CN110749285B - 齿轮检验装置及使用该齿轮检验装置的齿轮检验方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种齿轮检验装置及使用该齿轮检验装置的齿轮检验方法，所述齿轮检验装置包括：测量单元，其具有探测杆，所述探测杆安装成相对于可旋转地安装在支架上的工作齿轮可向前和向后移动，并且通过设置在所述探测杆的顶端处的测量球来测量旋转的工作齿轮的尺寸；驱动单元，其安装在所述支架上，以便连接至所述测量单元，并且向前和向后移动所述探测杆；以及控制器，其接收由所述测量单元测量的与所述探测杆的位置相关的位移测量值，并且将所述位移测量值转换成数字值。

Description

齿轮检验装置及使用该齿轮检验装置的齿轮检验方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年7月24日提出的韩国专利申请号为10-2018-0085893的优先权和权益，其全部内容通过引用纳入本文。

技术领域

本发明涉及一种齿轮检验装置及使用该齿轮检验装置的齿轮检验方法。

背景技术

本部分中的陈述仅提供涉及本申请的背景信息，并不会构成现有技术。

通常，齿轮是旋转运动和旋转动力传递装置，并且使用于各种类型的机械设备。存在各种类型的齿轮，例如正齿轮、斜齿轮以及锥齿轮。

精确地加工齿轮的齿面，以减少或者防止磨损、动力传递的损失以及噪音和振动的发生。因此，需要对具有加工完整的齿面的齿轮进行检验，以确定齿面是否具有缺陷和不足。

存在尺寸检验方法和振动检验方法作为检验齿轮的方法。

尺寸检验方法使用三维测量器来测量齿轮的齿面是否在公差范围内加工。

也就是说，尺寸检验方法是尺寸测量方法，其使基准齿轮能够与作为测量目标的工作齿轮啮合，并且基于在基准齿轮旋转的时候发生的直线距离的改变量，测量工作齿轮的钢球外点直径(OBD：over ball diameter)、跳动(run-out)、刻痕(nick)等。

此外，振动检验方法(振动测试)是测量在基准齿轮与工作齿轮啮合并且旋转的时候发生的振动信号的方法，并且通过使用测量的振动信号之间的频率特性的差异来检验加工质量。

然而，我们已经发现相关技术中的上述齿轮检验方法具有以下缺点：操作者需要进行测量，同时直接并且手动地旋转作为测量目标的工作齿轮，并且需要在不同的加工中进行尺寸检验和振动检验。

公开于背景技术部分的上述信息仅仅旨在加深对本发明的背景技术的理解，因此其可以包含的信息并不构成本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明提供了一种齿轮检验装置和使用该齿轮检验装置的齿轮检验方法，以自动地检验齿轮的影响振动和噪音特性以及车辆的性能的加工质量。

在本发明的一个示例性的形式中，齿轮检验装置包括：测量单元，其具有探测杆，所述探测杆安装成相对于可旋转地安装在支架上的工作齿轮可向前和向后移动，并且通过设置在所述探测杆的顶端处的测量球来测量旋转的工作齿轮的尺寸；驱动单元，其安装在所述支架上，以便连接至所述测量单元，并且向前和向后移动所述探测杆；以及控制器，其接收由所述测量单元测量的与所述探测杆的位置相关的位移测量值，并且将所述位移测量值转换成数字值。

所述齿轮检验装置可以进一步包括安装单元，所述安装单元安装在所述支架上并且使工作齿轮旋转。

所述安装单元可以包括：夹紧单元，其安装在所述支架的上表面上，并且插入到所述工作齿轮的旋转中心；主轴，其连接至所述夹紧单元的下部；主轴电机，其通过皮带连接至所述主轴，并且以预定的角度旋转所述主轴；以及供给单元，其安装在所述支架的上表面上并连接至所述夹紧单元，并且选择性地向所述夹紧单元供给充气压力，使得所述夹紧单元夹紧或者松开所述工作齿轮。

