一種諧波減速器用柔性齒輪的切削誤差測量方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及諧波減速器用柔性齒輪，特指一種諧波減速器用柔性齒輪的切削誤差測量方法。激光探頭發(fā)出兩道距離一定的平行激光束，分別射在不同的齒面上，再由探頭輸出各自測出的距離。若出現(xiàn)過切或欠切，齒厚必然會(huì)發(fā)生變化，從而導(dǎo)致探頭輸出信號(hào)的變化，由滾齒機(jī)的切削深度和刀具磨損引起的切削誤差就可以由輸出信號(hào)的差異計(jì)算出來，同時(shí)還可以通過旋轉(zhuǎn)齒輪，測量其全齒來降低由于調(diào)整齒輪和探頭相對(duì)位置引起的定位誤差，達(dá)到制造質(zhì)量控制的要求。
【專利說明】一種諧波減速器用柔性齒輪的切削誤差測量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及諧波減速器用柔性齒輪，通過激光探頭和旋轉(zhuǎn)測量臺(tái)系統(tǒng)對(duì)齒廓的切削誤差進(jìn)行測量；為減小傳統(tǒng)測量方法中千分尺和范Kuven線對(duì)測量過程造成的不便和對(duì)測量結(jié)果造成的誤差，本發(fā)明專利提出了一種諧波減速器用柔性齒輪的切削誤差測量方法，屬于先進(jìn)裝備精密制造技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]諧波減速器主要結(jié)構(gòu)分別為諧波發(fā)生器、柔性外齒齒輪和剛性內(nèi)齒齒圈。諧波減速器具有較高的減速率且?guī)缀醪淮嬖邶X側(cè)間隙，它以高定位精度、較好的可重復(fù)性、高轉(zhuǎn)矩、高效率和低磨損等特點(diǎn)在工業(yè)機(jī)器人、機(jī)床、醫(yī)療器械和航天器等方面受到廣泛應(yīng)用。由于多應(yīng)用在精密制造業(yè)，諧波減速器零部件的尺寸公差要求也越來越嚴(yán)格，因此為保證其零部件的制造精度，必須精確測量零部件的切削誤差并同時(shí)將誤差信息反饋給機(jī)床從而控制制造精度。然而，對(duì)于諧波減速器而言，柔性齒輪的制造精度控制尤為困難，其切削精度大概只在幾個(gè)微米之間，會(huì)大大影響諧波減速器的性能。一般對(duì)柔性齒輪的切削誤差的測量，是通過測量一個(gè)由柔性齒輪、范Kuven線和千分尺組成的系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)的。將線嵌在相鄰兩齒之間，用千分尺壓住線并測量此時(shí)的齒頂圓直徑，如果切削過程中出現(xiàn)過切，那么相鄰兩齒之間的間距會(huì)增加，范Kuven線會(huì)向齒輪中心移動(dòng)，利用這種方法得到的測量數(shù)據(jù)與參考數(shù)據(jù)比較就能得到柔性齒輪的切削誤差。但是實(shí)際操作起來非常困難，因?yàn)辇X輪尺寸非常小，還具有很好的彈性，并且在測量時(shí)必須停止切削，這使得整個(gè)測量過程不穩(wěn)定、效率低而且數(shù)據(jù)很難保證精確?；邶X輪尺寸過小難以測量，同時(shí)要保證尺寸精度和測量效率的問題，本發(fā)明專利提出一種使用兩個(gè)激光探頭和旋轉(zhuǎn)測量臺(tái)的測量系統(tǒng)對(duì)柔性齒輪的切削誤差進(jìn)行非接觸式、無彈性變形的測量方法，能有效提高測量精度和測量效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明專利涉及的諧波減速器用柔性齒輪切削誤差的測量系統(tǒng)由兩個(gè)平行激光探頭和旋轉(zhuǎn)測量臺(tái)構(gòu)成，激光探頭發(fā)出兩道距離一定的平行激光束，分別射在不同的齒面上，再由探頭輸出各自測出的距離。若出現(xiàn)過切或欠切，齒厚必然會(huì)發(fā)生變化，從而導(dǎo)致探頭輸出信號(hào)的變化，由滾齒機(jī)的切削深度和刀具磨損引起的切削誤差就可以由輸出信號(hào)的差異計(jì)算出來。同時(shí)還可以通過旋轉(zhuǎn)齒輪，測量其全齒來降低由于調(diào)整齒輪和探頭相對(duì)位置引起的定位誤差，達(dá)到制造質(zhì)量控制的要求。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0004]圖1測量系統(tǒng)示意圖；
