Устройство для определения прерывной кинематической погрешности зубчатых колес Советский патент 1982 года по МПК G01B7/287 

Изобретение относится к измерител ной технике, а именно к устройствам для контроля зубчатых колес с испол зованием электронных средств измере ния . Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является устройство для определения прерывной кинематической погрешности зубчатых колес, содержащее угловой преобразователь, установленный на шпинделе, на котором размещается также и контролируемое колесо, преобразователь рабомих 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, наст раиваемый 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 . Устройство предусматривает использование в качестве измерительного элемента зубчатого сектора или кулач-, ка с профилем, соответствующим профилю зуба того же модуля, что и конт4ролируемое колесо, и содержит блок умножитель, настроенный на приведенное число зубьев измерительного элемента. Такое выполнение устройства требует смены измерительного элемен та и перенастройки связанного с ним блока при контроле зубчатых колес различных модулей, что усложняет эксплуатацию устройства и снижает производительность кoнtpoля.

Цель изобретения - упрощение эксплуатации устройства и повышение производительности контроля.

Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено третьим и четвертым делителями, настраиваемыми на интервал контроля эвольвенты контролируемого колеса, пятым делителем, настраиваемым на число ходов измерительного элемента, вторым блоком коммутации, вторым импульсным командным блоком, интерполятором, импульсным счетчиком, цифроаналоговым преобразователем, двумя логическими блоками запуска четвертого делителя и двумя логическими блоками определения знака погрешности, второй умножитель и второй делитель выполнены совместно настраиваемыми на требуемую дискретность отсчета, вход второго умножителя соединен с угловым преобразователем, а .его выходы подключены ко входам второго и четвертого делителей, ыход преобразователя перемещений измерительного элемента подключен к входу интерполятора, выход-которого связан с третьим делителем и обоими командными блоками, выход первого командного блока подключен к третьему входу первого блока коммутации, к первому блоку определения знака и к первому блоку запуска, третий вход первого командного блока и второй вход второго командного блока подключены к выходу пятого делителя, вход которого связан с нормирующим преобразователем, выход второго делителя подключен к входам боих блоков коммутации, выходы которых подключены к счетчику, выход четвертого делителя подключен к 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 ко 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.

На чертеже изображена блок-схема устройства.

Устройство содержит угловой преобразователь 1 контролируемого колеса 2 числом Z .чубьев, размещенный вместе с колесом на шпинделе 3, линейный преобразователь k рабочих продольg ных (в направлении перемещения номинальной И.СХОДНОЙ рейки) перемещений измерительного элемента 5 с линейчатой рабочей поверхностью, выполненного в виде зуба рейки или танген-, циального наконечника, привод 6 контролируемого колеса, привод 7 продольной каретки 8, на которой установлен преобразователь k. Каретка 8 связана с приводом 7 через зубчатую рейку 9, зубчатое колесо 10 и электромагнитную муфту 11,