补偿所述主轴的偏心距的原点检测传感器可以安装于所述主轴。

所述测量单元可以包括：弹簧，所述探测杆的端部插入到所述弹簧中，并且所述弹簧向所述探测杆提供弹性力；齿轮齿检测传感器，其配置成与所述探测杆一起相对于所述工作齿轮可向前和向后移动，并且感测所述工作齿轮的齿轮齿顶，使得所述测量球与所述工作齿轮的齿轮槽接触；以及位移传感器，其检测所述探测杆的移动位移的大小，并且将所述移动位移的大小传递至所述控制器。

所述驱动单元可以包括：驱动电机，其安装在所述支架上；移动块，其通过所述驱动电机向前和向后移动；辅助块，其连接至所述移动块，所述辅助块具有安装所述探测杆的上部，所述辅助块与所述探测杆一起向前和向后移动；轨道，其安装在所述辅助块下方的支架上，使得所述辅助块沿着所述轨道滑动；以及固定块，其在所述探测杆插入到所述固定块中的状态下位于弹簧的前侧，并且在所述辅助块向前移动的时候，支撑所述弹簧以压缩所述弹簧。

所述控制器可以电连接至显示数字值的显示单元。

本发明的另一个示例性形式提供了一种使用上述的齿轮检验装置的齿轮检验方法，所述齿轮检验方法包括：第一步骤，当工作齿轮安装在所述安装单元的夹紧单元上的时候，选择工作齿轮的类型，并且从尺寸测量和振动测量中选择至少任意一个测量项目；第二步骤，通过由测量单元的齿轮齿检测传感器检测工作齿轮的齿轮齿来设定开始位置；以及第三步骤，通过相对于工作齿轮向前和向后移动测量单元的探测杆，并且将设置在所述探测杆的顶端处的测量球插入到工作齿轮的齿轮槽的每一个中，来测量工作齿轮的尺寸，直到工作齿轮从开始位置完全地旋转。

在所述第一步骤中，当安装所述工作齿轮的时候，所述工作齿轮可以由所述夹紧单元夹紧。

当所述探测杆朝向所述工作齿轮向前移动并且所述测量球完全与所述工作齿轮的齿轮槽接触的时候，可以由所述齿轮齿检测传感器设定开始位置。

在所述工作齿轮从所述开始位置完全地旋转之前，所述第三步骤可以重复再次向前移动所述探测杆的过程，以在所述探测杆从所述工作齿轮向后移动的同时，当所述工作齿轮转过所述齿轮槽与下一个齿轮槽之间的间隔的时候，将所述测量球插入到下一个齿轮槽中。

所述齿轮检验方法可以进一步包括第四步骤，测量所述探测杆的位移测量值，当工作齿轮从开始位置完全地旋转的时候，基于在彼此对称的齿轮槽处测量的位移测量值来得到数字值，并在连接至控制器的显示单元上显示数字值。

可以在所述第四步骤中松开所述工作齿轮。

根据本发明的示例性形式的齿轮检验装置和使用该齿轮检验装置的齿轮检验方法可以自动地检验齿轮的影响振动和噪音特性以及车辆的性能的加工质量，从而改善检验速度和检验可靠性。

另外，本发明可以通过同时测量钢球外点直径(OBD)和齿轮跳动(所述钢球外点直径(OBD)和齿轮跳动是可以检验工作齿轮的加工质量的尺寸测量和振动测量)，来改善工作环境和可加工性。

