专利名称：大型传动精度检测装置的制作方法
技术领域：
本发明是一种适用于大型、超大型、极低速、大传动比齿轮传动误差的检测装置。它包括低速传感器、高速传感器、频率变换装置和误差数据处理与分析微计算机系统等。
七十年代初Stepanek提出了差频-辅助挂轮方法以及TOS公司制造的TOSIMO检测装置，在世界上首次解决了大型、极低速齿轮加工机床传动精度检测问题。这种检测系统具有可测传动比大、转速低、量程宽、通用性强等优点，但由于辅助挂轮的引入使得这一检测系统产生了一系列缺陷测量结果中将无例外地包含辅助挂轮误差，无法确定仪器的精度指标，操作麻烦，工作效率低等。由于这些缺陷的存在，使该装置未能很好的推广。因此，自七十年代以来，大型、极低速、大传动比传动链动态精度检测在世界范围内仍然是一个尚待解决的难题。
本发明的目的正是为了解决上述难题而提供一种适用于大型、超大型、极低速、大传动比的齿轮传动链误差检测装置。
本发明所提供的检测装置是一种差频-频率合成式检测系统，它由低速传感器、高速传感器、频率变换装置和误差数据处理与分析微计算机系统组成。它的主要特点是采用一种新型的双行波位移传感器作低速传感器，产生两个行波检测信号，解决了极低速的检测，其下限值可延伸至零，以具有奇异值N1＝(N4/N2)(S/M)条线的高速齿栅和独创的电轴式电子挂轮相结合来大大增加被测传动比的范围，其理论上限值可达任意值，实际值由电轴系统中的分频系数决定，本装置上限值可达9999。由于采用了相对测量原理并取消了机械挂轮，使装置的精度大大提高，其指标为＜±1角秒，由于本装置具有以上特点，使它几乎克服了Stepanek系统的一切缺点。
下面结合附图来进一步说明。
图1为本发明装置的原理简图，它由齿栅式高低速位移传感器、电轴式信息检测装置和误差数据处理与分析微计算机系统组成。其中1.低速传感器底座;2.同步马达;3.大齿栅;4.小齿栅;5.步进电机;6.旋转臂;7.差频器;8.电轴变换装置;9.误差信息(相位)检测装置;10.误差分离滤波器;11.自动记录仪;12.数据处理微计算机系统;13.参考齿栅;14.被测传动链。
图2为低速传感器结构原理图。其中15.主轴;16.片簧三环连接器。
图3为高速传感器结构原理图。其中17.内套;18.外罩;19.轴承;20.外套。
图4为电轴式电子挂轮原理简图。其中21.倍频器;22.分频器;23.分相器;24.驱动器。
低速传感器安装在机床传动链的低速端(如滚齿机的工作台台面上)。大齿栅圆盘外圆上下刻有两道精度要求不高、栅纹数略有差异的齿道。工作时，底座随工作台以Ω2的转速旋转，同步马达带动主轴和两个齿栅以ω1＝1500r/m的转速旋转，这样可使精度不太高的齿栅误差频率在运动状态下比被测传动误差频率高几倍至几百倍，从而可在测量过程中由误差分离滤波器将齿栅误差滤除，采用相对测量原理使低速传感器中的齿栅在精度不高的情况下获得很高的在线检测精度，当两个齿栅在同马步达驱动下作高速旋转时，固定测头H3和活动测头H4便从各自与大齿栅对应的齿道上拾取信号，而安装在由步进电机驱动的旋转臂上的测头H2亦同时从小齿栅的齿道上拾取信号，测头H4与机床工作台主轴连结并与工作台联动，这样，机床运动时的传动误差就准确无误的反应在测头的运动中并调制在它从齿栅拾取的信号里，测头H3固定不动，检测时H3与H4形成差动，其转速差恰为工作台的转速Ω2，测头H3、H4的信号在差频器差频后得到一个行波检测信号，其信号频率由栅纹数差额和转速差频两项组成，其中栅纹数差频比转速差频高很多，由于栅纹数差额的存在，使差频信号中始终保持一个恒定的频率(一般为几百Hz)，因而传动链的转速无论多么低(即使为零)，鉴相检测均能正常进行，这就大大扩展了可测误差的下限频域，从而适应了极低速的的检测。
