CN204679034U - 重力自适应式非圆齿轮误差双面啮合检测装置 - Google Patents
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Abstract
一种重力自适应式非圆齿轮误差双面啮合检测装置，包括基座、非圆齿轮装载平台和圆柱齿轮装载平台。基座和非圆齿轮装载平台固定不动，圆柱齿轮装载平台随着两齿轮副的啮合中心距的变化而沿导杆移动。利用步进电机作为动力输入，经由蜗轮蜗杆减速将回转运动传递给主轴。用导向轮引导的系有重物的绳子来拉紧动座，以此来保持被测元件非圆齿轮和标准元件圆柱齿轮之间的双面啮合状态，结构简单，可靠有效。在检测过程中，两齿轮副啮合时的中心距变化量、两齿轮啮合时的实时转角可以分别利用光栅传感器和编码器测量记录，不仅实现了多参数的同时检测而且还提高了检测效率。
Description
技术领域
本实用新型属于仪器测量技术领域，具体涉及一种非圆齿轮误差双面啮合检测装置。
背景技术
随着计算机技术的发展和数控机床的出现，使得非圆齿轮的设计和加工变得越来越容易，但是对于非圆齿轮误差检测却鲜有研究，非圆齿轮的检测装置也少之又少，没有非圆齿轮的检测装置来评定非圆齿轮的误差就无法评定加工非圆齿轮质量的优劣，同时非圆齿轮测量手段的落后限制了非圆齿轮机构大批量生产，因此开发非圆齿轮检测装置有利于推动非圆齿轮的研究和应用。
国内唐德威提出了非圆齿轮的单面啮合和双面啮合检测方法，其原理是利用标准齿轮和圆柱齿轮啮合的变中心距传动的方案，结合计算机、光栅测量及数控技术与控制手段来实现误差检测的。北京工业大学的石照耀发明的非圆齿轮误差单面啮合滚动点扫描测量装置实现检测非圆齿轮相关参数。其原理基于两电机实现联动来变化中心距达到两齿轮单面啮合状态，这样的设计对控制***的要求相当高，同时联动的电机也会产生误差，成本高不容易推广使用。天津大学发明的非圆齿轮齿廓总偏差测量装置是基于极坐标测量方法，利用测球对齿廓进行直接测量。该种方法在测量前需要计算出采样点的特征，测量过程中测球的磨损会影响测量的精度。
发明内容
本实用新型目的是提供一种重力自适应式非圆齿轮误差双面啮合检测装置，能够实现非圆齿轮的自动检测，大大地提高了非圆齿轮的检测效率。
为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：
包括基座、非圆齿轮装载平台和圆柱齿轮装载平台。基座和非圆齿轮装载平台固定不动，圆柱齿轮装载平台随着两齿轮副的啮合中心距的变化而沿导杆移动。
所述基座包括一个矩形的壳体、两个导杆、光栅传感器。两个平行的导杆通过螺钉联接安装在基座上；直线轴承安装在导杆上，可沿导杆方向滑动；光栅传感器的标尺光栅通过螺钉联接安装在基座上。
所述非圆齿轮装载平台包括定座、步进电机、电机支架、联轴器、蜗杆支架、蜗杆、蜗轮、第一心轴、导向轮、重物、绳子、小圆螺母、第一编码器、第一编码器支架。电机支架、蜗杆支架通过螺钉联接安装在定座上，第一编码器支架通过螺钉联接安装在蜗杆支架上，步进电机用螺钉安装在电机支架上， 电机轴与联轴器相连，联轴器的另一端与蜗杆轴相连。蜗杆安装在蜗杆支架上，电机轴、联轴器轴和蜗杆轴在同一轴线上，蜗杆随电机同步转动。第一编码器通过螺钉安装在第一编码器支架上。第一心轴通过高精度圆锥滚子轴承竖直安装在定座上。第一心轴上安装蜗轮和非圆齿轮，并用小圆螺母压紧，第一编码器的轴与第一心轴的上端相连，可与第一心轴同步转动。蜗杆通过摩擦力带动非圆齿轮和第一心轴的转动。蜗杆与安装在第一心轴上的蜗轮啮合来传递运动。导向轮安装在定座的两个侧面，绳子端头与重物相连并经由导向轮与圆柱齿轮装载平台相连。
所述圆柱齿轮装载平台包括标准圆柱齿轮、第二心轴、圆螺母、第二编码器、第二编码器支架、动座。第二心轴通过高精度圆锥滚子轴承竖直安装在动座上，并可以随轴承以铅垂线为轴线转动。标准圆柱齿轮安装在第二心轴的轴肩上并用圆螺母压紧。第二编码器支架通过螺钉安装在动座上，第二编码器通过螺钉联接安装在第二编码器支架上，第二编码器的轴与第二心轴的上端相连，可与第二心轴同步转动。光栅传感器的读数头部分通过螺钉安装在动座的侧面。定座通过螺钉联接安装在基座上，动座通过螺钉联接安装在直线轴承上，并可沿着导杆移动。挂有重物的绳子一端系在动座上并通过安装在定座上的导向轮引导，牵引动座沿导杆移动。
