CH658313A5

CH658313A5 - Verfahren zum synchronisieren der tasterbewegung eines teilungs- und/oder rundlaufmessgeraetes fuer zahnraeder mit der zahnrad-drehbewegung und vorrichtung zur durchfuehrung dieses verfahrens.

Info

Publication number: CH658313A5
Application number: CH5168/82A
Authority: CH
Inventors: Peter Golder
Original assignee: Hoefler Willy
Priority date: 1981-10-17
Filing date: 1982-08-31
Publication date: 1986-10-31
Also published as: DE3141350A1; GB2107874A; IT8223088A0; GB2107874B; US4457074A; JPS5879107A; DD209258A5; IT1190979B; JPH0116366B2; DE3141350C2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Synchronisieren der Tasterbewegung eines Teilungs- und/oder Rundlaufmessgerätes für Zahnräder gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Ausserdem betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruches 5.

Teilungs- und/oder Rundlaufmessgeräte für Zahnräder sind bezüglich des Messvorganges inzwischen weitgehend automatisiert. So ist es durch die DE-OS 21 23 960 bekannt, die Messwerte einem elektronischen Auswertegerät zuzuführen, das aus den Einzelmesswerten die absoluten Teilungsfehler, Teilungssprünge und den Summenteilungsfehler errechnet. Weiter ist es durch die DE-AS 24 12 574, von der der Patentanspruch 1 der vorliegenden Anmeldung ausgeht, bekannt, ein Teilungsmessgerät mit einem Prozessspeicher zu versehen, der nicht nur die Fehlerauswertung vornimmt, sondern auch die Bewegung des Tasters in Abhängigkeit von der Drehbewegung des zu prüfenden Zahnrades steuert.

Ein grundsätzlicher Nachteil dieser bekannten Geräte besteht jedoch noch darin, dass zu Beginn des Messvorganges durch eine Bedienungsperson von Hand die Tasterbewegung mit der Drehbewegung des zu messenden Zahnrades synchronisiert werden muss, damit sichergestellt ist, dass der vorlaufende Taster in die Zahnlücke hineintaucht und nicht gegen einen Zahn stösst. Die Synchronisierung erfolgt in der Weise, dass die Bedienungsperson in dem Augenblick, wo sich vor dem Taster eine Zahnlücke befindet, eine Synchronisiertaste drückt und diese Synchronisiertaste solange gedrückt bleibt, bis sich die nächste Zahnlücke vor dem Taster befindet. Dieser manuelle Abstimmvorgang erfordert vor allem bei relativ kleinen Zahnlücken oder bei Zahnrädern, die auf relativ schnellaufenden Drehtischen gelagert sind, ein gutes Augen-mass und Reaktionsvermögen.

Dasselbe gilt auch für alle anderen bekannten Teilungsund/oder Rundlaufmessgeräte (beispielsweise DE-PS 1 423 570), soweit sie für Zahnräder mit unterschiedlichen Abmessungen verwendet werden.

Hiervon ausgehend, liegt die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, das eingangs beschriebene Verfahren hinsichtlich der manuellen Synchronisation zu vereinfachen. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung soll ausserdem die Möglichkeit gegeben werden, Drehzahlschwankungen an dem zu prüfenden Zahnrad automatisch auszugleichen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass während der Mitnahme des Tasters durch das sich drehende Zahnrad entweder die Zeitspanne gemessen wird, während der der Taster eine vorgegebene Wegstrecke mitgenommen wird oder die Wegstrecke gemessen wird, die der Taster während einer vorgegebenen Zeitspanne zurücklegt und dass der Rechner hieraus und aus den eingegebenen Zahnraddaten die zu einem vorgegebenen Drehweg des Zahnrades gehörende Wartezeit des Tasters errechnet.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, dass die bisher notwendige manuelle Synchronisation dadurch wesentlich vereinfacht werden kann, dass man die Drehgeschwindigkeit des Zahnrades misst und aus der Drehgeschwindigkeit aufgrund der bekannten Verzahnungsdaten die Wartezeit des Tasters in seiner rückwärtigen Position berechnet. Selbstverständlich braucht die Geschwindigkeit nicht explizit errechnet zu werden, vielmehr genügt eine Weg/Zeit-Zuordnung, aus der dann die zu dem vorgegebenen Drehweg gehörende Wartezeit zu errechnen ist.

