专利名称：齿轮测量方法
技术领域：
本发明涉及一种用于测量待测量的齿轮的齿廓的齿轮测量方法。
背景技术：
一般而言，当通过诸如插齿机、滚齿机和磨齿机的齿轮切削机器来加工待加工的齿轮时，在测量了从加工的许多齿轮中获取的至少一个加工的齿轮的齿面的形状(包括齿廓和齿轨迹)之后，检查其精度，且随后加工其余的未加工的许多齿轮。此外，在待加工的齿轮较大的情形，因为必须不产生缺陷，所以在机械加工余量许可的情况下重复多次加工和测量之后执行精加工。已经利用独立于齿轮切削机器的齿轮测量机器来执行待加工的齿轮的齿面的形状的这种测量。但是，分开地提供齿轮切削机器和齿轮测量机器产生了在其间更换待加工的齿轮的工作的必要性。因此，可操作性降低。为了应付这点，最近提供了各种齿轮切削机器，其中每一个齿轮切削机器被制造成能够在机器上测量加工的齿轮的齿面的形状，以用于提高可操作性的目的。包括齿轮测量仪器的这样的齿轮切削机器在例如专利文献1中公开。现有技术文献专利文献专利文献1 日本专利No. 2995258
发明内容
本发明要解决的问题在上述常规齿轮测量仪器中，通过在探针与待加工的齿轮的齿面接触的情况下将探针沿切线移动到渐开线基圆，通过同步地控制探针在Y和Z方向上的移动以及待加工的齿轮的旋转，来测量待加工的齿轮的齿廓。然而，在使用诸如上述的基于基圆切线的方案来测量大的待加工的齿轮的齿廓的情形中，探针行进的量较大，特别是相对于Y轴方向。这增加测量中探针的移动范围，且因此可能增加齿轮测量仪器的尺寸。因此，已经做出本发明来解决上述问题，且本发明的目的是提供一种齿轮测量方法，该齿轮测量方法使得能通过减小探针行进的量因而减小测量中探针的移动范围来减小机器的尺寸。解决问题的手段为了解决上述问题，本发明提供一种齿轮测量方法，在该齿轮测量方法中，通过同步地控制探针的移动以及待测量的齿轮的旋转，在探针与待测量的齿轮的一个齿面或其另一齿面接触的情况下，通过根据待测量的齿轮的旋转而线性地移动探针，来测量待测量的齿轮的齿廓。该齿轮测量方法的特征在于包括设定一侧切线和另一侧切线，该一侧切线与通过从待测量的齿轮的基圆上的基准点在一个方向上旋转预定的旋转角度而定位的一侧切点相切，该另一侧切线与通过从待测量的齿轮的基圆上的基准点在另一方向上旋转预定的旋转角度而定位的另一侧切点相切；当测量一个齿面时沿一侧切线移动探针；当测量另一齿面时沿另一侧切线移动探针；以及将一侧切线和另一侧切线的交叉点定位在一侧切线和另一侧切线中的每一个切线上的测量起始点和测量终点之间。发明效果因此，在根据本发明的齿轮测量方法中，因为能减小探针行进的量，所以在测量中探针的移动范围变小。因此，能减小机器的尺寸。
图1是使用根据本发明的一个实施例的齿轮测量方法的齿轮测量仪器的示意图。图2是显示了正通过探针进行齿廓测量的工件的视图。图3是显示了在测量中探针与工件的相对的齿面相接触的方式的视图。图4是显示了根据本发明的一个实施例的齿轮测量方法的测量原理的视图。
具体实施例方式下文，将参考附图详细地描述根据本发明的齿轮测量方法。实施例图1所示的齿轮测量仪器1用来测量研磨之后的大工件(待测量的齿轮，待加工的齿轮)W的齿廓，如图2所示。如图1所示，在齿轮测量仪器1的下部中设置了基部11。在该基部11的上表面上，导轨12被固定成在水平X轴的方向上延伸，且导轨13被以可滑动的方式支撑成在水平 Y轴的方向上延伸。导轨12和13被布置成彼此垂直。导轨13被支撑成相对于导轨12在 X轴的方向上移动。而且，在导轨13上，在竖直Z轴的方向上延伸的导轨14被支撑以在Y 轴的方向上移动。在导轨14的侧表面上，可移动体15被支撑成能在Z轴的方向上上下移动。测量装置16被附接到可移动体15。在该测量装置16的末端设置了探针16a。