CN105598534A - 一种蜗轮副传动精度临床检测装置及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种蜗轮副传动精度临床检测装置，其包括安装蜗轮的转台和安装蜗杆的工装，转台中安装有检测蜗轮旋转角度的蜗轮角位移传感器，工装上安装有检测蜗杆旋转角度的蜗杆角位移传感器，蜗轮角位移传感器和蜗杆角位移传感器输出连接有蜗轮检测仪，工装具有托座、位于托座上方的滑板和一对用于支撑蜗杆两端的死顶尖，托座设置有驱动电机，驱动电机驱动有齿轮传动组，蜗杆角位移传感器的转子与末端齿轮同轴、同步转动以测量蜗杆的旋转角度；转台包括能相对转动的安装台和底座，角位移传感器的转子同轴安装在安装台的凸柱上，定子与底座连接固定。本发明还公开了一种蜗轮副传动精度临床检测方法。本发明解决了蜗轮副的传动精度临床检测问题。

Description

一种蜗轮副传动精度临床检测装置及检测方法

技术领域

本发明涉及蜗轮副检测领域，具体是一种蜗轮副传动精度临床检测装置及检测方法。

背景技术

当前蜗轮副加工的通用程序是：在蜗轮加工机床(滚齿机)上加工蜗轮，在蜗杆磨床上加工蜗杆，然后将蜗轮、蜗杆在专用蜗轮检查仪上配磨接触面，检测传动精度和周节差等等。如CN102435432A公开的蜗轮蜗杆啮合仪，其利用二手滚齿机实现大蜗轮、蜗杆啮合状况检测的蜗轮蜗杆啮合仪，它包括二手滚齿机，蜗杆工装安装在二手滚齿机大法兰上，蜗轮工装整体安装在二手滚齿机底座上且用轴心定位。该技术方案固然能够实现大蜗轮、蜗杆啮合状况检查，但设备造价高昂，中小型企业采购困难，不利于推广。

为此，CN103213032A公开了一种蜗轮副啮合高精度综合检查仪，其是在工作台面上安装两根纵向的水平直线导轨，总成基座滑动连接在水平直线导轨上并连接有水平滚珠丝杆，所述检测设备总成由蜗杆工装横梁、蜗杆工装组成，水平直线导轨上还安装了涡轮底座，涡轮底座上连接有测隙表和百分表。该检查仪不但能够精确地检测出蜗轮副中心距、啮合面情况及蜗轮的侧隙偏差，还解决了传统检查仪无法检测中心距较大的蜗轮副的啮合和检测步骤很繁琐的问题。

但上述专利文献公开的仪器中，检测过程中硕大的蜗轮需反复搬运、安装、校正等，不仅非常麻烦，尤其是影响到最后整体精度。并且蜗轮副的整体精度还应包含蜗轮副的传动精度。而CN103213032A中，通过摇动手轮或电机直接带动蜗杆转动，蜗杆与蜗轮啮合传动，无传动精度这一检测过程。这些不完善的检测手段，使我国目前蜗轮副生产精度一般只处于蜗轮副国家标准GB10089-88五级精度以下，严重影响了我国蜗轮副精度整体水平的提高，制约了我国蜗轮副在精度上的发展。

发明内容

本发明的目的在于提供一种蜗轮副传动精度临床检测装置及检测方法，其能够解决蜗轮检测过程中多次安装引入的安装误差问题。

本发明的技术方案如下：

一种蜗轮副传动精度临床检测装置，包括用于安装蜗轮的转台和安装蜗杆的工装，转台中安装有用于检测蜗轮旋转角度的蜗轮角位移传感器，工装上安装有用于检测蜗杆旋转角度的蜗杆角位移传感器，蜗轮角位移传感器和蜗杆角位移传感器输出连接有蜗轮检测仪，转台和工装间能够切向位移使得蜗杆与蜗轮啮合。所述工装具有托座、位于托座上方的滑板和一对用于支撑蜗杆两端的死顶尖，其中一死顶尖固定在托座上，另一死顶尖固定在机床的主轴电机拖座上，滑板能够滑动来调节两死顶尖之间的距离；托座设置有驱动电机，驱动电机驱动有齿轮传动组，齿轮传动组的末端齿轮上固定有拨杆组件，拨杆组件带动蜗杆转动且使蜗杆与末端齿轮同轴、同步转动，蜗杆角位移传感器的定子固定在托座上，蜗杆角位移传感器的转子与末端齿轮同轴、同步转动以测量蜗杆的旋转角度；所述转台包括能相对转动的安装台和底座，安装台用于连接蜗轮且连接在底座上，安装台的中心部有朝下的凸柱，凸柱与安装台、底座同轴，所述角位移传感器的转子同轴安装在凸柱上，角位移传感器的定子与底座连接固定；在安装台与底座间的凸柱上还安装有向心推力轴承，该向心推力轴承支撑安装台且保持安装台与底座的同轴度。