Wird dieser Vorgang in jeder Zahnlücke durchgeführt, so ergibt sich zugleich auch eine automatische Berücksichtigung eventueller Drehzahlschwankungen des zu prüfenden Zahnrades, wie sie vor allem bei einfacheren Tischantrieben zu befürchten ist, wo mit Drehzahländerungen von +10% bis —15%, entsprechend den zulässigen Netzspannungsschwankungen gerechnet werden muss.

Die Erfindung bietet den Vorteil, dass lediglich noch das Startkommando gegeben werden muss, wenn sich eine Zahnlücke vor dem Taster befindet. Die Wartezeitbestimmung und die Synchronisation erfolgen hingegen automatisch, unabhängig davon, wie schnell sich das zu prüfende Zahnrad dreht und unabhängig von eventuellen Drehgeschwindigkeitsänderungen.

Zudem ergibt sich bei der Teilungsmessung in zahlreichen Anwendungsfällen die Möglichkeit, auch auf das manuelle Auslösen der ersten Einfahrbewegung der Taster zu verzichten und stattdessen die Taster bei ruhendem Zahnrad direkt in den entsprechenden Zahnlücken zu positionieren, dann nämlich, wenn der Drehweg des Zahnrades von der Einschaltstellung bis zur Anlage der zu prüfenden Flanke am Taster so gross ist, dass das Zahnrad nahezu seine Endge5

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schwindigkeit erreicht. Es kann dann zu einem beliebigen Zeitpunkt der Drehantrieb des Zahnrades eingeschaltet werden, worauf sich automatisch die richtige Synchronisation, wie oben beschrieben, ergibt.

In der Praxis hat es sich als günstig erwiesen, dass die Weg- oder Zeitmessung an dem vom Zahnrad mitgenommenen Taster erst nach einer passiven Mitnahmestrecke des Tasters erfolgt. Denn der zu Beginn der Tastermitnahme stattfindende Aufprall des Tasters an der Flanke des Zahnrades kann zu Schwingungen führen, die die Genauigkeit der Wegoder Zeitmessung beeinträchtigen. Führt man die Messung hingegen erst nach einer gewissen Beruhigungsstrecke durch, so sind diese Schwingungen abgeklungen.

Da man bei der Teilungsmessung ohnehin einen Taster verwendet, der nach einer vorgegebenen Auslenkbewegung die Teilungsmessung auslöst, empfiehlt es sich auch, für die Messung der Drehgeschwindigkeit des Zahnrades eine bestimmte Wegstrecke vorzugeben und die Zeitspanne zu messen, während der der Taster diese vorgegebene Wegstrecke mitgenommen wird, entsprechend der ersten Alternative im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1. Die Vorgegebene Wegstrecke beträgt zweckmässigerweise < 1 mm.

Hat das zu prüfende Zahnrad sehr tiefe Lücken oder ist es auf einem sehr schnellen Drehtisch aufgespannt, so können die Einfahr- und Ausfahrzeiten des Tasters ins Gewicht fallen. Es empfiehlt sich dann, dass der Rechner die Wartezeit um die Ein- und Ausfahrzeit des Tasters verkürzt. Diese beiden Zeiten sind Gerätekonstanten und somit bekannt. Sie können also vom Rechner bei der Wartezeiterrechnung mitberücksichtigt werden.

