專利名稱：蝸桿誤差檢測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種蝸桿檢測裝置，特別涉及一種蝸桿誤差檢測裝置。
背景技術(shù)：
蝸桿傳動是機械裝備中常用的傳動類型，具有傳動比范圍寬(通常一級傳動比可 達5 100)、結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、運動平穩(wěn)、噪聲低等特點。蝸桿誤差檢測是保證成品蝸桿用于機械設(shè)備并正常運轉(zhuǎn)的關(guān)鍵程序，而蝸桿的誤 差檢測比較復雜，特別是對于較為復雜的的螺旋面，誤差檢測是本領(lǐng)域亟待解決的難題。現(xiàn) 有技術(shù)中，蝸桿的檢測很普遍的采用蝸桿與蝸輪配對滾動后觀察接觸區(qū)的大小和位置，這 種方法雖然能比較直觀的控制蝸輪副的嚙合質(zhì)量，但檢驗人員的主觀參與較多，僅憑經(jīng)驗 判斷，而且檢測結(jié)果對于分析誤差來源和提高嚙合質(zhì)量的指導作用不大。隨著科學技術(shù)的 發(fā)展，作為精密傳動，對于蝸桿精度的要求越來越高，靠觀察齒面接觸斑點來判斷制造精度 和憑經(jīng)驗進行修正加工越來越不現(xiàn)實且效率很低。為解決以上問題，分別檢測被測蝸桿與標準蝸桿，并將二者數(shù)據(jù)進行對比，得到誤 差值即為被測蝸桿的誤差。還有就是在計算機里生成標準蝸桿模型，通過被檢測蝸桿驅(qū)動 檢測觸頭運動，從而采集到蝸桿的齒面參數(shù)并與標準蝸桿模型對比；但是由于檢測觸頭支 撐需要承受彎矩，變形后會對檢測結(jié)果產(chǎn)生不良影響；檢測觸頭具有較多的自由度，檢測的 數(shù)據(jù)將觸頭的各個自由度誤差積累后輸送至計算機，影響最終的檢測結(jié)果。因此，需要一種蝸桿誤差檢測裝置，檢測時避免人為參與的主觀性和由于檢測觸 頭的剛性問題以及自由度問題影響蝸桿誤差檢測結(jié)果的準確性問題，能夠較為精確的檢測 蝸桿的齒面幾何誤差，且具有較強的通用性。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供蝸桿誤差檢測裝置，檢測時避免人為參與的主觀 性和由于檢測觸頭的剛性問題以及自由度問題影響蝸桿誤差檢測結(jié)果的準確性問題，能夠 較為精確的檢測蝸桿的齒面幾何誤差，且具有較強的通用性，結(jié)構(gòu)相對于現(xiàn)有的檢測裝置 來說簡單緊湊，降低檢測成本，使用簡單方便。本發(fā)明的蝸桿誤差檢測裝置，包括機身、主軸單元和測量單元，所述主軸單元包括 基座和設(shè)置于基座上的主軸、被測工件夾具、尾座以及用于驅(qū)動主軸轉(zhuǎn)動的主軸電機，所述 被測工件夾具與主軸在圓周方向固定配合；
所述基座以可沿軸向往復滑動的方式單自由度設(shè)置于機身，機身上設(shè)置用于驅(qū)動基座 沿機身往復滑動的基座電機；所述基座在基座電機驅(qū)動下沿機身滑動的速度與被測工件轉(zhuǎn) 動時螺旋齒驅(qū)動蝸輪轉(zhuǎn)動的線速度絕對值相同，方向相反；
所述測量單元包括測量觸頭、測量觸頭底座和數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)，所述測量觸頭底座 固定設(shè)置于機身，所述測量觸頭通過一與主軸軸線平行的套桿結(jié)構(gòu)設(shè)置于測量觸頭底座， 所述套桿結(jié)構(gòu)包括外套管和內(nèi)套桿，測量觸頭設(shè)置于內(nèi)套桿外側(cè)端部并與被測工件齒面沿軸向接觸，內(nèi)套桿設(shè)置有對其施加將測量觸頭壓在被測工件齒面上預緊力的壓縮彈簧； 數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)包括