进一步的，所述齿轮传动组包括与驱动电机连接的始端齿轮，始端齿轮与所述末端齿轮直接齿合，末端齿轮的中心孔通过一轴承安装在托座侧壁外凸的安装圆柱上，蜗杆角位移传感器的转子通过又一轴承固定在安装圆柱上；拨杆组件包括垂直固定在末端齿轮的端面上的第二拨杆和一端与第二拨杆垂直固定的第一拨杆，第一拨杆的另一端套有环套，环套穿插固定在蜗杆的杆部中。

进一步的，所述底座为下端开口的腔体结构且上端具有中心孔，凸柱的下端部穿过该中心孔位于底座的腔体中，蜗轮角位移传感器的转子安装固定在凸柱的下端部且定子固定连接在底座的上端底面；凹槽位于向心推力轴承的外侧；底座的上端面绕其中心轴均布有数个凹槽，这些凹槽呈圆周分布，凹槽中设置有南北极与转台轴向同向的磁铁，磁铁的长度大于安装台下底面与底座上端面间的距离。

进一步的，所述安装台设有三个上下贯穿的通孔，该三个通孔均匀分布于圆心位于安装台中心轴上的一圆周上，通孔的上端部为沉孔，底座的上端面设有对应通孔的螺纹孔，通孔和螺纹孔中可拆卸式安装有一销钉，该销钉能将安装台固定到底座上，该销钉拆卸时安装台能够相对于底座自由转动。

进一步的，所述底座的下端部具有径向朝腔体外的弧形台阶，弧形台阶的边缘部均布有六个用于连接机床工作台的U型槽，U型槽开口朝外。

进一步的，所述安装台的上端面设有十二个螺纹安装孔，这些螺纹安装孔均匀分布于圆心位于安装台中心轴上的一圆周上，螺纹安装孔位于通孔内侧,螺纹孔用于将蜗轮或蜗轮的胎具固定到安装台上。

进一步的，所述托座采用机床的刀架托座，所述滑板采用机床的刀架滑板。

进一步的，所述蜗轮角位移传感器和蜗杆角位移传感器均内置联轴节。

本发明还公开了一种蜗轮副传动精度临床检测方法，其包括如下步骤：

①在机床加工蜗轮前在机床工作台上安装转台，将转台的底座通过其U型槽螺栓固定在机床工作台上，使转台底座和机床工作台同心、同步回转。

②安装销钉，使转台的安装台和底座间固定在一起。

③将胎具安装到转台的安装台上使胎具与安装台成为整体，通过胎具调整蜗轮中心的高度，将待加工的蜗轮安装到胎具中并调整其与转台同心回转。

④蜗轮加工完成后，退下刀具，换上蜗杆工装，在主轴电机托座上安装上死顶尖，调整拖座与主轴电机拖座之间的距离来安装蜗杆，然后安装第一拨杆。

⑤取下转台的安装台和底座之间的销钉，使安装台能够相对于底座自由转动。

⑥移动刀架滑板，调整机床工作台位置，使蜗轮副处于最佳啮合位置。

⑦启动蜗杆工装的驱动电机，拨杆组件带动蜗杆转动，通过拨动磁铁个数来调整转台的安装台和底座之间的摩擦力，使蜗杆能够带动蜗轮和安装台平稳转动。

⑧通过转台角位移传感器和蜗杆角位移传感器，检测蜗轮副的传动精度。

⑨依据检测到的传动精度状况，若需要进一步加工修正蜗轮，则拆下蜗杆及蜗杆工装，将转台的安装台和底座间通过销钉固定，然后根据传动精度状况调整机床参数，对蜗轮副进行加工修正；若精度状况满足要求，则完成了蜗轮的加工。