Als Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens bieten sich verschiedene schaltungstechnische Realisierungsmöglichkeiten. Wird ein mechanisch vorgespannter Taster verwendet, der ein seiner Auslenkung proportionales Signal erzeugt und bei einer vorgegebenen Auslenkung die Teilungsund/oder Rundlaufmessung auslöst, ist es besonders günstig, dass bei einer vorgegebenen geringen Auslenkung dieses Tasters ein Zähler eingeschaltet und bei einer vorgegebenen stärkeren Auslenkung gestoppt wird, dass dieser Zähler an einem Rechner angeschlossen ist, dem die Teilung des zu messenden Zahnrades und der während der Wartezeit des Tasters erwünschte Dreh weg des Zahnrades eingegeben sind und dass dieser Rechner an einen Komparator angeschlossen ist, der die errechnete Wartezeit des Tasters mit der Zeitangabe des oder eines weiteren beim Tasterrücklauf gestarteten Zählers vergleicht und bei Gleichstand den Vorlauf des Tasters auslöst.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der Zeichnung; diese zeigt ein Blockschaltbild eines vorteilhaften Teilungsmessgerätes.

Die Zeichnung zeigt schematisch die beiden Taster 1 und 2, die in an sich bekannter Weise auf einem nicht dargestellten Schlitten angeordnet sind, der motorisch vorwärts und rückwärts bewegt wird, so dass sich die Taster 1 und 2 in die Zahnlücken des Zahnrades 3 hinein- bzw. aus ihnen herausbewegen. Die Taster sind in der üblichen Weise als verschwenkbare Signalgeber ausgebildet und erzeugen ein zur Auslenkung proportionales Signal, so dass bei ihrer Anlage an den zu messenden Zahnflanken deren Abstand, also das Teilungsmass, angezeigt wird.

Im allgemeinen erfolgt die Teilungsmessung derart, dass die beiden Taster 1 und 2 von dem sich drehenden Zahnrad ein Stück mitgenommen werden, wobei die Auslenkung des einen Tasters, im Ausführungsbeispiel des Tasters 1, zur Auslösung der Teilungsmessung verwendet wird. Der Taster 1 ist hierzu mechanisch vorgespannt und liefert zu Beginn seiner

Auslenkbewegung eine negative Vorspannung, die mit zunehmender Auslenkung gegen null geht und sodann zunehmende positive Werte annimmt. Im Nulldurchgang löst der induktive Messwegaufnehmer la des Tasters 1 die Teilungsmessung 5 aus, d.h., es wird das in diesem Augenblick angezeigte Signal des Messwegaufnehmers 2a des Tasters 2 festgehalten und in an sich bekannter Weise weiterverarbeitet und ausgedruckt.

Damit die Vor- und Rückwärtsbewegung der Taster 1 und 2 auf die Drehgeschwindigkeit des Zahnrades 3 abgestimmt io ist, ist der Messwegaufnehmer la über einen an sich bekannten Verstärker-Demodulator 4 und über einen Dreifachkom-parator 5 an einen Zähler Z 1 angeschlossen. Der Zähler Z 1 ist seinerseits mit einem Zeitgeber 6 in Form eines 10-kHz-Oszillators verbunden. Der Zählerausgang liegt an einem 15 Rechner 7, der seinerseits über einen Zweifachkomparator 8 auf die Motorsteuerung 9 für den Vor- und Rücklauf des die Taster 1 und 2 tragenden Schlittens einwirkt.