另外，可以通过本发明的示例性形式获得或者预料的其他效果，将直接地或者间接地公开在本发明的形式的详细描述中。

通过本文提供的说明，其它应用领域将变得明显。应当理解，本说明书和具体实施例仅旨在用于说明的目的，而并不旨在限制本发明的保护范围。

附图说明

为了可以很好地理解本发明，现在参照所附附图，以给出的示例的方式来描述其各种形式，在这些附图中：

图1为根据本发明的示例性形式的齿轮检验装置的前视立体图；

图2为根据本发明的示例性形式的齿轮检验装置的后视立体图；

图3为根据本发明的示例性形式的齿轮检验装置的侧视图；

图4为应用于根据本发明的示例性形式的齿轮检验装置的测量单元和驱动单元的后视放大图；

图5为应用于根据本发明的示例性形式的齿轮检验装置的测量单元和驱动单元的前视放大图；

图6为示出使用根据本发明的示例性形式的齿轮检验装置的齿轮检验方法的流程图。

本文描述的附图仅用于说明的目的，而并不旨在以任何方式限制本发明的范围。

附图标记说明：

10：工作齿轮

100：支架

150：箱体

200：安装单元

210：夹紧单元

220：供给单元

230：充气胶管

240：主轴

250：带轮

260：主轴电机

270：皮带

280：原点检测传感器

300：测量单元

310：探测杆

320：测量球

330：弹簧

340：齿轮齿检测传感器

350：位移传感器

400：驱动单元

410：驱动电机

420：移动块

430：导向装置

440：滚珠丝杠

450：辅助块

451：通孔

460：连接支座

470：安装支座

480：轨道

490：固定块

500：控制器

600：显示单元。

具体实施方式

下面的说明在本质上仅仅是示例性的，并非旨在限制本发明、应用或用途。应当理解，在整个说明书和附图中，相应的附图标记表示相同或相应的部件和特征。

因此，本发明中公开的示例性形式和附图中示出的配置仅是本发明的示例性形式，并且不代表本发明的所有技术精神。因此，应当理解，在提出本申请的时候可以作出能够代替示例性形式的各种等同物和修改的示例。

将省略与说明书无关的部件以清楚描述本发明，在整个本发明中，相同或者相似的组成元件将用相同的附图标记表示。

图中所示的每个部件的尺寸和厚度任意显示以用于理解和便于说明，但是本发明并不限于此。将数个部分和区域的厚度放大，以清楚地描述上述内容。

在整个本发明中，除非明确地相反描述，术语“包括”和变化形式例如“包括”或者“包括有”应被理解为暗示包含所述元件但是不排除任何其它元件。

此外，说明书中描述的术语“单元”、“装置”、“部件”、“构件”等意指执行至少一种功能或操作的综合配置的单元。

图1和图2为根据本发明的示例性形式的齿轮检验装置的前视立体图和后视立体图；图3为根据本发明的示例性形式的齿轮检验装置的侧视图；图4和图5为应用于根据本发明的示例性形式的齿轮检验装置的测量单元和驱动单元的后视放大图和前视放大图。

根据本发明的示例性形式的齿轮检验装置以及使用该齿轮检验装置的齿轮检验方法配置成检验加工的工作齿轮10的加工质量。

作为示例，工作齿轮10代表性地应用于车辆的变速器。

齿轮检验装置配置成检验工作齿轮10的加工质量，以便了解振动和噪音特性以及应用工作齿轮10的变速器的性能。

在描述根据本发明的示例性形式的齿轮检验装置和使用该齿轮检验装置的齿轮检验方法之前，安装工作齿轮10的安装单元200的一侧定义为前侧。

此外，仅在图1中示出了应用于根据本发明的示例性形式的齿轮检验装置和使用该齿轮检验装置的齿轮检验方法的控制器500和显示单元600。

参照图1和图2，齿轮检验装置包括安装单元200、测量单元300、驱动单元400、控制器500和显示单元600，安装单元200、测量单元300和驱动单元400安装在支架100上，控制器500和显示单元600配置在支架100外部。

如图1至图3所示，安装单元200安装在支架100的前侧处，以使加工后的工作齿轮10旋转。

安装单元200包括夹紧单元210、供给单元220、主轴240、主轴电机260以及原点检测传感器280。

首先，夹紧单元210安装在支架100的前侧的上侧处。夹紧单元210可以通过插入到工作齿轮10的旋转中心中，来夹紧工作齿轮10。

夹紧单元210可以配置为夹头(collet)、心轴(arbor)等。

当如上所述配置的夹紧单元210插入到工作齿轮10的旋转中心的时候，夹紧单元210以均匀的力向外朝向工作齿轮10扩张，从而夹紧工作齿轮10的旋转中心的内部。

这里，供给单元220连接至夹紧单元210，以便调节夹紧单元210的操作。

也就是说，当夹紧单元210插入到工作齿轮10中的时候，夹紧单元210通过从供给单元220选择性地供给的充气压力而扩张，从而夹紧工作齿轮10。

供给单元220通过充气软管230连接至夹紧单元210。供给单元220选择性地向夹紧单元210供给充气压力或者切断充气压力的供给，从而使夹紧单元210扩张或者使夹紧单元210收缩到初始状态。

