CN110285751A - 自动化环形多齿部件齿底轴向表面粗糙度测量仪 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种自动化环形多齿部件齿底轴向表面粗糙度测量仪，该测量仪采用检测触针作为信号输入端，检测触针垂直固定于伸缩杆一端，检测触针由伸缩杆带动在待测齿底表面轴向做直线滑行，检测触针的上下位移量由电学式长度传感器转换为电信号，实时反映信号波形并做数据处理，由此获得粗糙度；检测触针位置及角度由安装在伸缩杆上的双束激光测距探头激光测距决定，并由实时接收测距信号的四自由度机械手实时控制；信号处理、调控及粗糙度结果由数控及处理模块完成。本发明能够自动实现齿底表面粗糙度的快速检测及评价。
Description
技术领域
本发明涉及齿底检测技术领域，尤其涉及一种自动化齿底粗糙度快速获取方法及相关检测评价装置。
背景技术
浮动支撑环形带齿部件是实现传动系统档位切换和功率传递的关键基础原件，具有相对转速高、结构紧凑、传递功率大等特点，在各种汽车以及工程车辆上广泛使用。原始态浮动支撑环形带齿部件对齿面粗糙度的要求较高，齿底粗糙度过大会形成可能的疲劳裂纹源，对整体结构的疲劳强度造成灾难性影响。另外，表面粗糙度还会直接影响齿轮传动的振动和噪声。
目前，单齿表面粗糙度测量方法通常有比较法、光切法、干涉法和触针法。其中触针法适用测量范围宽，测量效率高，应用最为普遍。应用触针法主要的仪器有表面粗糙度测量仪，其测量齿面粗糙度的方法是：将齿轮放置在工作台上，调整齿面位置，触针接触齿面并沿被测渐开线齿廓做等速直线滑行，触针的上下位移量由电学式长度传感器转换为电信号，并进行后续处理。然而环形带齿部件轮齿数目众多，自由度较大，相比一般定轴齿轮传动系统结构更加复杂，用此操作方法存在一个突出问题是触针粗定位需要人工调整，自动化程度受限，须人工将齿轮放置在工作台上，为保证触针滑行时能保持良好的接触，另外，被测组件齿数较多(大于100)且模数较小，因此无法快速简便完成对齿底表面粗糙度的检测评价。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种自动化环形多齿部件齿底轴向表面粗糙度测量仪，能够自动实现齿底表面粗糙度的快速检测及评价。
自动化环形多齿部件齿底轴向表面粗糙度测量仪，该测量仪采用检测触针作为信号输入端，检测触针垂直固定于伸缩杆一端，检测触针由伸缩杆带动在待测齿底表面轴向做直线滑行，检测触针的上下位移量由电学式长度传感器转换为电信号，实时反映信号波形并做数据处理，由此获得粗糙度；检测触针位置及角度由安装在伸缩杆上的双束激光测距探头激光测距决定，并由实时接收测距信号的四自由度机械手实时控制；信号处理、调控及粗糙度结果由数控及处理模块完成。
进一步地，所述粗糙度测量仪还包括样品台，微型调速电机和三爪弹簧夹臂；微型调速电机固定于样品台上，三爪弹簧夹臂夹持待测环形多齿部件，从而带动待测部件旋转，微型调速电机根据环形多齿部件齿底数量控制样品台单次旋转角度。
进一步地，所述伸缩杆与四自由度机械手相连，四自由度机械手受数控及处理模块控制。
进一步地，所述微型双束激光测距探头设于伸缩杆下方，双束激光光路与检测触针平行，测量时两个探头与样品齿底表面的距离实时反馈于四自由度机械手控制模块，通过四自由度机械手实时调整伸缩杆的XYZ三轴方位及角度，确保伸缩杆与样品齿底表面轴向平行。
进一步地，所述检测触针每测量完一个待测齿底后，四自由度机械手会根据测量时间和旋转电机转速的信号反馈自动抬起/归位，进行下一次检测。
进一步地，所述可伸缩三爪弹簧夹臂的伸缩范围为200mm～500mm。
进一步地，所述微型调速电机转速为0.1r/min～5.0r/min可调。
进一步地，所述微型双束激光探头直径为0.2～0.5mm，双束间距为1mm，工作温度为常温。
有益效果：
本发明在齿轮测量中心上组合使用双束激光测距探头、粗糙度传感器及相关数据处理软件自动实现齿底轴向测量位置的定位，测量结果的处理和评定过程中取样长度和评定长度等值的选取，从能够快速对齿底表面粗糙度进行检测及评价。
附图说明