. Преобразователь k снабжен отметчиком 12 кодов, также установленным на продольной каретке 8. На шпинделе 3 установлен тормоз 13 со стабилизированным моментом сопротивления для обеспечения постоянства скорости вращения шпинделя 3 в условиях периодического зацепления контролируемого колеса 2 с измерительным элементом 5Устройство содержит также нормирующий преобразователь 14, два умножителя 15 и 16, пять делителей 1721, два блока 22 и 23 коммутации, два импульсных командных блока 2k и 25, блок 2б сброса на нуль, интерполятор 27, импульсный счетчик 28, цифроаналоговый преобразователь 29, два логических блока 30 и 31 запуска делителя 20, два логических блока 32 и 33 определения знака погрешности, блок 3 согласования перемещений контролируемого колеса и измерительного элемента, самописец 355 На продольной каретке 8 установлена поперечная каретка 36, связанная с раверсивнйм приводом 37 через зубчатую рейку 38, зубчатое колесо 39 и электромагнитную муфту kO, На поперечной каретке 36, жестко связанной с измерительным элементом 5, установлены преобразователь 4 поперечных линейных перемещений измерительного элемента 5 и датчик iZ начала отсчета поперечных перемещений. Электромагнитные муфты 11 и kO снабжены тормозами A3 и kk соответственно. С преобразователем 1 связан умно житель 15 настраиваемый на число Z зубьев колеса 2. С умножителем 15 последовательно соединен делитель 17 настраиваемый на произ,ве дение N;j (Z +1 ) числа N периодов выходного сигнала преобразователя 1 за один оборот колеса 2 и числа 2 зубьев колеса 2, увеличенного или уменьшенного на единицу. Умножитель Т6 и делитель 18 совместно настриваются на требуемую дискретность отсчета, делители 19 и 20 настраиваются на интервал конт роля эвольвенты контролируемого колеса, делитель 21 настраивается на число ходов измерительного элемента 5. К отметчику 12 подключен нормиру щий преобразователь 1 связ.анный также с входом делителя 21. Вход умножителя 1б соединен с преобразователем 1, а его выходы подключены к входам делителей 18 и 20. Блок 22 коммутации соединен своими входами с выходами делителя 17 бло ка 26 сброса на нуль, делителя 18 и командного блока 2k, выход которо го подключен также к логическим бло кам 30 и 32. Выход преобразователя подключен к входу интерполятора 27, выход которого связан с делителем 1 и командными блоками 2k и 25. Брок подключен также к блоку 2 и делителю 17. Выход делителя 21 подключен к входам командных блоков 2 и 25. Выходы блоков 22 и 23 подключен 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 делителя 18. Выход делителя 17 подклю чен 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 самописцу 35- Выход блока 30 подключен к блоку 31 выход которого подключен к делителю 20. Командный блок 25 своим выходом связан с делителем 19 и 20. Входы блока З согласования перемещений контролируемого колеса 2 и измерительного элейента 5 подключены к преобразователю 1, делителю 21, интерполятору 27 преобразователю 1 и датчику k2, а выходы блока 3 связаны с электромагнитными муфтами 11 и kQt тормозами «3и kk, приводом 37 Устройство работает следующим образом. Измерительный элемент 5 вводится в впадину контролируемого колеса 2 таким образом, чтобы измерительная поверхность элемента 5 находилась перед началом линии зацепления. При этом попер чная каретка Зб нахог дится в крайнем переднем положении при включенных тормозах k3 и kk, Контролируемое колесо 2 с помощью привода 6 приводится в непрерывное вращение и измеряемый зуб сообщает поступательное 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 I преобразуя квазисинусоидальный сигнал от отметчика 12 измерительного элемента 5, формирует импульс, который через делитель 21 поступает на вход блока 3 согласования переме,щений и запускает импульсные командные блоки 2k и 25. Измерительный сигнал, несущий информацию о величине пере-мещения каретки 8, поступает с выхода преобразователя k на вход интерполятора 27 где преобразуется в си|- нал требуемой дискретности. С выхода интерполятора 27 измерительный сигнал поступает на вход блока 3k согласования перемещений, на входы командных блоков 2 и 25, а также на вход делителя 19.. Измерительный сигнал, нейущий информацию об:угле поворота контролируемого колеса 2, поступает с выхода преобразователя 1 на входы умножителей 15 и 16 и на вход блока 3k согласования перемещений. Блок З при приходе импульса от делителя 21 наминает отсчет перемеще ний каретки 8 и контролируемого коле са 2 с помощью сигналов, поступающих от интерполятора 27 и преобразоват еля }., При приходе каретки 8 в положение в котором измерительный элемент 5 начинает взаимодействовать с кромкой измеряемого зуба контролируемого колеса 2, блок 3 отключает тормоз и включает муфту kO. Зубчатое колесо 39 подключается к работающему при воду 37 и с помощью рейки 38 начинает отводить каретку 36 с измерительным элементом 5 от колеса 2, при этом датчик k2 вырабатывает сигнал, поступающий на вход блока Влок З начинает отсчет величины перемещения каретки 36 по измерительному сигналу от преобразователя 41. При приходе каретки 36 в определен ное положение, например, соответству ющее выходу измерительного элементта 5 за окружность вершин зубьев контролируемого колес 2, блок 3 согласования перемещений отключает муфту 40, включает тормоз , осуществляет реверс привода 37, отключает тормоз 43 и включает муфту 11. Зубчатое колесо 10 подключается к работающему приводу 9 и с помощью рейки 9 перемещает каретку 8 к началь ному положению, при достижении кото рого блок 34 отключает муфту 11 и включает тормоз 43. Каретка 8 останавливается . При повороте колеса 2 на заданный угол с момента выдачи 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 датчик 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 управления согласованным прерывистым движением измерительного элемента 5 повторяется. Таким образом обеспечивается последовательное зацепление измерительного элемента со всеми зубьям-и контролируемого колеса. Измерительные процессы протекают следующим образом. В блок 26 сброса на нуль вручную, например, с помощью кнопочного переключателя, вводится команда на начало цикла измерения. При этом блок 2б. открывает входы командного блока 24. При приходе от делителя 34 на блок 24 импульса, соответствующего началу взаимодействия измеряемого зуба колеса 2 с измерительным