主轴240从夹紧单元210的下方连接至夹紧单元210的旋转中心。

主轴240安装在支架100上，并且可以从夹紧单元210的下方旋转夹紧单元210。

带轮250安装在主轴240的位于支架100下方的下端部处。

主轴电机260安装在支架100的下方。主轴电机260通过皮带270连接至带轮250。

因此，主轴电机260的驱动力通过皮带270传递至带轮250，使得主轴240可以以预定的角度旋转。

这里，原点检测传感器280安装在主轴240的下方处，以补偿主轴240的偏心距。

原点检测传感器280可以安装成补偿主轴240的振动。

参照图4和图5，测量单元300可以在朝向安装于安装单元200的工作齿轮10向前移动或者向后移动的时候测量所需测量的工作齿轮10的尺寸或者振动的值。

测量单元300包括探测杆310、测量球320、弹簧330、齿轮齿检测传感器340和位移传感器350。

首先，探测杆310安装在支架10的后侧的上侧处，以与工作齿轮10相对应。

探测杆310以杆状物的形式形成。测量球320设置在探测杆310指向工作齿轮10的顶端。

当探测杆310向前移动的时候，测量球320可以与工作齿轮10的齿轮槽接触。

此外，探测杆310的另一个端部插入到弹簧330中。弹簧330可以为探测杆310提供弹性力。

这里，弹簧330的前侧由驱动单元400(其将在下面描述)的固定块490支撑。因此，当探测杆310向前移动的时候，可以压缩弹簧330，相反，当探测杆310向后移动的时候，可以恢复弹簧330。

在一种形式中，齿轮齿检测传感器340配置成与探测杆310一起相对于工作齿轮10可向前和向后移动。

齿轮齿检测传感器340可以感测工作齿轮10的齿轮齿顶，以使测量球320能够准确地与工作齿轮10的齿轮槽接触。

齿轮齿检测传感器340可以包括光学传感器、激光传感器等。

此外，位移传感器350布置在探测杆310的下方。位移传感器350可以检测探测杆310的移动位移的大小，并且将移动位移的大小传递至控制器500。

也就是说，位移传感器350可以测量根据探测杆310的移动距离或者位置得到的位移值，并且将位移测量值传递至控制器500。

这里，位移传感器350可以配置为直线位移传感器。直线位移传感器的类型可以包括光学类型、磁性类型等。

在示例性的形式中，驱动单元400安装在支架100的后侧的上侧处，以便连接至测量单元300。驱动单元400可以使探测杆310向前和向后移动。

这里，驱动单元400可以包括驱动电机410、移动块420、辅助块450、轨道480和固定块490。

首先，驱动电机410安装在支架100上。这里，驱动电机410可以包括伺服电机或者步进电机。

移动块420可以通过驱动电机410向前和向后移动。

这里，移动块420布置在设置在支架100上的多个导向装置430之间。移动块420可以通过连接至驱动电机410的旋转轴的滚珠丝杠440在导向装置430之间向前和向后移动。

