DE10123496A1 - Gear wheel dimensioning and checking instrument has both radial and tangential feelers that can operate simultaneously in a high speed measurement mode or with only the tangential feeler for slower precise measurement - Google Patents
Gear wheel dimensioning and checking instrument has both radial and tangential feelers that can operate simultaneously in a high speed measurement mode or with only the tangential feeler for slower precise measurementInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Zahnradmessmaschine, insbe sondere für schnelle Serienmessungen sowie ein Verfahren zur Vermessung von Zahnrädern.The invention relates to a gear measuring machine, in particular especially for quick series measurements and a method for Measurement of gears.
Zur Vermessung oder Prüfung von Zahnrädern gehört die Profilmessung, die Flankenlinienmessung sowie die Teilungs messung. Dazu, insbesondere zur Profilmessung (bzw. -prüfung) sind Messmaschinen in Gebrauch, die einen Messtaster zur An tastung des Zahnrads aufweisen. Der Messtaster ist über eine entsprechende mehrachsige Führungseinrichtung bspw. parallel zu dem Zahnrad sowie auf dieses zu und von diesem weg (Radial richtung) verstellbar gehalten. Zusätzlich ist das Zahnrad um seine Mittelachse drehbar gelagert. Solche so genannten drei achsigen Messmaschinen eignen sich zur kostengünstigen Messung von Zahnrädern.This is part of the measurement or testing of gears Profile measurement, the flank line measurement and the division Measurement. For this, in particular for profile measurement (or testing) are measuring machines in use that have a probe for have a feel of the gear. The probe is over a Corresponding multi-axis guide device, for example in parallel to the gear as well as to and from this (radial direction) adjustable. In addition, the gear is over its central axis rotatably. Such so-called three Axial measuring machines are suitable for cost-effective measurement of gears.
Darüber hinaus sind sog. vierachsige Messmaschinen in Gebrauch, bei denen sich der Messtaster zusätzlich in einer zu dem Zahnrad tangentialen Richtung bewegen lässt. Der Taster ist hier in drei zueinander jeweils rechtwinkeligen Raumrich tungen bewegbar und das Zahnrad ist drehbar gelagert, was ins gesamt vier Achsen ergibt. Solche Messmaschinen eignen sich bei der Profilmessung, bei der Flankenlinienmessung und bei der Teilungsmessung von Zahnrädern zur sehr präzisen Messung.In addition, so-called four-axis measuring machines are in Use in which the probe is also in a the gear can move tangential direction. The button is here in three mutually perpendicular spatial directions tion movable and the gear is rotatably supported, which ins results in a total of four axes. Such measuring machines are suitable in profile measurement, in flank line measurement and in the pitch measurement of gears for very precise measurement.
Es ist Aufgabe der Erfindung eine präzise arbeitende Messmaschine zu schaffen, die auch zur schnellen Serienmessung geeignet ist.It is an object of the invention to work precisely To create measuring machine that also for rapid series measurement suitable is.
Diese Aufgabe wird mit der Zahnradmessmaschine nach An spruch 1 gelöst. Außerdem trägt das erfindungsgemäße Messver fahren zur Lösung der Aufgabe bei.This task is accomplished with the gear measuring machine according to An spell 1 solved. In addition, the measuring ver according to the invention drive to solve the task.
Die erfindungsgemäße Messmaschine weist eine Drehpositio niereinrichtung für das Zahnrad sowie einen ersten Taster und einen zweiten Taster auf, mit denen das Zahnrad zu vermessen ist. Die Taster sind darauf eingerichtet, das Zahnrad, ins besondere einander gegenüberliegende Zahnflanken eines Zahns, gleichzeitig abzutasten. Dadurch kann eine sehr hohe Messge schwindigkeit erreicht werden. Sie ist etwa doppelt so groß, wie bei einer herkömmlichen Messmaschine mit zwei oder drei linearen Verstell- und Positioniereinrichtungen für den Taster und einer Dreh-Positioniereinrichtung für den Drehtisch des Zahnrads. The measuring machine according to the invention has a rotary position niereinrichtung for the gear and a first button and a second button with which to measure the gear is. The buttons are set to the gear, ins special opposing tooth flanks of a tooth, to scan at the same time. This can result in a very high speed can be reached. It's about twice the size like a conventional measuring machine with two or three linear adjustment and positioning devices for the button and a rotary positioning device for the rotary table of the Gear.