主軸轉(zhuǎn)速傳感器，用于通過檢測主軸轉(zhuǎn)速得到被測工件螺旋齒的軸向線速度； 基座電機轉(zhuǎn)速傳感器，用于通過檢測基座電機轉(zhuǎn)速得到基座沿機身滑動的速度； 壓力傳感器，設(shè)置于壓縮彈簧底部用于采集壓縮彈簧的壓縮力； 中心處理器，用于接收主軸轉(zhuǎn)速傳感器、基座電機轉(zhuǎn)速傳感器和壓力傳感器數(shù)據(jù)信號 并進行誤差分析；
輸出設(shè)備，用于接收中心處理器的命令信號，輸出檢測結(jié)果。進一步，所述套桿結(jié)構(gòu)通過支桿固定設(shè)置于測量觸頭底座，所述支桿包括豎直段 和水平段，所述套桿結(jié)構(gòu)的外套管固定設(shè)置于水平段端部，水平段沿被測工件徑向設(shè)置并 使套桿結(jié)構(gòu)位于被測工件螺旋齒間；
進一步，所述測量觸頭底座以橫向位置可調(diào)的方式固定設(shè)置于機身； 進一步，所述測量觸頭為至少兩個沿被測工件的齒形線并列排列； 進一步，每個測量觸頭對應(yīng)的壓縮彈簧預緊力相同，且倔強系數(shù)相同； 進一步，測量觸頭與被測工件螺旋齒面接觸的端部為球面；
進一步，測量觸頭與被測工件螺旋齒面接觸的端部排列形式與被測工件螺旋齒面的齒 形線相同；
進一步，所述主軸電機和基座電機均為變頻伺服電機，所述主軸電機和基座電機的控 制模塊連接于中心處理器；
進一步，所述基座電機通過滾珠絲杠結(jié)構(gòu)驅(qū)動基座沿機身往復移動。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明的蝸桿誤差檢測裝置，采用在測量誤差時僅驅(qū)動蝸 桿進行軸向和周向運動的結(jié)構(gòu)，使蝸桿本身并不對測量觸頭產(chǎn)生額外的推力，除非蝸桿螺 旋齒面本身具有缺陷，導致測量點不按既定軌跡通過測量觸頭，此時測量觸頭所采集到的 齒面曲線信息與電腦中儲存的數(shù)據(jù)不一致，則可得出蝸桿的螺旋齒幾何誤差；同時，通過測 量觸頭由于產(chǎn)生的壓力與理想壓力的差別，可得到傳動誤差；因此，可以避免由于檢測觸頭 支撐需要承受彎矩，變形后對檢測結(jié)果產(chǎn)生的不良影響；從而不會因檢測觸頭具有較多自 由度的原因使檢測的數(shù)據(jù)將觸頭的各個自由度誤差積累后輸送至計算機，影響最終的檢測 結(jié)果；由此，本發(fā)明檢測時避免人為參與的主觀性和由于檢測觸頭的剛性問題以及自由度 問題影響蝸桿誤差檢測結(jié)果的準確性問題，能夠較為精確的檢測蝸桿的齒面幾何誤差和傳 動誤差，且具有較強的通用性，結(jié)構(gòu)相對于現(xiàn)有的檢測裝置來說簡單緊湊，降低檢測成本， 使用簡單方便。


下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步描述。圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為圖1沿A向視圖3為測量觸頭結(jié)構(gòu)示意圖 圖4為數(shù)據(jù)傳輸原理方框圖。
具體實施例方式圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2為圖1沿A向視圖，圖3為測量觸頭結(jié)構(gòu)示意 圖，圖4為數(shù)據(jù)傳輸原理方框圖，如圖所示本實施例的蝸桿誤差檢測裝置，包括機身2、主 軸單元和測量單元，所述主軸單元包括基座15和設(shè)置于基座15上的主軸12、被測工件夾具 13、尾座4以及用于驅(qū)動主軸12轉(zhuǎn)動的主軸電機10，所述被測工件夾具13與主軸12在圓 周方向固定配合；
所述基座15以可沿軸向往復滑動的方式單自由度設(shè)置于機身2，軸向是指與主軸軸線 平行的方向，設(shè)置方式可采用現(xiàn)有的直線滑軌結(jié)構(gòu)，也可以采用直線軌道槽的結(jié)構(gòu)；機身2 上設(shè)置用于驅(qū)動基座15沿機身2往復滑動的基座電機6 ；所述基座15在基座電機驅(qū)動下 沿機身滑動的速度與被測工件1轉(zhuǎn)動時螺旋齒驅(qū)動蝸輪轉(zhuǎn)動的線速度絕對值相同，方向相 反，是指在被測工件1轉(zhuǎn)動時驅(qū)動與其配合的蝸輪轉(zhuǎn)動，該蝸輪的線速度與基座15在基座 電機驅(qū)動下沿機身滑動的速度絕對值相同，方向相反；
