CN113358077B - 齿轮动态测量系统及其测量装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种齿轮动态测量系统及其测量装置，该齿轮动态测量装置包括：基座，该基座固定设置于与旋转动作的待测齿轮相邻的位置；滑动座，该滑动座沿纵向方向可弹性滑动地安装于所述基座；偏摆机构，该偏摆机构包括触头，该触头安装于所述滑动座上且沿所述纵向方向指向所述待测齿轮，所述触头在所述纵向方向上与所述滑动座的相对位置固定，且在垂直于所述纵向方向的截面上具有可弹性摆动的自由度；和位移传感器，该位移传感器固定设置于所述基座和滑动座中的一者，用于测量另一者的相对位移。根据本申请的技术方案，提供了一种精确度较高且具备较高测量效率的齿轮状工件测量方式。

Description

齿轮动态测量系统及其测量装置

技术领域

本申请涉及测量领域，更具体地说，涉及一种齿轮动态测量系统及其测量装置。

背景技术

齿轮状工件在投入使用前，通常需要对其各项尺寸参数进行测量，以判断其是否满足生产需求，例如需要对所述齿轮状工件的齿圈跳动、齿轮跨棒距、分度圆圆度等参数进行测量。

由于现有的测量工具或测量手段在同一时间通常仅能够对齿轮状工件的某一个或几个齿和齿槽结构进行测量，因此传统上的测量方式通常是选取齿轮状工件的部分区域或齿和齿槽进行选择性测量，以尽可能地提高测量效率。但传统上的测量方式在提高测量效率的同时，由于测量结果并不充分没有对所有齿及齿槽结构进行质量分析，因此也牺牲了部分测量的精确度，而且对不同的齿轮参数需要采用不同的方法或装置进行测量，效率依然不是很高。

因此，如何提供一种精确度较高且具备较高测量效率的齿轮状工件测量方式成为本领域需要解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本申请提出了一种齿轮动态测量系统及其测量装置，以实现一种精确度较高且具备较高测量效率的齿轮状工件测量方式。

根据本申请，提出了一种齿轮动态测量装置，该齿轮动态测量装置包括：基座，该基座固定设置于与旋转动作的待测齿轮相邻的位置；滑动座，该滑动座沿纵向方向可弹性滑动地安装于所述基座；偏摆机构，该偏摆机构包括触头，该触头安装于所述滑动座上且沿所述纵向方向指向所述待测齿轮，所述触头在所述纵向方向上与所述滑动座的相对位置固定，且在垂直于所述纵向方向的截面上具有可弹性摆动的自由度；和位移传感器，该位移传感器固定设置于所述基座和滑动座中的一者，用于测量另一者的相对位移。

优选地，所述触头靠近所述待测齿轮的一端为弧面或球形结构，该弧面或球形结构的尺寸大小与所述待测齿轮的齿槽相匹配，以能够抵触于所述齿槽的底部。

优选地，所述基座与所述滑动座之间设置有沿所述纵向方向延伸的导向机构，该导向机构为导轨或导向杆。

优选地，所述基座与所述滑动座之间连接有至少一个弹簧件，该弹簧件用于提供使所述滑动座复位的弹性推力或拉力。

优选地，所述偏摆机构包括固定部和转动部，所述固定部固定安装于所述滑动座上，所述转动部安装于所述固定部且能够相对于所述固定部旋转；所述触头固定安装于所述转动部上偏离其旋转轴心的位置，所述转动部与所述滑动座或所述固定部之间连接有弹性复位件，该弹性复位件用于提供使所述转动部维持角度的弹性力。

优选地，所述转动部为圆轴形结构，所述固定部上设置有允许圆轴形的所述转动部穿过的通孔，且所述通孔与所述转动部之间通过至少一个轴承件连接。

优选地，所述弹性复位件为提供弹性拉力的弹性件，该弹性件一端连接于所述滑动座或所述固定部，另一端连接于所述转动部上偏离其旋转轴心的位置。

优选地，所述偏摆机构包括限位件，该限位件固定设置于所述固定部或所述滑动座中的任意一者，用于限定所述触头的初始摆动动作仅为顺时针摆动或逆时针摆动。

优选地，所述限位件内设置有碰撞传感器或压力传感器，用于检测所述转动部是否在所述弹性复位件的弹性力作用下复位至初始角度。

根据本申请的另一方面提供了一种齿轮动态测量系统，该齿轮动态测量系统包括：驱动机构，该驱动机构用于固定待测齿轮并驱动该待测齿轮旋转；齿轮动态测量装置，该齿轮动态测量装置为如上任意一项所述的齿轮动态测量装置，所述齿轮动态测量装置设置于与所述驱动机构相邻的位置，以使所述齿轮动态测量装置的触头指向所述待测齿轮的圆心方向且抵触于所述待测齿轮的齿槽内。

