大型齒輪的檢測方法以及檢測裝置的製作方法

2023-10-20 06:41:12 2

專利名稱：大型齒輪的檢測方法以及檢測裝置的製作方法
技術領域：
本發明屬於大型齒輪的誤差測量領域，具體涉及一種大型齒輪的檢測方法以及檢測裝置
背景技術：
齒輪所需要檢測的誤差項目很多，測量方法也有許多種，坐標法是較為常見的方法，其 具體的檢驗規範參見中華人民共和國國家標準GB/T13924-92。坐標法能夠對齒輪的綜合誤差 進行檢測，其測量原理是利用旋轉裝置支撐並使被測齒輪旋轉，並利用測長裝置對被測齒輪 的齒形輪廓進行檢測，然後對旋轉裝置採集的角位移量以及測長裝置採集的直線位移量進行 處理，形成整體誤差曲線，在該曲線上按誤差定義可得出被測齒輪的多種項目的幾何誤差。 該方法測量精度高，數據直觀， 一臺裝置可以測出多項參數，效率高。
目前對於頂圓直徑小於450mm的齒輪，可以利用萬能齒輪測量機採用坐標法測量。而對 於直徑大於450mm的大型齒輪，由於被測齒輪的質量大，不好支撐，因此被測齒輪在旋轉裝 置上的安裝定位非常困難，很難保證被測齒輪的基準軸線與旋轉裝置的旋轉中心完全一致。 這樣，在測量時當旋轉裝置旋轉一定角度後，被測齒輪將以旋轉裝置的旋轉中心為軸發生偏 轉，從而使被測齒輪的基準軸線與測長裝置之間的相對位置發生變化。由於上述問題的存在 ，到目前為止，還沒有測量裝置可以用坐標法進行大型齒輪的測量。目前，測量大型齒輪的 傳統方法是使用常規量具(千分尺、卡尺、百分表等)測量的方法，方法落後，測量不準確 ，效率極低。

發明內容
本發明所解決的技術問題是提供一種高效且測量精度高的大型齒輪的檢測方法以及檢 測裝置。
解決上述技術問題的技術方案是
大型齒輪的檢測方法，採用坐標法，利用旋轉裝置使被測齒輪旋轉，並利用測長裝置對 被測齒輪的齒形輪廓進行檢測，被測齒輪的基準軸線與測長裝置之間的相對位置變化通過激 光跟蹤儀確定，然後對該變化值以及測長裝置所採集的數據和旋轉裝置的旋轉角度數據進行 處理，從而得出被測齒輪的幾何誤差。
為實現上述方法，本發明提供了一種大型齒輪的檢測裝置，該裝置包括用於安放被測齒
4輪的旋轉裝置、用於對被測齒輪的齒形輪廓進行檢測的測長裝置以及用於確定被測齒輪的基 準軸線與測長裝置之間的相對位置變化的雷射跟蹤儀。
進一步的是，旋轉裝置和測長裝置的運行通過控制櫃進行控制，雷射跟蹤儀通過控制箱 進行控制，所述控制櫃和控制箱的信號輸出端分別與數據處理系統連接。
本發明的有益效果是本發明創造性的將雷射跟蹤技術與大型齒輪的坐標法測量相結合 ，通過雷射跟蹤儀確定和統一測長裝置和被測齒輪之間的相對位置關係，從而確定出因旋轉 所導致的被測齒輪的基準軸線與測長裝置之間的相對位置變化，進而在進行數據處理時對被 測齒輪與測長裝置之間的相對位置變化值進行補償，從而實現用坐標法準確快速的對大型齒 輪的多項誤差，包括齒形誤差、齒向誤差、齒距偏差、基節誤差嚙合綜合誤差、整體誤差等 進行測量，解決了目前大型齒輪誤差測量的難題。


圖l為本發明齒輪檢測裝置的結構示意圖。
圖中標記為測長裝置l、三坐標測量機2、被測齒輪3、雷射跟蹤儀4、數據處理系統5 、控制櫃6、旋轉工作檯7、旋轉裝置8、雷射跟蹤儀靶鏡9、測端頭IO、控制箱ll。
