CN201497631U - 大型齿轮的检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高效且测量精度高的大型齿轮的检测装置。该装置包括用于安放被测齿轮的旋转装置、用于对被测齿轮的齿形轮廓进行检测的测长装置以及用于确定被测齿轮的基准轴线与测长装置之间的相对位置变化的激光跟踪仪。该装置通过激光跟踪仪确定和统一测长装置和被测齿轮之间的相对位置关系，从而确定出因旋转所导致的被测齿轮的基准轴线与测长装置之间的相对位置变化，进而在进行数据处理时对被测齿轮与测长装置之间的相对位置变化量进行补偿，从而实现用坐标法准确快速的对大型齿轮的多项误差，包括齿形误差、齿向误差、齿距偏差、基节误差啮合综合误差、整体误差等进行测量，解决了目前大型齿轮误差测量的难题。

Description

大型齿轮的检测装置

技术领域

本实用新型属于大型齿轮的误差测量领域，具体涉及一种大型齿轮的检测装置。

背景技术

齿轮所需要检测的误差项目很多，测量方法也有许多种，坐标法是较为常见的方法，其具体的检验规范参见中华人民共和国国家标准GB/T13924-92。坐标法能够对齿轮的综合误差进行检测，其测量原理是利用旋转装置支撑并使被测齿轮旋转，并利用测长装置对被测齿轮的齿形轮廓进行检测，然后对旋转装置采集的角位移量以及测长装置采集的直线位移量进行处理，形成整体误差曲线，在该曲线上按误差定义可得出被测齿轮的多种项目的几何误差。该方法测量精度高，数据直观，一台装置可以测出多项参数，效率高。

目前对于顶圆直径小于450mm的齿轮，可以利用万能齿轮测量机采用坐标法测量。而对于直径大于450mm的大型齿轮，由于被测齿轮的质量大，不好支撑，因此被测齿轮在旋转装置上的安装定位非常困难，很难保证被测齿轮的基准轴线与旋转装置的旋转中心完全一致。这样，在测量时当旋转装置旋转一定角度后，被测齿轮将以旋转装置的旋转中心为轴发生偏转，从而使被测齿轮的基准轴线与测长装置之间的相对位置发生变化。由于上述困难的存在，到目前为止，还没有测量装置可以用坐标法进行大型齿轮的测量。目前，传统的测量大型齿轮的方法是使用常规量具(千分尺、卡尺、百分表等)测量的方法，方法落后，测量不准确，效率极低。

实用新型内容

本实用新型所解决的技术问题是：提供一种高效且测量精度高的大型齿轮的检测装置。

解决上述技术问题的技术方案是：

大型齿轮的检测装置，该装置包括用于安放被测齿轮的旋转装置、用于对被测齿轮的齿形轮廓进行检测的测长装置以及用于确定被测齿轮的基准轴线与测长装置之间的相对位置变化的激光跟踪仪。

进一步的是，旋转装置和测长装置的运行通过控制柜进行控制，激光跟踪仪通过控制箱进行控制，所述控制柜和控制箱的信号输出端分别与数据处理系统连接。

本实用新型的有益效果是：该装置通过激光跟踪仪确定和统一测长装置和被测齿轮之间的相对位置关系，从而确定出因旋转所导致的被测齿轮的基准轴线与测长装置之间的相对位置变化，进而在进行数据处理时对被测齿轮的基准轴线与测长装置之间的相对位置变化量进行补偿，从而实现用坐标法准确快速的对大型齿轮的多项误差，包括齿形误差、齿向误差、齿距偏差、基节误差啮合综合误差、整体误差等进行测量，解决了目前大型齿轮误差测量的难题。

附图说明

图1为本实用新型齿轮检测装置的结构示意图。

图中标记为：测长装置1、三坐标测量机2、被测齿轮3、激光跟踪仪4、数据处理系统5、控制柜6、旋转工作台7、旋转装置8、激光跟踪仪靶镜9、测端头10、控制箱11。

图中X、Y、Z表示三坐标测量机的坐标方向，C表示旋转工作台及齿轮的旋转方向。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步的说明。