所述測量單元包括測量觸頭9、測量觸頭底座14和數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)，所述測量觸頭 底座14固定設(shè)置于機身2，所述測量觸頭9通過一與主軸軸線平行的套桿結(jié)構(gòu)設(shè)置于測量 觸頭底座14，所述套桿結(jié)構(gòu)包括外套管9c和內(nèi)套桿9a，測量觸頭9設(shè)置于內(nèi)套桿9a外側(cè) 端部并與被測工件1齒面沿軸向接觸，內(nèi)套桿9a設(shè)置有對其施加將測量觸頭9壓在被測工 件1齒面上預緊力的壓縮彈簧％，如圖所示，壓縮彈簧9b設(shè)置于內(nèi)套桿9a內(nèi)側(cè)端，設(shè)定將 測量觸頭9壓在被測工件1齒面上的預緊力；內(nèi)側(cè)端部是指位于外套管9c內(nèi)的端部；如圖 所示，內(nèi)套桿9a設(shè)置用于承受壓縮彈簧9b預緊力的環(huán)形凸臺9e ； 數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)包括
主軸轉(zhuǎn)速傳感器11，用于通過檢測主軸12轉(zhuǎn)速得到被測工件1螺旋齒的軸向線速度； 根據(jù)被測工件的導程和主軸轉(zhuǎn)速可得出被測工件1螺旋齒齒面上各點的軸向線速度；
基座電機轉(zhuǎn)速傳感器16，用于通過檢測基座電機轉(zhuǎn)速得到基座沿機身滑動的速度；利 用電機轉(zhuǎn)速和中間傳動機構(gòu)的參數(shù)，可以得出基座沿機身滑動的速度； 壓力傳感器9d，設(shè)置于壓縮彈簧9b底部用于采集壓縮彈簧的壓縮力； 中心處理器17，用于接收主軸轉(zhuǎn)速傳感器11、基座電機轉(zhuǎn)速傳感器16和壓力傳感器9b 數(shù)據(jù)信號并進行誤差分析；
輸出設(shè)備18，用于接收中心處理器17的命令信號，輸出檢測結(jié)果；輸出設(shè)備可采用視 頻、打印等方式。本發(fā)明在使用時，中心處理器17 (計算機)預先儲存標準蝸桿數(shù)據(jù)，測量觸頭利 用彈簧壓力與壓縮距離之間的對應(yīng)關(guān)系，通過壓力傳感器檢測壓力變化，從而得知彈簧的 壓縮距離；由于基座15在基座電機驅(qū)動下沿機身滑動的速度與被測工件1轉(zhuǎn)動時螺旋齒 驅(qū)動蝸輪轉(zhuǎn)動的線速度絕對值相同，方向相反，因此，補償了蝸桿轉(zhuǎn)動時對測量觸頭的相對 位移；當蝸桿不存在缺陷且轉(zhuǎn)動時，并不會對測量觸頭產(chǎn)生額外的壓迫或者突然放松，也就 是說測量觸頭的壓力應(yīng)該是不變的；當蝸桿存在缺陷，測量觸頭會產(chǎn)生壓縮或者釋放，計算 機根據(jù)主軸轉(zhuǎn)速傳感器、基座電機轉(zhuǎn)速傳感器采集相應(yīng)的轉(zhuǎn)速和蝸桿的導程，計算得出相 應(yīng)點的位置及相應(yīng)的數(shù)據(jù)；對比該點數(shù)據(jù)與儲存在中心處理器中的數(shù)據(jù)，不一致時，則會由 中心處理器直接計算出幾何誤差；根據(jù)整個過程測量觸頭壓力差的累積數(shù)據(jù)，則可測出蝸 桿傳動的傳動誤差；由于檢測時通過彈簧傳遞壓力，利用壓力與壓縮位移之間的關(guān)系得到齒面參數(shù)，作用力并不直接作用與支架，因此，支架自由度較少，且不會變形，使檢測結(jié)果準 確。本實施例中，所述套桿結(jié)構(gòu)通過支桿7固定設(shè)置于測量觸頭底座14，所述支桿7包 括豎直段和水平段，所述套桿結(jié)構(gòu)的外套管9c固定設(shè)置于水平段端部，水平段沿被測工件 1徑向設(shè)置并使套桿結(jié)構(gòu)位于被測工件螺旋齒間；結(jié)構(gòu)簡單，具有較好的剛性和適應(yīng)性。