Устройство для определения прерывной кинематической погрешности зубчатых колес

ц 926526 Союз СееетсиикСоцмалистмческикРеспублик ОП ИКАНИЕИЗОВВЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(5 )М. Кл, С 01 В 7/28 ЭвЮРРаюе квеииат ИСР ае еаа гцабретеикй в епгрытк 11(72) Авторы изобретения Всесоюзный научно-исследовательский и конструкторский институт средств измерения в машиностроении(5 гг) УСТРОЙСТВО ДЛЯ .ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПР ЕРЫВНОЙ КИНЕИАТНЧЕСКОЙ ПОГРЕШНОСТИ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам для контроля зубчатых колес с исполь" зованием электронных средств измерения.Наиболее близким по техническойВ сущности и достигаемому результату к предлагаемому является устройство для определения прерывной кинематической погрешности зубчатых колес,го содержащее угловой преобразователь, установленный на шпинделе, на котором размещается также и контролируемое колесо, преобразователь рабочих перемещений измерительного элемента,г 5 приводя шпинделя и измерительного элемента, последовательно соединенные первый умножитель, связанный с угловым преобразователем и настраиваемый на число зубьев контролируемого колеса, и первый делитель, настраиваемый на произведение числа периодов выходного сигнала углового преобразователя за один оборот колеса и числа зубьев колеса, увеличенного или уменьшенного на единицу, второй умножитель, второй делитель, отметчик ходов измерительного элемента с подключенным к нему нормирующим преобразователем, первый блок коммутации, к одному из входов которого подключен первый делитель, блок сброса на нуль, один из выходов которого подключен ко второму входу первого блока коммутации, а другой ко входу первого делителя, импульсный командный блок, к одному из входов которого подключен третий выход блока сброса на нуль, вход которого также связан с импульсным командным блоком, блок согласования перемещений контролируемого колеса и измерительного элемента и самописец Щ.Устройство предусматривает использование в качестве измерительного элемента зубчатого сектора или кулач-, ка с профилем, соответствующим профилю зуба того же модуля, что и контФ.3 926526 фролируемое колесо, и содержит блок и первому блоку запуска, выходы блоумножитель, настроенный на приведен- ков определения знака и счетчика подное число зубьев измерительного эле- ключены ко входам цифроаналоговогомента. Такое выполнение устройства преобразователя, выход которого подтребует смены измерительного элемен ключен к самописцу, выход первогота и перенастройки связанного с ним блока запуска подключен к второму блока при контроле зубчатых колес входу третьего делителя и к второмуразличных модулей, что усложняет входу второго блока запуска, выход эксплуатацию устройства и снижает которого подключен к четвертому депроизводительность контроля, 1 о лителю, а второй командный блок своЦель изобретения - упрощение экс- им выходом связан с третьим и четверплуатации устройства и повышение тым делителями. производительности контроля, На чертеже изображена блок-схемаПоставленная цель достигается устройстватем, что устройство снабжено третьим 15 Устройство содержит угловой преи четвертым делителями, настраивае- образователь 1 контролируемого коле- мыми на интервал контроля эвольвен- са 2 числом Е зубьев, размещенный ты контролируемого колеса, пятым вместе с колесом на шпинделе 3, линей. делителем, настраиваемым на число ный преобразователь 4 рабочих продольходов измерительного элемента, вто- о ных (в направлении перемещения номирым блоком коммутации, вторым им-нальной исходной рейки) перемещений пульсным командным блоком, интерпо- измерительного элемента 5 с линейчалятором, импульсным счетчиком, циф- той рабочей поверхностью, выполненроаналоговым преобразователем, дву- ного в виде зуба рейки или танген-, мя логическими блоками запуска чет циального наконечника, привод 6 контвертого делителя и двумя логическими ролируемого колеса, привод 7 продольблоками определения знака погрешнос- ной каретки 8, на которой установлен ти, второй умножитель и второй дели- преобразователь 4. Каретка 8 связа- тель выполнены совместно настраивае- на с приводом 7 через зубчатую реймыми на требуемую дискретность от- ку 9, зубчатое колесо 10 и электро- счета, вход второго умножителя сое- магнитную муфту 11. динен с угловым преобразователем, Преобразователь 4 снабжен отмета .