左顶尖、右顶尖座和安装在右顶尖座上的右顶尖，左顶尖和右顶尖以中心孔定位的方式固定蜗杆，左顶尖座通过导轨滑板安装于工作台上，右顶尖座固定于工作台上，右顶尖座上连接有伺服电机和角度编码器，伺服电机和角度编码器可控制右顶尖带动蜗杆旋转。

7.根据权利要求6所述的蜗杆M值和齿面跳动的自动 检测装置，其特征在于，左顶尖座和右顶尖座均采用精密密珠轴系的方式制作而成。

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