根据本申请的技术方案，该齿轮动态测量系统及其测量装置能够在待测齿轮的旋转动作状态下进行测量。其中，基座固定设置于与旋转动作的待测齿轮相邻的位置，以使滑动座上的偏摆机构的触头抵接于所述待测齿轮的齿槽内。在齿轮的旋转动作影响下，通过触头推动滑动座相对于基座沿纵向方向滑动，与此同时触头在垂直于所述纵向方向的截面上可弹性摆动，从而通过传感器采集峰值数据来实现对齿圈跳动的测量。而且根据位移传感器所测的基座和滑动座的相对位移量，还可用于测量齿轮跨棒距、分度圆圆度等参数是否符合标准。将上述测量结果与预先对标准件的测量结果进行对比分析，即可快速判断所述待测齿轮的各项参数是否满足工作需求。因此本申请提供了一种精确度较高且具备较高测量效率的齿轮状工件测量方式。

本申请的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施方式及其说明用于解释本申请。在附图中：

图1为根据本申请优选实施方式的齿轮动态测量装置的立体图；

图2为图1所示的齿轮动态测量装置另一角度的立体图；

图3为图1所示的齿轮动态测量装置沿纵向方向的剖视图。

具体实施方式

本申请中涉及的如“纵向方向X”的方位词是以附图中所示的方向进行描述的，其中“纵向方向X””表示滑动座的滑动方向。可以理解的是，上述方位词的描述是为了清楚表示本申请的技术方案而表示的相对位置关系，承载有本申请技术方案的产品的摆放布置方式可不限于本申请图中所示的方位关系，因此上述方位词不对本申请保护范围构成限制。

齿轮类工件由于具备齿和齿槽结构，导致测量取样较为困难，传统测量方式通常是选取齿轮状工件的部分区域或齿和齿槽进行选择性测量，以尽可能地提高测量效率，然而这样测量得出的测量结果并不严谨。本申请提供了一种齿轮动态测量装置，以能够在齿轮类工件旋转动作状态下对齿轮类工件的齿圈跳动、齿轮跨棒距、分度圆圆度等参数进行高效测量。

下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本申请的技术方案。

如图1和图2所示，本申请的齿轮动态测量装置包括基座100和滑动座200。其中，基座100固定设置于与旋转动作的待测齿轮相邻的位置，滑动座200沿纵向方向X可弹性滑动地安装于基座100，该纵向方向X优选指向所述待测齿轮的圆心。该齿轮动态测量装置还包括偏摆机构210，该偏摆机构210包括触头211，该触头211安装于滑动座200上且沿纵向方向X指向待测齿轮，触头211在纵向方向X上与滑动座200的相对位置固定，且在垂直于纵向方向X的截面上具有可弹性摆动的自由度；和位移传感器120，该位移传感器120固定设置于基座100和滑动座200中的一者，用于测量另一者的相对位移。

根据上述齿轮动态测量装置，在测量时偏摆机构210的触头211接触于待测齿轮的齿槽上。在待测齿轮旋转动作的过程中，触头211从待测齿轮的齿槽移动至齿端，与此同时推动滑动座200沿纵向方向X远离待测齿轮滑动，位移传感器120记录该过程中滑动座200相对于基座100的位移量。其中可弹性摆动的触头211可在被待测齿轮拨动下弹性偏摆，以吸收待测齿轮转动中对触头211施加的径向力，防止动态测量过程中损坏测量装置或划伤待测齿轮。根据该齿轮动态测量装置能够对完整的待测齿轮的齿和齿槽的参数进行高效快速的取样测量，提高了测量效率，而且动态下的测量相比于传统静态取样测量方式更接近待测齿轮的工作工况，因此具备更高测量精度。

如图1和图3所示，触头211靠近待测齿轮的一端优选为弧面或球形结构，以减小触头211在待测齿轮外周面上的摩擦面积并避免划伤工件表面。其中，触头211优选为可更换的，在对不同型号的待测齿轮进行测量时，使用弧面或球形结构的尺寸大小与待测齿轮的齿槽相匹配或尺寸小于齿槽空间的触头211，以能够抵触于齿槽的底部。为实现基座100与滑动座200之间的滑动，基座100与滑动座200之间优选设置有沿纵向方向X延伸的导向机构110，该导向机构110可以为如导轨或导向杆的可滑动的配合机构。基座100与滑动座200之间连接弹性件，以提供使滑动座200保持与基座100相对位置的弹性力，当触头211被待测齿轮拨动时，克服该弹性件的弹性力使滑动座200沿导向机构110向远离待测齿轮的方向滑动，触头211进入下一个齿槽时在弹性力作用下是滑动座200复位。上述弹性件可以为弹簧或弹性材质的绳状或带状件。优选如图1和图2所示，基座100与滑动座200之间连接有至少一个弹簧件130，该弹簧件130用于提供使滑动座200复位的弹性推力或拉力。