圖中X、 Y、 Z表示三坐標測量機的坐標方向，C表示旋轉工作檯及齒輪的旋轉方向。
具體實施例方式
下面結合附圖和實施例對本發明做進一步的說明。
如圖1所示，本發明的大型齒輪的檢測方法，採用坐標法，利用旋轉裝置8使被測齒輪3 旋轉，並利用測長裝置1對被測齒輪3的齒形輪廓進行檢測，被測齒輪3的基準軸線與測長裝 置l之間的相對位置變化通過雷射跟蹤儀4確定，然後對該變化值以及測長裝置l所採集的數 據和旋轉裝置8的旋轉角度數據進行處理，從而得出被測齒輪3的幾何誤差。通過雷射跟蹤儀 4能夠測出被測齒輪3的基準軸線和測長裝置1的位置，從而將測長裝置1和被測齒輪3統一在 一個坐標系內。當被測齒輪3旋轉並發生一定的偏轉後，通過雷射跟蹤儀4能夠測出被測齒輪 3基準軸線的位置變化，由此能夠計算出被測齒輪3的基準軸線與測長裝置l之間的相對位置 變化。該方法通過雷射跟蹤儀4確定和統一測長裝置1和被測齒輪3之間的相對位置關係，從 而確定出因旋轉所導致的被測齒輪3與測長裝置1之間的相對位置變化，進而在進行數據處理 時對被測齒輪3與測長裝置1之間的相對位置變化量進行補償，從而實現用坐標法準確快速的 對大型齒輪的多項誤差進行測量。
作為上述方法的一種具體實現方式，其包括如下步驟
1)將被測齒輪3安裝在旋轉裝置8上；2) 通過雷射跟蹤儀4確定測長裝置1和被測齒輪3的位置；
3) 利用測長裝置1檢測被測齒輪3上部分齒的齒形輪廓；
4) 通過旋轉裝置8使被測齒輪3旋轉一定角度；
5) 通過雷射跟蹤儀4確定旋轉後被測齒輪3的位置，從而得到被測齒輪3的基準軸線與測 長裝置l之間的相對位置變化；
6) 重複步驟3 步驟5的操作，直到測出被測齒輪3的圓周上全部齒的齒形輪廓；
7) 對數據進行處理，得出被測齒輪3的幾何誤差。
上述步驟2)中，採用雷射跟蹤儀4分別確定測長裝置1和被測齒輪3的位置，即可將測長 裝置1和被測齒輪3統一在一個坐標系內，從而確定出測長裝置1和被測齒輪3之間的相對位置 關係。這樣，在進行步驟5)時，由於測長裝置l的位置保持不變，被測齒輪3在旋轉過程中 因其基準軸線與旋轉裝置8的旋轉中心不一致而導致被測齒輪3的位置發生變化，此時通過激 光跟蹤儀4確定旋轉後被測齒輪3的位置，從而可得到被測齒輪3的基準軸線與測長裝置1之間 的相對位置變化。在步驟7)中，對採集到的數據進行處理，對每次旋轉後被測齒輪3的位 移變化進行補償，最終可以得出被測齒輪3的幾何誤差。
在進行步驟l)時，最好在安裝被測齒輪3時使被測齒輪3的基準軸線與旋轉裝置8的旋轉 中心基本一致。這樣可以儘量的減小被測齒輪3因旋轉所產生的位移變化，提高測量精度。
為了方便測量，測長裝置1使用三坐標測量機2，將靶鏡放置在三坐標測量機2的測端頭 10上，分別運動三坐標測量機2的X、 Y、 Z軸，從而通過雷射跟蹤儀4測得三坐標測量機2的三 個坐標的軸線及其坐標原點，從而確定出三坐標測量機2的位置。三坐標測量機2具有功能強 大、測量精度高等優點，可以對被測齒輪3的齒形輪廓進行全面的測量，提高檢測結果的準 確性。
