CN108562261A - 齿轮齿形误差检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了齿轮齿形误差检测装置，属于精密测量技术领域。该系统包括固定支架、角度编码器、测头、伺服电机、测微传感器、伸缩杆和工业计算机，所述固定支架用于固定角度编码器的外壳；所述测头与测微传感器连接，测头设置于测微传感器的前端，所述测微传感器设置于伸缩杆的前端，伺服电机作正反转运动时，带动伸缩杆作前后运动，测微传感器跟随伸缩杆作前后运动。本发明用于检测中大型渐开线齿轮的齿形误差测量，可直接在普通大型滚齿机上对加工的齿轮工件进行齿形误差在机检测。

Description

齿轮齿形误差检测装置

技术领域

本发明属于精密测量技术领域，具体涉及齿轮齿形误差检测装置。本发明特别用于检测大型齿轮的齿型误差测量，可直接在普通大型滚齿机上对加工的齿轮工件进行渐开线齿形误差在机检测。

背景技术

渐开线齿形误差是影响齿轮传动平稳性的主要指标之一，所以齿形误差是齿轮精度最常用的检测项目。

现有技术不足之处：现有的齿轮检测仪器，包括齿轮检测中心，通常不适用于大型齿轮精度检测，特别是针对大型渐开线齿轮的齿形检测尚无通用的齿形检测仪器。现有技术一般是在精密大型齿轮加工机床附加在机检测系统，其系统结构组成复杂，对机床自身机械精度和运动控制精度要求极高，高昂的制造成本和技术难度门槛以致难以普及推广。通常情况下大型渐开线齿轮齿形精度项目的检测非常不便于实现。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供齿轮齿形误差检测装置。

本发明的目的是通过这样的技术方案实现的，齿轮齿形误差检测装置，包括固定支架、角度编码器、测头、伺服电机、测微传感器、伸缩杆和工业计算机，所述固定支架用于固定角度编码器的外壳；所述测头与测微传感器连接，测头设置于测微传感器的前端，所述测微传感器设置于伸缩杆的前端，伺服电机作正反转运动时，带动伸缩杆作前后运动，测微传感器跟随伸缩杆作前后运动；

该检测系统还包括测微放大器、窗口电压高速比较器、AD采集卡和运动控制卡，测微传感器与测微放大器连接，测微放大器与窗口电压高速比较器、AD采集卡连接，窗口电压高速比较器与AD采集卡连接，角度编码器与运动控制卡连接，伺服电机经伺服驱动器与运动控制卡连接，所述AD采集卡与工业计算机连接，运动控制卡与工业计算机连接。

进一步，该检测系统还包括与伺服驱动器连接的光栅尺。

进一步，该检测系统还包括与AD采集卡连接的接近开关。

进一步，所述角度编码器通过细分盒与运动控制卡连接。

进一步，所述AD采集卡和运动控制卡分别通过PCI插槽与工业计算机连接。

由于采用了上述技术方案，本发明具有如下的优点：

本发明提供了一种检测系统离散式的齿形误差检测系统，其构建成本远低于大型精密制齿机床在机检测功能配置预算。本发明特别用于检测中大型渐开线齿轮的齿形误差测量，可直接在普通大型滚齿机上对加工的齿轮工件进行齿形误差在机检测。检测过程中不需要对被测齿轮运动进行关联性位置控制，使其应用具有极大的便利性和可操作性，极大的降低检测系统的构建成本。其二，实现在机检测可以避免被测齿轮由于二次装夹引入的测试安装误差，排除了二次夹压误差。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：

图1为齿形检测系统结构布局示意图；

图2为齿轮、测头、接近开关安置位置图；

图3为控制过程信号波形图；

图4为齿形检测系统框图；

图5为DTR触发采集模式波形图。

图6为齿廓误差分布示意图。

具体实施方式

以下将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述；应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。

如图1、2、4所示，一种齿轮齿形误差检测装置，包括固定支架1、角度编码器2、测头4、伺服电机5、测微传感器6、伸缩杆7和工业计算机，所述固定支架用于固定角度编码器的外壳，使其编码器芯轴与齿轮3同步旋转时，编码器外壳保持静止状态。所述测头与测微传感器连接，测头设置于测微传感器的前端，所述测微传感器设置于伸缩杆的前端，伺服电机作正反转运动时，带动滚珠丝杆8旋转推动滚珠螺母作前后运动，经伸缩杆使测微传感器作相应运动。

作为对本实施例的改进，该检测系统还包括与AD采集卡连接的接近开关9；所述角度编码器通过细分盒与运动控制卡连接。

本检测系统在使用前需要对测头及接近开关的位置时空行调整，调整的方法为：在测头位于齿顶旋转方向后沿稍后位置时，调整接近开关在齿顶前沿指示灯刚好点亮位置固定，如图2所示。