Die Zahnradmessmaschine weist eine Tangential-Positio niereinrichtung auf, die nur einen Taster trägt und diesen in einer Richtung Tangentialrichtung des Zahnrads bewegt. Der andere Taster wird von einer Positioniereinrichtung getragen, die ihrerseits die Tangential-Positioniereinrichtung trägt. Dies ist bspw. die Axial-Positioniereinrichtung, mit der die Taster parallel zu der Symmetrieachse des Zahnrads bewegt wer den. Damit kann durch Betätigung der Tangential-Positionier einrichtung der Abstand der Taster untereinander verändert werden, ohne dass deren Vertikal- oder Radialposition geändert wird. Zusätzlich ist eine Radial-Positioniereinrichtung vor gesehen, die beide Taster trägt und in einer Richtung auf die Symmetrieachse hin und von dieser weg bewegt. Die Radialposi tion und die Vertikal- oder Axialposition beider Taster werden synchron und gleichermaßen verstellt, wenn die Radial-Positio niereinrichtung bzw. die Axial-Positioniereinrichtung betätigt werden. Damit kann mit beiden Tastern eine Dreiachsmessung durchgeführt werden, d. h. alle Zahnflanken und das Zahnflan kenprofil kann mit der den Dreiachsmaschinen eigenen Genau igkeit aber doppelter Geschwindigkeit gemessen werden. Alter nativ kann die Axial-Positioniereinrichtung auf die Aufnahmee inrichtung für das Zahnrad wirken und dieses in seiner Axial position verstellen. Die Taster können dann bezüglich der Axi alposition des Zahnrads fest oder unbeweglich, jedoch lösbar, montiert sein.The gear measuring machine has a tangential position niereinrichtung that carries only one button and this in one direction tangential direction of the gear moves. The other button is carried by a positioning device, which in turn carries the tangential positioning device. This is, for example, the axial positioning device with which the Push button parallel to the axis of symmetry of the gear the. This can be done by actuating the tangential positioning the distance between the buttons is changed without changing their vertical or radial position becomes. In addition, there is a radial positioning device seen who carries both buttons and in one direction on the Axis of symmetry moved towards and away from this. The radial posi tion and the vertical or axial position of both buttons synchronously and equally adjusted when the radial position niereinrichtung or the axial positioning device actuated become. This allows a three-axis measurement with both buttons be carried out, d. H. all tooth flanks and the tooth flan kenprofil can do exactly that with the three-axis machines but double speed can be measured. age natively, the axial positioning device can be placed on the receptacle act for the gear and this in its axial adjust position. The buttons can then with respect to the Axi position of the gear fixed or immovable, but releasable, be mounted.
Die Zahnradmessmaschine hat zwei Taster, deren erster in mindestens einer (zwei) Richtung(en) bewegbar ist, während der andere Taster in mindestens zwei (drei) Richtungen positionier und bewegbar ist und somit zur Durchführung der sog. Vierachs messungen (die vierte Achse ist die Drehachse des Zahnrads) geeignet ist. Damit ist die Anzahl der Positionier- und Ver stellrichtungen (Achsen) beider Taster um eins unterschied lich. Mit der erfindungsgemäßen Messmaschine ist sowohl eine Dreiachsmessung, als auch eine Vierachsmessung durchführbar. Die Vierachsmessungen gestatten bei der Profilmessung eine besonders gute Genauigkeit. Diese sind besonders dann auf ein fache Weise durchführbar, wenn der nicht von der Radial-Posi tioniereinrichtung getragene Taster abnehmbar ausgebildet ist.The gear measuring machine has two buttons, the first one in at least one (two) direction (s) is movable during the Position other buttons in at least two (three) directions and is movable and thus to carry out the so-called four-axis measurements (the fourth axis is the axis of rotation of the gear) suitable is. The number of positioning and ver directions (axes) of both buttons differ by one Lich. With the measuring machine according to the invention, both Three-axis measurement, as well as a four-axis measurement can be carried out. The four-axis measurements allow one for the profile measurement particularly good accuracy. These are especially on one feasible way if not from the radial posi tioning device worn button is removable.
Obwohl es prinzipiell möglich ist, dem ersten Taster zwei Linear-Positioniereinrichtungen allein zuzuordnen und dem zweiten Taster drei Linear-Positioniereinrichtungen gesondert zuzuordnen, wird es doch als zweckmäßig angesehen, die für die gemeinsamen Verstellrichtungen vorgesehenen Positionierein richtungen zusammen zu fassen. Beispielsweise können beide Taster von der gleichen Radial-Positioniereinrichtung und von der gleichen Axial-Positioniereinrichtung getragen werden. Dies ist insbesondere deshalb möglich und zweckmäßig, weil beide Taster in Radialrichtung und in Axialrichtung bei dem erfindungsgemäßen Messverfahren jeweils die gleiche Position einnehmen.Although it is possible in principle, the first button two Allocate linear positioning devices and that second button three linear positioning devices separately to assign, it is considered appropriate that for the Common positioning directions provided summarize directions. For example, both Pushbuttons from the same radial positioning device and from the same axial positioning device can be worn. This is particularly possible and useful because both buttons in the radial direction and in the axial direction in the measurement method according to the invention in each case the same position take in.