его выходы подключены ко входам чиком 12 кодов, также установленным второго и четвертого делителей, на продольной каретке 8. На шпиндевыход преобразователя перемещений ле .3 установлен тормоз 13 со стабиизмерительного элемента подключен35лизированным моментом сопротивления к входу интерполятора, выхбд которо- для обеспечения постоянства скорости го связан с третьим делителем и обо- вращения шпинделя 3 в условиях пеими командными блоками, выход пер- риодического зацеПления контролируевого командного блока подключен к40мого колеса 2 с измерительным элетретьему входу первого блока комму- ментом 5.тации, к первому блоку определения Устройство содержит также нормизнака и к первому блоку запуска, тре- рующий преобразователь 14, два умнотий вход первого командного блока жителя 15 и 16, пять делителей 17- и второй вход второго командного бло, два блока 22 и 23 коммутации,45ка подключены к выходу пятого дели- два импульсных командных блока 24 и теля, вход которого связан с норми, блок 26 сброса на нуль, интеррующим преобразователем, выход вто- полятор 27, импульсный счетчик 28, рого делителя подключен к входам цифроаналоговый преобразователь 29, боих блоков коммутации, выходы кото- два логических блока 30 и 31 запусрых подключены к счетчику, выход 50 ка делителя 20, два логических блочетвертого делителя подключен к вто- ка 32 и 33 определения знака погрешрому блоку коммутации и второму бло- ности, блок 34 согласования перемеку определения знака, выход третьего щений контролируемого колеса и изделителя подключен к второму блоку . мерительного элемента, самописец 35, . коммутации, второму блоку определе На продольной каретке 8 установния знака и второму блоку запуска, лена поперечная каретка 36, связан- выход первого делителя подключен к ная с раверсивным приводом 37 через первому блоку определения знака зубчатую рейку 38, зубчатое коле9265 45 50 55 5со 39 и электромагнитную муфту 40. На поперечной каретке 36, жестко связанной с измерительным элементом 5, установлены преобразователь 41 поперечных линейных перемещений иэ мерительного элемента 5 и датчик 42 начала отсчета поперечных перемещений. Электромагнитные муфты 11 и 40 снабжены тормозами 43 и 44 соответственно. 1 ОС преобразователем 1 связан умно- житель 15, настраиваемый на число Е зубьев колеса 2, С умножителем 15 последовательно соединен делитель 17, настраиваемый на произве дение й,1 (Е, ф 1 ) числа М периодов вйходного сигнала преобразователя 1 за один оборот колеса 2 и числа 2 зубьев колеса 2, увеличенного или уменьшенного на единицу. 20Умножитель 16 и делитель 18 совместно настриваются на требуемую . дискретность отсчета, делители 19 и 20 настраиваются на интервал контроля эвольвенты контролируемого ко леса, делитель 2 1 настраивается на число ходов измерительного элемента 5.К отметчику 12 подключен нормирующий преобразователь 14, связанный зо также с входом делителя 21, Вход умножителя 16 соединен с преобразователем 1, а его выходы подключены к входам делителей 18 и 20. Блок 22 коммутации соединен своими входами с выходами делителя 17, блока 26 сброса на нуль, делителя 18 и командного блока 24, выход которого подключен также к логическим блокам 30 и 32. Выход преобразователя 4 подключен к входу интерполятора 27, выход которого связан с делителем 19 и командными блоками 24 и 25 Блок 26 подключен также к блоку 24 и делителю 17 Выход делителя 2 1 подключен к входам командных блоков 24 и 25. Выходы блоков 22 и 23 подключены к счетчику 28. Выход делителя 20 подключен к блоку 23 коммутации и логическому блоку 33. Выход делителя 19 подключен к блоку 23 коммутации и логическим блокам 31 и 33, К блоку 23 подключен также выход де" лителя 18. Выход делителя 17 подключен также к логическим блокам 30 и 32. Выходы логических блоков 32 и 33 и счетчика 28 подключены ко входам цифроаналогового преобразователя 29, выход которого подключен к 26 6самописцу 35. Выход блока 30 подключен к блоку 31, выход которогоподключен к делителю 20, Командныйблок 25 своим выходом связан с дели-.