作为对本实施例的改进，该检测系统还包括测微放大器、窗口电压高速比较器、AD采集卡和运动控制卡，测微传感器与测微放大器连接，测微放大器与窗口电压高速比较器、AD采集卡连接，窗口电压高速比较器与AD采集卡连接，角度编码器与运动控制卡连接，伺服电机经伺服驱动器与运动控制卡连接，所述AD采集卡与工业计算机连接，运动控制卡与工业计算机连接。

在本发明中，角度编码器获取被测齿轮旋转运动角度位置脉冲，接近开关控制测微传感器前进运动在齿轮上的起始位置，窗口式电压比较器控制测微传感器直线运动过程，窗口式电压比较器控制AD采集宽度，运动控制卡控制传感器移动位置及速度。

测微放大器输出信号进入AD采集卡模拟差分输入口；窗口电压比较器同时对测微放大器输出信号进行比较，当测头接触齿面时输出一高电平信号送到DTR口作为AD转换触发信号，同时送一脉冲信号到数字口DI0作为后退插补启动信号，此时伺服驱动跟随角度编码器位置信号作渐开线插补运动；当测头脱离齿面时输出一脉冲信号输入数字口DI 1，作为测头快速后退指令。接近开关信号输入到数字口DI 2,作为测头快速前进信号指令。运动控制卡的DI*/DO*连接到伺服驱动器的数字I/O口。

对检测系统的控制信号说明如图3所示，DTR触发采集模式波形如图5所示，在图3中，

A.接近开关输出脉冲；B.测头快速前进信号；C.后退触发信号；D.测头跟随插补后退信号；E.快退启动脉冲信号；F.测头快速后退信号。

作为对本实施例的改进，该检测系统还包括与伺服驱动器连接的光栅尺。当采用光栅尺位置反馈时，则直线运动控制精度更高。

作为对本实施例的改进，所述AD采集卡和运动控制卡分别通过PCI插槽与工业计算机连接。

如图6所示，为齿廓误差分布示意图，图中A为齿顶，D为齿根，Lα为齿廓工作面，Fα为齿廓总偏差。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (5)

1.齿轮齿形误差检测装置，其特征在于：包括固定支架(1)、角度编码器(2)、测头(4)、伺服电机(5)、测微传感器(6)、伸缩杆(7)和工业计算机，所述固定支架用于固定角度编码器的外壳；所述测头与测微传感器连接，测头设置于测微传感器的前端，所述测微传感器设置于伸缩杆的前端，伺服电机作正反转运动时，带动伸缩杆作前后运动，测微传感器跟随伸缩杆作前后运动；

该检测系统还包括测微放大器、窗口电压高速比较器、AD采集卡和运动控制卡，测微传感器与测微放大器连接，测微放大器与窗口电压高速比较器、AD采集卡连接，窗口电压高速比较器与AD采集卡连接，角度编码器与运动控制卡连接，伺服电机经伺服驱动器与运动控制卡连接，所述AD采集卡与工业计算机连接，运动控制卡与工业计算机连接；

将被测齿轮技术参数录入工业计算机，工业计算机根据齿轮参数调用对应齿廓函数库生成的渐开线轨迹谱，运动控制卡根据运动轨迹谱极坐标点阵位置，对来自角度编码器的齿轮旋转角位移脉冲进行跟随插补，其插值脉冲驱动测头作直线运动；在齿轮和测头同时运动的双重作用下，测头沿齿廓面作设计渐开线轨迹相对运动；由于实际齿廓形状与设计渐开线齿廓理论形状存在偏差，当测头贴压于齿面作设计渐开线轨迹运行时，测头会随着实际齿廓形状与设计渐开线齿廓形状的偏差作相应的位移摆动，其摆动幅度即为齿形偏差；测微传感器感知的齿形偏差信号经过测微放大器放大调理后，再经过采集卡进行AD转换获得齿形误差数据，工业计算机对采集的数据进行拟合生成齿形误差曲线，并出具含有齿廓总偏差等齿廓形状误差检测报告。

2.根据权利要求1所述的齿轮齿形误差检测装置，其特征在于：该检测系统还包括与伺服驱动器连接的光栅尺。

3.根据权利要求1所述的齿轮齿形误差检测装置，其特征在于：该检测系统还包括与AD采集卡连接的接近开关(9)。

4.根据权利要求1所述的齿轮齿形误差检测装置，其特征在于：所述角度编码器通过细分盒与运动控制卡连接。

5.根据权利要求1所述的齿轮齿形误差检测装置，其特征在于：所述AD采集卡和运动控制卡分别通过PCI插槽与工业计算机连接。