PL245751B1

PL245751B1 - Shape template for measuring the involute profile

Info

Publication number: PL245751B1
Application number: PL439196A
Authority: PL
Inventors: Piotr Boral; Rafał Gołębski
Original assignee: Politechnika Czestochowska
Priority date: 2021-10-13
Filing date: 2021-10-13
Publication date: 2024-10-07
Also published as: PL439196A1

Abstract

Wzornik kształtu do pomiaru zarysu ewolwentowego charakteryzuje się tym, że jest walcowaną płytką (1) o przekroju pionowym w kształcie koła z jednym wybraniem oraz z przelotowym otworem osiowym, którego środek symetrii pokrywa się ze środkiem symetrii płytki, gdzie wybranie ma kształt litery L utworzonej przez tworzącą przechodzą przez oś walca zewnętrznego oraz prostopadłą do niej i styczną do walca współosiowego oraz mniejszego od średnicy zewnętrznej, a większego od średnicy otworu (2).The shape gauge for measuring the involute profile is characterized in that it is a rolled plate (1) with a vertical cross-section in the shape of a circle with one recess and with a through axial hole, the center of symmetry of which coincides with the center of symmetry of the plate, where the recess has the shape of the letter L created by a generatrix passing through the axis of the outer cylinder and perpendicular to it and tangent to the coaxial cylinder and smaller than the outer diameter and larger than the diameter of the hole (2).

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest wzornik kształtu do pomiaru zarysu ewolwentowego, do pomiaru dokładności wykonania ewolwentowego zarysu zęba koła zębatego.The subject of the invention is a shape gauge for measuring the involute profile, for measuring the accuracy of the production of the involute profile of a gear wheel tooth.

Koła i przekładnie zębate walcowe o zarysie ewolwentowym zębów znajdują wciąż szerokie zastosowanie w wielu maszynach i urządzeniach. Obecnie, w związku z coraz szerszym zastosowaniem uniwersalnych wieloosiowych maszyn CNC, obserwuje się tendencję do przenoszenia technologii kół zębatych wykonywanych na obrabiarkach specjalnych na obrabiarki CNC. Sprawdzenia dokładności wykonania zarysu ewolwentowego można dokonać na ewolwentomierzu, który jest specjalnie przeznaczony do tego celu lub współrzędnościowej maszynie pomiarowej wyposażonej w stół obrotowy i w odpowiednie oprogramowanie. Odchyłki zarysu wg PN-ISO 1328-1 są definiowane w przekroju czołowym. Pomiar odchyłek zarysu wykonuje się na ewolwentomierzu na podstawie porównania zarysu rzeczywistego z ewolwentą. Do wykonania pomiaru potrzebna jest znana wartość średnicy zasadniczej. Znane są w literaturze możliwości sprawdzania zarysu metodami bezdotykowymi, wykorzystujące technologię komputerowej wizji, na przykład z publikacji autorów: E. S. Gadelmawla, Computer vision algorithms for measurement and inspection of spur gears, Measurement. 44,2011. Znane są z literatury metody pomiaru zarysu ewolwentowego zęba koła zębatego walcowego, na przykład z publikacji autorów: S. Kurokawa i inni, Applied Mechanics and Materials, 86, 838-841 (2011) do pomiaru wykorzystano sondę 3D, która wykonuje pomiar skaningowy z jedną ścieżką bez odłączania rysika od mierzonej powierzchni.Helical gears and gears with an involute tooth profile are still widely used in many machines and devices. Currently, due to the increasingly widespread use of universal multi-axis CNC machines, there is a tendency to transfer the technology of gears made on special machine tools to CNC machine tools. The accuracy of the involute profile can be checked on an involute gauge, which is specially designed for this purpose or on a coordinate measuring machine equipped with a rotary table and appropriate software. The deviations of the profile according to PN-ISO 1328-1 are defined in the frontal cross-section. The measurement of the deviations of the profile is performed on an involute gauge based on a comparison of the actual profile with the involute. A known value of the basic diameter is required to perform the measurement. The literature describes the possibilities of checking the profile using non-contact methods, using computer vision technology, for example from the publications of the authors: E. S. Gadelmawla, Computer vision algorithms for measurement and inspection of spur gears, Measurement. 44, 2011. There are methods known from the literature for measuring the involute profile of a cylindrical gear tooth, for example from the publication of the authors: S. Kurokawa et al., Applied Mechanics and Materials, 86, 838-841 (2011) a 3D probe was used for the measurement, which performs a scanning measurement with a single path without disconnecting the stylus from the measured surface.

