專利名稱：一種齒輪齒距誤差的快速測量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種齒輪齒距誤差的快速測量方法。
背景技術(shù)：
影響齒輪傳動穩(wěn)定性及準(zhǔn)確性的參數(shù)主要包括齒形誤差，齒距誤差和齒向誤差；其中齒距誤差是一個重要參數(shù)。在傳動過程中，齒距誤差指標(biāo)的超差，會引起明顯雜音，增加齒輪磨損，降低壽命，為此，齒輪生產(chǎn)廠家必須確保齒距誤差控制在一定范圍內(nèi)。齒距誤差指標(biāo)包含單齒齒距偏差Λ/:和齒距累積誤差&。單齒齒距偏差
t/ Af指分度圓上(允許在齒高中部)，實際齒距與公稱齒距之差；齒距累積誤差％是指分
4·,
度圓上(允許在齒高中部)，任意兩個同側(cè)齒面的實際弧長與公稱弧長的差值中的最大絕對值；k個齒距累積誤差A(yù)Apk是k個齒距間的實際弧長與公稱弧長的最大差值(此處定義參考《齒輪手冊2000版下冊》第27篇第16頁)。針對針對單齒齒距偏差和齒距累積誤差兩項指標(biāo)，一般公司要求抽檢合格即可，但部分要求嚴(yán)格的國外廠商為保證其產(chǎn)品質(zhì)量，需要此兩項指標(biāo)百分之百合格，所以齒輪生產(chǎn)公司需要在齒輪產(chǎn)品出廠時全部檢測通過后方可交付客戶。一般測量齒輪齒距誤差的儀器有萬能測齒儀、三坐標(biāo)測量儀、CNC齒輪測量中心等，其測量方法一般有機(jī)械測量法、激光法、電感式長度傳感器法、非接觸式磁感應(yīng)傳感器法。在需要出廠全檢的情況下，齒距檢測效率是影響產(chǎn)量的重要因素，為提高生產(chǎn)效率，必須采用快速測量的方式，最大程度的降低檢測時間，而非接觸式磁感應(yīng)傳感器可以很好地滿足快速測量的要求。目前使用非接觸式磁感應(yīng)傳感器快速測量齒距誤差的一般方法是使用電機(jī)帶動齒輪旋轉(zhuǎn)，等待電機(jī)及齒輪轉(zhuǎn)速達(dá)到并穩(wěn)定在設(shè)定轉(zhuǎn)速后才開始測量。傳感器輸出高低電平信號，測量信號的周期，并根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速和標(biāo)準(zhǔn)齒距換算出時間值代表的齒距值，進(jìn)而計算齒距誤差。這種測量方法一般包含3個步驟
1.電機(jī)啟動，帶動齒輪同軸旋轉(zhuǎn)，電機(jī)開始加速；
2.測量轉(zhuǎn)速，直到轉(zhuǎn)速達(dá)到允許誤差范圍，電機(jī)轉(zhuǎn)速運(yùn)行平穩(wěn)；
3.開始測量齒距。上述測量齒輪齒距誤差的方法存在如下不足
齒輪出廠全檢需要盡量短的測量時間，而上述方法中，電機(jī)及齒輪開始旋轉(zhuǎn)后，都需要等待運(yùn)行一段時間至電機(jī)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定后才開始測量，這樣每個工件的測量時間中都包含一段啟動的時間，嚴(yán)重限制了測量的效率
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服傳統(tǒng)齒輪齒距誤差測量方法中測量時間長，測量效率低下的缺點(diǎn)，提出了一種在電機(jī)啟動后近似勻加速階段內(nèi)即開始并完成全部齒距誤差測量的方法，縮短測量時間，提高齒輪檢測效率。為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明提供一種齒輪齒距誤差的快速測量方法，包括編碼器和非接觸式磁感應(yīng)傳感器，使用非接觸式磁感應(yīng)傳感器測量被測齒輪齒距，使用編碼器精確測量被測齒輪轉(zhuǎn)速。電機(jī)啟動后驅(qū)動被測齒輪旋轉(zhuǎn)，在近似均加速升速階段內(nèi)即開始連續(xù)采集齒輪磁感應(yīng)傳感器及編碼器的輸出信號；根據(jù)編碼器信號計算出各時刻齒輪瞬時轉(zhuǎn)速、根據(jù)非接觸式磁感應(yīng)傳感器脈沖信號計算各齒距并進(jìn)行變轉(zhuǎn)速補(bǔ)償，從而快速和淮確地計算出被測齒輪的全齒誤差和單齒誤差。進(jìn)一步的，本發(fā)明一種齒輪齒距誤差的快速測量方法，近似勻加速升速 階段為啟動瞬間轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定過程到啟動結(jié)束過沖振蕩不穩(wěn)定過程的中間一段測量時間段。進(jìn)一步的，本發(fā)明一種齒輪齒距誤差的快速測量方法，根據(jù)測量到的近似勻加速升速階段內(nèi)各時刻齒輪瞬時轉(zhuǎn)速，對齒距進(jìn)行變轉(zhuǎn)速補(bǔ)償。結(jié)合上述設(shè)計，本發(fā)明一種齒輪齒距誤差的快速測量方法包括以下步驟
