CN108151617A - 一种大型滚齿机上置式齿距测量仪 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种大型滚齿机上置式齿距测量仪，属于齿轮检测技术领域，本发明采用上置式相对测量方法，对在齿轮机床上加工完直齿轮、斜齿轮、蜗轮的齿距误差进行相对法测量，这种测量方法不要要任何分度基准，利用圆周封闭原则，被测齿轮的齿距通过自身齿距的逐齿进行比较，并用工业控制机作数据处理系统计算出单个齿距偏差、N个齿距累积偏差，齿距累积总偏差。本发明测量仪能够实现在线检测被测齿轮的单个齿距偏差，齿距累积偏差，齿距累积总偏差，根据其值来调整加工工况，可以节约因检测，工件移动、吊装及重新校正的时间。

Description

一种大型滚齿机上置式齿距测量仪

技术领域

本发明属于齿轮检测技术领域，涉及一种大型滚齿机上置式齿距测量仪。

背景技术

齿轮是轮缘上有齿能连续啮合传递运动和动力的机械元件，通常是利用滚齿机、铣床、插床、刨齿机等加工齿轮，加工后的齿轮需要测量其上各齿之间的齿距，以确定加工的齿轮是否满足工艺要求，齿距是任意圆周上所量得的相邻两齿同侧齿廓间的弧长。传统的做法是用尺直接度量，人工测量会存在误差，且费时费力，影响生产效率。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种大型滚齿机上置式齿距测量仪，充分利用圆周封闭原则，实现对在齿轮机床上加工完直齿轮、斜齿轮、蜗轮的齿距误差进行相对法测量。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种大型滚齿机上置式齿距测量仪，该测量仪包含，测量机构和测量系统；

所述测量机构包含底座，测量架，铰链和测量探头，所述测量探头设置在测量架上，所述测量架通过铰链固定在底座上，所述测量机构设置在滚齿机齿轮的径向方向，测量探头末端靠近齿轮根部；

所述测量系统包含依次连接的电流放大器，相敏检波器，直流放大器，滤波电路、A/D转换电路和工业控制机，所述电流放大器，相敏检波器，直流放大器和滤波电路构成采样保持电路，所述测量探头连接至所述电流放大器，所述电流测量探头与所述相敏检波器之间还连接有振荡器。

进一步，所述测量探头为电感式探头，数量为2，分为读数测头和定位测头。

进一步，所述振荡器为正弦波振荡器。

进一步，所述工业控制机上还连接有液晶显示器及打印输出设备和输入设备。

进一步，测距仪的工作过程如下：

S1：齿轮随工作台持续转动，测量探头定时进出齿间，齿面推动两个测量探头；

S2：每当定位测头归零时，定位测头发出采样信号，通过采样保持电路对读数测头输出的电量进行采样，得到每齿的相邻齿距偏差的模拟信号；

S3：模拟信号经过电流放大器，相敏检波器，直流放大器，滤波器和A/D转换电路输入工业控制机，工业控制机计算获得被测齿轮的单个齿距偏差，N个齿距累积偏差，齿距累积总偏差曲线和测量数据。

进一步，所述单个齿距偏差为：

其中，f_pti为单个齿距偏差，z为齿轮齿数，Δp_i为相对齿距偏差实测值。

进一步，N个齿距累积偏差为：

其中，N为跨齿数，M为分组数量，z＝MN，f_Ni为N个齿距偏差，Δp_Ni为相对跨齿距偏差实测值。

进一步，齿距累积总偏差为：

F_p＝max(F_pi)-min(F′_pi)

其中，F_pi为最大值区域齿距总偏差，F′_pi为最小值区域齿距总偏差。

本发明的有益效果在于：本发明测量仪能够实现在线检测被测齿轮的单个齿距偏差，齿距累积偏差，齿距累积总偏差，根据其值来调整加工工况，可以节约因检测，工件移动、吊装及重新校正的时间。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：

图1为本发明测量仪结构示意图；

图2为本发明测量系统原理图；

图3为本发明测量系统模拟信号电路图；

图4为本发明实施例所获得的检测结果图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。

如图1所示，本发明测量仪通过传感器，实现对被测齿轮齿距误差数据的自动采集及控制仪器的全部逻辑动作。传感器是仪器的关键，它将直接影响测量工作的精度，为此本实施例采用双测头进行测量，其中电感测头为读数测头，固定测头为定位测头。

当被测齿轮齿面接触两测头时，被测齿轮齿距弧长的变动量使读数测头与定位测头间距离发生相应变化，并通过读数测头转换成一个调幅信号，两测头固定在测微架上，并通过一组片簧铰链机构和传感器底座相连接，构成一浮动式测量机构，保证了两测头间的稳定性及测量机构对被测齿轮分度圆成切线的单方向自由度。

