DD209258A5

DD209258A5 - Verfahren zum synchronisieren der tasterbewegung eines teilungs- und/oder rundlaufmessgeraetes fuer zahnraeder und vorrichtung zur durchfuehrung dieses verfahrens

Info

Publication number: DD209258A5
Application number: DD82243070A
Authority: DD
Inventors: Peter Golder
Original assignee: Hoefler Willy
Priority date: 1981-10-17
Filing date: 1982-09-07
Publication date: 1984-04-25
Also published as: GB2107874A; CH658313A5; DE3141350C2; GB2107874B; IT8223088A0; JPH0116366B2; US4457074A; DE3141350A1; JPS5879107A; IT1190979B

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Synchronisieren der Tasterbewegung eines Teilungs- und/oder Rundlaufmessgeraetes fuer Zahnraeder, wobei der Taster zuer Messung in die Zahnluecken des sich drehenden Zahnrades einfaehrt und danach wieder zurueckfaehrt, bis die naechste Zahnluecke vor dem Taster angekommen ist. Um die bisher uebliche manuelle Synchronisation der Tasterbewegung mit der Drehbewegung des Zahnrades zu vereinfachen, fuehrt der Taster zu Beginn seiner Mitnahmebewegung eine Messung der Drehgeschwindigkeit des Zahnrades durch. Daraus wird unter Beruecksichtigung der bekannten Zahnraddaten automatisch die Wartezeit errechnet, die der Taster in seiner rueckwaertigen Position gehalten werden muss, ehe die naechste Zahnluecke ankommt. Dadurch wird nicht nur die manuelle Zeitsetzung fuer die Wartephase eruebrigt, vielmehr ergibt sich bei zahlreichen Drehantrieben auch der Vorteil, dass der bzw. die Taster bereits bei ruhendem Zahnrad in der Luecke positioniert werden koennen. Ferner ergibt sich bei Drehantrieben mit Drehzahlschwankungen der Vorteil, dass die Wartezeit des Tasters automatisch an eventuelle Drehzahlaenderungen des Zahnrades angepasst werden kann.

Description

61 084 13 6.12.82

Verfahren zum Synchronisieren der Tasterbewegung eines Teilungs- und/oder R'undlaufmeßgerätes für Zahnräder und Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens

Anwendung s gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Synchronisieren der Tasterbewegung eines Teilungs- und/oder Rundlaufmeßgerätes für Zahnräder, wobei zumindest ein Taster in die Zahnlücken des zu prüfenden, sich drehenden Zahnrades einfährt und zur Teilungs- oder Rundlaafmessung von dem Zahnrad ein Stück mitgenommen wird und nach der Messung automatisch zurückfährt und wobei die Wartezeit des Tasters in seiner hinteren Position und das erneute Einfahren in die nächste Zahnlücke durch einen Rechner gesteuert wird, der mit einem Zeitgeber gekoppelt ist. Außerdem betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens*

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Teiiungs- und/oder Rundlaufmeßgeräte für Zahnräder sind bezüglich des Meßvorganges inzwischen weitgehend automatisiert. So ist es durch die DE-OS 2 123 960 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 2 412 574, von der der Hauptanspruch 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

1 7 D.F7 iQP,

L * α υ / U U

- 2 - 61 084 13

β.12.82

Bedienungsperson von Hand die Tasterbewegung mit der Drehbewegung dea zu prüfenden 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 gedruckt 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 Augenmaß und Reaktionsvermögen·

Dasselbe gilt auch für alle anderen bekannten Teilungs- und/ oder Hundlaufmaßgeräte (beispielsweise Dl-PS 1 423 570), soweit sie für Zahnräder mit unterschiedlichen Abmessungen verwendet werden«

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, die lachteile bekannter Einrichtungen zu vermeiden.

Darlegung; des Wesens der Erfindung

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht 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·

- 3 - 61 084 13

6.12.82

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 iTetzspannungsschwankungen 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 7/artezeitbestimniung und die Synchronisation erfolgen hingegen automatisch, unabhängig

- 4 - .61 084 13

6.12.82

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 au verzichten und statt dessen die Taster bei ruhendem Zahnrad direkt in den entsprechenden Zahnlücken zu positionieren, dann nämlich, wenn der Drehweg des Zahnrades von der Sinschaltsteilung bis zur Anlage der zu prüfenden Planke am Taster so groß ist, daß das Zahnrad nahezu seine Endgeschwindigkeit 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 Wegoder Zeitmessung an dem vom Zahnrad mitgenommenen Taster erst nach einer passiven Mitnahmestrecke des Tasters erfolgt. Denn der zu"Beginn der Tastermitnahise stattfindende Aufprall des Tasters an der Planke des Zahnrades kann zu Schwingungen führen, die die Genauigkeit der Weg- oder Zeitmessung beeinträchtigen* Pührt 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 Hauptanspruches. Die vorgegebene Wegstrecke beträgt zweckmäßigerweise < 1 mm»