W wielu zakładach, szczególnie w przypadku konieczności pomiaru zarysu zęba koła przy produkcji jednostkowej, może być niedostępny ewolwentomierz, jak również współrzędnościowa maszyna pomiarowa. Natomiast uniwersalny mikroskop warsztatowy jest podstawowym urządzeniem pomiarowym znajdującym się na wyposażeniu wielu laboratoriów metrologii. W związku z tym poniżej przedstawiono możliwość ustawienia czujnika, za pomocą wzornika, na uniwersalnym mikroskopie warsztatowym zastosowanym do pomiaru zarysu ewolwentowego zęba koła walcowego o zębach prostych.In many plants, especially when it is necessary to measure the profile of a gear tooth in unit production, an involute gauge or a coordinate measuring machine may not be available. On the other hand, a universal workshop microscope is the basic measuring device found in many metrology laboratories. Therefore, the following presents the possibility of setting the sensor, using a template, on a universal workshop microscope used to measure the involute profile of a cylindrical gear tooth with straight teeth.

Celem wynalazku jest opracowanie takiego wzornika kształtu do pomiaru zarysu ewolwentowego, który pozwoli na ustawienie końcówki pomiarowej czujnika na średnicy zasadniczej mierzonego koła zębatego zamocowanego w podzielnicy optycznej na mikroskopie uniwersalnym. Dotychczas nie są znane tego typu wzorniki dla kół zębatych.The aim of the invention is to develop such a shape template for measuring the involute profile, which will allow the sensor's measuring tip to be set on the basic diameter of the measured gear wheel mounted in the optical dividing head on a universal microscope. So far, no such templates for gear wheels are known.

Istotą wynalazku jest wzornik kształtu do pomiaru zarysu ewolwentowego charakteryzuje się tym, że jest walcowaną płytką o przekroju pionowym w kształcie koła z jednym wybraniem oraz z przelotowym otworem osiowym, którego środek symetrii pokrywa się ze środkiem symetrii płytki, gdzie wybranie ma kształt litery L utworzonej przez tworzącą przechodzą przez oś walca zewnętrznego oraz prostopadłą do niej i styczną do walca współosiowego oraz mniejszego od średnicy zewnętrznej, a większego od średnicy otworu.The essence of the invention is a shape gauge for measuring an involute profile, characterized in that it is a rolled plate with a vertical cross-section in the shape of a circle with one recess and with a through axial hole, the center of symmetry of which coincides with the center of symmetry of the plate, where the recess has the shape of the letter L created by a generatrix passing through the axis of the outer cylinder and perpendicular to it and tangent to the coaxial cylinder and smaller than the outer diameter and larger than the diameter of the hole.

Główna tworząca wycięcie zewnętrznego przechodzi przez oś walca zewnętrznego, a druga jest prostopadła do niej, jak na fig. 1.The main axis of the external cut-out passes through the axis of the external cylinder, and the second axis is perpendicular to it, as in Fig. 1.

Wynalazek został przedstawiony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia wzornik w widoku ogólnym, fig. 2 w widoku z przodu, a fig. 3 wzornik zamocowany na trzpieniu.The invention is shown in the drawing, in which Fig. 1 shows the template in a general view, Fig. 2 in a front view, and Fig. 3 shows the template mounted on a mandrel.

PrzykładExample

Wzornik kształtu do pomiaru zarysu ewolwentowego kół zębatych walcowych o zębach prostych stanowi walcowa płytka 1 z centralnym otworem osiowym, posiadająca zewnętrzne wycięcie 3, do bazowania końcówki pomiarowej czujnika. Wycięcie 3 utworzone jest tworzącą 4 przechodzą przez oś walca zewnętrznego oraz prostopadłą do niej 5 i styczną do walca współosiowego oraz mniejszego od średnicy zewnętrznej, a większego od średnicy otworu 2. Otwór jest współosiowy z walcem zewnętrznym, a jego średnica jest równa średnicy trzpienia, na którym będzie zamocowane podczas pomiaru koło zębate.The shape template for measuring the involute profile of cylindrical gears with straight teeth is a cylindrical plate 1 with a central axial hole, having an external cut-out 3, for basing the measuring tip of the sensor. The cut-out 3 is created by a generatrix 4 passing through the axis of the external cylinder and perpendicular to it 5 and tangent to the coaxial cylinder and smaller than the external diameter and larger than the diameter of the hole 2. The hole is coaxial with the external cylinder and its diameter is equal to the diameter of the pin on which the gear wheel will be mounted during measurement.

