CN110514141B - 一种谐波减速器刚轮齿形检测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种谐波减速器刚轮齿形检测系统，转台底座、支架和控制柜安装在工作台上，高精密转台安装在转台底座上，直流力矩电机驱动高精密转台转动，转角通过圆光栅进行转动角度标定；刚轮固定在刚轮夹具中；激光位移传感器安装在竖直滑台上，激光位移传感器下方装有反射镜，通过反射镜使竖直的激光经过反射形成水平方向的激光，实现对刚轮内齿的齿廓表面的检测。本发明运用圆光栅标定旋转角度，并通过激光位移传感器获取刚轮齿形表面齿廓的极半径，得到齿廓表面的点坐标值。此外通过竖直滑台，对刚轮的空间齿形进行测量，得到空间齿廓数据，本发明提高了检测精度和效率。
Description
技术领域
本发明涉及齿形检测领域，特别是涉及一种谐波减速器刚轮齿形检测系统。
背景技术
谐波减速器由于其高传动比、高精度、结构紧凑等特点，是机器人关节必不可少的核心零部件。高精度作为谐波减速器的主要特征之一，提高减速器的制造和检测精度是主要目的之一。目前谐波减速器刚轮齿形的检测主要是通过齿轮测量中心和光学轮廓仪来完成的。对于谐波减速器刚轮这种小模数内齿轮，齿轮测量中心需要定制专用的超小模数探针，不仅费用高昂，且检测效率较低；而光学轮廓仪虽然检测效率较高，但是其只能检测刚轮端面单一截面的齿形，无法检测刚轮空间齿形。
采用基于激光测距技术的谐波减速器刚轮齿形检测系统，实现谐波减速器刚轮空间齿形的精确、高效检测，满足谐波减速器产业化的需求。
发明内容
为了满足谐波减速器刚轮齿形的精准、高效的检测，本发明设计了一种新型谐波减速器刚轮齿形检测系统，可实现对刚轮内齿齿形的精密检测。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种谐波减速器刚轮齿形检测系统，该系统包括如下结构：
转台底座、支架和控制柜安装在工作台上，高精密转台安装在转台底座上，直流力矩电机驱动高精密转台转动，转角通过圆光栅进行转动角度标定；刚轮固定在刚轮夹具中，并安装于高精密转台上；激光位移传感器安装在竖直滑台上，并通过滑台电机进行竖直上下运动，激光位移传感器下方装有反射镜，通过反射镜使竖直的激光经过反射形成水平方向的激光，实现对刚轮内齿的齿廓表面的检测。
所述刚轮安装于刚轮夹具中，刚轮夹具应保证刚轮的同轴度和轴向跳动均在5微米内；
所述刚轮夹具的结构包含夹具上端盖和夹具底座，夹具上端盖和夹具底座通过螺纹进行轴向定位和紧固，夹具底座的内圆的与刚轮的外圆配合关系为H7/h6，且加工粗糙度需相同。
所述激光位移传感器发射的激光应与刚轮的同轴度小于10微米，激光位移传感器的测量精度小于5微米；
所述反射镜与水平方向的夹角为45度，使激光位移传感器的竖直方向的激光经过反射形成水平方向的激光。
该检测系统齿形检测步骤如下：
步骤一：转台底座安装在工作台上，高精密转台安装在转台底座上，然后安装夹具底座，通过千分表测量夹具底座的内圆的跳动，直到跳动值小于5微米，实现夹具底座的对中性。
步骤二：将刚轮安装于夹具底座中，使刚轮的外圆与夹具底座的内圆实现小间隙配合，通过千分表测量刚轮的端面跳动，直到跳动值小于5微米，实现刚轮夹具的水平放置。
步骤三：控制柜驱动直流力矩电机带动高精密转台匀速转动，并通过圆光栅对转动角度进行实时标定。