上述齿轮动态测量装置中，偏摆机构210的触头211在弹性偏摆动作中需要保持与滑动座200在纵向方向X上的相对位置固定。如图3所示，齿轮动态测量装置的偏摆机构210包括固定部220和转动部230。其中，固定部220固定安装于滑动座200上，转动部230安装于固定部220且能够相对于固定部220旋转，其旋转轴线沿上述纵向方向X延伸。触头211固定安装于转动部230上偏离其旋转轴心的位置，转动部230与滑动座200或固定部220之间连接有弹性复位件231，该弹性复位件231用于提供使转动部230维持角度的弹性力。根据该齿轮动态测量装置的偏摆机构210，在测量过程中，待测齿轮的旋转导致触头211偏摆，此时转动部230克服弹性复位件231的弹性力相对于滑动座200小幅度旋转，以吸收待测齿轮施加于触头211的径向力。

根据上述实施方式的偏摆机构210，转动部230可以为铰接于固定部220的板状或杆状部件，或者优选为圆轴形结构。如图3所示，固定部220上优选设置有允许圆轴形的转动部230穿过的通孔221，且通孔221与转动部230之间通过至少一个轴承件232连接。轴承件232优选设置有多个，以提供更可靠的支撑，通孔221的直径优选大于转动部230位于所述通孔221内的部分的直径，从而方便确保在轴承件232的支撑下使转动部230与通孔221内壁无直接摩擦。固定部220可以与滑动座200为一体制成，也可以可拆卸地安装于滑动座200。滑动座200上优选沿纵向方向X设置有多个固定部220的安装位，以在适用于不同型号的待测齿轮时，能够通过调整固定部220安装的位置，以改变固定部220、转动部230及触头211相对于待测齿轮的轴心的水平距离。

弹性复位件231可以为连接于固定部220与转动部230之间的弹片或偏摆弹簧，以提供转动部230角度复位的弹性力。优选如图2和图3所示，弹性复位件231为提供弹性拉力的弹性件（如弹簧），该弹性件一端连接于滑动座200或固定部220，另一端连接于转动部230上偏离其旋转轴心的位置。根据该优选实施方式的弹性复位件231，不仅能够通过偏离轴心的弹性力实现转动部230在外力影响下转动后的复位，还能够始终向转动部230施加径向方向的弹性力，从而在一定程度上减小偏摆机构中的轴承件232的配合间隙对测量过程的影响。

偏摆机构210优选包括如图1所示的限位件212，该限位件212可以固定设置于固定部220或滑动座200中的任意一者，用于限定触头211的初始摆动动作仅为顺时针摆动或逆时针摆动，从而使触头211在偏摆后在弹性复位件231的弹性力作用下快速复位到初始位置。该限位件212内优选设置有碰撞传感器或压力传感器，用于检测转动部230是否在弹性复位件231的弹性力作用下复位至初始角度，根据测量到转动部230的复位次数即为触头211的偏摆次数，便于统计测量过程中的待测齿轮的齿和齿槽的测量取样数量。

根据本申请优选实施方式的齿轮动态测量装置，能够实现在待测齿轮的旋转动作状态下进行测量。其中，基座100固定设置于与旋转动作的待测齿轮相邻的位置，以使滑动座200上的偏摆机构210的触头211抵接于所述待测齿轮的齿槽内。在齿轮的旋转动作影响下，通过触头211推动滑动座200相对于基座沿纵向方向X滑动，同时在齿结构的拨动中触头在垂直于所述纵向方向X的截面上弹性摆动，从而通过位移传感器120采集滑动座200相对于基座100位移量的峰值数据来实现对齿圈跳动的测量。根据位移传感器120所测的基座和滑动座的相对位移量，还可用于测量齿轮跨棒距、分度圆圆度等参数是否符合标准。将上述测量结果与预先对标准件的测量结果进行对比分析，能够高效判断所述待测齿轮的各项参数是否满足工作需求，从而提供了一种精确度较高且具备较高测量效率的齿轮状工件测量方式。