本實施例中，所述測量觸頭底座14以橫向位置可調(diào)的方式固定設(shè)置于機身2，橫 向是指與主軸軸線垂直的水平方向；可采用直線軌道結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)往復滑動的單自由度配合， 也可采用軌道槽結(jié)構(gòu)，均能實現(xiàn)發(fā)明目的；如圖所示，通過滾珠絲杠結(jié)構(gòu)8進行驅(qū)動，本實 施例中，驅(qū)動采用手動；可以根據(jù)被測工件的直徑大小調(diào)整測量觸頭的橫向位置，使本裝置 具有較強的通用性。本實施例中，所述測量觸頭9為至少兩個沿被測工件的齒形線并列排列；本實施 例中，如圖3所示，采用三個沿被測工件的齒形線并列排列，能夠同時采集齒面上多個位置 的螺旋線參數(shù)，提高檢測效率。本實施例中，每個測量觸頭9對應(yīng)的壓縮彈簧9b預緊力相同，且倔強系數(shù)相同；提 高效率，避免使計算復雜化。本實施例中，測量觸頭9與被測工件1螺旋齒面接觸的端部為球面；減小接觸面 積，更適用于對于螺紋表面進行線測量，提高檢測精度。本實施例中，測量觸頭9與被測工件1螺旋齒面接觸的端部排列形式與被測工件 1螺旋齒面的齒形線相同；具有適形功能，使各個測量觸頭具有同步性，保證彈簧壓縮比的 一致性，從而利于得到精確的數(shù)據(jù)。本實施例中，所述主軸電機10和基座電機6均為變頻伺服電機，所述主軸電機10 和基座電機6的控制模塊連接于中心處理器并受中心處理器控制，如圖4所示，主軸電機10 的控制模塊IOa和基座電機6的控制模塊6a ；變頻伺服電機能夠精確的控制轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩， 保證測量結(jié)果的準確性。 本實施例中，所述基座電機6通過滾珠絲杠結(jié)構(gòu)5驅(qū)動基座15沿機身2往復移動， 結(jié)構(gòu)簡單緊湊，運行精度高。 最后說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較 佳實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當理解，可以對本發(fā)明的技 術(shù)方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本 發(fā)明的權(quán)利要求范圍當中。
權(quán)利要求
一種蝸桿誤差檢測裝置，其特征在于包括機身、主軸單元和測量單元，所述主軸單元包括基座和設(shè)置于基座上的主軸、被測工件夾具、尾座以及用于驅(qū)動主軸轉(zhuǎn)動的主軸電機，所述被測工件夾具與主軸在圓周方向固定配合；所述基座以可沿軸向往復滑動的方式單自由度設(shè)置于機身，機身上設(shè)置用于驅(qū)動基座沿機身往復滑動的基座電機；所述基座在基座電機驅(qū)動下沿機身滑動的速度與被測工件轉(zhuǎn)動時螺旋齒驅(qū)動蝸輪轉(zhuǎn)動的線速度絕對值相同，方向相反；所述測量單元包括測量觸頭、測量觸頭底座和數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)，所述測量觸頭底座固定設(shè)置于機身，所述測量觸頭通過一與主軸軸線平行的套桿結(jié)構(gòu)設(shè)置于測量觸頭底座，所述套桿結(jié)構(gòu)包括外套管和內(nèi)套桿，測量觸頭設(shè)置于內(nèi)套桿外側(cè)端部并與被測工件齒面沿軸向接觸，內(nèi)套桿設(shè)置有對其施加將測量觸頭壓在被測工件齒面上預緊力的壓縮彈簧；數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)包括主軸轉(zhuǎn)速傳感器，用于通過檢測主軸轉(zhuǎn)速得到被測工件螺旋齒的軸向線速度；基座電機轉(zhuǎn)速傳感器，用于通過檢測基座電機轉(zhuǎn)速得到基座沿機身滑動的速度；壓力傳感器，設(shè)置于壓縮彈簧底部用于采集壓縮彈簧的壓縮力；中心處理器，用于接收主軸轉(zhuǎn)速傳感器、基座電機轉(zhuǎn)速傳感器和壓力傳感器數(shù)據(jù)信號并進行誤差分析；輸出設(shè)備，用于接收中心處理器的命令信號，輸出檢測結(jié)果。