步骤四：将支架安装于工作台上，竖直滑台安装于支架上，滑台通过滑台电机进行竖直上下运动，使反射镜反射的激光到达刚轮内齿的齿面上部，并调整支架的位置，使激光位移传感器发射的激光应与刚轮的同轴度小于10微米，实现激光位移传感器的对中调节。
步骤五：高精密转台带动刚轮匀速转动，采集激光位移传感器所测得的距离量，减去激光位移传感器与反射镜的距离值，得到刚轮内齿的极半径。
步骤六：同时采集圆光栅所测得的转角量和激光位移传感器所测得的距离量，刚轮内齿齿廓表面的点坐标值，高精密转台旋转360度即为刚轮内齿单截面齿形，驱动滑台电机使激光位移传感器竖直向下运动5毫米。
步骤七：重复步骤六，直到测完刚轮内齿，所得的点坐标集即为刚轮内齿的空间齿形。
由于采用如上所述的技术方案，本发明具有如下有益效果：
本发明所述的谐波减速器刚轮齿形检测系统，高精密转台和专用工装夹具驱动刚轮旋转，运用圆光栅标定旋转角度，并通过激光位移传感器获取刚轮齿形表面齿廓的极半径，得到齿廓表面的点坐标值。此外通过竖直滑台，可以对刚轮的空间齿形进行测量，得到空间齿廓数据，为齿形误差分析提供技术支撑。本发明可以谐波减速器加工企业对刚轮齿形检测的需求，提高了检测精度和效率。
附图说明
图1；谐波减速器刚轮齿形检测系统
图2；谐波减速器刚轮
图3：刚轮夹具
其中，1工作台，2高精密转台，3支架，4刚轮，5激光位移传感器，6滑台电机，7竖直滑台，8反射镜，9刚轮夹具，10圆光栅，11直流力矩电机，12转台底座，13控制柜，14刚轮内齿，15夹具上端盖，16夹具底座
具体实施方式
如图1所示，一种谐波减速器刚轮齿形检测系统，该系统包括如下结构：工作台1上安装有转台底座12、支架3和控制柜13，高精密转台2安装在转台底座12上，直流力矩电机11驱动高精密转台2转动，转角通过圆光栅10进行标定；刚轮4固定在刚轮夹具9中，并安装于高精密转台2上；激光位移传感器5安装在竖直滑台7上，并通过滑台电机6进行竖直上下运动，激光位移传感器5下方装有反射镜8，通过反射镜使竖直的激光经过反射形成水平方向的激光，实现对刚轮内齿14的齿廓表面点位置的测量。
如图2所示，所述刚轮4主要待测结构为刚轮内齿14，刚轮内齿14为小模数内齿轮。
所述刚轮4安装于刚轮夹具9中，刚轮夹具9应保证刚轮的同轴度和轴向跳动均在5微米内；
如图3所示，所述刚轮夹具9的结构包含夹具上端盖15和夹具底座16，夹具上端盖15和夹具底座16通过螺纹进行轴向定位和紧固，夹具底座16的内圆的与刚轮4的外圆配合关系为H7/h6，且加工粗糙度需相同。
所述激光位移传感器5发射的激光应与刚轮4的同轴度小于10微米，激光位移传感器5的测量精度应小于5微米；
所述反射镜8与水平方向的夹角为45度，使激光位移传感器5的竖直方向的激光经过反射形成水平方向的激光。
该检测系统齿形检测步骤如下：
步骤一：转台底座12安装在工作台1上，高精密转台2安装在转台底座12上，然后安装夹具底座16，通过千分表测量夹具底座16的内圆的跳动，直到跳动值小于5微米，实现夹具底座16的对中性。
步骤二：将刚轮4安装于夹具底座16中，使刚轮4的外圆与夹具底座16的内圆实现小间隙配合，通过千分表测量刚轮4的端面跳动，直到跳动值小于5微米，实现刚轮夹具的水平放置。
步骤三：控制柜13驱动直流力矩电机6带动高精密转台2匀速转动，并通过圆光栅10对转动角度进行实时标定。