Die Messtaster benötigen prinzipiell lediglich eine ein zige Messrichtung. Beispielsweise weisen sie einen auslenkbar gelagerten Taststift auf, der an seinem freien Ende eine Tast kugel trägt. Die Auslenkbewegung des Taststifts ist eine Ver schwenkung um wenige Grad um eine Achse, die parallel zu der Drehachse des Zahnrads orientiert sein kann. Die Auslenkung wird von einem Messsystem registriert. Mit einem solchen ein fachen Taster sind präzise Messungen, insbesondere Profilmes sungen im Vierachs-Messverfahren möglich. Dies insbesondere bei Zahnrädern mit Evolventenverzahnung. Durch synchrone Dre hung des Zahnrads und Bewegung der Messtaster in Tangential richtung (das ist die Richtung einer Tangente an den Grund kreis des Zahnrads) ist es möglich, die Tangente an den Be rührpunkt zwischen dem Tastkörper und der Zahnflanke während der Messung unter einem konstanten unveränderten Winkel zu halten.In principle, the probes only need one measurement direction. For example, they have a deflectable stored stylus on which a key at its free end bullet carries. The deflection movement of the stylus is a ver swivel a few degrees around an axis parallel to the Axis of rotation of the gear can be oriented. The deflection is registered by a measuring system. With such a Multiple buttons are precise measurements, especially profile measurements solutions using the four-axis measuring method. This in particular for gears with involute toothing. By synchronous Dre Hung the gear and movement of the probe in tangential direction (this is the direction of a tangent to the bottom circle of the gear), it is possible to connect the tangent to the Be contact point between the probe body and the tooth flank during measurement at a constant unchanged angle hold.
Das erfindungsgemäße Konzept gestattet selbst bei ein dimensionalen Tastern (nur eine Messrichtung) die Auffindung der Zahnlücken ohne zusätzlichen messtechnischen Aufwand. Dazu wird der Messtaster durch Betätigung der Tangential-Positio niereinrichtung an das Zahnrad herangefahren. Trifft es auf einen Zahnkopf, verursacht dies eine Taststiftauslenkung, die ohne weiteres registriert werden kann. Anders liegen die Dinge bei einer reinen Dreiachsmessung. Hier würde ein radiales He ranfahren des Tasters an das Zahnrad zu schwierig zu beherr schenden Zuständen führen, wenn der Tastkörper auf den Zahn kopf trifft und in dieser Richtung nicht auslenkbar ist. In diesem Fall sind Taster erforderlich oder zumindest von Vor teil, die außer einer Auslenkung des Taststifts auch eine Axi alverschiebung desselben registrieren können. Bei der vorge stellten erfindungsgemäßen Zahnradmessmaschine sind solche mehrdimensionalen Taster nicht erforderlich. Sie können im Einzelfall dennoch von Vorteil sein, insbesondere, wenn die Zahnradmessmaschine für schnelle Serienmessungen von Zahnrä dern im erfindungsgemäßen doppelten Dreiachsmessverfahren (An spruch 11) Anwendung finden soll.The concept according to the invention even allows one dimensional buttons (only one measuring direction) the detection the tooth gaps without additional measurement technology. To the probe is activated by pressing the tangential position kidney device moved up to the gearwheel. It hits a tooth head, this causes a stylus deflection that can be easily registered. Things are different with a pure three-axis measurement. Here would be a radial He moving the button to the gear too difficult to master conditions when the probe is on the tooth hits the head and cannot be deflected in this direction. In in this case buttons are required or at least from the front part, which in addition to a deflection of the stylus also an axis al shift of the same can register. In the pre put gear measuring machine according to the invention are such multi-dimensional button not required. You can in Individual cases can still be an advantage, especially if the Gear measuring machine for quick series measurements of gear wheels in the double triaxial measuring method according to the invention (An Proverb 11) should apply.
Sind beide Taster lediglich eindimensionale Taster (nur eine Messrichtung) wird bei Messung mit zwei Tastern der star re (nicht in Tangentialrichtung bewegliche) Taster aus dem Weg in eine Sicherheitsposition überführt. Der in Tangentialrich tung bewegliche Taster wird seitlich vorsichtig an das Zahnrad herangeführt, um eine Lücke zu finden. Greift er in diese, kann der andere Taster wieder in Arbeitsposition geschwenkt oder überführt werden. If both buttons are only one-dimensional buttons (only one measurement direction) becomes the star when measuring with two buttons right button (not movable in tangential direction) out of the way transferred to a security position. The one in Tangentialrich The movable push button is carefully attached to the side of the gearwheel brought up to find a gap. Does he reach into this the other button can be swiveled back into the working position or be transferred.