根据上述齿轮动态测量装置，本申请还提供了一种齿轮动态测量系统，该齿轮动态测量系统包括用于固定待测齿轮并驱动该待测齿轮旋转的驱动机构（如电机），和前文任意实施方式所述的齿轮动态测量装置。其中，齿轮动态测量装置设置于与驱动机构相邻的位置，以使齿轮动态测量装置的触头211指向待测齿轮的圆心方向且抵触于待测齿轮的齿槽内，从而在驱动机构驱动待测齿轮旋转的状态下进行齿圈跳动的动态测量。

以上详细描述了本申请的优选实施方式，但是，本申请并不限于上述实施方式中的具体细节，在本申请的技术构思范围内，可以对本申请的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本申请的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本申请对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本申请的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本申请的思想，其同样应当视为本申请所公开的内容。

Claims (10)

1.齿轮动态测量装置，其特征在于，该齿轮动态测量装置包括：

基座（100），该基座（100）固定设置于与旋转动作的待测齿轮相邻的位置；

滑动座（200），该滑动座（200）沿纵向方向X可弹性滑动地安装于所述基座（100）；

偏摆机构（210），该偏摆机构（210）包括触头（211），该触头（211）安装于所述滑动座（200）上且沿所述纵向方向X指向所述待测齿轮，所述触头（211）在所述纵向方向X上与所述滑动座（200）的相对位置固定，且在垂直于所述纵向方向X的截面上具有可弹性摆动的自由度；和

位移传感器（120），该位移传感器（120）固定设置于所述基座（100）和滑动座（200）中的一者，用于测量另一者的相对位移。

2.根据权利要求1所述的齿轮动态测量装置，其特征在于，所述触头（211）靠近所述待测齿轮的一端为弧面或球形结构，该弧面或球形结构的尺寸大小与所述待测齿轮的齿槽相匹配，以能够抵触于所述齿槽的底部。

3.根据权利要求1所述的齿轮动态测量装置，其特征在于，所述基座（100）与所述滑动座（200）之间设置有沿所述纵向方向X延伸的导向机构（110），该导向机构（110）为导轨或导向杆。

4.根据权利要求1所述的齿轮动态测量装置，其特征在于，所述基座（100）与所述滑动座（200）之间连接有至少一个弹簧件（130），该弹簧件（130）用于提供使所述滑动座（200）复位的弹性推力或拉力。

5.根据权利要求1所述的齿轮动态测量装置，其特征在于，所述偏摆机构（210）包括固定部（220）和转动部（230），所述固定部（220）固定安装于所述滑动座（200）上，所述转动部（230）安装于所述固定部（220）且能够相对于所述固定部（220）旋转；

所述触头（211）固定安装于所述转动部（230）上偏离其旋转轴心的位置，所述转动部（230）与所述滑动座（200）或所述固定部（220）之间连接有弹性复位件（231），该弹性复位件（231）用于提供使所述转动部（230）维持角度的弹性力。

6.根据权利要求5所述的齿轮动态测量装置，其特征在于，所述转动部（230）为圆轴形结构，所述固定部（220）上设置有允许圆轴形的所述转动部（230）穿过的通孔（221），且所述通孔（221）与所述转动部（230）之间通过至少一个轴承件（232）连接。

7.根据权利要求5所述的齿轮动态测量装置，其特征在于，所述弹性复位件（231）为提供弹性拉力的弹性件，该弹性件一端连接于所述滑动座（200）或所述固定部（220），另一端连接于所述转动部（230）上偏离其旋转轴心的位置。

8.根据权利要求5所述的齿轮动态测量装置，其特征在于，所述偏摆机构（210）包括限位件（212），该限位件（212）固定设置于所述固定部（220）或所述滑动座（200）中的任意一者，用于限定所述触头（211）的初始摆动动作仅为顺时针摆动或逆时针摆动。

9.根据权利要求8所述的齿轮动态测量装置，其特征在于，所述限位件（212）内设置有碰撞传感器或压力传感器，用于检测所述转动部（230）是否在所述弹性复位件（231）的弹性力作用下复位至初始角度。

10.齿轮动态测量系统，其特征在于，该齿轮动态测量系统包括：

驱动机构，该驱动机构用于固定待测齿轮并驱动该待测齿轮旋转；

齿轮动态测量装置，该齿轮动态测量装置为权利要求1-9中任意一项所述的齿轮动态测量装置，所述齿轮动态测量装置设置于与所述驱动机构相邻的位置，以使所述齿轮动态测量装置的触头（211）指向所述待测齿轮的圆心方向且抵触于所述待测齿轮的齿槽内。

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