Kontrola dokładności wykonania zarysu ewolwentowego zęba koła zębatego odbywa się na uniwersalnym mikroskopie warsztatowym, wyposażonym w głowicę podziałową oraz przystawkę do pomiaru otworów zamocowaną na kolumnie pionowej mikroskopu. Wzornik i mierzone koło zamocowane są na jednym trzpieniu na stoliku pomiarowym z możliwością ich obrotu za pomocą podzielnicy optycznej fig. 2. Wzornik służy do ustawienia końcówki pomiarowej na średnicy zasadniczej mierzonego koła zębatego. Ustawienie polega na przemieszczaniu końcówki pomiarowej czujnika na powierzchni bazowej wzornika (obracając wzornik i przemieszczając czujnik po powierzchni bazowej wzornika) w płaszczyźnie osiowej koła.The accuracy of the involute tooth profile of the gear wheel is checked using a universal workshop microscope equipped with a dividing head and a device for measuring holes mounted on the vertical column of the microscope. The template and the measured gear wheel are mounted on one mandrel on the measuring table with the possibility of their rotation using an optical divider Fig. 2. The template is used to set the measuring tip on the basic diameter of the measured gear wheel. The setting consists in moving the measuring tip of the sensor on the base surface of the template (rotating the template and moving the sensor on the base surface of the template) in the axial plane of the wheel.

Następnie należy, przemieszczając końcówkę czujnika w osi Z po powierzchni bazowej wzornika (bez obrotu wzornika) wyznaczyć punkt, w którym czujnik jest położony na średnicy zewnętrznej wzornika. Przemieszczeniem stolika pomiarowego w kierunku osi X (w kierunku osi kłów) należy wprowadzić końcówkę czujnika w obszar strefy międzyzębnej mierzonego koła, a następnie, obracając koło za pomocą podzielnicy, doprowadzić do kontaktu końcówki czujnika z powierzchnią boczną zęba koła. W ten sposób wyznaczony jest punkt początkowy ewolwenty zarysu i jego współrzędne - fig. 3.Then, by moving the sensor tip in the Z axis along the base surface of the template (without rotating the template), you should determine the point where the sensor is located on the outer diameter of the template. By moving the measuring table in the X axis direction (in the direction of the axis of the teeth), you should introduce the sensor tip into the area of the interdental zone of the measured wheel, and then, by rotating the wheel using the dividing head, bring the sensor tip into contact with the side surface of the wheel tooth. In this way, the starting point of the involute of the profile and its coordinates are determined - fig. 3.

Aby wyznaczyć kolejny punkt zarysu należy obrócić, za pomocą podzielnicy, koło o określony kąt. A następnie, przemieszczając stolik pomiarowy w kierunku poprzecznym (w osi Y), doprowadzić koło do położenia, w którym końcówka czujnika styka się z zarysem mierzonym w płaszczyźnie osiowej koła. W ten sposób można wyznaczyć współrzędne dla kolejnych punktów zarysu zęba koła.To determine the next point of the profile, the wheel must be rotated by a specified angle using the dividing head. Then, by moving the measuring table in the transverse direction (in the Y axis), the wheel must be brought to a position in which the sensor tip is in contact with the profile measured in the axial plane of the wheel. In this way, the coordinates for the next points of the wheel tooth profile can be determined.

Claims

1. A shape gauge for measuring an involute profile, characterized in that it is a rolled plate 1 with a vertical cross-section in the shape of a circle with one recess and with a through axial hole, the center of symmetry of which coincides with the center of symmetry of the plate, where the recess has the shape of the letter L formed by a generatrix 4 passing through the axis of the outer cylinder and a perpendicular to it 5 and a tangent to the coaxial cylinder and smaller than the outer diameter and larger than the diameter of the hole 2.