1-激光探頭；2-柔性齒輪；3_旋轉(zhuǎn)測量臺(tái)。
[0005]圖2參考齒輪校準(zhǔn)測量示意圖；
m10-激光探頭I測量出的距離-Jii20-激光探頭2測量出的距離；β c齒輪旋轉(zhuǎn)的角度；探頭到節(jié)圓的距離；〃Α-兩探頭測出距離相等時(shí)轉(zhuǎn)過的角度兩個(gè)激光探頭間距離。
[0006]圖3待測齒輪的測量示意圖；
III1-激光探頭I測量出的距離-Jn2-激光探頭2測量出的距離'Hh-兩探頭測出的距離相等時(shí)的距離；-兩探頭測出的距離相等時(shí)轉(zhuǎn)過的角度；Λ α-切削誤差。
[0007]圖4旋轉(zhuǎn)一圈兩 測頭測量差值示意圖。
[0008]圖5旋轉(zhuǎn)多圈測量后各齒輪的測量平均值A(chǔ)mave示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0009](I)如圖1測量系統(tǒng)示意圖，利用靜壓圓柱夾具將柔性齒輪固定安裝在旋轉(zhuǎn)測量臺(tái)上，測量臺(tái)通過步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)；再將兩個(gè)激光探頭平行固定在與齒輪同等高度處，激光探頭采用LC-2420型激光位移傳感器，分辨率為IOnm ;兩個(gè)位移傳感器通過AD模塊與計(jì)算機(jī)相連，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集與計(jì)算。
[0010](2)在實(shí)際測量前，先選擇圖2中柔性外齒齒輪作為參考齒輪進(jìn)行校準(zhǔn)測量；調(diào)節(jié)兩平行探頭之間的距離，使得激光在齒面上的兩個(gè)測量點(diǎn)均位于齒輪節(jié)圓上，這樣可以將測量點(diǎn)周圍的小范圍測量區(qū)域看成一條直線；如圖2所示，在測量參考齒輪的兩個(gè)輪齒時(shí)，隨著齒輪的順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，^逐漸減小，《2(1逐漸增大，當(dāng)轉(zhuǎn)過β a后二者相等時(shí)即是兩個(gè)探頭到節(jié)圓的距離，此時(shí)兩個(gè)測量點(diǎn)均位于節(jié)圓上。
[0011]所述的參考齒輪指切削誤差滿足誤差范圍內(nèi)的柔性齒輪，并視該齒輪切削誤差為O ；
誤差范圍一般參考齒輪精度相關(guān)國標(biāo)，具體的誤差范圍視實(shí)際加工的技術(shù)要求而定。
[0012](3)換上需要測量的齒輪后，轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪進(jìn)行測量，此時(shí)得出的轉(zhuǎn)動(dòng)角度與測量距離之間的關(guān)系如圖3所示，為兩探頭測出的相等距離，與參考齒輪比較，~與叫間的誤差Δ a即為切削誤差；但是圖2和圖3所表示的切削誤差均是在不考慮齒輪偏心誤差、轉(zhuǎn)動(dòng)誤差及其他誤差的情況下得到的理論值，要得到實(shí)際精確誤差需要將外部影響因素考慮在內(nèi)。
[0013]所述需要測量的齒輪與參考齒輪應(yīng)為同種齒輪。