элементом 5, осуществляется запуск блока 24, который, принимая измерительный сигнал от интерполятора 27 при приходе каретки 8 в определенное положение, например, соответствующее началу линии 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 е работу блок 22 коммутации, запускает делитель 17 и в дальнейшем в работе не участвует до следующего ручного ввода команды на начало цикла измерения. Делитель 17 передает первый пришедший от умножителя 15 импульс на блок 22 коммутации и логишесике блоки 30 и 32. В дальнейшем на выходе делителя 17 появляется импульс при повороте колеса 2 на один оборот угловой шаг колеса 2, причем плюс соответствует настройке блока 34 согласования перемещений на ввод измерительного элемента 5 во впадины последующих зубьев, а минус - предыдущих. Умножитель 15 преобразует сигнал от преобразователя 1 в сигнал с частотой в Z раз большей и подает его на вход делителя 17, уменьшающего частоту в N(2 t 1) раз, что иобеспечивает выдачу импульсов делителя 17 через один оборот угловой шаг колеса 3. Умножитель 16 преобразует измерительный сигнал, поступающий от преобразователя 1, в сигнал с частотой многократно большей, чем частота сигнала 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 дискретностью отсчета вели-чины прерывной кинематической погрешности контролируемого колеса 2 . С выхода делителя 18 сигнал поступает на вход блока 22 коммутации, который при приходе первого по времени импульса от делителя 17 или блока 2, а в начале цикла измерения при приходе импульса от блока 26 сброса, подключает выход делителя 18 на вход счетчика 28 и при приходе второго импульса отклю +ает делитель 18. С выхода счетчика 28 цифровой код поступает на цифроаналоговый преобразователь 29i где преобразуется в аналоговый сигнал, полярность которого определяется логическим блоком 32, выход которого подключен к преобразователю 29На входы логического блока 32 поступают импульсы от делителя 17 и командного блока 2, и в зависимости от какого из них придет импульс первым, блок 32 определяет знак прерывной кинематической погрешности контролируемого колеса 2 на выходе преобразователя 29 которая в виде пропорционального аналогового электрического сигнала поступает на вход самописца 35 регистрирующего резул таты измерения в графическом виде. Таким образом обеспечивается проявление в результатах измерения откло нений шага зубьев контролируемого колеса 2, , С целью проявления в результатах измерения погрешностей профилей зубьев колеса 2, с выхода интерполя тора 27 измерительный сигнал, несущий информацию о величине продольного перемещения измерительного эле мента 5 поступает также на вход делителя 19, а измерительный сигнал с выхода умножителя 16 поступает на вход делител.я 20. Запуск делителя 19 осуществляется логическим блоком 30, который при приходе второго по времени импульса из двух парных, поступающих от делителя 17 и блока 2k при повороте колеса 2 на номинальный и действительный угловые шаги, выдает импульс на входы делителя 19 и логи ческого блока 31При приходе импульса от блока 30 и первого импульса от делителя 19 блок 31 осуществляет запуск делителя 20 и закрывает свой вход от делителя 19 до прихода следующего им9610 пульса от логического блока 30. Делитель 20 преобразует измерительный сигнал от умножителя 16 в сигнал с частотой номинально равной частоте сигнала с делителя 19 и соответствую-f щей требуемому интервалу контроля эвольвенты. Блок 23 коммутации при приходе первого по времени имлульса 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 преобразователю 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 преобразователи 29 на самописец 35При 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 схем описанного устройства позволяет использовать в каг 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 электронной схемы, что обеспечивает упрощение эксплуатации и повышение производительности контроля. Фррмула изобретения Устройство для определения прерывной кинематической погрешности зубчатых колес, содержащее угловой пре образователь; установленный на шпин деле, на котором размещается также и контролируемое колесо, преобразователь перемещений измерительного элемента, приводы шпинделя и измери тельного 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 уг лового преобразователя -за один оборот колеса и числа зубьев колеса, увеличенного или уменьшенного на единицу, второй умножитель, второй делитель, отметчик ходов измеритель ного элемента с подключенным к нему нормирующим преобразователем, первы 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 измеритель ного элемента и самописец, отличающееся тем, что, с целью упрощения эксплуатации и повышения производительности контроля , -оно снабжено третьим и четвертым делите лями, настраиваемыми на интервал контроля эфольвенты контролируемого колеса, пятым.делителем, настраивае мым на число ходов измерительного элемента, вторым блоком коммутации, вторым импульсным командным блоком, интерполятором, импульсным счетчиком, цифроаналоговым преобразо вателем, двумя логическими блоками запуска четвертого делителя и двумя логическими блоками определения знака погрешности, второй умножитель и второй делитель выполнены совместно настраиваемыми на требуемую дискретность отсчета, вход второго умножителя соединен с угловым преобразователем, а его выходы подключены к входам второго и четвертого делителей, выход преобразователя перемещений измерительного элемента подключен к входу интерполятора, выход которого связан с третьим делителем и обоими командными блоками, выход первого командного блока подключен к третьему входу первого блока коммутации, к первому блоку определения знака и к первому блоку запуска, третий вход первого командного блока и второй вход второго командного блока подключены к выходу пятого делителя, вход которого связан с нормирующим преобразователем, выход второго делителя подключен к входам обоих блоков коммутации, выходы которых подключены к счетчику, выход четвертого делителя подключен к 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 блрку запуска, выходы блоков определения знака и счетчика подключены к входам цифроаналогов.ого 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 экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР по заявке 2858726/28 , кл.С 01 В 7/28; t979 (прототип).