此外，在基部11的上表面上，转台17被支撑成能围绕竖直的工件旋转轴线Cl旋转。在该转台17的上表面上，与转台17同轴地设置下中心部18。而且，在基部11的上表面上在转台17的一侧设置了保持直立的柱19。在柱19的前表面上，中心头20被支撑成能在Z轴的方向上上下移动。在该中心头20的末端处，上中心部21被支撑成能围绕工件旋转轴线Cl旋转。具体地，能通过利用中心头20降低上中心部21来将工件W保持在下中心部18和上中心部21之间。使转台17与以这种方式保持的工件W旋转可使工件W围绕工件旋转轴线Cl旋转。在齿轮测量仪器1中，设置了全面地控制整个齿轮测量仪器1的NC单元22。该 NC单元22被连接到例如导轨12、13和14、可移动体15、测量装置16、转台17等。NC单元 22被设定成通过基于待测量的工件W的预输入的齿轮规格及其齿廓测量点同步控制测量装置16(探针16a)在X、Y和Z轴方向上的移动以及工件W围绕工件旋转轴线Cl的旋转而基于检测到的探针16a的位移来对工件W的齿廓进行精确测量。
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接下来，参考图2至图4描述在研磨之后测量工件W的齿廓的方法。首先，研磨工件W，以形成该工件W的右齿面WR和左齿面WL。应注意，将预确定的齿轮形状能从其获得的齿轮规格给予工件W。这些齿轮规格中，基圆Wb的半径用Rb表示， 齿根圆Wf的半径用Rf表示，而齿顶圆Wa的半径用Ra表示(参见图4)。随后，在研磨之后的工件W被保持在下中心部18和上中心部21之间的情况下开始研磨之后的工件W的齿廓的测量。以围绕工件旋转轴线Cl轻微旋转工件W来开始工件W的右齿面WR的齿廓测量， 如图3所示。因此，工件W的齿空间面向测量装置16。然后，通过在X、Y和Z轴方向驱动测量装置16而使探针16a与工件W的右齿面WR和齿根圆Wf的交叉点接触。换句话说，该交叉点是右齿面WR的测量起始点B。随后，在探针16a与测量起始点B接触的状态下，在X和Y轴方向上驱动测量装置 16以使探针16a沿切线L移动，且驱动转台17以使工件W在一个方向上旋转。应注意，切线L是与工件W的基圆Wb上的切点A相切的切线。这点的细节将稍后描述。这使探针16a在齿高(齿廓)方向上与工件W的右齿面WR接触地移动。因此，开始了齿廓测量。此时，目标齿廓和测量的实际齿廓之间的差异作为齿廓误差被获得。当不存在齿廓误差时，输出表示没有误差的渐开线曲线或直线。另一方面，当存在齿廓误差时， 输出根据不规则性改变的曲线或直线。探针16a进一步在右齿面WR上朝向齿的顶部滑动且到达右齿面WR和齿顶圆Wa 的交叉点。然后，齿廓测量完成。换句话说，该交叉点为右齿面WR的测量终点C。另一方面，以围绕工件旋转轴线Cl轻微旋转工件W来开始工件W的左齿面WR的齿廓测量，如图3所示。因此，工件W的齿空间面向测量装置16。然后，通过在X和Y轴方向上驱动测量装置16而使探针16a与工件W的左齿面WL和齿根圆Wf的交叉点接触。换句话说，该交叉点是左齿面WL的测量起始点B'。随后，在探针16a与测量起始点B'接触的状态下，在X和Y轴方向上驱动测量装置16以使探针16a沿切线L'移动，且驱动转台17以使工件W在另一个方向上旋转。应注意，切线L'是与工件W的基圆Wb上的切点A'相切的切线。这点的细节将稍后描述。这使探针16a在齿高(齿廓)方向上与工件W的左齿面WL接触地移动。因此，开始了齿廓测量。此时，目标齿廓和测量的实际齿廓之间的差异作为齿廓误差被获得。当不存在齿廓误差时，输出表示没有误差的渐开线曲线或直线。另一方面，当存在齿廓误差时， 输出根据不规则性改变的曲线或直线。探针16a进一步在左齿面札上朝向齿的顶部滑动且到达左齿面札和齿顶圆Wa 的交叉点。然后，齿廓测量完成。