Ist der starre Taster ein 2D-Taster (zwei Messrichtungen) kann er auch Zahnköpfe direkt erfassen und Lücken sind somit problemlos auffindbar.Is the rigid probe a 2D probe (two measuring directions) it can also directly capture tooth tips and there are gaps easy to find.
Weitere Einzelheiten von Ausführungsbeispielen der Erfin dung ergeben sich aus der Zeichnung, der Beschreibung oder Unteransprüchen.Further details of exemplary embodiments of the invention dung result from the drawing, the description or Dependent claims.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfin dung veranschaulicht. Es zeigen:In the drawing is an embodiment of the Erfin illustrated. Show it:
Fig. 1 eine Zahnradmessmaschine, in schematischer Per spektivansicht, Fig. 1 is a gear measuring machine, spektivansicht schematic Per,
Fig. 2 die Zahnradmessmaschine nach Fig. 1, als Funk tionsbild, Fig. 2, the gear measuring machine according to Fig. 1, image on a screen as a radio,
Fig. 3 den Ablauf einer dreiachsigen Zahnradmessung, Fig. 3 shows the sequence of a three-axle gear measurement,
Fig. 4 eine vierachsige Zahnradmessung, in skizzenhafter Darstellung, Fig. 4 is a four-axle gear measurement, in sketchy view
Fig. 5 die Kinematik der Zahnradmessmaschine nach Fig. 1 und Fig. 5 shows the kinematics of the gear measuring machine according to Fig. 1 and
Fig. 6 den Ablauf einer Zahnradmessung an der Zahnrad messmaschine nach Fig. 1. Fig. 6 shows the sequence of a gear measurement on the gear measuring machine of FIG. 1.
In Fig. 1 ist eine Zahnradmessmaschine 1 ver anschaulicht, die zur Vermessung eines Zahnrads 2 dient. Das Zahnrad 2 ist in Fig. 1 symbolisch veranschaulicht, seine Zähne 3 können kleiner oder größer als dargestellt sein. Au ßerdem sind die sonstigen Abmessungen, wie axiale Länge und Durchmesser ohne Bezug zu der Zahnradmessmaschine 1 ver anschaulicht.In Fig. 1, a gear measuring machine 1 is illustrated ver, which is used to measure a gear 2 . The gearwheel 2 is illustrated symbolically in FIG. 1, its teeth 3 can be smaller or larger than shown. In addition, the other dimensions, such as axial length and diameter without reference to the gear measuring machine 1 are clearly illustrated.
Die Zahnradmessmaschine 1 weist ein Maschinengestell 4 auf, auf dem ein Drehtisch 5 gelagert ist. Dieser dient der Aufnahme des Zahnrads 2 und zur gesteuerten Drehung und Posi tionierung desselben um seine Drehachse 6. Er bildet somit zugleich eine Aufnahmeeinrichtung für das zu vermessende Zahn rad, sowie eine Dreh-Positioniereinrichtung 7, die in Fig. 1 symbolisch veranschaulicht ist.The gear measuring machine 1 has a machine frame 4 on which a turntable 5 is mounted. This serves to accommodate the gear 2 and for controlled rotation and positioning of the same about its axis of rotation 6 . It thus also forms a receiving device for the tooth wheel to be measured, as well as a rotary positioning device 7 , which is symbolically illustrated in Fig. 1.
Zu der Zahnradmessmaschine 1 gehört weiter ein erster Taster 8 mit einem Taststift 9, an dessen freien Ende ein Tastkörper 10 angeordnet ist. Der Tastkörper 10 ist bspw. eine Kugel. Verschwenkungen des Taststifts 9 registriert ein in dem Taster 8 angeordnetes, nicht weiter veranschaulichtes Mess system, das mit einer Auswerteeinrichtung 11 verbunden ist (Fig. 2, erläutert an späterer Stelle). Der Taststift 9 ist bspw. um eine zu der Drehachse 6 parallele Drehachse schwenk bar gelagert. Außerdem kann er gekröpft ausgebildet oder schräg zur Radialrichtung des Zahnrads 2 ausgerichtet sein, um nicht mit einem zweiten Taster 12 zu kollidieren. Dieser weist ebenfalls einen Taststift 13 mit einem endseitig daran befes tigten Tastkörper 14 (z. B. einer Tastkugel) auf. Der zweite Taster 12 kann ebenfalls als eindimensionaler Messtaster aus gebildet sein. Er weist dann ein Messsystem auf, um eine Ver schwenkung des Taststifts 13 um eine zur Drehachse 6 parallele Schwenkachse zu registrieren und an die Auswerteinrichtung 11 zu melden.The gear measuring machine 1 also includes a first probe 8 with a stylus 9 , on the free end of which a probe body 10 is arranged. The probe body 10 is, for example, a ball. Pivots of the stylus 9 registers a measuring system arranged in the stylus 8 , not further illustrated, which is connected to an evaluation device 11 ( FIG. 2, explained later). The feeler pin 9 is, for example, pivotally mounted about a rotation axis parallel to the rotation axis 6 . In addition, it can be cranked or aligned obliquely to the radial direction of the gear 2 so as not to collide with a second button 12 . This also has a feeler pin 13 with a feeler body 14 attached to it at the end (e.g. a feeler ball). The second probe 12 can also be formed as a one-dimensional probe. It then has a measuring system to register a pivoting of the stylus 13 about a pivot axis parallel to the axis of rotation 6 and to report it to the evaluation device 11 .