телем 19 и 20. Входы блока 34 согласования перемещений контролируемогоколеса 2 и измерительного элемен"та 5 подключены к преобразователю 1,делителю 21, интерполятору 27, преобразователю 41 и датчику 42, а выходы блока 34 связаны с электромагнитными муфтами 11 и 40, тормозами 43 и 44 приводом 37Устройство работает следующимобразам,Измерительный элемент 5 вводится в впадину контролируемого колеса 2 таким образом, чтобы измерительная поверхность элемента 5 находилась перед началом линии зацепления.При этом поперечная каретка 36 нахо;дится в крайнем переднем положениипри включенных тормозах 43 и 44.Контролируемое колесо 2 с помощьюпривода 6 приводится в непрерывноевращение и измеряемый зуб сообщаетпоступательное движение измерительному элементу 5 и продольной каретке 8.При приходе каретки 8 в опредленное положение, например, соответствующее выходу измерительного элемента 5 на начало линии зацепления, нормирующий преобразователь 14, преобразуя квазисинусоидальный сигнал от отметчика 12 измерительного элемента 5, формирует импульс, который через делитель 21 поступает на вход блока 34 согласования перемещений и запускает импульсные командные блоки 24 и 25. Измерительный сигнал, несущий информацию о величине пере-.мещения каретки 8, поступает с выхода преобразователя 4 на вход интерполятора 27 где преобразуется в сигнал требуемой дискретности. С выхода интерполятора 27 измерительный сигнал поступает на вход блока 34 согласования перемещений, на входы командных блоков 24 и 25, а также на вход делителя 19.Измерительный сигнал, неСущий. информацию об угле поворота контролиру" емого колеса 2, поступает с выхода преобразователя 1 на входы умножителей 15 и 16 и на вход блока 34 согласования перемещений.При повороте колеса 2 на заданный угол с момента выдаци импульса на блок 34 делителем 21, например, при подходе впадины следующего измеряемого зуба блок 34 отключает тормоз 44 и включает муфту 40. Каретка 36 приводится в движение и измерительный элемент 5 вводится во впа" дину следующего измеряемого зуба. При приходе каретки 36 в начальное положение датцик 42 вырабатывает сигнал, по которому блок 34 отключает муфту 40, включает тормоз 44 и реверсирует привод 37. Измеряемый зуб сообщает поступательное движение измерительному элементу 5 и продольной каретке 8 и далее процессы уп 55 равления согласованным прерывистым .движением измерительного элемента 5 повторяется. Таким образом обеспечивается последова".ельное зацепление 50 7 9265Блок 34 при приходе импульса от делителя 2 1 начинает отсчет перемещений каретки 8 и контролируемого колеса 2 с помощью сигналов, поступающих от интерполятора 27 и преобразова теляПри приходе каретки 8 в положение, в коором измерительный элемент 5 начинает взаимодействовать с кромкой измеряемого зуба контролируемого колеса , блок 34 отключает тормоз 44 и включает муфту 40, Зубчатое колесо 39 подключается к работающему приводу 37 и с помощью рейки 38 начинает отводить каретку 36 с измеритель ным элементом 5 от колеса 2, при этом датчик 42 вырабатывает сигнал, поступающий на вход блока 34 Блок 34 начинает отсчет величины перемещения каретки 36 по измерительному сигналу 20 от преобразователя 41.При приходе каретки 36 в определенное положение, например, соответствующее выходу измерительного элементта 5 за окружность вершин зубьев 25 контролируемого колеса 2, блок 34 согласования перемещений отключает муфту 40, включает тормоз 44, осуществляет реверс привода 37, отклюцает тормоз 43 и включает муФту 11. 30Зубчатое колесо 10 подключается к работающему приводу 9 и с помощью рейки 9 перемещаеткаретку 8 к начальному положению, при достйжении которого блок 34 отключает муфту 11 и включает тормоз 43 Каретка 8 остач навливается. измерительного элемента со всемизубьями контролируемого колеса,Измерительные процессы протекаютследующим образом.В блок 26 сброса на нуль вручную,например, с помощью кнопочного переключателя, вводится команда на начало цикла измерения. При этом блок 26,открывает входы командного блока 24.