Der Synchronisiervorgang läuft nun wie folgt ab: Befindet sich vor den beiden auf das Teilungsmass eingestellten 20 Tastern 1 und 2 jeweils eine Zahnlücke des Zahnrades 3, so wird von der Bedienungsperson das Startsignal gegeben, worauf die beiden Taster in ihre entsprechenden Zahnlücken einfahren. Je nachdem, wie schnell das Zahnrad 3 rotiert, gelangen die beiden Taster nach wenigen Sekunden in Anlage mit 25 den zu messenden Flanken 3a bzw. 3b und werden von diesen in Umfangsrichtung des Zahnrades mitgenommen. Dabei ändert sich die in den Messwegaufnehmern la und 2a erzeugte Spannung wegproportional. Der als Nullschalter ausgebildete Messwegaufnehmer la möge beispielsweise um 30 0,4 mm vorgespannt sein und hierbei eine negative Spannung von — 4 V liefern. Nachdem der Taster durch das Zahnrad 3 um einen Weg von beispielsweise 0,2 mm mitgenommen worden ist, so dass die im Messwegaufnehmer la erzeugte Spannung — 2 V beträgt, wird über den Komparator 5 der Zähler 35 Z 1 und ein gegebenenfalls vorhandener weiterer Zähler Z 2 auf null gestellt. Befindet sich der Taster nach weiterer Mitnahme noch 0,1 mm vor seinem Nulldurchgang, so wird der Zähler Z 1 freigegeben und beginnt, die vom Oszillator 6 eingespeisten Impulse zu zählen.

40 Beim Nulldurchgang des Tasters 1 wird die im Zähler Z 1 gemessene Impulszahl in den Rechner 7 eingegeben. Der Rechner 7 ermittelt aus der von der Zahnflanke zurückgelegten Wegstrecke von 0,1 mm und der hierfür benötigten Zeit, ausgedrückt in der Impulszahl I, diejenige Zeitspanne (eben-45 falls ausgedrückt als Impulszahl), die verstreichen muss, ehe sich das nächste Lückenpaar von den beiden Tastern 1 und 2 befindet. Setzt man die Wartezeit mit 60% des Teilungsmasses an, so beträgt der in dieser Zeit von den Zahnflanken zurückzulegende Weg 0,6 % M/cos ß, wobei M der Modul des zu so prüfenden Zahnrades und der Winkel ß der Zahnschrägungs-winkel ist.

Setzt man wie im Ausführungsbeispiel die zur Zeitmessung herangezogene Wegstrecke zu 0,1 mm an und bezeichnet man die vom Zähler Z 1 hierbei gemessene Impulszahl mit Ii, 55 so ergibt sich für die Wartezeit eine Impulszahl von

I2 = Ii 0,6 n M/0,1 cosß

bzw.

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I2=Ii 6 n M/cosß.

Damit steht die unter Berücksichtigung der Drehgeschwindigkeit des Zahnrades 3 und der Zahnraddaten ermit-65 telte Wartezeit fest.

Zugleich wird beim Nulldruchgang des Tasters 1 die Teilungsmessung in der bisher bekannten Weise ausgelöst und das dem Teilungsmass entsprechende Signal der gegeneinan

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der geschalteten Messwegaufnehmer la und 2a in dem Speicher 10 gespeichert.

Ausserdem wird beim Nulldurchgang des Tasters 1 in der bisher üblichen Weise automatisch der Rücklauf des die beiden Taster 1 und 2 tragenden Schlittens ausgelöst.

Um nun die tatsächliche Wartezeit der Taster in ihrer zurückgezogenen Stellung an die vom Rechner 7 vorgegebene Wartezeit anzugleichen, ist ein weiterer Zähler Z 2 vorgesehen. Dieser Zähler Z 2 ist ebenfalls an den als Zeitgeber fungierenden Oszillator 6 angeschlossen. Er wird entweder beim Nulldurchgang des Tasters 1 oder erst dann, wenn der Taster 1 seine zurückgezogene Position erreicht hat, gestartet. Sein Ausgang ist an den Komparator 8 angeschlossen.

Wenn nun der Zähler Z 2 die vom Rechner 7 errechnete Impulszahl L erreicht hat, ist die Wartezeit beendet und der Komparator 8 löst über die Motorsteuerung 9 das Vorfahren der Taster in das nächste Lückenpaar aus und der Vorgang wiederholt sich.

Selbstverständlich kann anstelle der separaten Zähler Z 1 und Z 2 auch ein einziger Zähler verwendet werden, der entweder durchzählt oder aber, sofern die Zählung der Wartezeit

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erst in der zurückgezogenen Tasterstellung beginnt, vorher auf Null gestellt wird.

