Способ контроля профиля зубьев зубчатого колеса и устройство для его осуществления

СООЗ СОВЕТСНИХОВИМИРИЕ/НихРЕСПУБЛИК 9) (11) 20 да 1 с 0 ПО ОПИСАНИ ОБРЕТЕН Н ПАТЕНТУ. УДМРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ ССС ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫ(72) Армии Штерки (Щвейцария)и Герд Роберт Зоммер (ФРГ)(54) СПОСОБ КОНТРОЛЯПРОФИЛЯ ЗУБЬЕВ ЗУБЧАТОГО КОЛЕСА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) 1 Способ контроля профиля зубьев зубчатого колеса, заключающийся в том, что контролируемое зубчатое колесо и измерительное устройство устанавливают на зубообрабатывающем станке, поворачивают зубчатое колесо .относительно своей оси и измеряют его параметр, по которому определяют две координаты теоретического положения боковой стороны зуба в плоскости, .перпендикулярной .его.оси, измерительный щуп измерительного устройства . помещают в это положение и определяют отклонения его действительного положения от теоретического, о т л ич а ю щ и й с я тем, что,:а целью повышения точности и производитель-4 ности контроля,используют координирующий щуп, вводят его в контакт е двумя смежными сторонами зубьев зубчатого колеса, измеряют перемещения координирующего щупа в плоскости,пер неидикулярной оси поворота зубчатого колеса, и используют эти перемещения в качестве параметра, по которому определяют координаты теоретического положения боковой стороны зуба,2. Устройство для контроля профиля зубьев зубчатого колеса, содержащее корпус, размещаемый на станине зубообрабатывающего станка, две каретки с приводными механизмами и датчиками перемещений, установленные взаимно перпендикулярно одна на другой с воэможностью перемещений вдоль двух координатных осей, измеритель ный щуп, закрепленный на одной иэ кареток, и вычислительную схему, электрически связанную с приводнымимеханизмами, датчиками перемещений и измерительным. щупом, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повы-щения точности и производительности контроля, оно снабжено. двумя допол-нительными каретками, установленньми д в корпусе одна на другой с возмож ностью свободного перемещения параллельно основным, координирующим щу- .Фй:, пом, закрепленным на одной иэ дополнительных кареток, и дополнительными датчиками перемещений, установленными на дополнительных каретках и электрически связайными с вычислительной схемой.3. Устройство по п. 2, о т л ич а ю щ е е с я тем, что в корпусе. выполнены две базовые .плоскости, расположенные перпендикулярно друг к другу и плоскости перемещения кареток, а устройство снабжено четырь" мя измерителями .угла наклона, два из которых жестко закреплены в корпусе параллельно базовым плоскостям, а два Мффб других выполнены п 1 феносными, электрической схемой балансировки, соединенной с измерителями угла наклона, и тремя -закрепленными в корпусе опорными ножками, две из которых выполнены регулируемыки по высоте.30 Изобретение относится к измерительной технике в машиностроении и может быть использовано при контроле профиля зубьев зубчатых колес.Известен способ контроля профиля зубьев зубчатого колеса, заключаю- щийся в том, что при неподвижном по" ложении контролируемого колеса измеРительный щуп перемещают по Расчет" ной траектории, соответствующей заданному профилю или наклону зуба, и отклонения измерительного щупа ре" гнстрируют как ошибки.Способ осуществляют устройством для,контроля профиля зубьев, содер жащим основание с напранляющими, на 15 которых с возможностью перемещения вдоль двух координатных осей установ лена каретка с иэмерительньм щупом, н вычислительную схему управления перемещениями измерительного щупа 0 и определения его отклонений от заданного профиля 1 .Недостатком данного способа конт роля проФиля зубьев зубчатого колеса н устройства для его осуществления 25 является непостоянство взаимного исходного расположения основания уст-. ройства и контролируемого зубчатого колеса, что требует значительных затрат на расчеты и программирование, которые к тому же после первых результатон измерения должны корректироваться.Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ контроля профиля зубьев зубчатого колеса, заключающийся в том, что контролируемое зубчатое колесо и измерительное устройство устанавливают на зубообрабатывающем станке, поворачинают зубчатое колесо относительно 40 своей оси и измеряют его параметр, по которому определяют дне координаты теоретического положения боковой стороны зуба в плоскости, перпендикулярной его оси, измеРительный щуп 45 измерительного устройства помещают н зто положение и определяютотклонения его действительного положения от теоретического.Способ осуществляется устройством для контроля профиля зубьев зубчатого колеса,содержащим корпус, размещаемый на станине зубробрабатывающего станка, дне каретки с приводными механизмами и датчиками перемещений, установленные взаимно перпенди 55 кулярно одна на другой с возможностью перемещений вдоль двух координатных осей, датчик угла поворота контролируемого колеса, соединенный с осью вращения, измерительный шуп, закрепленный на одной из кареток и вычислительную схему, электрически связанную с приводными механизмами, датчиками перемещений, датчиком угла поворота и измерительным щупом 2 . 65 Недостатком известного способа контроля профиля зубьев зубчатого колеса и устройства для его осуществления янляется невысокая точность и производительность контроля, вызы-. ваемая погрешностью взаимного прост ранственного расположения между осью контролируемого колеса и корпусом измерительного устройства и,необходимостью установки датчика угла поворота контролируемого колеса.Целью изобретения является повышение точности и производительности контроля.Указанная цель достигается тем, час по способу контроля профиля зубьев зубчатого колеса контролируемое зубчатое колесо и измерительное устройство устанавливают на зубообрабатынающем станке, поворачивают зубчатое колесо вокруг своей оси и измеряют его параметр, по которому определяют дне координаты теоретического положения боковой стороны зуба в плоскости, перпендикулярной его оси, измерительный щуп измерительного устройства помещают в это положение и определяют отклонения его действительного положения от теоретического, используют координирующий щуп, вводят его вконтакт с двумя смежными сторонами зубьев зубчатого колеса, измеряют перемещения координирующего щупа в плоскости, перпендикулярной осн поворота зубчатого колеса, и используют эти перемещения в качестве параметра, по которому определяют координаты теоретического положения боковой стороны зуба.Устройство для контроля профиля зубьев зубчатого колеса, содержащее корпус,размещаемый на станине зубообрабатынающего станка,две каретки с приводными механизмами и датчиками перемещений, установленные взаимно перпендикулярно одна на другой с возможностью перемещений вдоль двух координатных осей, измерительный щуп, закрепленный на одной из кареток,.и вычислительную схему, электрически снязанную с приводными механизмами, датчиками перемещений и измерительным щупом, снабжено двумя дополни тельными каретками, установленными в корпусе одна на другой с воэможностью свободного перемещения параллельно основным, координирующим щупом, закрепленным на одной иэ дополнительных кареток, и дополнительными датчиками перемещений установленными на дополнительных каретках и электрически связанными с вычислительной схемой.Кроме того, в корпусе выполнены две базовые плоскости, расположенные перпендикулярно друг другу и плоскости перемещения кареток, а устройство снабжено четырьмя измерителямиугла наклона, два из которых жесткозакреплены в корпусе параллельно базовым плоскостям, а два других .выполнены переносными, электрическойсхемой балансировки, соединенной сизмерителями угла наклона, и тремя 5закрепленными в корпусе опорными ножками, две из которых выполнены регу-лируемыми по высоте,На Фиг.1 показана схема механической части предлагаемого устройства; на Фиг.2 - схема предварительнойвыверки положения устройства; наФиг.