同时，滚珠丝杠440可旋转地插入到导向装置430中。也就是说，导向装置430可以稳定地支撑滚珠丝杠440的前部和后部。

在一个示例性的形式中，辅助块450可以通过连接支座460连接至移动块420，并且可以在支架100的上方向前和向后移动。

探测杆310通过安装支座470安装在辅助块450的上方。另外，通孔451形成在辅助块450的中央处。

轨道480安装在辅助块450下方的支架上，使得辅助块450沿着轨道滑动。

因此，在辅助块450的下部装配有轨道480的状态下，辅助块450可以与探测杆310一起稳定地滑动。

此外，固定块490通过通孔451安装在支架100上。在探测杆310可移动地插入到固定块490中的状态下，固定块490可以位于弹簧330的前侧处。

如上所述配置的固定块490可以支撑弹簧330，以便当辅助块450向前移动的时候压缩弹簧330。

在一种形式中，控制器500可以接收由测量单元300测量的与探测杆310的位置相关的位移测量值，并且控制器500可以将位移测量值转换成数字值。

这里，控制器500可以电连接到显示数字值的显示单元600。显示单元600可以是监视器。

图6为示出使用根据本发明的示例性形式的齿轮检验装置的齿轮检验方法的流程图。

参照图6，使用如上配置的齿轮检验装置的齿轮检验方法包括第一、第二和第三步骤。

首先，第一步骤是设置齿轮检验装置的步骤。

在第一步骤中，当工作齿轮10安装在夹紧单元210上的时候，选择工作齿轮10的类型。此后，从工作齿轮10的尺寸测量和振动测量中选择至少任何一个测量项目(S1)。

这里，当工作齿轮10安装在夹紧单元210上的时候，夹紧单元210可以通过从供给单元220供给充气压力来夹紧工作齿轮10。

第二步骤通过设置在测量单元300中的齿轮齿检测传感器340检测工作齿轮10的齿轮齿来设定开始位置(S2)。

这里，在第二步骤中，当探测杆310朝向工作齿轮10向前移动并且测量球320完全与工作齿轮10的齿轮槽接触的时候，可以通过齿轮齿检测传感器340设定开始位置。

此后，在第三步骤中，探测杆310通过驱动单元400的操作而相对于工作齿轮10向前和向后移动，并且设置在探测杆310的顶端的测量球320插入到工作齿轮10的齿轮槽的每一个中，直到工作齿轮10从开始位置完成360度旋转，从而测量工作齿轮10的尺寸(S3)。

也就是说，在第三步骤中，首先，当探测杆310从预定的开始位置处的工作齿轮10的齿轮槽向后移动的时候，工作齿轮10通过安装单元200的操作旋转经过预定的开始位置处的齿轮槽与下一个齿轮槽之间的间隔。

当工作齿轮10完全地旋转的时候，探测杆310通过驱动单元400的操作再次向前移动，并且测量球320插入到下一个齿轮槽中。

齿轮检验装置重复上述过程，直到工作齿轮10从开始位置进行360度连续旋转。

此外，测量探测杆310的位移测量值，并且当工作齿轮10从开始位置完成360度旋转的时候(当第三步骤完成的时候)，执行第四步骤。

在第四步骤中，基于在彼此对称的齿轮槽处测量的位移测量值，得到数字值，并且数字值显示在连接至控制器500的显示单元600上(S4)。

这里，在第四步骤中，夹紧单元210的操作停止，使得可以松开工作齿轮10。

因此，基于显示在显示单元600上的数字值，操作者可以查明与作为检验目标的工作齿轮10的尺寸和振动的测量相关的值。

因此，根据本发明的示例性形式的齿轮检验装置和使用该齿轮检验装置的齿轮检验方法可以自动地检验齿轮的影响振动和噪音特性以及车辆的性能的加工质量，从而改善检验速度和检验可靠性。

另外，本发明可以通过同时测量钢球外点直径(OBD)和齿轮跳动(所述钢球外点直径(OBD)和齿轮跳动是可以检验工作齿轮的加工质量的尺寸测量和振动测量)，来改善工作环境和可加工性。

随着参照目前被视为是实际的示例性的形式描述本发明，应理解的是，本发明并不限于所公开的形式，相反的，本发明旨在覆盖包括在所附权利要求的精神和范围之内的各种修改和等效的布置形式。

Claims (13)

1.一种齿轮检验装置，包括：

测量单元，其包括探测杆，所述探测杆安装成相对于能够旋转地安装在支架上的工作齿轮能够向前和向后移动，所述测量单元配置成通过设置在所述探测杆的顶端的测量球来测量配置成旋转的工作齿轮的尺寸；