步驟A，判斷齒輪開始旋轉(zhuǎn)并加速。齒輪開始旋轉(zhuǎn)后，根據(jù)編碼器的輸出信號，連續(xù)采集
并實時計算轉(zhuǎn)速，當(dāng)判斷轉(zhuǎn)速超過設(shè)定的最小轉(zhuǎn)速后，就可以避開啟動瞬間轉(zhuǎn)速不穩(wěn)
定過程，開始測量非接觸式磁感應(yīng)傳感器的輸出信號；
步驟B，信號測量。非接觸式磁感應(yīng)傳感器的輸出為開關(guān)量信號，測量其信號周期，用于計算對應(yīng)齒的齒距；同時測量編碼器的輸出，并記錄下每個脈沖的時間點(diǎn)，用于計算瞬時轉(zhuǎn)速；
步驟C，齒距計算。假設(shè)被測齒輪有N個齒，測量一圈后，得到N個非接觸式磁感應(yīng)傳感器信號周期數(shù)據(jù)，此數(shù)據(jù)與每個齒一一對應(yīng)；根據(jù)編碼器脈沖信號，使用測周法計算每小段
的平均轉(zhuǎn)速IPm ;將離散的分段平均轉(zhuǎn)速通過最小二乘法擬合出一圈的轉(zhuǎn)速曲線— f ;
根據(jù)轉(zhuǎn)速曲線和每個齒的時間值數(shù)據(jù)按照如下公式計算每個齒的長度
權(quán)利要求
1.一種齒輪齒距誤差的快速測量方法，包括編碼器和非接觸式磁感應(yīng)傳感器，其特征在于使用非接觸式磁感應(yīng)傳感器測量被測齒輪齒距，使用編碼器精確測量被測齒輪轉(zhuǎn)速，電機(jī)啟動后驅(qū)動被測齒輪旋轉(zhuǎn)，在近似勻加速升速階段內(nèi)即開始連續(xù)采集齒輪磁感應(yīng)傳感器及編碼器的輸出信號；根據(jù)編碼器信號計算出各時刻齒輪瞬時轉(zhuǎn)速、根據(jù)非接觸式磁感應(yīng)傳感器脈沖信號計算各齒距并進(jìn)行變轉(zhuǎn)速補(bǔ)償，從而快速和淮確地計算出被測齒輪的全齒誤差和單齒誤差。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種齒輪齒距誤差的快速測量方法，其特征在于近似勻加速升速階段為啟動瞬間轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定過程到啟動結(jié)束過沖振蕩不穩(wěn)定過程的中間一段測量時間段。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的ー種齒輪齒距誤差的快速測量方法，其特征在于根據(jù)測量到的近似勻加速升速階段內(nèi)各時刻齒輪瞬時轉(zhuǎn)速，對齒距進(jìn)行變轉(zhuǎn)速補(bǔ)償。
4.根據(jù)權(quán)利要求I至3任一所述ー種齒輪齒距誤差的快速測量方法，其特征在于包含以下步驟 步驟A，判斷齒輪開始旋轉(zhuǎn)并加速，齒輪開始旋轉(zhuǎn)后，根據(jù)編碼器的輸出信號，連續(xù)采集并實時計算轉(zhuǎn)速《，當(dāng)判斷轉(zhuǎn)速超過設(shè)定的最小轉(zhuǎn)速后，開始測量非接觸式磁感應(yīng)傳感器的輸出信號； 步驟B，信號測量，非接觸式磁感應(yīng)傳感器的輸出為開關(guān)量信號，測量其信號周期，用于計算對應(yīng)齒的齒距；同時測量編碼器的輸出，并記錄下每個脈沖的時間點(diǎn)，用于計算瞬時轉(zhuǎn)速； 步驟C，齒距計算，假設(shè)被測齒輪有N個齒，測量ー圈后，得到N個非接觸式磁感應(yīng)傳感器信號周期數(shù)據(jù)，此數(shù)據(jù)與每個齒一一對應(yīng)；根據(jù)編碼器脈沖信號，使用測周法計算每小段的平均轉(zhuǎn)速;將離散的分段平均轉(zhuǎn)速通過最小二乗法擬合出一圈的轉(zhuǎn)速曲線w —f ;根據(jù)轉(zhuǎn)速曲線和每個齒的時間值數(shù)據(jù)按照如下公式計算每個齒的長度
全文摘要
本發(fā)明公開了一種齒輪齒距誤差的快速測量方法，適用于齒輪出廠質(zhì)量在線快速測量；本發(fā)明使用非接觸式磁感應(yīng)傳感器測量齒輪齒距，使用編碼器精確測量齒輪(聯(lián)軸)轉(zhuǎn)速，提出了一種在電機(jī)啟動后近似勻加速階段內(nèi)即開始并完成全部齒距誤差測量的方法，克服了目前廣泛采用的等待電機(jī)和齒輪達(dá)到并穩(wěn)定在設(shè)定轉(zhuǎn)速后再開始測量所造成的測量速度慢的缺點(diǎn)，由此可大大縮短齒輪齒距誤差的測量時間，提高測量效率。
文檔編號G01B7/02GK102865807SQ20121034601
公開日2013年1月9日 申請日期2012年9月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月18日
發(fā)明者周杏鵬, 姚喻, 尹斌, 王曉俊, 方仕雄 申請人:東南大學(xué), 南京新思維自動化科技有限公司