З - схема окончательной выверкиположения устройства; на Фиг,4 - схема ориентирования устройства атносительно контролируемого зубчатогоколеса; на Фиг,5 - схема взаимнойсвязи механической части устройствас вычислительной схемой; на Фиг.бсхема начального положения измерительного и координирующего щупов приконтроле профиля зубьев; на фиг.7схема конечного. положения измерительного и координирующего щупов приконтроле профиля зубьев.Устройство для контроля профилязубьев зубчатого колеса содержит корпус 1 фиг,1), расположеннЫе на немнаправляющие 2, по которым перемещается параллельно координатной осиХ каретка 3 при помощи приводного 30механизма, выполненного в виде сер.водвигателя 4, и ходового винта 5.Перемещения каретки.З Фиксируютсядатчиком перемещений, состоящим измасштабной линейки 6 и считывающей. 35головки 7. На каретке 3 расположенйнаправляющие 8, по которым параллель-но координатной оси 1 перемещаетсякаретка 9 при помощи приводного механизма, выполненного в виде серводвигателя 10, и ходового винта 11.Перемещения каретки 9 Фиксируются.датчиком перемещений, состоящим измасштабной линейки 12 .и считывающейголовки (не показана). На каретке9, в свою очередь, расположены направляющие 13, по которым параллельно координатной оси Х перемещаетсякаретка 14 при помощи приводного механизма, выполненного в видЕ серводвигателя 15 и ходового винта 1 6. 50Перемещения каретки 14 Фиксируютсядатчикам перемещений, состоящим иэмасштабной линейки 17 и считывающей ,головки 18. На каретке 14 установленизмерительный щуп 19, который благо.даря кареткам 3, 9 и 14 может пере-. мещаться в пространстве по.координатам теоретического положения профиля зуба.На. корпусе 1 устройства закрепле-,60 ны также направляющие 20., расположенные параллельно направляющим 13, Нанаправляющих 20 установлена с возможностью свободного перемещения ка 1 ретка 21, перемещения которой в на правлении О фиксируются датчиком перемещения, состоящим из масштабной линейки 22 и считывающей головки 23, На каретке 21 параллельно направляющим 8, расположены направляющие 24, на которых. установлена с возможностью свободного перемещения каретка 25, подпружиненная вдоль направляющей 24 пружиной 26 и несущая на себе ко-, ординирующий щуп 27, Перемещения карет-, ки 25 в Направлении У, фиксируются датчиком перемещений, состоящим из масштабной линейки 28 и считывающей головки 29. На .корпусе 1 закреплены три опорные ножки ЗО, 31 и 32, две из которых 31 и 32 выполнены регули. руемыми по высоте при помощи серво- . двигателя 33 с ходовым винтом 34 и еерводвигателя 35 с ходовым винтом 36устройство содержит четыре измерителя 37, 38, 39 и 40 угла наклонаф попарно 37 с 39 и 38 с 40 соединенными с соответствующими блоками 41 :и 42 электрической схемы 43 балансировки. При этом, измерители.37 и .38 угла наклона жестко установлены в корпусе 1 параллельно его базовым плоскостям 44 и 45, а измерители39 и 40 угла наклона выполнены переносными .с возможностью .установки на базовые плоскости 44 и 45 корпуса 1 и на коНтролируемое зубчатое колесо .46. Все.считывающие головки 7, 18, 23 и .29 (и одна, не изображенная на фиг,1), а также серводвигатели 4, 10 и 15 и измерительный щуп 19 подключены к вычислительной схеме 47, которая может быть смонтирована как в корпусе 1 устройства,. так и вне его, Между каждым сервадвигателем 4, 10 и 15 и вычислительнойсхемой .47 может быть предусмотрен позиционный регулятор 48 на фиг.4 показан только один такой регулятор 48 для серводвигателя каретки 3) . При про- верке. наклона зубьев этот регулятор так регулирует движение каретки 3, что измерительный щуп 19 всегда имеет отклонение от теоретического положения на заданноезначение,Контроль профиля зубьев контролируемого зубчатого колеса осуществляется следующим образом.Корпус 1 устройства устанавливается опорными ножками ЗО, 31 и 32 на станине 49 зубообрабатывающего станка, На вращающийся стол 50. зубообрабатывающего станка устанавливается контролируемое зубчатое колесо 46, которое при помощи привода 51 .и червячной передачи 52, относящихся к эубообрабатывающему станку, имеет возможность вращения вокруг своей оси.