驱动单元，其安装在所述支架上，以便连接至所述测量单元，并且配置成向前和向后移动所述探测杆；以及

控制器，其配置成接收由所述测量单元测量的与所述探测杆的位置相关的位移测量值，所述控制器配置成将所述位移测量值转换成数字值，

其中，所述测量单元包括：

齿轮齿检测传感器，其与所述探测杆一起相对于所述工作齿轮能够向前和向后移动，并且感测所述工作齿轮的齿轮齿顶，使得所述测量球与所述工作齿轮的齿轮槽接触。

2.根据权利要求1所述的齿轮检验装置，进一步包括：

安装单元，其安装在所述支架上，并且配置成使所述工作齿轮旋转。

3.根据权利要求2所述的齿轮检验装置，其中，所述安装单元包括：

夹紧单元，其安装在所述支架的上表面上，并且插入到所述工作齿轮的旋转中心；

主轴，其连接至所述夹紧单元的下部分；

主轴电机，其通过皮带连接至所述主轴，并且配置成以预定的角度旋转所述主轴；以及

供给单元，其安装在所述支架的上表面上并连接至所述夹紧单元，并且配置成选择性地向所述夹紧单元供给充气压力，使得所述夹紧单元夹紧或者松开所述工作齿轮。

4.根据权利要求3所述的齿轮检验装置，其中，原点检测传感器安装于所述主轴，并且配置成补偿所述主轴的偏心距。

5.根据权利要求1所述的齿轮检验装置，其中，所述测量单元进一步包括：

弹簧，所述探测杆的端部插入到所述弹簧中，并且所述弹簧向所述探测杆提供弹性力；以及

位移传感器，其配置成检测所述探测杆的移动位移的大小，并且将所述移动位移的大小传递至所述控制器。

6.根据权利要求1所述的齿轮检验装置，其中，所述驱动单元包括：

驱动电机，其安装在所述支架上；

移动块，其通过所述驱动电机向前和向后移动；

辅助块，其连接至所述移动块，所述辅助块具有安装所述探测杆的上部，所述辅助块与所述探测杆一起向前和向后移动；

轨道，其安装在所述辅助块下方的支架上，使得所述辅助块沿着所述轨道滑动；以及

固定块，其在所述探测杆插入到所述固定块中的状态下位于弹簧的前侧，所述固定块配置成在所述辅助块向前移动的时候，支撑所述弹簧并且压缩所述弹簧。

7.根据权利要求1所述的齿轮检验装置，其中，所述控制器电连接至显示数字值的显示单元。

8.一种齿轮检验方法，其使用齿轮检验装置，所述齿轮检验方法包括：

第一步骤，当工作齿轮安装在安装单元的夹紧单元上的时候，选择工作齿轮的类型，并且从尺寸测量和振动测量中选择至少任意一个测量项目；

第二步骤，通过由测量单元的齿轮齿检测传感器检测工作齿轮的齿轮齿来设定开始位置；以及

第三步骤，通过相对于工作齿轮向前和向后移动测量单元的探测杆，并且将测量球插入到工作齿轮的齿轮槽的每一个中来测量工作齿轮的尺寸，直到工作齿轮从开始位置完全地旋转，

其中所述齿轮检验装置包括：

测量单元，其包括探测杆，所述探测杆安装成相对于能够旋转地安装在支架上的工作齿轮能够向前和向后移动，所述测量单元配置成通过设置在所述探测杆的顶端的测量球来测量配置成旋转的工作齿轮的尺寸；

驱动单元，其安装在所述支架上，以便连接至所述测量单元，并且配置成向前和向后移动所述探测杆；以及

控制器，其配置成接收由所述测量单元测量的与所述探测杆的位置相关的位移测量值，所述控制器配置成将所述位移测量值转换成数字值。

9.根据权利要求8所述的齿轮检验方法，其中，在所述第一步骤中，当安装所述工作齿轮的时候，所述工作齿轮由所述夹紧单元夹紧。

10.根据权利要求8所述的齿轮检验方法，其中，在所述第二步骤中，当所述探测杆朝向所述工作齿轮向前移动并且所述测量球完全与所述工作齿轮的相应的齿轮槽接触的时候，由所述齿轮齿检测传感器设定开始位置。

11.根据权利要求8所述的齿轮检验方法，其中，在所述工作齿轮从所述开始位置完全地旋转之前，所述第三步骤重复再次向前移动所述探测杆的过程，以在所述探测杆从所述工作齿轮向后移动的同时，当所述工作齿轮转过相应的齿轮槽与下一个齿轮槽之间的间隔的时候，将所述测量球插入到下一个齿轮槽中。

12.根据权利要求8所述的齿轮检验方法，进一步包括：

第四步骤，测量所述探测杆的位移测量值，当工作齿轮从开始位置完全地旋转的时候，基于在彼此对称的齿轮槽处测量的位移测量值来得到数字值，并在连接至控制器的显示单元上显示数字值。

13.根据权利要求12所述的齿轮检验方法，其中，在所述第四步骤中松开所述工作齿轮。

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