一种基于自定心的齿轮内径测量机构及其测量方法与流程

本发明涉及变速箱中输出轴各档从动齿轮内径的测量装置，具体地说是一种基于自定心的齿轮内径测量机构及其测量方法。

背景技术：

汽车正常安全行驶的关键在于变速箱正常工作，变速箱的核心在于其中轴系的正确啮合。变速箱输出轴是汽车变速箱的核心组成之一，也是汽车构成中最重要的部件之一。由于输出对于传动特殊重要性，对其上各档从动齿轮与轴段的装配有着严格的要求。输出轴上各档齿轮的精确装配直接影响变速箱的整体质量，而精确装配的核心在于齿轮内径与轴段的精确配合。因此，对于输出轴上各档从动齿轮的精确测量成为其装配前的最重要的检测步骤，它是输出轴精确装配的重要保障。

对于输出轴从动齿轮内径的测量工作，传统的测量方式主要有人工手动测量及应用测量设备测量两种形式。人工手动测量，以人为测量主体，通过操作者利用测量工具对齿轮进行内径测量。应用测量设备测量通过对应不同齿轮测量头对应测量不同的齿轮内径尺寸。传统的人工测量虽然在测量精度上能够满足测量要求，但是效率低，测量节拍慢，不能满足高节拍要求的大产量要求。传统的测量设备虽然能够在一定程度提高测量速度，但是在对于不同齿轮内径的测量时需更换对应定位工装，提升了测量的复杂性；并且由于测量工装的频繁更换，容易造成测量的不准确。

技术实现要素：

针对传统的输出轴从动齿轮内径测量存在的测量节拍缓慢、测量效率低下、测量定位工装适应性不广泛、测量工装频繁更换影响测量精度等诸多不足，本发明的目的在于提供一种基于自定心的齿轮内径测量机构及其测量方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明的测量机构包括定心驱动部分、被动旋转测量部分及设备主身部分，其中定心驱动部分包括动力源、固定支架、旋转固定套、旋转轴及定位顶尖，所述被动旋转测量部分包括旋转盘、旋转座、块规式位移传感器及被动旋转套，所述设备主身部分包括机身、气缸、升降滑台及台板，所述机身及被动旋转套分别安装在台板上，在该机身上设有气缸，所述气缸的活塞连接有升降滑台；所述旋转固定套安装在升降滑台上、随该升降滑台升降，所述动力源通过固定支架安装在旋转固定套上，所述旋转轴转动安装于旋转固定套中，一端与所述动力源的输出端相连，另一端连接有所述定位顶尖；所述旋转盘及旋转座均位于定位顶尖的下方，该旋转座转动安装在所述被动旋转套上，所述旋转盘安装在旋转座上、用于承载待测齿轮，所述块规式位移传感器位于旋转座内、并通过传感器支架安装在所述被动旋转套上；

其中：所述定位顶尖由气缸驱动升降，插入待测齿轮内定心并压紧；所述定位顶尖由动力源驱动旋转，带动待测齿轮及下方的旋转盘、旋转座被动旋转；

所述传感器支架的一端安装在被动旋转套外表面，另一端与所述块规式位移传感器连接，该块规式位移传感器的测头在待测齿轮旋转过程中弹出并与待测齿轮的内壁抵接；所述旋转盘及旋转座中间均开有通孔，所述块规式位移传感器容置于该旋转盘及旋转座的通孔中，在所述待测齿轮旋转过程中，该块规式位移传感器的测头由待测齿轮的底部伸入；

所述机身上固定有直线导轨，所述升降滑台与该直线导轨滑动连接，通过所述气缸的驱动沿直线导轨升降；

所述动力源包括伺服电机及减速器，该伺服电机、减速器与所述固定支架、旋转固定套通过螺栓串联成一体，所述旋转轴的一端通过联轴器与减速器的输出端连接；

本发明基于自定心的齿轮内径测量机构的测量方法，具体步骤包括：

a.将待测齿轮放置在所述旋转盘上，所述气缸活塞伸出，带动所述升降滑台下降，将所述定位顶尖下降至工作位置，即插入待测齿轮内，并由所述定位顶尖将气缸的输出压力将所述待测齿轮压紧，使待测齿轮自动定心；