如图1所示的大型齿轮的检测方法，采用坐标法，利用旋转装置8使被测齿轮3旋转，并利用测长装置1对被测齿轮3的齿形轮廓进行检测，被测齿轮3的基准轴线与测长装置1之间的相对位置变化通过激光跟踪仪4确定，然后对该变化值以及测长装置1所采集的数据和旋转装置8的旋转角度数据进行处理，从而得出被测齿轮3的几何误差。通过激光跟踪仪4能够测出被测齿轮3的基准轴线和测长装置1的位置，从而将测长装置1和被测齿轮3统一在一个坐标系内。当被测齿轮3旋转并发生一定的偏转后，通过激光跟踪仪4能够测出被测齿轮3基准轴线的位置变化，由此能够计算出被测齿轮3的基准轴线与测长装置1之间的相对位置变化。该方法通过激光跟踪仪4确定和统一测长装置1和被测齿轮3之间的相对位置关系，从而确定出因旋转所导致的被测齿轮3与测长装置1之间的相对位置变化，进而在进行数据处理时对被测齿轮3与测长装置1之间的相对位置变化量进行补偿，从而实现用坐标法准确快速的对大型齿轮的多项误差进行测量。

作为上述方法的一种具体实现方式，其包括如下步骤：

1)将被测齿轮3安装在旋转装置8上；

2)通过激光跟踪仪4确定测长装置1和被测齿轮3的位置；

3)利用测长装置1检测被测齿轮3上部分齿的齿形轮廓；

4)通过旋转装置8使被测齿轮3旋转一定角度；

5)通过激光跟踪仪4确定旋转后被测齿轮3的位置，从而得到被测齿轮3的基准轴线与测长装置1之间的相对位置变化；

6)重复步骤3～步骤5的操作，直到测出被测齿轮3的圆周上全部齿的齿形轮廓；

7)对数据进行处理，得出被测齿轮3的几何误差。

上述步骤2)中，采用激光跟踪仪4分别确定测长装置1和被测齿轮3的位置，即可将测长装置1和被测齿轮3统一在一个坐标系内，从而确定出测长装置1和被测齿轮3之间的相对位置关系。这样，在进行步骤5)时，由于测长装置1的位置保持不变，被测齿轮3在旋转过程中因其基准轴线与旋转装置8的旋转中心不一致而导致被测齿轮3的位置发生变化，此时通过激光跟踪仪4确定旋转后被测齿轮3的位置，从而可得到被测齿轮3的基准轴线与测长装置1之间的相对位置变化。在步骤7)中，对采集到的数据进行处理，对每次旋转后被测齿轮3的位移变化进行补偿，最终可以得出被测齿轮3的几何误差。

在进行步骤1)时，最好在安装被测齿轮3时使被测齿轮3的基准轴线与旋转装置8的旋转中心基本一致。这样可以尽量的减小被测齿轮3因旋转所产生的位移变化，提高测量精度。

为了方便测量，测长装置1使用三坐标测量机2，将靶镜放置在三坐标测量机2的测端头10上，分别运动三坐标测量机2的X、Y、Z轴，从而通过激光跟踪仪4测得三坐标测量机2的三个坐标的轴线及其坐标原点，从而确定出三坐标测量机2的位置。三坐标测量机2具有功能强大、测量精度高等优点，可以对被测齿轮3的齿形轮廓进行全面的测量，提高检测结果的准确性。

在步骤2)和步骤5)中均需要通过激光跟踪仪4确定被测齿轮3的位置。具体可采用通过激光跟踪仪4确定被测齿轮3的基准轴线的方式来确定被测齿轮3的位置。为了确定出被测齿轮3的基准轴线，将被测齿轮3静止，激光跟踪仪靶镜9紧贴齿轮的圆柱基准面和端面基准面进行移动，这时靶镜的运动轨迹表征了齿轮的几何特征，以此确定基准轴线的位置。