本实用新型的有益效果：
1、本实用新型省去了复杂的控制驱动，利用步进电机作为动力输入，经由蜗轮蜗杆减速将回转运动传递给主轴，结构简单可靠。
2、用导向轮引导的系有重物的绳子来拉紧动座，以此来保持被测元件非圆齿轮和标准元件圆柱齿轮之间的双面啮合状态，结构简单，方法可靠有效。
3、在检测过程中，两齿轮副啮合时的中心距变化量、两齿轮啮合时的实时转角可以分别利用光栅传感器和编码器测量记录，不仅实现了多参数的同时检测而且还提高了检测效率。
附图说明
图1为本实用新型的结构等轴侧视示意图。
图2为本实用新型的结构前视示意图。
图3为本实用新型的结构俯视示意图。
图4为本实用新型的结构左视示意图。
图5为本实用新型的蜗杆与电机联接安装、蜗杆与蜗轮啮合俯视示意图。
图6为本实用新型的蜗杆与电机联接安装左视示意图。
图中：Ⅰ.基座、Ⅱ.非圆齿轮装载平台、Ⅲ.圆柱齿轮装载平台、1.重物、 2.绳子、3.导向轮、4.步进电机、5.电机支架、6.联轴器、7.蜗杆支架、8.蜗杆、9.第一编码器支架、10.第一编码器、11.小圆螺母、12.非圆齿轮、13.蜗轮、14.心轴、15.第二编码器、16.圆螺母、17.第二编码器支架、18.标准圆柱齿轮，为标准元件、19.第二心轴、20.导杆、21.光栅传感器、22.直线轴承。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的具体实施方式进行描述。
如图1－图4所示，包括基座Ⅰ、非圆齿轮装载平台Ⅱ和圆柱齿轮装载平台Ⅲ。基座Ⅰ和非圆齿轮装载平台Ⅱ固定不动，圆柱齿轮装载平台Ⅲ随着两齿轮副的啮合中心距的变化而沿导杆20移动。
基座Ⅰ包括一个矩形的铝合金铸造壳体、两个导杆20、光栅传感器21。两个平行的导杆通过螺钉联接安装在基座Ⅰ上；直线轴承22安装在导杆20上，可沿导杆20方向滑动；光栅传感器21的标尺光栅通过螺钉联接安装在基座Ⅰ上。
非圆齿轮装载平台Ⅱ包括定座、步进电机4、电机支架5、联轴器6、蜗杆支架7、蜗杆8、蜗轮13、第一心轴14、导向轮3、重物1、绳子2、小圆螺母11、第一编码器10、第一编码器支架9。如图5所示，电机支架5、蜗杆支架7通过螺钉联接安装在定座上，第一编码器支架9通过螺钉联接安装在蜗杆支架7上，步进电机4用螺钉安装在电机支架5上，电机轴与联轴器6相连，联轴器6的另一端与蜗杆轴相连。蜗杆8安装在蜗杆支架7上，电机轴、联轴器轴和蜗杆轴在同一轴线上，蜗杆8随电机同步转动。第一编码器10通过螺钉安装在第一编码器支架9上。第一心轴14通过高精度圆锥滚子轴承竖直安装在定座上。第一心轴14上安装蜗轮13和非圆齿轮12，并用小圆螺母11压紧，第一编码器10的轴与第一心轴14的上端相连，可与第一心轴14同步转动。蜗杆8通过摩擦力带动非圆齿轮12和第一心轴14的转动。蜗杆8与安装在第一心轴14上的蜗轮13啮合来传递运动。导向轮3安装在定座的两个侧面，绳子2端头与重物1相连并经由导向轮3与圆柱齿轮装载平台Ⅲ相连。该部分实现的传动过程是：步进电机主轴的回转运动通过联轴器传递给蜗杆8，蜗杆8的回转运动通过与蜗轮13的啮合传递给蜗轮13。蜗轮13通过摩擦力带动第一心轴14、非圆齿轮12和第一编码器10的轴同步转动。同时，转动的非圆齿轮12与标准圆柱齿轮18啮合，驱动标准圆柱齿轮18转动。
圆柱齿轮装载平台Ⅲ包括标准圆柱齿轮18、第二心轴19、圆螺母16、第二编码器15、第二编码器支架17、动座、直线轴承22。第二心轴19通过高精度圆锥滚子轴承竖直安装在动座上，并可以随轴承以铅垂线为轴线转动。标准圆 柱齿轮18安装在第二心轴19的轴肩上并用圆螺母16压紧。第二编码器支架17通过螺钉安装在动座上，第二编码器15通过螺钉联接安装在第二编码器支架17上，第二编码器10的轴与第二心轴19的上端相连，可与第二心轴19同步转动。光栅传感器21的读数头部分通过螺钉安装在动座的侧面。定座通过螺钉联接安装在基座上，动座通过螺钉联接安装在直线轴承22上，并可沿着导杆20移动。挂有重物1的绳子2一端系在动座上并通过安装在定座上的导向轮引导，牵引动座沿导杆20移动，以实现非圆齿轮12与标准圆柱齿轮18在啮合时候有一个恒定的力使之保持啮合接触状态，达到双面啮合的效果。