[0014](4)數(shù)據(jù)收集及計(jì)算:測量臺(tái)通過步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，每轉(zhuǎn)一次收集一次數(shù)據(jù)，因此收集的數(shù)據(jù)以離散的形式出現(xiàn)，通過計(jì)算可以比較精確的求出其誤差，在水平面內(nèi)建立X-Y坐標(biāo)系，Y軸與激光平行，由圖3可知當(dāng)探頭2測量的距離(即ffi2)等于仏時(shí)，探頭I的測量結(jié)果可用碑\+2八(！表不，則》i與》2可表不為
【權(quán)利要求】
1.一種諧波減速器用柔性齒輪的切削誤差測量方法，其特征在于所述測量方法包括如下步驟: (1)利用靜壓圓柱夾具將柔性齒輪固定安裝在旋轉(zhuǎn)測量臺(tái)上，測量臺(tái)通過步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)；再將兩個(gè)激光探頭平行固定在與齒輪同等高度處； (2)在實(shí)際測量前，先對(duì)參考齒輪進(jìn)行校準(zhǔn)測量；調(diào)節(jié)兩平行探頭之間的距離，使得激光在齒面上的兩個(gè)測量點(diǎn)均位于齒輪節(jié)圓上，此時(shí)激光探頭I測量出的距離等于激光探頭2測量出的距離?2(ι等于探頭到節(jié)圓的距離仏； (3)換上需要測量的齒輪后，轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪進(jìn)行測量，《Β為兩探頭測出的距離相等時(shí)的距離，與參考齒輪比較，與》!3間的誤差Δ a即為切削誤差,為理論值； (4)數(shù)據(jù)收集及 計(jì)算:測量臺(tái)通過步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，每轉(zhuǎn)一次收集一次數(shù)據(jù)，因此收集的數(shù)據(jù)以離散的形式出現(xiàn)，通過計(jì)算求出切削誤差的精確值，在水平面內(nèi)建立X-Y坐標(biāo)系，Y軸與激光平行，當(dāng)探頭2測量的距離m2等于mA時(shí)，探頭I的測量結(jié)果可用mA+2 Λ α表示，則》i與m2可表示為
2.如權(quán)利要求1所述的一種諧波減速器用柔性齒輪的切削誤差測量方法，其特征在于:所述激光探頭采用LC-2420型激光位移傳感器，分辨率為IOnm ;兩個(gè)位移傳感器通過AD模塊與計(jì)算機(jī)相連，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集與計(jì)算。
3.如權(quán)利要求1所述的一種諧波減速器用柔性齒輪的切削誤差測量方法，其特征在于所述使得激光在齒面上的兩個(gè)測量點(diǎn)均位于齒輪節(jié)圓上指:在測量參考齒輪的兩個(gè)輪齒時(shí)，參考齒輪沿順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，《K)逐漸減小，逐漸增大，當(dāng)轉(zhuǎn)過^后二者相等時(shí)即是兩個(gè)探頭到節(jié)圓的距離，此時(shí)兩個(gè)測量點(diǎn)均位于節(jié)圓上。
4.如權(quán)利要求1所述的一種諧波減速器用柔性齒輪的切削誤差測量方法，其特征在于:所述的參考齒輪指切削誤差滿足誤差范圍內(nèi)的柔性齒輪，并視該齒輪切削誤差為O。
5.如權(quán)利要求1所述的一種諧波減速器用柔性齒輪的切削誤差測量方法，其特征在于:所述需要測量的 齒輪與參考齒輪應(yīng)為同種齒輪。
【文檔編號(hào)】G01B11/04GK103954447SQ201410046137
【公開日】2014年7月30日 申請(qǐng)日期:2014年2月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月10日
【發(fā)明者】孔德軍, 張壘, 付貴忠, 王文昌, 葉存冬, 王進(jìn)春 申請(qǐng)人:常州大學(xué)