Das beschriebene Gerät erlaubt es also, ohne zusätzliche Fühler oder dgl. eine automatische Synchronisation der

5 Tasterbewegung an die Drehgeschwindigkeit des zu messenden Zahnrades herbeizuführen. Die Bedienungsperson braucht lediglich noch beim Einschalten zu beachten, dass sich zum Einschaltzeitpunkt ein Lückenpaar vor den beiden Tastern befindet. Selbst diese Massnahme kann aber entfal-

10 len, wenn die beiden Taster bei ruhendem Zahnrad unmittelbar in ihrem Lückenpaar positioniert werden und das Anfahren des Zahnrades so schnell erfolgt, dass bei der Flankenanlage an den Tastern nahezu die Endgeschwindigkeit erreicht ist.

15 Soll anstelle der Teilung lediglich eine Rundlaufmessung durchgeführt werden, so entfällt der Taster 2 und als Taster 1 wird ein Geber verwendet, dessen kugelförmiges Ende beidseitig an den Flanken anliegt und der einen radialen Ein-tauch-Tiefenmesser aufweist. Die Synchronisation erfolgt in

20 gleicher Weise wie bei dem beschriebenen Teilungsmessgerät.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims

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1. Verfahren zum Synchronisieren der Tasterbewegung eines Teilungs- und/oder Rundlaufmessgerätes für Zahnräder mit der Drehbewegung des zu messenden Zahnrades (3), wobei zumindest ein Taster (1) in die Zahnlücken des Zahnrades (3) einfährt und zur Teilungs- und/oder Rundlaufmessung von dem Zahnrad (3) ein Stück mitgenommen wird und nach der Messung automatisch zurückfährt und wobei die Wartezeit des Tasters (1) in seiner hinteren Position und das erneute Einfahren in die nächste Zahnlücke durch einen Rechner (7) gesteuert wird, der mit einem Zeitgeber (6) gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass während der Mitnahme des Tasters (1) durch das sich drehende Zahnrad (3) entweder die Zeitspanne gemessen wird, während der der Taster (1) eine vorgegebene Wegstrecke mitgenommen wird oder die Wegstrecke gemessen wird, die der Taster (1) während einer vorgegebenen Zeitspanne zurücklegt und dass der Rechner (7) hieraus und aus den eingegebenen Zahnraddaten die zu einem vorgegebenen Drehweg des Zahnrades (3) gehörende Wartezeit des Tasters (1) errechnet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Weg- oder Zeitmessung an dem vom Zahnrad (3) mitgenommenen Taster (1) erst nach einer passiven Mitnahmestrecke des Tasters (1) erfolgt.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die bei der Zeitmessung vorgegebene Wegstrecke < 1 mm beträgt.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rechner (7) die Wartezeit um die Ein- und Ausfahrzeit des Tasters (1) verkürzt.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einem Rechner (7) und einem damit gekoppelten Zeitgeber (6), wobei der mechanisch vorgespannte Taster (1) ein seiner Auslenkung proportionales Signal erzeugt und bei einer vorgegebenen Auslenkung die Teilungs- und/oder Rundlaufmessung auslöst, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer vorgegebenen geringen Auslenkung des Tasters (1) ein Zähler (Z 1) eingeschaltet und bei einer vorgegebenen stärkeren Auslenkung gestoppt wird, dass dieser Zähler (Z 1) an den Rechner (7) angeschlossen ist, dem die Teilung des zu messenden Zahnrades (3) und der während der Wartezeit des Tasters (1) erwünschte Drehweg des Zahnrades (3) eingegeben sind und dass dieser Rechner (7) an einen Komparator (8) angeschlossen ist, der die errechnete Wartezeit des Tasters (1) mit der Zeitangabe des oder eines weiteren beim Tasterrücklauf gestarteten Zählers (Z 2) vergleicht und bei Gleichstand den Vorlauf des Tasters (1) auslöst.