步骤四：将支架3安装于工作台1上，竖直滑台7安装于支架3上，滑台7通过滑台电机7进行竖直上下运动，使反射镜反射的激光到达刚轮内齿14的齿面上部，并调整支架3的位置，使激光位移传感器5发射的激光应与刚轮4的同轴度小于10微米，实现激光位移传感器5的对中调节。
步骤五：高精密转台2带动刚轮4匀速转动，采集激光位移传感器5所测得的距离量，减去激光位移传感器5与反射镜8的距离值，得到刚轮内齿14的极半径。
步骤六：同时采集圆光栅10所测得的转角量和激光位移传感器5所测得的距离量，刚轮内齿14齿廓表面的点坐标值，高精密转台2旋转360度即为刚轮内齿4单截面齿形，驱动滑台电机7使激光位移传感器5竖直向下运动5毫米。
步骤七：重复步骤六，直到测完刚轮内齿14，所得的点坐标集即为刚轮内齿14的空间齿形。
Claims (4)
1.一种谐波减速器刚轮齿形检测系统进行的检测方法，实现该方法的该系统包括如下结构，转台底座、支架和控制柜安装在工作台上，高精密转台安装在转台底座上，直流力矩电机驱动高精密转台转动，转动的角度通过圆光栅进行转动角度标定；刚轮固定在刚轮夹具中，并安装于高精密转台上；激光位移传感器安装在竖直滑台上，并通过滑台电机进行竖直上下运动，激光位移传感器下方装有反射镜，通过反射镜使竖直的激光经过反射形成水平方向的激光，实现对刚轮内齿的齿廓表面的检测；
所述刚轮安装于刚轮夹具中，刚轮夹具应保证刚轮的同轴度和轴向跳动均在5微米内；
其特征在于：检测方法的实施步骤如下，
步骤一：转台底座安装在工作台上，高精密转台安装在转台底座上，然后安装夹具底座，通过千分表测量夹具底座的内圆的跳动，直到跳动值小于5微米，实现夹具底座的对中性；
步骤二：将刚轮安装于夹具底座中，使刚轮的外圆与夹具底座的内圆实现小间隙配合，通过千分表测量刚轮的端面跳动，直到跳动值小于5微米，实现刚轮夹具的水平放置；
步骤三：控制柜驱动直流力矩电机带动高精密转台匀速转动，并通过圆光栅对转动角度进行实时标定；
步骤四：将支架安装于工作台上，竖直滑台安装于支架上，滑台通过滑台电机进行竖直上下运动，使反射镜反射的激光到达刚轮内齿的齿面上部，并调整支架的位置，使激光位移传感器发射的激光应与刚轮的同轴度小于10微米，实现激光位移传感器的对中调节；
步骤五：高精密转台带动刚轮匀速转动，采集激光位移传感器所测得的距离量，减去激光位移传感器与反射镜的距离值，得到刚轮内齿的极半径；
步骤六：同时采集圆光栅所测得的转角量和激光位移传感器所测得的距离量，刚轮内齿齿廓表面的点坐标值，高精密转台旋转360度即为刚轮内齿单截面齿形，驱动滑台电机使激光位移传感器竖直向下运动5毫米；
步骤七：重复步骤六，直到测完刚轮内齿，所得的点坐标集即为刚轮内齿的空间齿形。
2.根据权利要求1所述的一种谐波减速器刚轮齿形检测系统进行的检测方法，其特征在于：所述刚轮夹具的结构包含夹具上端盖和夹具底座，夹具上端盖和夹具底座通过螺纹进行轴向定位和紧固，夹具底座的内圆的与刚轮的外圆配合关系为H7/h6，且加工粗糙度需相同。
3.根据权利要求1所述的一种谐波减速器刚轮齿形检测系统进行的检测方法，其特征在于：所述激光位移传感器发射的激光应与刚轮的同轴度小于10微米，激光位移传感器的测量精度小于5微米。
4.根据权利要求1所述的一种谐波减速器刚轮齿形检测系统进行的检测方法，其特征在于：所述反射镜与水平方向的夹角为45度，使激光位移传感器的竖直方向的激光经过反射形成水平方向的激光。
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