为了方便最后的数据处理，通过数据处理系统5对被测齿轮3的基准轴线与测长装置1之间的相对位置变化数据、测长装置1所采集的数据以及旋转装置8的旋转角度数据进行处理，从而得出被测齿轮3的几何误差。

如图1，本发明的大型齿轮的检测装置，包括用于安放被测齿轮3的旋转装置8、用于对被测齿轮3的齿形轮廓进行检测的测长装置1以及用于确定被测齿轮3的基准轴线与测长装置1之间的相对位置变化的激光跟踪仪4。

为实现控制和数据处理的自动化，旋转装置8和测长装置1的运行通过控制柜6进行控制，激光跟踪仪4的运行通过控制箱12进行控制，所述控制柜6和控制箱12的信号输出端分别与数据处理系统5连接。这样，控制柜6将测长装置1的测量数据和旋转装置8的旋转角度数据输入到数据处理系统5中，同时控制箱12将激光跟踪仪4测量到的数据输入数据处理系统5中进行处理，数据处理系统5通过专用的测量软件得出被测齿轮3的检测参数。

其中，测长装置1采用三坐标测量机2，旋转装置8采用带角度位移传感器的旋转工作台7。三坐标测量机2和旋转工作台7的角度位移传感器的信号输出端分别与数据处理系统5连接。

实施例

如图1所示，本实用新型大型齿轮检测装置，包括三坐标测量机2、放置被测齿轮3的旋转工作台7、激光跟踪仪4及激光跟踪仪靶镜9(或智能复合测头)、控制柜6、带有专用测量软件的数据处理系统5。由上述这些装置组成一个测量系统。测量步骤为：

第一步：将被测齿轮4放置在旋转工作台7上，使二者旋转中心基本一致。

第二步：将激光跟踪仪靶镜9放置在三坐标测量机2的测端头10上，分别运动X、Y、Z轴，通过激光跟踪仪4可以测得在三坐标测量机2三个坐标的轴线及其坐标原点。

第三步：用激光跟踪仪靶镜9测量被测齿轮4的基准面，通过激光跟踪仪4可以测得被测齿轮3的基准轴线。

第四步：用三坐标测量机2上的电子测头测量被测齿轮4上部分齿的齿形轮廓线。

第五步：控制柜6控制旋转工作台7带动被测齿轮3旋转一定的角度。并将旋转角度的记录在控制柜。

第六步：重复第三步～第五步，直到测得被测齿轮3圆周上的全部齿的齿形轮廓线。

第七步：将三坐标测量机2采集的齿形轮廓线数据、旋转工作台7的旋转角度数据以及由激光跟踪仪4确定的被测齿轮3的基准轴线与三坐标测量机2之间的相对位置变化数据输到数据处理系统5中，通过专用软件处理分析，得到齿轮的几何误差数据。

Claims (4)

1.大型齿轮的检测装置，包括用于安放被测齿轮(3)的旋转装置(8)和用于对被测齿轮(3)的齿形轮廓进行检测的测长装置(1)，其特征是：还包括用于确定被测齿轮(3)的基准轴线与测长装置(1)之间的相对位置变化的激光跟踪仪(4)。

2.如权利要求1所述的大型齿轮的检测装置，其特征是：旋转装置(8)和测长装置(1)的运行通过控制柜(6)进行控制，激光跟踪仪(4)通过控制箱(11)进行控制，所述控制柜(6)和控制箱(11)的信号输出端分别与数据处理系统(5)连接。

3.如权利要求1或2所述的大型齿轮的检测装置，其特征是：测长装置(1)采用三坐标测量机(2)。

4.如权利要求1或2所述的大型齿轮的检测装置，其特征是：旋转装置(8)采用带角度位移传感器的旋转工作台(7)。

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