При приходе от делителя 34 на блок 24импульса, соответствующего началувзаимодействия измеряемого зуба колеса 2 с измерительным элементом 5,осуществляется запуск блока 24, который, принимая измерительный сигналот интерполятора 27 при приходе каретки 8 в определенное положение,например, соответствующее нацалулинии эвольвентного зацепления измерительного элемента 5 и колеса 2,выдает импульс на блок 26 сброса, блок 22 коммутации, логические блоки 30 и 32 и закрывает свой вход от интерполятора 27, Блок 26 включает в работу блок 22 коммутации, запускает делитель 17 и в дальнейшем в работе не участвует до следующего руцного ввода команды на начало цикла измерения. Делитель 17 передает первый пришедший от умножителя 15 импульс на блок 22 коммутации и логи 1 есике блоки 30 и 32. В дальнейшем на выходе делителя 17 появляется импульс при повороте колеса 2 на один оборот ф угловой шаг колеса 2, причем плюс соответствует настройке блока .34 согласования перемещенийна ввод измерительного элемента 5во впадины последующих зубьев, а минус - предыдущих, Умножитель 15 преобразует сигналот преобразователя 1 в сигнал с частотой в Е раз большей и подает его на вход делителя 17, уменьшающего частоту в й(Еф 1) раз, что и обеспечивает выдачу импульсов делителя 17 церез один оборот угловой шаг колеса 3. Умножитель 16 преобразует измерительный сигнал, поступающий от преобразователя 1, в сигнал с частотой многократно большей, чем цастота сиг-. нала на его входе. С выхода умножителя 16 измерительный сигнал поступает на делители 18 и 20. Делитель 18 преобразует измерительный сигнал, уменьшая его частоту в целое число раз в соответствии с требуемой дискрет9265 9ностью отсчета величины прерывнойкинематической погрешности контролируемого колеса 2.С выхода делителя 18 сигнал поступает на вход блока 22 коммутации, который при приходе первого по времениимпульса от делителя 17 или блока 21,а в начале цикла измерения при приходе импульса от блока 26 сброса,подключает выход делителя 18 на вход 1 Осчетчика 28 и при приходе второгоимпульса отключает делитель 18. Свыхода счетчика 28 цифровой код поступает на цифроаналоговый преобразователь 29, где преобразуется в ана логовый сигнал, полярность которогоопределяется логическим блоком 32,выход которого подключен к преобразователю 29На входы логического блока 32 поступают импульсы от делителя 17 икомандного блока 21, и в зависимости от какого из них придет импульспервым, блок 32 определяет знак прерывной кинематической погрешности 25контролируемого колеса 2 на выходепреобразователя 29, которая в видепропорционального аналогового электрического сигнала поступает на входсамописца 35, регистрирующего .резуль-зотаты измерения в графическом виде.1 аким образом обеспечивается проявление в результатах измерения откло"нений шага зубьев контролируемогоколеса 2.35С целью проявления в результатахизмерения погрешностей профилейзубьев колеса 2, с выхода интерполятора 27 измерительный сигнал, несущий информацию о величине продольного перемещения измерительного элемента 5, поступает также на входделителя 19, а измерительный сигналс выхода умножителя 16 поступаетна вход делителя 20.Запуск делителя 19 осуществляется логическим блоком 30, которыйпри приходе второго по времени импульса из двух парных, поступающихот делителя 17 и блока 21 при пово 50роте колеса 2 на номинальный и действительный угловые шаги, выдаетимпульс на входы делителя 19 и логичес ко го блок а 31,При приходе импульса от блока 30и первого импульса от делителя 1955блок 31 осуществляет запуск делителя 20 и закрывает свой вход от делителя 19 до прихода следующего им-. 26 10пульса от логического блока 30. Делитель 20 преобразует измерительнй сигнал от умножителя 16 в сигнал с частотой номинально равной частоте сигнала делителя 19 и соответствую-Г щей требуемому интервалу контроля эвольвенты.Блок 23 коммутации при приходе первого по времени импульса от делителя 19 или делителя 20 подключет делитель 18 к счетчику 28, а при приходе второго импульса отключает его. С выхода счетчика 28 цифровой код поступает на цифроаналоговый преобразователь 29, выдающий аналоговый сигнал, полярность которого определяется логическим блоком 33; выход которого подключен к преобра" зователю 29. В зависимости от того, какой делитель, 19 или 20, сформировал импульс первым по времени, блок 33 определяет знак текущего значения прерывной кинематической погрешности колеса 2, которая в виде пропорционального аналогового сигнала поступает с выхода преобразователя 29 на самописец 35.При приходе измерительного элемента 5 в положение, соответствующее началу кромочного взаимодействия измеряемого зуба колеса 2 с измерительным элементом 5, импульсный командный блок 25, на вход которого поступает измерительный сигнал от интерполятора 27, вырабатывает команду конца. измерения зуба, с помощью которой запираются делители 19 и 20, Далее, с приходом каждого следующего импульса от делителя 21; вышеизложенные процессы автоматически повторяются.