Die beiden Taster 8, 12 sind bei der dargestellten Aus führungsform in zwei Richtungen Y, Z gemeinsam verstellbar. Die Y-Richtung ist dabei die Radialrichtung bezogen auf die Dreh achse 6. Zur Verstellung in dieser Y-Richtung dient eine Radial-Positioniereinrichtung 15, zu der eine Radialführung 16 mit Führungsschienen 17 und einem geführten Radialschlitten 18 sowie eine nicht weiter veranschaulichte Antriebseinrichtung gehören. Die Führungsschienen 17 sind dabei radial zu der Drehachse orientiert und mit dem Maschinengestell 4 verbunden. Mittels der Radial-Positioniereinrichtung 15 sind sowohl der erste Taster 8, als auch der zweite Taster 12 von der Dreh achse 6 weg und auf diese zu verstellbar. Sie dient zur Ein stellung von Radialpositionen.The two buttons 8 , 12 are in the illustrated embodiment from two directions Y, Z adjustable together. The Y direction is the radial direction based on the axis of rotation 6th A radial positioning device 15 , which includes a radial guide 16 with guide rails 17 and a guided radial slide 18 and a drive device (not shown in further detail) is used for adjustment in this Y direction. The guide rails 17 are oriented radially to the axis of rotation and connected to the machine frame 4 . By means of the radial positioning device 15 , both the first button 8 and the second button 12 are away from the axis of rotation 6 and can be adjusted to this. It is used to set radial positions.
Der Radialschlitten 18 trägt eine Axial-Positionierein richtung 19, mittels derer die Taster 8, 12 parallel zu dem Zahnrad 2 und somit parallel zu seiner Drehachse 6 positio nierbar sind. Die Axial-Positioniereinrichtung 19 weist zwei zueinander parallele und parallel zu der Drehachse 6 ausge richtete Führungsschienen 20 auf, die einen, bezogen auf das Zahnrad 2 axial und im konkreten Ausführungsbeispiel somit vertikal verstellbaren Axial-Schlitten 21 lagern. Die Verti kalrichtung stimmt mit der Z-Richtung überein (siehe Pfeil Z in Fig. 1).The radial slide 18 carries an Axial-Positionierein direction 19 , by means of which the buttons 8 , 12 parallel to the gear 2 and thus parallel to its axis of rotation 6 positio nable. The axial positioning device 19 has two mutually parallel and parallel to the axis of rotation 6 aligned guide rails 20 which support one, based on the gear 2 axially and in the specific embodiment thus vertically adjustable axial slide 21 . The vertical direction coincides with the Z direction (see arrow Z in Fig. 1).
Der Taster 8 ist unmittelbar mit dem Axial-Schlitten 21 verbunden. Dazu dient ein Halter 22 der, wie dargestellt, starr oder bedarfsweise auch als verstellbarer Halter ausge bildet sein kann, um den Taster 8 bspw. in einer Ruheposition schwenken zu können. Außerdem kann der Halter 22 lösbar mit dem Axial-Schlitten 21 verbunden sein, um den Taster 8 abneh men zu können.The button 8 is connected directly to the axial slide 21 . For this purpose, a holder 22 is used, which, as shown, can be formed rigidly or, if necessary, also as an adjustable holder, in order to be able to pivot the button 8, for example, in a rest position. In addition, the holder 22 can be detachably connected to the axial slide 21 in order to be able to remove the button 8 .
Der Axial-Schlitten 21 trägt außerdem eine Tangential- Positioniereinrichtung 23, zu der zwei mit dem Schlitten 21 verbundene Führungsschienen 24, ein von diesen geführter Tangential-Schlitten 25 und eine von der Steuer- und Auswerte einrichtung 11 gesteuerte Antriebseinrichtung (nicht darge stellt) gehören. Der Tangential-Schlitten 25 trägt den Taster 12. Die Tangential-Führungseinrichtung dient der Verstellung des Tasters 12 in X-Richtung (siehe Pfeil X in Fig. 1) und somit zur Verstellung des Abstands zwischen den Tastkörpern 10, 14 untereinander. Die X-Richtung ist die Richtung einer Tangente an den Grundkreis des Zahnrads 2.The axial slide 21 also carries a tangential positioning device 23 , which includes two guide rails 24 connected to the slide 21 , a tangential slide 25 guided by these and a drive device controlled by the control and evaluation device 11 (not shown) , The tangential slide 25 carries the button 12 . The tangential guide device serves to adjust the pushbutton 12 in the X direction (see arrow X in FIG. 1) and thus to adjust the distance between the pushbuttons 10 , 14 from one another. The X direction is the direction of a tangent to the base circle of gear 2 .