换句话说，该交叉点为左齿面WL的测量终点C'。应注意，齿廓测量能以工件W的左齿面WL和右齿面WR中的任一个来开始。而且， 测量所有齿的所有的一个面可在测量所有齿的所有另一面之后，或者测量每个齿的一个面可在测量齿的另一面之后。而且，如图2所示，上述齿廓测量在沿每个齿面上的面宽度的多个位置处类似地进行。此外，在根据本发明的齿轮测量方法中，切线L和L'按如下描述的设置，使得探针16a(测量装置16)相对于Y轴方向行进的量可被最小化。如下将参考图3和图4描述设置这些切线L和L'的方法。
首先，在平行于Y轴的切线Lo与工件W在测量装置16侧上的基圆Wb相切处设置切点(基准点)Ao。随后，从切点Ao在一个方向上旋转预定旋转角度α的点被定义为切点 Α。与该切点A相切的切线用L表示。另一方面，从切点Ao在另一个方向上旋转预定旋转角度α的点被定义为切点A'。与该切点A'相切的切线用L'表示。而且，切线L和齿根圆Wf的交叉点被设定为右齿面WR上的测量起始点B，且切线 L和齿顶圆Wa的交叉点被设定为右齿面WR上的测量终点C。换句话说，在右齿面WR的测量中探针16a在X-Y平面中行进的量为测量起始点B和测量终点C之间的距离。此外，切线L'和齿根圆Wf的交叉点被设定为左齿面WL上的测量起始点B'，且切线L'和齿顶圆Wa的交叉点被设定为左齿面WL上的测量终点C'。换句话说，在左齿面 WL的测量中探针16a在X-Y平面中行进的量为测量起始点B'和测量终点C'之间的距离。应注意，切线L和L'与从切点Ao在相反方向上旋转旋转角度α的点处设置的切点A和A'相切，因而彼此交叉。该交叉点用M表示。最小化探针16a相对于Y轴方向行进的量的条件是测量起始点B (B‘)和交叉点 M之间的距离等于交叉点M和测量终点C(C')之间的距离。换句话说，当用以下公式(1) 表示的关系为真时，探针16a相对于Y轴方向行进的量处于最小值。
权利要求
1. 一种齿轮测量方法，在该齿轮测量方法中，通过同步地控制探针的移动以及待测量的齿轮的旋转，在探针与待测量的齿轮的一个齿面或待测量的齿轮的另一齿面接触的情况下，通过根据所述待测量的齿轮的旋转而线性地移动探针，来测量待测量的齿轮的齿廓，所述齿轮测量方法的特征在于包括设定一侧切线和另一侧切线，该一侧切线与通过从所述待测量的齿轮的基圆上的基准点在一个方向上旋转预定的旋转角度而定位的一侧切点相切，而该另一侧切线与通过从所述待测量的齿轮的基圆上的所述基准点在另一方向上旋转所述预定的旋转角度而定位的另一侧切点相切；当测量所述一个齿面时，沿所述一侧切线移动所述探针； 当测量所述另一齿面时，沿所述另一侧切线移动所述探针；以及将所述一侧切线和所述另一侧切线的交叉点定位在所述一侧切线和所述另一侧切线中的每一个切线上的测量起始点和测量终点之间。
全文摘要
提供了一种测量齿轮的方法，其中通过减小探针移动的距离而在测量期间减小探针的移动范围，以便减小机器的尺寸。一种测量齿轮的轮廓的方法，其通过如下进行对于探针的移动以及工件的旋转执行同步控制；和在探针与右齿面或左齿面保持接触的情况下，根据工件的旋转线性地移动探针，其中设定一个切线，该切线与从工件的基圆上的接触点在一个方向上旋转预定的旋转角度α后定位的接触点相切；和一个切线，该切线与从工件的基圆上的接触点在相反方向上旋转预定的旋转角度α后定位的接触点相切；当测量右齿面时沿切线移动探针，而当测量左齿面时沿另一个切线移动探针；以及将两个切线的交叉点设定在测量起始位置和测量最终位置之间的中点处。
文档编号G01B5/20GK102216725SQ200980145290
公开日2011年10月12日 申请日期2009年10月27日 优先权日2008年11月12日
发明者增尾光一, 大槻直洋, 柳瀬吉言 申请人:三菱重工业株式会社