[發明專利]一種諧波減速器用柔性齒輪的切削誤差測量方法

有效

• 申請號: 201410046137.0
• 申請日: 2014-02-10
• 公開（公告）號: CN103954447B
• 公開（公告）日: 2017-07-14
• 發明（設計）人: 孔德軍;張壘;付貴忠;王文昌;葉存冬;王進春
• 申請（專利權）人: 常州大學
• 主分類號: G01M13/02
• 分類號: G01M13/02;G01B11/04
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司32200
• 代理人: 樓高潮

技術領域

本發明涉及諧波減速器用柔性齒輪，通過激光探頭和旋轉測量臺系統對齒廓的切削誤差進行測量；為減小傳統測量方法中千分尺和范Kuven線對測量過程造成的不便和對測量結果造成的誤差，本發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，屬于先進裝備精密制造技術。

背景技術

諧波減速器主要結構分別為諧波發生器、柔性外齒齒輪和剛性內齒齒圈。諧波減速器具有較高的減速率且幾乎不存在齒側間隙，它以高定位精度、較好的可重復性、高轉矩、高效率和低磨損等特點在工業機器人、機床、醫療器械和航天器等方面受到廣泛應用。由于多應用在精密制造業，諧波減速器零部件的尺寸公差要求也越來越嚴格，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將誤差信息反饋給機床從而控制制造精度。然而，對于諧波減速器而言，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微米之間，會大大影響諧波減速器的性能。一般對柔性齒輪的切削誤差的測量，是通過測量一個由柔性齒輪、范Kuven線和千分尺組成的系統來實現的。將線嵌在相鄰兩齒之間，用千分尺壓住線并測量此時的齒頂圓直徑，如果切削過程中出現過切，那么相鄰兩齒之間的間距會增加，范Kuven線會向齒輪中心移動，利用這種方法得到的測量數據與參考數據比較就能得到柔性齒輪的切削誤差。但是實際操作起來非常困難，因為齒輪尺寸非常小，還具有很好的彈性，并且在測量時必須停止切削，這使得整個測量過程不穩定、效率低而且數據很難保證精確。基于齒輪尺寸過小難以測量，同時要保證尺寸精度和測量效率的問題，本發明專利提出一種使用兩個激光探頭和旋轉測量臺的測量系統對柔性齒輪的切削誤差進行非接觸式、無彈性變形的測量方法，能有效提高測量精度和測量效率。

發明內容

本發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由兩個平行激光探頭和旋轉測量臺構成，激光探頭發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。若出現過切或欠切，齒厚必然會發生變化，從而導致探頭輸出信號的變化，由滾齒機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的差異計算出來。同時還可以通過旋轉齒輪，測量其全齒來降低由于調整齒輪和探頭相對位置引起的定位誤差，達到制造質量控制的要求。

附圖說明

圖1測量系統示意圖；

1-激光探頭；2-柔性齒輪；3-旋轉測量臺。

圖2參考齒輪校準測量示意圖；

m₁₀-激光探頭1測量出的距離；m₂₀-激光探頭2測量出的距離；θ_i-齒輪旋轉的角度；m_A探頭到節圓的距離；θ_A-兩探頭測出距離相等時轉過的角度；D-兩個激光探頭間距離。

圖3待測齒輪的測量示意圖；

m₁-激光探頭1測量出的距離；m₂-激光探頭2測量出的距離；m_B-兩探頭測出的距離相等時的距離；θ_B-兩探頭測出的距離相等時轉過的角度；Δα-切削誤差。

圖4旋轉一圈兩測頭測量差值示意圖。

圖5旋轉多圈測量后各齒輪的測量平均值Δm_ave示意圖。

具體實施方式

(1)如圖1測量系統示意圖，利用靜壓圓柱夾具將柔性齒輪固定安裝在旋轉測量臺上，測量臺通過步進電機驅動；再將兩個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10nm；兩個位移傳感器通過AD模塊與計算機相連，進行數據采集與計算。

(2)在實際測量前，先選擇圖2中柔性外齒齒輪作為參考齒輪進行校準測量；調節兩平行探頭之間的距離，使得激光在齒面上的兩個測量點均位于齒輪節圓上，這樣可以將測量點周圍的小范圍測量區域看成一條直線；如圖2所示，在測量參考齒輪的兩個輪齒時，隨著齒輪的順時針轉動，m₁₀逐漸減小，m₂₀逐漸增大，當轉過θ_A后二者相等時即是兩個探頭到節圓的距離，此時兩個測量點均位于節圓上。

所述的參考齒輪指切削誤差滿足誤差范圍內的柔性齒輪，并視該齒輪切削誤差為0；

誤差范圍一般參考齒輪精度相關國標，具體的誤差范圍視實際加工的技術要求而定。