Die drei Positioniereinrichtungen 15, 19, 23 bilden drei "gesteuerte Achsen", die ein kartesisches Koordinatensystem aufspannen. Die Steuer- und Auswerteeinrichtung 11 steuert die Bewegung der Taster 8, 12 in den Richtungen X, Y, Z. Außerdem steuert sie die Drehung des Zahnrads 2 durch entsprechende Ansteuerung der Dreh-Positioniereinrichtung 7, die somit die vierte "Achse" bildet.The three positioning devices 15 , 19 , 23 form three "controlled axes" that span a Cartesian coordinate system. The control and evaluation device 11 controls the movement of the buttons 8 , 12 in the directions X, Y, Z. In addition, it controls the rotation of the gearwheel 2 by correspondingly controlling the rotary positioning device 7 , which thus forms the fourth “axis”.
Anders als bei der veranschaulichten Zahnradmessmaschine kann die Axial-Positioniereinrichtung 19 auch wegfallen. An ihre Stelle treten dann eine feste Verbindung zwischen der Radial-Positioniereinrichtung 15 und dem Taster 8 bzw. der Tangential-Positioniereinrichtung 23 sowie eine Axialverstell einrichtung für den Drehtisch 5.In contrast to the gear measuring machine illustrated, the axial positioning device 19 can also be omitted. A fixed connection between the radial positioning device 15 and the pushbutton 8 or the tangential positioning device 23 and an axial adjustment device for the rotary table 5 then take their place .
In Fig. 2 ist die Zahnradmessmaschine 1, insbesondere hinsichtlich der Ausbildung ihrer Steuer- und Auswerteeinrich tung 11 nochmals schematisch veranschaulicht. Die Steuer- und Auswerteeinrichtung 11 ist bspw. durch eine Computersteuerung gebildet, die in einem Speicher 26 ein Modell des zu vermes senden Zahnrads 2 bereithält. Das Modell kann bspw. ein Stan dardmodell sein, das durch entsprechende Skalierungsfaktoren hinsichtlich Zähnezahl, Modul, Durchmesser, axialer Länge usw. in ein jeweils aktuelles Zahnrad umrechenbar ist. Alternativ kann auch eine Tabelle zu vermessender Zahnräder abgespeichert sein. Weiter alternativ können mathematische Formeln infolge von Programmen oder Programmabschnitten hinterlegt sein, mit denen sich die nachzumessenden Sollgeometrien der Zahnräder erzeugen lassen.In Fig. 2, the gear measuring machine 1 , in particular with regard to the design of its control and evaluation device 11 is again schematically illustrated. The control and evaluation device 11 is formed, for example, by a computer control which holds a model of the gearwheel 2 to be measured in a memory 26 . The model can, for example, be a standard model that can be converted into a current gear by appropriate scaling factors with regard to the number of teeth, module, diameter, axial length, etc. Alternatively, a table of gears to be measured can also be stored. Further alternatively, mathematical formulas can be stored as a result of programs or program sections with which the target geometries of the gear wheels to be measured can be generated.