Структурная схема описанного уст" ройства позволяет использовать в ка.- честве измерительного элемента зуб рейки или тангенциальный наконечник, т.е. измерительный элемент с линейчатой поверхностью, благодаря чему при контроле зубчатых колес различных модулей не требуется ни смены измерительного элемента, ни перенастройки связанных с ним блоков электрон. ной схемы, что обеспечивает упрощение эксплуатации и повышение производительности контроля. Формула изобретенияУстройство для определения прерыв.ной кинематической погрешности зуб10 35 20 30 35 40 45 11 9 чатых колес, содержащее угловой преобразователь, установленный на шпинделе, на котором размещается также и контролируемое колесо, преобразователь перемещений измерительного элемента, приводы шпинделя и измерительного элемента, последовательно соединенные первый умножитель, связанный с угловым преобразователем и настраиваемый на число зубьев контролируемого колеса, и первый делитель, настраиваемый на произведение числа периодов выходного сигнала углового преобразователя за один оборот колеса и числа зубьев колеса, увеличенного или уменьшенного на единицу, второй умножитель, второй делитель, отметчик ходов измерительного элемента с подключенным к нему нормирующим преобразователем, первый блок коммутации, к одному из входов которого подключен первый делитель, блок сброса на нуль, один из выходов которого подключен к второму входу первого блока коммутации, а другой - к входу первого делителя, первый импульсный командный блок, к одному из входов которого подключен третий выход блока сброса на нуль, вход которого также связан с первым импульсным командным блоком, блок согласования перемещений контролируемого колеса и измерительного элемента и самописец, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения эксплуатации и повышения производительности контроля, оно снабжено третьим и четвертым делителями, настраиваемыми на интервал контроля эфольвенты контролируемого колеса, пятым делителем, настраиваемым на число ходов измерительного элемента, вторым блоком коммутации, вторым импульсным командным блоком, ийтерполятором, импульсным счетчиком, цифроаналоговым преобразователем, двумя логическими блоками запуска четвертого делителя и двумя логическими блоками 26526 12 ойределения знака погрешности, второй умножитель и второй делитель выполнены совместно настраиваемыми натребуемую дискретность отсчета, входвторого умножителя соединен с угловым преобразователем, а его выходыподключены к входам второго и четвертого делителей, выход преобразова-.теля перемещений измерительного элемента подключен к входу интерполятора, выход которого связан с третьим делителем и обоими командными блоками, выход первого командного блокаподключен к третьему входу первогоблока коммутации, к первому блокуопределения знака и к первому блокузапуска, третий вход первого командного блока и второй вход второгокомандного блока подключены к выходупятого делителя, вход которого связан с нормирующим преобразователем,выход второго делителя подключен квходам обоих блоков коммутации, выходы которых подключены к счетчику,выход четвертого делителя подключенк второму блоку коммутации и второму блоку определения знака, выход третьего делителя подключен к второму блоку коммутации, второму блоку определения знака и второму блоку запуска, выход первого делителя подключен к первому блоку определения знака и первому блоку запуска, выходы блоков определения знака и счетчика подключены к входам цифроаналогового преобразователя, выход которого подключен к самописцу, выход первого блока запуска подключен к второму входу третьего делителя и к второму входу второго блока запуска, выход которого подключен к четвертому делителю, а второй командный блок своим выходом связан с третьим и четвертым делителями.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР по заявке 2858726/28кл. С 01 В /28; 1979 (прототип).926526 Составитель Л,Кениктор Е. Лушникова Техред М, Рейвес ектор С.Щомак 954/35 Тираж 634 ВНИИПИ Государственного комитета по делам изобретений и открцти 113035, Москва, Ж, Раушская н