在步驟2)和步驟5)中均需要通過雷射跟蹤儀4確定被測齒輪3的位置。具體可採用通過 雷射跟蹤儀4確定被測齒輪3的基準軸線的方式來確定被測齒輪3的位置。為了確定出被測齒 輪3的基準軸線，將被測齒輪3靜止，雷射跟蹤儀耙鏡9緊貼齒輪的圓柱基準面和端面基準面 進行移動，這時耙鏡的運動軌跡表徵了齒輪的幾何特徵，以此確定基準軸線的位置。
為了方便最後的數據處理，通過數據處理系統5對被測齒輪3的基準軸線與測長裝置1之 間的相對位置變化數據、測長裝置1所採集的數據以及旋轉裝置8的旋轉角度數據進行處理， 從而得出被測齒輪3的幾何誤差。
如圖l，本發明的大型齒輪的檢測裝置，包括用於安放被測齒輪3的旋轉裝置8、用於對 被測齒輪3的齒形輪廓進行檢測的測長裝置1以及用於確定被測齒輪3的基準軸線與測長裝置1之間的相對位置變化的雷射跟蹤儀4 。
為實現控制和數據處理的自動化，旋轉裝置8和測長裝置1的運行通過控制櫃6進行控制 ，雷射跟蹤儀4的運行通過控制箱12進行控制。所述控制櫃6和控制箱12的信號輸出端分別與 數據處理系統5連接。這樣，控制櫃6將測長裝置1的測量數據和旋轉裝置8的旋轉角度數據輸 入到數據處理系統5中，同時控制箱12將雷射跟蹤儀4測量到的數據輸入數據處理系統5中進 行處理，數據處理系統5通過專用的測量軟體得出被測齒輪3的檢測參數。
其中，測長裝置1採用三坐標測量機2，旋轉裝置8採用帶角度位移傳感器的旋轉工作檯7 。三坐標測量機2和旋轉工作檯7的角度位移傳感器的信號輸出端分別與數據處理系統5連接
實施例
如圖1所示，本實用新型大型齒輪檢測裝置，包括三坐標測量機2、放置被測齒輪3的旋 轉工作檯7、雷射跟蹤儀4及雷射跟蹤儀耙鏡9 (或智能複合測頭)、控制櫃6、帶有專用測量 軟體的數據處理系統5。由上述這些裝置組成一個測量系統。測量步驟為
第一步將被測齒輪4放置在旋轉工作檯7上，使二者旋轉中心基本一致。
第二步將雷射跟蹤儀靶鏡9放置在三坐標測量機2的測端頭10上，分別運動X、 Y、 Z軸 ，通過雷射跟蹤儀4可以測得在三坐標測量機2三個坐標的軸線及其坐標原點。
第三步用雷射跟蹤儀靶鏡9測量被測齒輪4的基準面，通過雷射跟蹤儀4可以測得被測 齒輪3的基準軸線。
第四步用三坐標測量機2上的電子測頭測量被測齒輪4上部分齒的齒形輪廓線。 第五步控制櫃6控制旋轉工作檯7帶動被測齒輪3旋轉一定的角度。並將旋轉角度的記 錄在控制櫃。
第六步重複第三步 第五步，直到測得被測齒輪3圓周上的全部齒的齒形輪廓線。 第七步將三坐標測量機2採集的齒形輪廓線數據、旋轉工作檯7的旋轉角度數據以及由
雷射跟蹤儀4確定的被測齒輪3的基準軸線與三坐標測量機2之間的相對位置變化數據輸到數
據處理系統5中，通過專用軟體處理分析，得到齒輪的幾何誤差數據。
權利要求
1.大型齒輪的檢測方法，採用坐標法，利用旋轉裝置(8)使被測齒輪(3)旋轉，並利用測長裝置(1)對被測齒輪(3)的齒形輪廓進行檢測，其特徵是被測齒輪(3)的基準軸線與測長裝置(1)之間的相對位置變化通過雷射跟蹤儀(4)確定，然後對該變化值以及測長裝置(1)所採集的數據和旋轉裝置(8)的旋轉角度數據進行處理，從而得出被測齒輪(3)的幾何誤差。