高速传感器安装在传动链的高速端，它输出至电轴装置的信号经倍频、分频、分相和功放后，驱动步进电机，步进电机带动旋转臂上的测头H2转动，拾取参考鉴相信号，由于传动链的误差是以调相形式反应在测头H4的信号中，因此误差检测是由两个电信号的鉴相来实现的，电轴装置的作用就是对高速传感器中测头H1的信号作频率变换，使之在被测传动比发生改变时能保证与步进电机驱动的运动测头H2的行波频率相等。与现有一切同类装置不同，本装置的两路比相信号都是从低速传感器中取出，故称之为双行传感器，这样使得高速传感器的结构变得非常简单，为了保证检测的正常进行，步进电机的转速要受到低速传感器中各测头信号频率的制约，因此高速传感器齿栅的栅纹数N1与传统的选择方法不同，它必须满足下式的关系，N1＝(N4/N2)(S/M)，式中S表示步进电机的系数，M表示电轴中的倍频系数，栅纹数N1的选择也是本系统的一大特点，这样H1的信号经电轴变换后再驱动步进电机便始终能保证两个鉴相信号的频率相等而与被测传动比的变化无关，系统的这一特点，使得它在应用中不受传动比改变的限制因而具有很大的通用性。
本发明装具有如下优点1.由于取消了Stepanek系统中的机械挂轮而大大提高了装置精度，其指标≤±1角秒。
2.利用行波概念设计成功的双行波低速传感器不仅彻底解决了极低速传动系统的检测问题，同时大大简化了高速传感器结构。
3.由于电轴变换的作用，扩大被测传动比的范围，其上限值达9999，使装置的被测覆盖面大大增加。
由于具有以了优点，使得本装置不仅适用中型，而且特别适用于大型、超大型、极低速大传动比机床、大型精密仪器、精密分度台等的传动误差检测，本装置是传动精度检测装置中的一种最新装置，对传动精度的提高、故障部位的查找、动态特性的分析均有重大意义。
权利要求
1.一种齿轮传动链精度检测装置，它由低速传感器、高速传感器、频率变换装置和误差数据处理与分析微计算机系统组成；其特征在于低速传感器采用了新型的双行波位移传感器，频率变换装置采用了电轴式变换装置。
2.权利要求1中所述的双行波位移传感器由底座(1)、同步马达(2)、大齿栅(3)、小齿栅(4)、步进电机(5)、旋转臂(6)、主轴(15)、测头H2、H3、H4组成;其特征是大齿栅圆盘上、下刻有两道精度要求不高、栅纹数略有差异的齿道N2、N4、两个齿栅都通过滚动轴承与主轴同心连接，同步马达可带动主轴与两个齿栅高速旋转，底座和测头H4与机床工作台连接，测头H2安装在由步进电机驱动的旋转臂上，主轴上部装有小齿栅和片簧三环连接器。
3.权利要求1中所述的电轴式频率变换装置，其特征是由倍频器、分频器、脉冲分配器、功率放大器和低速传感器中的步进电机、旋转臂、活动测头H2与小齿栅组成。
全文摘要
本发明是一种用于齿轮加工机床、大型精密仪器、精密转台的传动精度检测，特别适用于大型、超大型、极低速、大传动比的齿轮传动链误差的检测的传动精度检测装置。其主要特点是用一种新型的双行波位移传感器与电轴式电子挂轮来解决极低速和大传动比的检测问题，是一种精度高、使用覆盖面大、通用性强、结构简单、功能完备的传动精度检测装置，对于齿轮加工机床的精度检测和贯标、质量评估、故障诊断和动态特性分析提供了一种先进的测试手段。
文档编号G01M13/02GK1051977SQ8910413
公开日1991年6月5日 申请日期1989年11月19日 优先权日1989年11月19日
发明者秦树人, 胡信毅, 王嘉琛, 江光诚, 刘 英, 何玮, 胡克勤, 刘远琼 申请人:重庆大学