Zu der Steuer- und Auswerteeinrichtung 11 gehört weiter ein Steuermodul 27, das der Ansteuerung der Dreh-Positionier einrichtung 7 sowie der Radial-Positioniereinrichtung 15 der Axial-Positioniereinrichtung 19 und der Tangential- Positioniereinrichtung 23 dient. Die Ansteuerung erfolgt dabei auf eine solche Weise, dass der Tastkörper 10 bzw. 14 des je weiligen Tasters 8, 12 auf einer Bahn oder Kontur geführt wird, die anhand des Zahnradprofils des Zahnrads 2 festgelegt ist. Der Tastkörper 10, 14 tastet dabei das Zahnradprofil ab. Er wird dabei so geführt, dass er in jedem Punkt seiner Bahn eine von Null verschiedene Auslenkung hat. Die Auslenkung des Taststifts 9, 13 wird von einem entsprechenden Messmodul 28 registriert. Die auftretenden Auslenkungen des Tastkörpers 10, 14 wird dann mit den Achskoordinaten der Positioniereinrich tungen 15, 19, 23 verrechnet, um das Profil zu bestimmen. Das ermittelte Profil wird dann mit einem Sollprofil verglichen. Abweichungen werden entweder direkt mittels eines Anzeigemo duls 29 angezeigt, oder Vorzeichen richtig (d. h. positiv oder negativ) zu den Solldaten addiert, um mit dem Anzeigemodul 29 Ist-Maße des Zahnrads 2 anzugeben. The control and evaluation device 11 also includes a control module 27 , which is used to control the rotary positioning device 7 and the radial positioning device 15, the axial positioning device 19 and the tangential positioning device 23 . The control takes place in such a way that the probe body 10 or 14 of the respective button 8 , 12 is guided on a path or contour, which is determined on the basis of the gear profile of the gear 2 . The probe body 10 , 14 scans the gear profile. It is guided so that it has a non-zero deflection at every point of its path. The deflection of the stylus 9 , 13 is registered by a corresponding measuring module 28 . The occurring deflections of the probe body 10 , 14 is then offset against the axis coordinates of the Positioniereinrich lines 15 , 19 , 23 to determine the profile. The determined profile is then compared with a target profile. Deviations are either displayed directly by means of a display module 29 , or signs correct (ie positive or negative) are added to the target data in order to indicate actual dimensions of the gearwheel 2 with the display module 29 .
Im Folgenden wird die Messung eines Zahnprofils mit dem
Taster 8 beschrieben, der nicht tangential zu dem Zahnrad 2
verstellbar gelagert ist:
Wie in Fig. 3 veranschaulicht, tastet der Tastkörper 10
bei einer Profilmessung die Zahnflanke ab. Dazu wird er, wie
in Fig. 3 in dick ausgezogenen Linien veranschaulicht ist,
zunächst mit einem dem Zahnfuß nahestehenden Punkt des Zahn
profils in Berührung gebracht. Die sich an dem Taststift 9
ergebende Auslenkung entspricht dabei der Drehposition des
Zahnrads 2 (Drehachse 6 bzw. "gesteuerte Achse C") und der
Abweichung der Zahnflanke von ihrer Soll-Position. Der Tast
körper 10 berührt die Zahnflanke dabei in einem Punkt. Die
Tangente T1 an diesem Punkt schließt mit der Radialrichtung Y
einen relativ spitzen Winkel ein.In the following, the measurement of a tooth profile is described with the button 8 , which is not adjustably mounted tangentially to the gear wheel 2 :
As illustrated in FIG. 3, the probe body 10 scans the tooth flank during a profile measurement. For this, he is, as illustrated in Fig. 3 in thick solid lines, first brought into contact with a point of the tooth profile close to the tooth base. The deflection resulting on the stylus 9 corresponds to the rotational position of the gear wheel 2 (rotational axis 6 or “controlled axis C”) and the deviation of the tooth flank from its desired position. The probe body 10 touches the tooth flank at one point. The tangent T1 at this point forms a relatively acute angle with the radial direction Y.
Zur Durchführung der Messung wird das Zahnrad 2 nun in Fig. 3 gegen den Uhrzeigersinn (die angetastete Zahnflanke bewegt sich auf die Tastkugel 10 zu) langsam gedreht, wobei synchron dazu der Taster 8 in Y-Richtung von der Drehachse 6 und somit von dem Zahnrad 2 wegbewegt wird. Die Bewegung er folgt dabei so, dass der Tastkörper 10 stets mit der Zahnflan ke in Berührung bleibt und dass der Taststift 9 in jedem Punkt seines Wegs eine gewisse Auslenkung beibehält. Der Berührpunkt zwischen dem Tastkörper 10 und der Zahnflanke wandert dabei von dem Zahnfuß zu dem Zahnkopf, wobei die im Berührpunkt an zulegende Tangente T2 ihren Winkel zu der Radialrichtung Y ändert. Die zu der Drehachse 6 parallele Z-Achse kann dabei unbeachtet bleiben - sie kann als ruhend angesehen werden, d. h. eine Verstellung findet bei der Profilmessung in der Re gel nicht statt. Die Auslenkung des Taststifts 9 wird regi striert und kennzeichnet das Flankenprofil. To carry out the measurement, the gearwheel 2 is now slowly rotated counterclockwise in FIG. 3 (the probed tooth flank moves towards the probe ball 10 ), the button 8 being synchronized with it in the Y direction from the axis of rotation 6 and thus from the gearwheel 2 is moved away. The movement he follows in such a way that the probe body 10 always remains in contact with the tooth flange and that the stylus 9 maintains a certain deflection at every point of its path. The point of contact between the probe body 10 and the tooth flank migrates from the tooth base to the tooth head, the tangent T2 to be applied at the point of contact changing its angle to the radial direction Y. The Z axis parallel to the axis of rotation 6 can be disregarded here - it can be regarded as at rest, ie there is no adjustment during the profile measurement as a rule. The deflection of the stylus 9 is regi strated and characterizes the flank profile.