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蝸桿誤差檢測裝置，其特征在于所述套桿結(jié)構(gòu)通過支桿固 定設(shè)置于測量觸頭底座，所述支桿包括豎直段和水平段，所述套桿結(jié)構(gòu)的外套管固定設(shè)置 于水平段端部，水平段沿被測工件徑向設(shè)置并使套桿結(jié)構(gòu)位于被測工件螺旋齒間。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的蝸桿誤差檢測裝置，其特征在于所述測量觸頭底座以橫向 位置可調(diào)的方式固定設(shè)置于機身。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的蝸桿誤差檢測裝置，其特征在于所述測量觸頭為至少兩個 沿被測工件的齒形線并列排列。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的蝸桿誤差檢測裝置，其特征在于每個測量觸頭對應(yīng)的壓縮 彈簧預緊力相同，且倔強系數(shù)相同。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的蝸桿誤差檢測裝置，其特征在于測量觸頭與被測工件螺旋 齒面接觸的端部為球面。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的蝸桿誤差檢測裝置，其特征在于測量觸頭與被測工件螺旋 齒面接觸的端部排列形式與被測工件螺旋齒面的齒形線相同。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7任一權(quán)利要求所述的蝸桿誤差檢測裝置，其特征在于所述主 軸電機和基座電機均為變頻伺服電機，所述主軸電機和基座電機的控制模塊連接于中心處 理器。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的蝸桿誤差檢測裝置，其特征在于所述基座電機通過滾珠絲 杠結(jié)構(gòu)驅(qū)動基座沿機身往復移動。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種蝸桿誤差檢測裝置，包括機身、主軸單元和測量單元，主軸單元包括基座和設(shè)置于基座上的主軸、被測工件夾具、尾座以及用于驅(qū)動主軸轉(zhuǎn)動的主軸電機，被測工件夾具與主軸在圓周方向固定配合，基座以可沿軸向往復滑動的方式單自由度設(shè)置于機身；采用在測量誤差時僅驅(qū)動蝸桿進行軸向和周向運動的結(jié)構(gòu)，使蝸桿本身并不對測量觸頭產(chǎn)生額外的推力，本發(fā)明檢測時避免人為參與的主觀性和由于檢測觸頭的剛性問題以及自由度問題影響蝸桿誤差檢測結(jié)果的準確性問題，能夠較為精確的檢測蝸桿的齒面幾何誤差和傳動誤差，且具有較強的通用性，結(jié)構(gòu)相對于現(xiàn)有的檢測裝置來說簡單緊湊，降低檢測成本，使用簡單方便。
文檔編號G01M13/02GK101957190SQ20101029834
公開日2011年1月26日 申請日期2010年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月30日
發(fā)明者盧敏, 盧艷, 合燁, 陶榮輝 申請人:盧艷