&. τ y υ ι y ₄

- 5 - 61 084 13

6.12.82

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« Ss empfiehlt sich dann, daß der Rechner die Wartezeit am 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 Teilungs- oder Rundlaufmessung auslöst, ist es besonders günstig, daß bei einer vorgegebenen geringeren Auslenkung dieses Tasters ein Zähler eingeschaltet und bei einer vorgegebenen stärkeren Auslenkung gestoppt wird, daß dieser Zähler an einen Sechner angeschlossen ist, dem die Teilung des zu prüfenden Zahnrades und der während der -Wartezeit erwünschte Drehweg des Zahnrades, eingegeben sind und daß dieser Rechner an einen Komparator angeschlossen ist, der die errechnete Wartezeit mit der Zeitangabe eines bei Tasterrücklauf gestarteten Zählers vergleicht und bei Gleichstand den Vorlauf des Tasters auslöst.

Ausführungsbeis-piel

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung; diese zeigt ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Teilungsmeßgerätes.

im f y> y i y t£

_ 6 - 61 084 13

6.12.82

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 faster 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 Teilungsinessung 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 ?/erte annimmt« Im Hulldurchgaag löst der induktive Meßwegaufnehmer la des Tasters 1 die Teilungsmessung 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 Tor- und Rückwärtsbewegung der Taster 1 und 2 auf die Drehgeschwindigkeit des Zahnrades 3 abgestimmt ist, ist der Meßwegaufnehmer 1a über einen an sich bekannten 7erstärker-Demodulator 4 und über einen Dreifachkomparator 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 Hechner 7, der seinerseits über einen Zwölfachkomparator 8 auf die Motor-

- 7 - 61 034 13

6.12.82

steuerung 9 für den Vor- und Hücklauf des die Taster 1 und tragenden Schlittens einwirkt.

Der Synchronisiervorgang läuft nun wie folgt ab: Befindet sich vor den beiden auf das Teilungsmaß eingestellten 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 den zn messenden Planken 3a bzw. 3b und werden von diesen in Umfangsrichtung des Zahnrades mitgenommen« Dabei ändert sich die in den Meßwegaufnehmern 1a und 2a erzeugte Spannung wegproportional· Der als Hullschalter ausgebildete Meßwegaufnehmer 1a möge beispielsweise um 0,4 mm vorgespannt sein und hierbei eine negative Spannung von -4 Y liefern. Nachdem der Taster durch das Zahnrad 3 um einen Weg von beispielsweise 0,2 mm mitgenommen worden ist, so daß die im ·Meßwegaufnehmer 1a erzeugte Spannung -2 7 beträgt, wird über den Komparator 5 der Zähler Z 1 und ein ggf. vorhandener weiterer Zähler Z auf' null gestellt. Befindet sich der Taster nach weiterer Mitnahme noch 0,1 mm vor seinem ETuIIdurchgang, so wird der Zähler Z 1 freigegeben und beginnt, die vom Oszillator β eingespeisten Impulse zu zählen*

Beim Hulldurchgang des Tasters 1 wird die im Zähler Z 1 gemessene Impulszahl in den Rechner 7 eingegeben. Der Sechner ermittelt aus der von der Zahnflanke zurückgelegten Wegstrecke von 0,1 mm und der hierfür.benötigten Zeit, ausgedrückt in der Impulszahl I, .diejenige/Zeitspanne (ebenfalls ausgedrückt als Impulszahl'), die verstreichen muß, ehe sich das nächste Iückenpaar von den beiden Tastern 1 und 2 befindet. Setzt man die Wartezeit mit 60 % des Teilungsmaßes an,

L ** «3 U / U 3

- 8 - 61 084 13

6.12.82

so beträgt der in dieser Zeit von den Zahnflanken zurückzulegende Weg 0,6 /t M/cosß, wobei M der Modul des zu prüfenden Zahnrades und der Winkel ß der Zahnschrägungswinkel ist·

Setzt man wie im Ausführungsbeispiel die zur Zeitmessung herangezogene Wegstrecke zu 0,1 nun an und bezeichnet man die vom Zähler Z 1 hierbei gemessene Impulszahl mit I₁, so ergibt sich für die Wartezeit eine Impulszahl von

= I₁ 0,6 ItVL / 0,1 cosß

I₂ = I₁ 6^ M / cosß.