本发明中蜗轮副传动精度临床检测装置的蜗杆工装，很好的解决了蜗轮副在传动精度检测中蜗杆的安装结构，其通过一对死顶尖来支撑蜗杆，避免蜗杆转动过程中，支撑结构与蜗杆间的摩擦力成为蜗杆转动的阻力。还通过电机驱动齿轮组的形式来对蜗杆提供低速可控的扭距。并通过角度传感器测量末端齿轮的旋转角度而方便测得蜗杆的旋转角度，方便测量蜗杆的旋转角度。本发明中蜗轮副传动精度临床检测装置的转台，使得蜗轮在蜗杆的带动下能任意回转，且回转的中心轴因为向心推力轴承的作用保持不变；并且向心推力轴承对蜗轮安装的安装台有支撑作用，且由于轴承端面的滚动摩擦很小，能够保证蜗轮及安装台的回转精度和灵活性。

本发明的蜗轮副传动精度临床检测装置并设计磁铁结构来调节安装台与底座间的摩擦力，避免在蜗轮传动检测时因惯性而产生晃动导致测量失真的情况，其不仅结构简单，且对安装台转动的阻力调整方便，不需要传统的动力***来改变阻力，可控性得到了明显提高。本转台结构设置合理，结构稳定，操作方便。且利用本结构，可实现蜗轮加工后不拆装，而直接进行检测。

转台的底座能通过U型槽安装固定到加工机床的工作台上，加工中，安装台与底座间通过销钉固定即可，蜗轮的胎具直接安装固定到安装台上，此时视转台与胎具、工作台为一体。当蜗轮加工完成后，不需要拆下胎具及蜗轮，也不需要拆下转台的底座，只需要松开转台的安装台与底座即可，即可在蜗轮不脱离加工机床的状态下进行检测，避免反复搬运、安装带来的精度误差，也可方便现场对蜗轮副进行及时配相修正。

本发明提供的蜗轮副传动精度临床检测方法，实现了蜗轮在不拆装情况下的临床检测，使传动精度检测变得简单易行，且保证了蜗轮副整体精度得到检测，能够提高蜗轮副精度的整体水平。

附图说明

图1为本发明蜗杆传动检测结构的一种具体实施例的结构示意图；

图2为本发明转台的一种具体实施例的剖面结构图；

图3为图2中转台在A-A方向上的俯视结构图；

图4为图2中转台的俯视结构图。

图中：5-转台；7-向心推力轴承；8-滑板；9-主轴电机拖座；901-主轴电机；10-蜗杆；14-末端齿轮；15-始端齿轮；16-托座；17-驱动电机；111-死顶尖；112-死顶尖；130-第二拨杆；131-第一拨杆；132-环套；140-轴承；160-安装圆柱；180-轴承；181-蜗杆角位移传感器的定子；182-蜗杆角位移传感器的转子；501-底座；502-安装台；503-凹槽；504-磁铁；505-螺纹孔；506-螺纹安装孔；507-通孔；508-U型槽；509-凸柱；601-转台角位移传感器的定子；602-转台角位移传感器的转子。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。

本发明的蜗轮副传动精度临床检测装置中的蜗杆工装，用于蜗轮副传动精度检测中的蜗杆安装，其中蜗杆10安装在工装上，工装上安装有用于检测蜗杆10旋转角度的蜗杆角位移传感器。如图1所示，工装具有托座16、位于托座16上方的滑板8和一对用于支撑蜗杆10两端的死顶尖111、112，其中一死顶尖111固定在托座16上，另一死顶尖112固定在滑板8上，待测蜗杆10的两端分别被死顶尖111、112顶住悬空支撑，滑板8能够滑动来调节两死顶尖111、112之间的距离。托座16设置有驱动电机17，驱动电机17驱动有齿轮传动组，齿轮传动组的末端齿轮14上固定有拨杆组件，拨杆组件带动蜗杆10转动且使蜗杆10与末端齿轮14同轴、同旋转角度转动，蜗杆角位移传感器的定子181固定在托座16上，蜗杆角位移传感器的转子182与末端齿轮14同轴、同旋转角度转动以测量蜗杆10的旋转角度。