本实施例测量仪的硬件原理组成框图如图2所示。硬件电路主要包括电感式传感器、正弦波振荡器、放大器、相敏检波器、A/D及嵌入式处理器。

测量仪的工作过程是:正弦波振荡器输出的信号加到测量头中由线圈和电位器组成的电感桥路上，微小位移使电感式传感器的测头带动衔铁移动，使线圈内的电感量发生变化，信号经放大，由相敏检波器检测流过电表的平均电流的大小和方向来判别位移大小和方向，得到一个与衔铁位移相对应的直流电压信号，经A/D转换器输入到微处理器，经过数据处理进行显示。

从测量的精度和仪器的可靠性出发，采用先进的集成电路器件和数字电路技术。并用0.1微米为最小显示单位，丢掉原来的四舍五入为1微米的方法，使测量的数据更真实而合理。

如图3所示，传感器测量电桥输出的误差信号(um/mv)经载波放大器放大后，由相敏检波出并送入直流放大使之能驱动(A/D)转换。

测量时，如图1所示，测量装置安装在滚齿机刀架或滑板上，被测齿轮随工作台连续转动，测头定时进出齿间，齿面推动两个传感器测头，每当定位传感器指零时，发出采样信号，由采样保持电路对测量传感器输出的电量进行采样，得到每齿的相邻齿距偏差模拟电量，经模拟输出电路输出，供给计算机数据处理系统，如图4所示，最后得到被测齿轮的单个齿距偏差(f_pti)、N个齿距累积偏差(f_Ni)，齿距累积总偏差(F_p)曲线和测量数据。

单个齿距偏差为：

其中，f_pti为单个齿距偏差，z为齿轮齿数，Δp_i为相对齿距偏差实测值。

N个齿距累积偏差为：

其中，N为跨齿数，M为分组数量，z＝MN，f_Ni为N个齿距偏差，Δp_Ni为相对跨齿距偏差实测值。

实际跨齿距偏差累积值为：

根据F_Ni的最大值与最小值对应的跨齿距号m和m′确定补齿测量区域为(m-1)N～(m+1)N以及(m′-1)N～(m′+1)N

则

其中，Δp_Si为最大值区域实测相对齿距偏差，F_pi为最大值区域齿距总偏差。

其中，Δp′_Si为最小值区域实测相对齿距偏差，F′_pi为最小值区域齿距总偏差

齿距累积总偏差为：

F_p＝max(F_pi)-min(F′_pi)

本发明能够实现在线检测被测齿轮的单个齿距偏差，齿距累积偏差，齿距累积总偏差，根据其值来调整加工工况，可以节约因检测，工件移动、吊装及重新校正的时间。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (8)

1.一种大型滚齿机上置式齿距测量仪，其特征在于：该测量仪包含，测量机构和测量系统；

所述测量机构包含底座，测量架，铰链和测量探头，所述测量探头设置在测量架上，所述测量架通过铰链固定在底座上，所述测量机构设置在滚齿机齿轮的径向方向，测量探头末端靠近齿轮根部；

所述测量系统包含依次连接的电流放大器，相敏检波器，直流放大器，滤波电路、A/D转换电路和工业控制机，所述电流放大器，相敏检波器，直流放大器和滤波电路构成采样保持电路，所述测量探头连接至所述电流放大器，所述电流测量探头与所述相敏检波器之间还连接有振荡器。

2.根据权利要求1所述的一种大型滚齿机上置式齿距测量仪，其特征在于：所述测量探头为电感式探头，数量为2，分为读数测头和定位测头。

3.根据权利要求2所述的一种大型滚齿机上置式齿距测量仪，其特征在于：所述振荡器为正弦波振荡器。

4.根据权利要求1所述的一种大型滚齿机上置式齿距测量仪，其特征在于：所述工业控制机上还连接有液晶显示器及打印输出设备和输入设备。

5.根据权利要求3所述的一种大型滚齿机上置式齿距测量仪，其特征在于：测距仪的工作过程如下：

S1：齿轮随工作台持续转动，测量探头定时进出齿间，齿面推动两个测量探头；

S2：每当定位测头归零时，定位测头发出采样信号，通过采样保持电路对读数测头输出的电量进行采样，得到每齿的相邻齿距偏差的模拟信号；

S3：模拟信号经过电流放大器，相敏检波器，直流放大器，滤波器和A/D转换电路输入工业控制机，工业控制机计算获得被测齿轮的单个齿距偏差，N个齿距累积偏差，齿距累积总偏差曲线和测量数据。

6.根据权利要求5所述的一种大型滚齿机上置式齿距测量仪，其特征在于：所述单个齿距偏差为：

其中，f_pti为单个齿距偏差，z为齿轮齿数，Δp_i为相对齿距偏差实测值。

7.根据权利要求6所述的一种大型滚齿机上置式齿距测量仪，其特征在于：N个齿距累积偏差为：

其中，N为跨齿数，M为分组数量，z＝MN，f_Ni为N个齿距偏差，Δp_Ni为相对跨齿距偏差实测值。

8.根据权利要求7所述的一种大型滚齿机上置式齿距测量仪，其特征在于：齿距累积总偏差为：

F_p＝max(F_pi)-min(F′_pi)

其中，F_pi为最大值区域齿距总偏差，F′_pi为最小值区域齿距总偏差。