При установке корпуса 1 на станк- не 49 зубообрабатывающего станка невозможно сразу установить его так,Отклонение направления зуба определяется аналогичным образом с учетом того, что измерительный щуп 19 перемещается каретками 3, 9 и 14 не по профилю боковой поверхности зуба, а по теоретической линки зуба,Таким образом, наличие в предлагаемом устройстве свободно перемещающегося координирующего щупа 27 с соответствующими масштабными линейка;ми 22 и 29 и считывающими головками 23 и 29 поаволявт точно координировать. устройство относитвльно контролируемого зубчатого колеса и определятв Фактический угол поворота контролируемого зубчатого колеса, в связи а чем, на результаты измерений не влияют .неточности, связанные с прйводом вращения зубообрабатывающего станка. чтобы каретка 3 устройства перемещалась параллельно оси Ъ вращенияконтролируемого зубчатого колеса 46.Поэтому корпус 1. необходимо соответствующим образом выверить. Для этогопредварительно переносные измерители 39 и 40 угла наклона устанавливают на базовые плоскости 44 и 45(Фиг.2) корпуса 1 и посредством изменения высоты регулируемых ножек 31 и32, серводвигателями ЗЗ и 35 которык 10управляет электрическая схема 43 балансировки, выравнивают корпус 1 относительно станины 49 зубообрабатывающего станка, Затем переносныеизмерители 39 и 40 угла наклона уста"15навливают со смещениеМ друг относи"тельно друга на 90 на контролируемом зубчатом колесе 46 (Фиг.З) ианалогичным образом окончательно выравнивают корпус 1 устройства от- уносительно оси Е вращения контро"лируемого зубчатого колеса, благодаря чему Е .;ось корпуса 1 становитсяопределенной. После выравниваниякорпуса 1 координирующий щуп 27устройства вводят во впадину междУсоседними зубьями контролируемогозубчатого колеса (Фиг.4) и пружиной26 прижимают его к боковым поверхностям зубьев контролируемого зубчатого колеса 46.Поворачивают контролируемое зубчатое колесо 46 приводом 51 по стрелке, чтобы координирующий щуп 27 перешел кульминационное положение Кобозначенное пунктирной линией,. Это 3положение координирующего щупа 27с высокой точностью определяетсявычислительной схемой 47 и, благодаря этому, положение 1 -оси корпуса1 становится известным. 40Х-ось корпуса 1 жестко взаимосвязана с Е и У осями и, следовательно,также становится известной,При движении в кульминационноеположение координирующий щуп 27 щперемещается на определенные расстояния О и Чк вдоль направленийиЧ, По величинам этих перемещений сучетом диаметра координирующего щупа27 вычислительной схемой 47 определяется положение точки О - началасистемы координат Х,1 и 3 корпуса 1,Таким образом, корпус 1 занимает однозначно определенное координатное положение относительно контролируемого зубчатого колеса 46.Для измерения профиля зубьев измерительный щуп 19 располагают в исходном положении на основании боковой стороны зуба,(фиг.4), а ксординирующий щуп 27 вводят во впадину между зубьями контролируемого колеса 46, расположенную на некотором расстоянии от измерительного щупа 19. Поворачивают контролируемое зубчатое колесо 46 приводом 51 по направлению стрелки. При этом по перемещениям О и Ч (Фиг.7) координирующего щупа 27 вычислительной схемой 47 определяются угол ф поворота контролируемого зубчатого колеса 46 и координаты теоретического положения профиля боковой сФ"фазаны зуба. Одновременно по сигналю вычислительной схемы 47, пропорциональным вычисленным координатамтеоретического положения проФиля боковой стороны зуба и подаваемьал на серводвигатели 4, 10 и 15, измерительный щуп 19 каретками 3, 9 и 14 устанавливается в эти теорети ческие положений, и по сигналу сизмерительного щупа 19 вычислительной схемой 47 определяется отклонение профиля боковой стороны зуба от теоретической.1025340 Фиг. оставитель ААрхипенковехред.л. Пекарь Корректор С. Шекм Тираж б 02 ВНИИПИ Государственного по делам иэобретений и 35, Москва, Ж, РаушскаФилиал ППП фПатентф 1, г, Ужгород, ул. Проектная,Редактор Н. Вгоро4 ВЮаЬЮЗаказ 4431/51 Подписноемитета СССРткрытийнаб д, 4/5