本发明的转台用来解决蜗轮的安装问题，如图2所示，转台5的上、下部分别为能相对转动的安装台502和底座501，安装台502用于连接蜗轮且连接在底座501上，安装台502的中心部有朝下的凸柱509，凸柱509与安装台502、底座501同轴，所述蜗轮角位移传感器的转子602同轴安装在凸柱509上，蜗轮角位移传感器的定子601与底座501连接固定。在安装台502与底座501间的凸柱509上还安装有向心推力轴承7，该向心推力轴承7支撑安装台502且保持安装台502与底座501的同轴度。蜗轮角位移传感器的定子601与转台5的底座501同轴固定，蜗轮角位移传感器的转子602与转台5的安装台502同轴转动连接，转台5的安装台502和底座501间发生相对转动时，蜗轮角位移传感器测得转动的位移和旋转角度。

具体的一种实施例，齿轮传动组包括两个齿轮，直接齿合的始端齿轮15与末端齿轮14，始端齿轮15与驱动电机17连接。托座16侧壁外凸一安装圆柱160，末端齿轮14的中心孔通过一轴承140安装在安装圆柱160上，蜗杆角位移传感器的转子182也通过一个轴承180固定在安装圆柱160上。拨杆组件包括垂直固定在末端齿轮14的端面上的第二拨杆130和一端与第二拨杆130垂直固定的第一拨杆131，第一拨杆131的另一端套有环套132，环套132穿插固定在蜗杆10的杆部中。

由于轴承运转太灵活，在蜗轮副的传动检测时可能会因惯性而产生晃动导致测量结果失真。为此，本案设计了一种特殊的阻尼结构，如图2和图3所示。转台5的底座501的上端面沿圆周分布有数个凹槽503，凹槽503中设置有南北极与转台5轴向同向(即垂直方向)的磁铁504，磁铁504的长度大于安装台502下底面与底座501上端面间的距离。当把磁铁504拨向上方，吸附在安装台502的下底面时，安装台502与底座501间相对转动将产生摩擦阻力；当把磁铁504拨向下方，安装台502与底座501间相对转动时没有摩擦阻力。于是可以通过调整磁铁504吸附个数的多少来调整安装台502与底座501间的阻尼大小，即是在检测蜗轮传动精度时，以此来调节蜗轮受到的阻尼大小。凹槽503的数量可以为六个，该六个凹槽503沿转台5的中心轴对称分布在转台5的两边，也可以沿整个圆周均布多个。

为实现蜗轮在机床上不拆装(临床状态下)的情况下进行配相和检测，安装台502上设上下贯穿的通孔507，底座501的上端面对应通孔507设螺纹孔505，可用销钉将两者锁死成一体，拔掉销钉后，两者间恢复相对转动，结构原理如图4所示。通孔507有三个，该三个通孔507均匀分布于圆心位于安装台502中心轴上的一圆周上，通孔507的上端部为沉孔，使安装台502与底座501两者连接稳固，连接用的销钉的头部容纳于沉孔中，不凸出影响安装台502安装蜗轮。所述底座501的下端部具有径向朝腔体外的弧形台阶510，弧形台阶510的边缘部均布有六个用于连接固定的U型槽508，U型槽508开口朝外，通过U型槽508将转台5螺栓固定到加工机床的工作台上。整个加工和检测过程，底座501始终固定在机床的工作台上。转台5的安装台502在顶端设有螺纹安装孔506，用于连接固定蜗轮的胎具，可用销子将转台5的安装台502与胎具销死，使转台5的安装台502与胎具成一体。

本装置中的角位移传感器采用精度较高、带内置联轴节的角位移传感器，内置联轴节避免转子与定子间刚性配合，保证二者相对转动时同轴同心。

在实施检测装置时，既可单独设置工装、转台等来检测蜗轮副的传动精度，也可以利用现有机床的结构，并实现在蜗轮加工完成后不拆装即可完成蜗轮副的检测。托座16采用机床的刀架托座，滑板8采用机床的刀架滑板，蜗轮加工完成后，不必拆下蜗轮，在刀架托座与刀杆的端部上设一对死顶尖111、112支撑蜗杆10，刀杆上的顶尖112通过滑动刀架滑板调节其与另一顶尖111间的距离，机床的刀架通过刀架托座切向位移使得蜗杆10与蜗轮啮合，并使两者处于最佳啮合状态，在检测传动精度时，机床的主轴电机901不再驱动刀杆转动。