图1为本发明自动化环形多齿部件齿底轴向表面粗糙度测量仪的组成示意图。
图2为图1的局部放大图。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
如附图1所示，本发明提供了一种自动化环形多齿部件齿底轴向表面粗糙度测量仪，该测量仪包括样品台1.1、微型调速电机1.2、三爪弹簧夹臂1.3、四自由度机械手2.1、伸缩杆2.2、双束激光测距探头2.3、检测触针2.4和数控及处理模块3.1；
微型调速电机1.2固定于样品台1.1上，三爪弹簧夹臂1.3夹持待测环形多齿部件，从而带动待测部件旋转。如附图2所示，检测触针2.4及双束激光测距探头2.3平行固定于伸缩杆2.2一端，伸缩杆2.2的另一端与四自由度机械手2.1连接。测量时，检测触针2.4位置及角度由双束激光测距探头2.3激光测距决定，并由实时接收测距信号的四自由度机械手2.1实时控制。信号处理、调控及粗糙度结果由数控及处理模块3.1中的相关软件完成。
所述的待测环形多齿部件包含122个内齿，待测环形多齿部件厚度为5mm，齿底宽度为1～2mm。
所述的微型调速电机1.2转速为每3°/6s并暂停1s作为一个周期，循环进行跳转。
所述的四自由度机械手2.1设置每6s抬起收缩杆并停顿，待微型调速电机带动下一个齿底就位，四自由度机械手归位，进行测量。
所述的微型调速电机1.2采用单相微型交流调速电机，工作电压为220V，工作温度为常温。
所述的三爪弹簧夹臂1.3采用316L不锈钢材料。伸缩范围为300mm，工作温度为20℃。
所述的伸缩杆2.2采用316L不锈钢，伸缩取长长度设置为0.8mm，工作温度为20℃。
所述的检测触针2.4采用金刚石触针，工作温度为20℃。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.自动化环形多齿部件齿底轴向表面粗糙度测量仪，其特征在于，该测量仪采用检测触针作为信号输入端，检测触针垂直固定于伸缩杆一端，检测触针由伸缩杆带动在待测齿底表面轴向做直线滑行，检测触针的上下位移量由电学式长度传感器转换为电信号，实时反映信号波形并做数据处理，由此获得粗糙度；检测触针位置及角度由安装在伸缩杆上的双束激光测距探头激光测距决定，并由实时接收测距信号的四自由度机械手实时控制；信号处理、调控及粗糙度结果由数控及处理模块完成。
2.如权利要求1所述的自动化环形多齿部件齿底轴向表面粗糙度测量仪，其特征在于，所述粗糙度测量仪还包括样品台，微型调速电机和三爪弹簧夹臂；微型调速电机固定于样品台上，三爪弹簧夹臂夹持待测环形多齿部件，从而带动待测部件旋转，微型调速电机根据环形多齿部件齿底数量控制样品台单次旋转角度。
3.如权利要求1或2所述的自动化环形多齿部件齿底轴向表面粗糙度测量仪，其特征在于，所述伸缩杆与四自由度机械手相连，四自由度机械手受数控及处理模块控制。
4.如权利要求3所述的自动化环形多齿部件齿底轴向表面粗糙度测量仪，其特征在于，所述微型双束激光测距探头设于伸缩杆下方，双束激光光路与检测触针平行，测量时两个探头与样品齿底表面的距离实时反馈于四自由度机械手控制模块，通过四自由度机械手实时调整伸缩杆的XYZ三轴方位及角度，确保伸缩杆与样品齿底表面轴向平行。
5.如权利要求4所述的自动化环形多齿部件齿底轴向表面粗糙度测量仪，其特征在于，所述检测触针每测量完一个待测齿底后，四自由度机械手会根据测量时间和旋转电机转速的信号反馈自动抬起/归位，进行下一次检测。
6.如权利要求5所述的自动化环形多齿部件齿底轴向表面粗糙度测量仪，其特征在于，所述可伸缩三爪弹簧夹臂的伸缩范围为200mm～500mm。
7.如权利要求6所述的自动化环形多齿部件齿底轴向表面粗糙度测量仪，其特征在于，所述微型调速电机转速为0.1r/min～5.0r/min可调。
8.如权利要求7所述的自动化环形多齿部件齿底轴向表面粗糙度测量仪，其特征在于，所述微型双束激光探头直径为0.2～0.5mm，双束间距为1mm，工作温度为常温。
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