Damit steht die unter Berücksichtigung der Drehgeschwindigkeit des Zahnrades 3 und der Zahnraddaten ermittelte Wartezeit fest.

Zugleich wird beim Hulldurchgang des Tasters 1 die Teilungsmessung in der bisher bekannten "/eise ausgelöst und das dem Teilungsmaß entsprechende Signal der gegeneinander geschalteten Meßwegaufnehmer 1a und 2a in dem Speicher ,10 gespeichert«

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

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

44311/11 3

- 9 - 61 084 13

6.12.82

Wenn nun der Zähler 2 2 die vom Rechner 7 errechnete Impulszahl Ip erreicht hat, ist die-Wartezeit beendet, und der Komparator 8.löst über die Motorsteuerung 9 das Vorfahren der Taster in das nächste Iückenpaar 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 erst in der zurückgezogenen Tastersteilung beginnt, vorher auf null gestellt wird.

Das beschriebene Gerät erlaubt es also, ohne zusätzliche Fühler oder dgl· eine automatische Synchronisation der Schlittenbewegung an die Drehgeschwindigkeit des zu prüfenden Zahnrades herbeizuführen. Die Bedienungsperson braucht lediglich noch beim Einschalten zu beachten, daß sich zum Einschaltzeitpunkt ein Iückenpaar vor den beiden Tastern befindet. Selbst diese Maßnahme kann aber entfallen, wenn die .-beiden Taster bei ruhendem Zahnrad unmittelbar in Harem Iückenpaar positioniert werden und das Anfahren des Zahnrades so schnell erfolgt, daß bei der Flankenanlage an den Tastern nahezu die Endgeschwindigkeit erreicht ist.

Soll anstelle der Teilung lediglich eine Rundlaufmessung durchgeführt werden, so entfällt der Taster 2, und anstelle des Tasters 1 wird ein Geber verwendet, dessen kugelförmiges Ende beidseitig an den Planken anliegt und der einen radialen Eintauch-Tiefenmesser aufweist. Die Synchronisation erfolgt in gleicher Weise wie bei dem beschriebenen Teilungsmeßgerät.

Claims

L f ύ U / ü

- 10 - 61 084 13

6.12.82

Erfindungsanspruch

1„ Verfahren zum Synchronisieren der Tasterbewegung eines Teilungs- und/oder Rundlaufmeßgerätes für Zahnräder, wobei- zumindest ein Taster in die Zahnlücken des zu. prüfenden, sich drehenden Zahnrades einfährt und zur Teilungs- oder Rundlaufmessung von dem Zahnrad ein Stück mitgenommen wird und nach der Messung automatisch zurückfährt und wobei die Wartezeit des Tasters in seiner hinteren Position und das erneute Einfahren in die nächste Zahnlücke durch einen Rechner gesteuert wird, der mit einem Zeitgeber gekoppelt ist, gekennzeichnet dadurch, 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·

2» Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Weg- oder Zeitmessung an dem vom Zahnrad mitgenommenen Taster erst nach^: einer passiven Mitnahmestrecke des Tasters erfolgt. .
3. Verfahren nach den Punkten 1 oder 2, gekennzeichnet dadurch, daß die bei der Zeitmessung vorgegebene Wegstrecke ^ 1 mm beträgt»
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Punkte, gekennzeichnet dadurch, daß der Rechner die Wartezeit um die Ein- und Ausfahrzeit des Tasters verkürst»

tlUÜIU ü

- 11 - 61 084 13

β.12,32

Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Punkte, wobei der mechanisch vorgespannte Taster ein seiner Auslenkung proportionales
Signal erzeugt und bei einer vorgegebenen Auslenkung die Teilungs— oder Rundlaufmessung auslöst, gekennzeichnet dadurch, 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 an einen Rechner (7) angeschlossen ist, dem die Teilung des zu prüfenden Zahnrades (3 5 und der während der Wartezeit erviinschte Drehweg des Zahnrades eingegeben sind und daß dieser Rechner an einen Komparator (8) angeschlossen ist, der die errechnete Wartezeit mit der Zeitangabe eines beim Tasterrücklauf gestarteten
Zählers (Z 2) vergleicht und bei Gleichstand den Vorlauf des Tasters (1) auslöst.

Hierzu 1 Seite Zeichnungen