由此，实现的蜗轮副传动精度临床检测方法具体可包含下述步骤：

①在机床加工蜗轮前在机床工作台上安装转台5，使两者同心回转，转台5的安装台502和底座501间通过安装销钉固定，将胎具安装到转台5上使胎具与安装台502成为整体，通过胎具调整蜗轮中心的高度。

②将待加工的蜗轮安装到胎具中并调整其与转台5同心回转。

③蜗轮加工完成后，退下刀具，换上蜗杆工装的拖座16(驱动电机17、第二拨杆130、蜗杆角位移传感器、死顶尖111已经安装在拖座16内)，在主轴电机托座9上安装上死顶尖112，移动刀架滑板，在蜗杆上安装环套132，两死顶尖111、112间换装上待测的蜗杆10，安装第一拨杆131。

④取下转台5的安装台502和底座501之间的销钉，使安装台502能够自由转动。

⑤检查蜗轮与蜗杆10的啮合面，移动刀架滑板，调整机床工作台位置，使蜗轮副处于最佳啮合位置。

⑥启动驱动电机，拨杆组件带动蜗杆10转动，通过拨动磁铁504的个数来调整转台5的安装台502和底座501之间的摩擦力，使蜗杆10能够带动蜗轮和安装台502平稳转动。

⑦通过蜗轮角位移传感器和蜗杆角位移传感器，检测蜗轮副的传动精度。

⑧依据检测到的传动精度状况，若需要进一步加工修正蜗轮，拆下蜗杆、蜗杆工装的拖座、死顶尖，换上加工蜗轮用的拖座。在转台的安装台和底座间通过销钉固定，然后根据传动精度状况调整机床参数，对蜗轮副进行加工修正；若精度状况满足要求，则完成了蜗轮的加工。

该方法可以实现被加工蜗轮一次安装，蜗轮不脱离加工机床的状态下进行检测，免除被加工蜗轮反复拆装带来的测量误差和加工误差，从而大大提高蜗轮副的整体精度，大大缩短和简化整个检测过程。

该方法免除角位移传感器反复拆装带来的测量误差和蜗轮、蜗杆反复拆装带来的加工误差，从而大大提高蜗轮副的整体精度(而不单是蜗轮的精度)，大大缩短和简化整个检测过程。

Claims (9)

1.一种蜗轮副传动精度临床检测装置，包括用于安装蜗轮的转台和安装蜗杆的工装，转台中安装有用于检测蜗轮旋转角度的蜗轮角位移传感器，工装上安装有用于检测蜗杆旋转角度的蜗杆角位移传感器，蜗轮角位移传感器和蜗杆角位移传感器输出连接有蜗轮检测仪，转台和工装间能够切向位移使得蜗杆与蜗轮啮合，其特征在于：所述工装具有托座、位于托座上方的滑板和一对用于支撑蜗杆两端的死顶尖，其中一死顶尖固定在托座上，另一死顶尖固定在机床的主轴电机拖座上，滑板能够滑动来调节两死顶尖之间的距离；托座设置有驱动电机，驱动电机驱动有齿轮传动组，齿轮传动组的末端齿轮上固定有拨杆组件，拨杆组件带动蜗杆转动且使蜗杆与末端齿轮同轴、同步转动，蜗杆角位移传感器的定子固定在托座上，蜗杆角位移传感器的转子与末端齿轮同轴、同步转动以测量蜗杆的旋转角度；所述转台包括能相对转动的安装台和底座，安装台用于连接蜗轮且连接在底座上，安装台的中心部有朝下的凸柱，凸柱与安装台、底座同轴，所述角位移传感器的转子同轴安装在凸柱上，角位移传感器的定子与底座连接固定；在安装台与底座间的凸柱上还安装有向心推力轴承，该向心推力轴承支撑安装台且保持安装台与底座的同轴度。