2.如權利要求l所述的大型齒輪的檢測方法，包括如下步驟1) 將被測齒輪(3)安裝在旋轉裝置(8)上；2) 通過雷射跟蹤儀(4)確定測長裝置(1)和被測齒輪(3)的位置；3) 利用測長裝置(1)檢測被測齒輪(3)上部分齒的齒形輪廓；4) 通過旋轉裝置(8)使被測齒輪(3)旋轉一定角度；5) 通過雷射跟蹤儀(4)確定旋轉後被測齒輪(3)的位置，從而得到被測齒輪(3) 的基準軸線與測長裝置(1)之間的相對位置變化；6) 重複步驟3) 步驟5)的操作，直到測出被測齒輪(3)的圓周上全部齒的齒形輪廓；7) 對數據進行處理，得出被測齒輪(3)的幾何誤差。
3.如權利要求2所述的大型齒輪的檢測方法，其特徵是在步驟l) 中，安裝被測齒輪(3)時使被測齒輪(3)的基準軸線與旋轉裝置(8)的旋轉中心基本一 致。
4.如權利要求2所述的大型齒輪的檢測方法，其特徵是測長裝置( 1)使用三坐標測量機(2)，將靶鏡放置在三坐標測量機(2)的測端頭(10)上，分別運 動三坐標測量機(2)的X、 Y、 Z軸，從而通過雷射跟蹤儀(4)測得三坐標測量機(2)的三 個坐標的軸線及其坐標原點，從而確定出三坐標測量機(2)的位置。
5.如權利要求2所述的大型齒輪的檢測方法，其特徵是通過雷射跟 蹤儀(4)確定被測齒輪(3)的基準軸線，從而確定出被測齒輪(3)的位置。
6 如權利要求2所述的大型齒輪的檢測方法，其特徵是通過數據處 理系統(5)對被測齒輪(3)的基準軸線與測長裝置(1)之間的相對位置變化值、測長裝 置(1)所採集的數據以及旋轉裝置(8)的旋轉角度數據進行處理，從而得出被測齒輪(3 )的幾何誤差。
7 大型齒輪的檢測裝置，包括用於安放被測齒輪(3)的旋轉裝置( 8)和用於對被測齒輪(3)的齒形輪廓進行檢測的測長裝置(1)，其特徵是還包括用於 確定被測齒輪(3)的基準軸線與測長裝置(1)之間的相對位置變化的雷射跟蹤儀(4)。
8 如權利要求7所述的大型齒輪的檢測裝置，其特徵是旋轉裝置( 8)和測長裝置(1)的運行通過控制櫃(6)進行控制，雷射跟蹤儀(4)通過控制箱(11) 進行控制，所述控制櫃(6)和控制箱(11)的信號輸出端分別與數據處理系統(5)連接。
9 如權利要求7或8所述的大型齒輪的檢測裝置，其特徵是測長裝 置(1)採用三坐標測量機(2)。
10 如權利要求7或8所述的大型齒輪的檢測裝置，其特徵是旋轉裝 置(8)採用帶角度位移傳感器的旋轉工作檯(7)。
全文摘要
本發明公開了一種高效且測量精度高的大型齒輪的檢測方法以及檢測裝置。所述方法採用坐標法，利用旋轉裝置使被測齒輪旋轉，並利用測長裝置對被測齒輪的齒形輪廓進行檢測，被測齒輪的基準軸線與測長裝置之間的相對位置變化通過雷射跟蹤儀確定，然後對該變化值以及測長裝置所採集的數據和旋轉裝置的旋轉角度數據進行處理，從而得出被測齒輪的幾何誤差。所述裝置包括用於安放被測齒輪的旋轉裝置、用於對被測齒輪的齒形輪廓進行檢測的測長裝置以及用於確定被測齒輪的基準軸線與測長裝置之間的相對位置變化的雷射跟蹤儀。本發明創造性的將雷射跟蹤技術與大型齒輪的坐標法測量相結合，實現用坐標法準確快速的對大型齒輪的多項誤差進行測量。
文檔編號G01B11/00GK101561349SQ200910303049
公開日2009年10月21日 申請日期2009年6月8日 優先權日2009年6月8日
發明者卡姆·劉 申請人:愛佩儀中測(成都)精密儀器有限公司