本实用新型的工作过程如下：
电机4与联轴器6相连，把动力输入到蜗杆8，实现蜗杆的回转运动。蜗杆8与蜗轮13啮合带动蜗轮13转动，蜗轮13带动第一心轴14、非圆齿轮12、小圆螺母11和第一编码器10的轴以铅垂线为轴心做回转运动。第一编码器10实时记录非圆齿轮12的转角信息。标准圆柱齿轮18与非圆齿轮12之间恒定的啮合力由系在绳子2上的重物1的重力提供，故非圆齿轮12带动标准圆柱齿轮18整周旋转。该齿轮副的两个齿轮分别是标准圆柱齿轮18和非圆齿轮12，在啮合时是变中心距传动，利用光栅传感器20记录两齿轮啮合时的中心距的实时变动量。转动的标准圆柱齿轮18带动第二心轴19、圆螺母16、第二编码器15的轴同步转动，第二编码器15记录标准圆柱齿轮18转角的实时参数。将第一编码器10记录非圆齿轮12转角参数的信息、第二编码器15记录标准圆柱齿轮18转角参数的信息和光栅传感器21记录两齿轮啮合的中心距的参数传入计算机中，即可分析传动比函数误差、非圆齿轮的节曲线误差和齿轮的各项误差。
Claims (1)
1.一种重力自适应式非圆齿轮误差双面啮合检测装置，其特征在于：包括基座(Ⅰ)、非圆齿轮装载平台(Ⅱ)和圆柱齿轮装载平台(Ⅲ)；基座(Ⅰ)和非圆齿轮装载平台(Ⅱ)固定不动，圆柱齿轮装载平台(Ⅲ)随着两齿轮副的啮合中心距的变化而沿导杆(20)移动；
所述的基座(Ⅰ)包括一个矩形的壳体、两个导杆(20)、光栅传感器(21)；两个平行的导杆(20)通过螺钉联接安装在基座(Ⅰ)上；直线轴承(22)安装在导杆(20)上，可沿导杆(20)方向滑动；光栅传感器(21)的标尺光栅通过螺钉联接安装在基座(Ⅰ)上；
所述的非圆齿轮装载平台(Ⅱ)包括定座、步进电机(4)、电机支架(5)、联轴器(6)、蜗杆支架(7)、蜗杆(8)、蜗轮(13)、第一心轴(14)、导向轮(3)、重物(1)、绳子(2)、小圆螺母(11)、第一编码器(10)、第一编码器支架(9)；电机支架(5)、蜗杆支架(7)通过螺钉联接安装在定座上，第一编码器支架(9)通过螺钉联接安装在蜗杆支架(7)上，步进电机(4)用螺钉安装在电机支架(5)上，电机轴与联轴器(6)相连，联轴器(6)的另一端与蜗杆轴相连；蜗杆(8)安装在蜗杆支架(7)上，电机轴、联轴器轴和蜗杆轴在同一轴线上，蜗杆(8)随电机同步转动；第一编码器(10)通过螺钉安装在第一编码器支架(9)上；第一心轴(14)通过高精度圆锥滚子轴承竖直安装在定座上；第一心轴(14)上安装蜗轮(13)和非圆齿轮(12)，并用小圆螺母(11)压紧，第一编码器(10)的轴与第一心轴(14)的上端相连，可与第一心轴(14)同步转动；蜗杆(8)通过摩擦力带动非圆齿轮(12)和第一心轴(14)的转动；蜗杆(8)与安装在第一心轴(14)上的蜗轮(13)啮合来传递运动；导向轮(3)安装在定座的两个侧面，绳子(2)端头与重物(1)相连并经由导向轮(3)与圆柱齿轮装载平台(Ⅲ)相连；
所述的圆柱齿轮装载平台(Ⅲ)包括标准圆柱齿轮(18)、第二心轴(19)、圆螺母(16)、第二编码器(15)、第二编码器支架(17)、动座、直线轴承(22)；第二心轴(19)通过高精度圆锥滚子轴承竖直安装在动座上，并可以随轴承以铅垂线为轴线转动；标准圆柱齿轮(18)安装在第二心轴(19)的轴肩上并用圆螺母(16)压紧；第二编码器支架(17)通过螺钉安装在动座上，第二编码器(15)通过螺钉联接安装在第二编码器支架(17)上，第二编码器(15)的轴与第二心轴(19)的上端相连，可与第二心轴(19)同步转动；光栅传感器(21)的读数头部分通过螺钉安装在动座的侧面；定座通过螺钉联接安装在基座上，动座通过螺钉联接安装在直线轴承(22)上，并可沿着导杆(20)移动；挂有重物(1)的绳子(2)一端系在动座上并通过安装在定座上的导向轮引导，牵引动座沿导杆(20)移动。
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