2.根据权利要求1所述的蜗轮副传动精度临床检测装置，其特征在于：所述齿轮传动组包括与驱动电机连接的始端齿轮，始端齿轮与所述末端齿轮直接齿合，末端齿轮的中心孔通过一轴承安装在托座侧壁外凸的安装圆柱上，蜗杆角位移传感器的转子通过又一轴承固定在安装圆柱上；拨杆组件包括垂直固定在末端齿轮的端面上的第二拨杆和一端与第二拨杆垂直固定的第一拨杆，第一拨杆的另一端套有环套，环套穿插固定在蜗杆的杆部中。

3.根据权利要求1或2所述的蜗轮副传动精度临床检测装置，其特征在于：所述底座为下端开口的腔体结构且上端具有中心孔，凸柱的下端部穿过该中心孔位于底座的腔体中，蜗轮角位移传感器的转子安装固定在凸柱的下端部且定子固定连接在底座的上端底面；凹槽位于向心推力轴承的外侧；底座的上端面绕其中心轴均布有数个凹槽，这些凹槽呈圆周分布，凹槽中设置有南北极与转台轴向同向的磁铁，磁铁的长度大于安装台下底面与底座上端面间的距离。

4.根据权利要求3所述的一种蜗轮副传动精度临床检测装置，其特征在于：所述安装台设有三个上下贯穿的通孔，该三个通孔均匀分布于圆心位于安装台中心轴上的一圆周上，通孔的上端部为沉孔，底座的上端面设有对应通孔的螺纹孔，通孔和螺纹孔中可拆卸式安装有一销钉，该销钉能将安装台固定到底座上，该销钉拆卸时安装台能够相对于底座自由转动。

5.根据权利要求4所述的一种蜗轮副传动精度临床检测装置，其特征在于：所述底座的下端部具有径向朝腔体外的弧形台阶，弧形台阶的边缘部均布有六个用于连接机床工作台的U型槽，U型槽开口朝外。

6.根据权利要求4所述的一种蜗轮副传动精度临床检测装置，其特征在于：所述安装台的上端面设有十二个螺纹安装孔，这些螺纹安装孔均匀分布于圆心位于安装台中心轴上的一圆周上，螺纹安装孔位于通孔内侧,螺纹孔用于将蜗轮或蜗轮的胎具固定到安装台上。

7.根据权利要求1或2所述的蜗轮副传动精度临床检测装置，其特征在于：所述托座采用机床的刀架托座，所述滑板采用机床的刀架滑板。

8.根据权利要求5或6所述的一种蜗轮副传动精度临床检测装置，其特征在于：所述蜗轮角位移传感器和蜗杆角位移传感器均内置联轴节。

9.一种蜗轮副传动精度临床检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

①在机床加工蜗轮前在机床工作台上安装转台，将转台的底座通过其U型槽螺栓固定在机床工作台上，使转台底座和机床工作台同心、同步回转；

②安装销钉，使转台的安装台和底座间固定在一起；

③将胎具安装到转台的安装台上使胎具与安装台成为整体，通过胎具调整蜗轮中心的高度，将待加工的蜗轮安装到胎具中并调整其与转台同心回转；

④蜗轮加工完成后，退下刀具，换上蜗杆工装，在主轴电机托座上安装上死顶尖，调整拖座与主轴电机拖座之间的距离来安装蜗杆，然后安装第一拨杆；

⑤取下转台的安装台和底座之间的销钉，使安装台能够相对于底座自由转动；

⑥移动刀架滑板，调整机床工作台位置，使蜗轮副处于最佳啮合位置；

⑦启动蜗杆工装的驱动电机，拨杆组件带动蜗杆转动，通过拨动磁铁个数来调整转台的安装台和底座之间的摩擦力，使蜗杆能够带动蜗轮和安装台平稳转动；

⑧通过转台角位移传感器和蜗杆角位移传感器，检测蜗轮副的传动精度；

⑨依据检测到的传动精度状况，若需要进一步加工修正蜗轮，则拆下蜗杆及蜗杆工装，将转台的安装台和底座间通过销钉固定，然后根据传动精度状况调整机床参数，对蜗轮副进行加工修正；若精度状况满足要求，则完成了蜗轮的加工。