b.所述动力源驱动旋转轴转动，通过该旋转轴将驱动力矩传递给定位顶尖驱动待测齿轮旋转，放置于所述旋转盘上的待测齿轮通过旋转套被动旋转；

c.在待测齿轮旋转的过程中，固定于传感器支架上的块规式位移传感器的测头弹出触碰待测齿轮的内壁，在动态旋转的过程中测量数据并计算测量结果；

d.连接进行步骤b、步骤e，直至达到设定的测定时间，读取计算测量最终结果；

e.所述块规式位移传感器的测头缩回；

f.所述动力源停止工作，待测齿轮停止被动转动；

g.所述气缸回缩，带动所述定位顶尖离开待测齿轮，完成待测齿轮的内径测量。

本发明的优点与积极效果为：

1.在满足工艺要求及机械性能的条件下，避免不必要设计，并整合多种功能于同一机构，使本发明的测量机构造价成本低廉。

2.设计结构合理，保证功能实现的条件下没有多余结构，所以本发明的测量机构结构简单。

3.本发明的测量机构结构巧妙，在定心定位、被动旋转和测量的过程中全部实现自动化动作，无需人工辅助操作。

4.驱动顶尖及测量头伸出量程可适用不同内径的输出轴各档从动齿轮，从而使本发明的测量机构可适用不同内径的输出轴各档从动齿轮测量的需要。

5.气缸带动布置在直线导轨上的定位顶尖垂直移动配合旋转盘带动齿轮在精确定位的前提下完成被动旋转，并实现动态测量。

6.本发明的测量方法在测量全程动作全部自动完成，对于变速箱输出轴上各档从动齿轮内径测量客观、精确、高效。

附图说明

图1为本发明的结构主视图；

图2为本发明的结构左视图；

图3为本发明的结构俯视图；

其中：1为伺服电机，2为减速器，3为固定支架，4为联轴器，5为旋转固定套，6为轴承a，7为旋转轴，8为定位顶尖，9为旋转盘，10为旋转座，11为气缸支架，12为机身，13为直线导轨，14为升降滑台，15为块规式位移传感器，16为轴承b，17为轴承c，18为被动旋转套，19为传感器支架，20为气缸，21为台板，22为待测齿轮。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详述。

如图1～3所示，本发明的测量机构包括定心驱动部分、被动旋转测量部分及设备主身部分，其中定心驱动部分包括动力源、固定支架3、旋转固定套5、旋转轴7及定位顶尖8，被动旋转测量部分包括旋转盘9、旋转座10、块规式位移传感器15及被动旋转套18，设备主身部分包括机身12、气缸20、气缸支架11、升降滑台14、直线导轨13及台板21。

机身12及被动旋转套18分别固定在台板21上，气缸20通过气缸支架11固定在机身12的顶部，气缸20的活塞连接有升降滑台14。在机身12上固定有直线导轨13，升降滑台14与该直线导轨13滑动连接，通过气缸20的驱动沿直线导轨13升降。旋转固定套5安装在升降滑台14上、随该升降滑台14升降，动力源通过固定支架3安装在旋转固定套5上。本发明的动力源为伺服电机1及减速器2，该伺服电机1、减速器2与固定支架3、旋转固定套5通过螺栓串联成一体，伺服电机1与减速器2纵向连接后安装在固定支架3上，该固定支架3固接在旋转固定套5的顶部。旋转轴7通过轴承a6转动安装于旋转固定套5中，一端(上端)通过联轴器4与减速器2的输出端连接，另一端(下端)通过螺钉连接有定位顶尖8。

旋转盘9及旋转座10均位于定位顶尖8的下方、通过螺钉串联成一体，旋转座10通过轴承b16及轴承c17的组合套入被动旋转套18内，可相对被动旋转套18转动；旋转盘9固接在旋转座10的顶部，用于承载待测齿轮22。旋转盘9及旋转座10中间均开有通孔，块规式位移传感器15容置于该旋转盘9及旋转座10的通孔中。传感器支架19的一端固定在被动旋转套18的外表面，另一端与块规式位移传感器15连接，该块规式位移传感器15的测头在待测齿轮22旋转过程中弹出、由待测齿轮22的底部伸入，并与待测齿轮22的内壁抵接。

定位顶尖8由气缸20驱动升降，插入待测齿轮22内定心并压紧；定位顶尖8由伺服电机1及减速器2驱动旋转，带动待测齿轮22及下方的旋转盘9、旋转座10被动旋转。

本发明的块规式位移传感器15为市购产品，购置于英国solartron公司，型号为dk/5/p。

本发明基于自定心的齿轮内径测量机构的测量方法为：

根据不同内径尺寸齿轮由定位顶尖8定心压稳并自动定心，通过伺服电机1带动定位顶尖8旋转，再由被动旋转测量部分的配合完成对于待测齿轮内径的动态精确测量。具体步骤包括：

a.将待测齿轮22放置在旋转盘9上，气缸20的活塞伸出，带动升降滑台14沿着直线导轨13下降，将定位顶尖8下降至工作位置，即插入待测齿轮22内，并由定位顶尖8将气缸20的输出压力将待测齿轮22压紧，使待测齿轮22自动精确定心；

b.伺服电机1通过减速器2输出驱动旋转，并通过联轴器4将驱动力矩传递给旋转轴7、使旋转轴7转动，旋转轴7通过安装于旋转固定套5内的轴承a6将驱动力矩传递给定位顶尖8驱动待测齿轮22旋转，放置于旋转盘9上的待测齿轮22通过定位于轴承b16、轴承c17的旋转套10被动旋转；

c.在待测齿轮22旋转的过程中，固定于传感器支架19上的块规式位移传感器15的测头弹出触碰待测齿轮22的内壁，在动态旋转的过程中测量实际数据，与标定的数据进行比较，并计算测量结果；

d.连接进行步骤b、步骤e，直至达到设定的测定时间，读取计算测量最终结果；

e.块规式位移传感器15的测头缩回；

f.伺服电机1停止工作，待测齿轮22停止被动转动；

g.气缸20回缩，带动定位顶尖8离开待测齿轮22，完成待测齿轮22的内径测量工作。

本发明用于在汽车变速箱装配中，对于变速箱中输出轴各档从动齿轮内径的精确测量工作，可自动完成对于不同内径尺寸齿轮的自动定心、驱动齿轮被动旋转、动态高精度测量，从而快速高效地对输出轴从动齿轮内径的测量工作，在保证测量精度的前提下，大幅提升了测量速度和测量简易度以满足高产量的节拍要求及测量的高精度要求。