In Fig. 4 ist die Vierachs-Profilmessung unter Verwen dung des Tasters 12 veranschaulicht. Dessen Tastkörper 14 wird wiederum mit einem dem Zahnfuß nahen Punkt der Zahnflanke in Berührung gebracht. Zur Aufnahme des Zahnflankenprofils wird das Zahnrad 2 nun langsam um die Drehachse 6 gedreht (Pfeil C). Im vorliegenden Beispiel wird zum Zwecke der Erläuterung angenommen, dass die Drehung gegen den Uhrzeigersinn erfolgt. Die Tangente T1 hat zu Beginn der Bewegung einen Winkel von 0° zu der Radialrichtung, der sich im Verlaufe der Messung nicht ändert. Wird die Messung durchgeführt, wird der Taster 12 syn chron zu der Drehung des Zahnrads 2 in Tangentialrichtung X linear bewegt. Die Bewegung ist dabei so auf die Drehung des Zahnrads 2 abgestimmt, dass der Taststift 13 ausgelenkt bleibt und dass der Tastkörper 14 mit der Zahnflanke in Berührung bleibt. Ist der Tastkörper 14 in der Nähe des Zahnkopfs ange kommen, kann an dem Berührpunkt zwischen dem Tastkörper 14 und der Zahnflanke des Zahns 3 wiederum eine Tangente T2 bestimmt werden, die parallel zu der Tangente T1 ist. Dies gilt mit nahezu mathematischer Exaktheit, wenn die Zahnflanke einem Evolventenprofil folgt. Durch Verfolgung der Auslenkung des Taststifts 13 wird das Flankenprofil erfasst.In Fig. 4, the four-axis profile measurement using the button 12 is illustrated. Its probe body 14 is in turn brought into contact with a point on the tooth flank close to the tooth base. To record the tooth flank profile, the gear wheel 2 is now slowly rotated about the axis of rotation 6 (arrow C). In the present example, for the purpose of explanation, it is assumed that the rotation is counterclockwise. At the beginning of the movement, the tangent T1 has an angle of 0 ° to the radial direction, which does not change in the course of the measurement. If the measurement is carried out, the button 12 is moved linearly in synchronism with the rotation of the gear 2 in the tangential direction X. The movement is matched to the rotation of the gear 2 in such a way that the stylus 13 remains deflected and that the stylus 14 remains in contact with the tooth flank. If the probe body 14 is near the tooth head, a tangent T2 can be determined at the point of contact between the probe body 14 and the tooth flank of the tooth 3 , which is parallel to the tangent T1. This applies with almost mathematical accuracy if the tooth flank follows an involute profile. By tracking the deflection of the stylus 13 , the edge profile is detected.
Bei dieser Messung spielt die Verstellung des Tasters 12 in Z-Richtung (parallel zu der Drehachse 6) bei geradverzahn ten Zahnrädern keine Rolle. Dennoch wird die Messung als Vier achsmessung bezeichnet, denn es sind vier Verstellachsen vor handen. Bei schrägverzahnten Zahnrädern spielt die Axialver stellung eine Rolle und ist mit der Drehung des Drehtischs 5 abzustimmen.In this measurement, the adjustment of the pushbutton 12 in the Z direction (parallel to the axis of rotation 6 ) plays no role in the case of straight toothed gears. Nevertheless, the measurement is referred to as a four-axis measurement because there are four adjustment axes. With helical gears, the Axialver position plays a role and is to be coordinated with the rotation of the turntable 5 .
Die Zahnradmessmaschine 1 kann die Messung nach Fig. 3 mit dem Taster 8 durchführen. Mit dem Taster 12 kann sie die Messungen, sowohl nach Fig. 3 als auch nach Fig. 4 durch führen. Während die Messung 3 sich für Übersichtsmessungen eignet, zeichnet sich die Messung nach Fig. 4 durch besondere Präzision aus.The gear measuring machine 1 can carry out the measurement according to FIG. 3 with the button 8 . With the button 12 it can carry out the measurements, both according to FIG. 3 and according to FIG. 4. While measurement 3 is suitable for overview measurements, the measurement according to FIG. 4 is distinguished by particular precision.
Genügt die Messgenauigkeit, die das Messverfahren nach Fig. 3 erbringt, soll jedoch eine besonders kurze Messzeit bei der Zahnprofilmessung, der Messung der Flankenlinie oder der Teilungsmessung erreicht werden, treten beide Taster 8, 12 in Aktion. Zur Veranschaulichung wird für die Profilmessung auf die Fig. 5 und 6 verwiesen. In Fig. 5 sind die vier Achsen C, Y, Z und X der Messmaschine sowie die Tastkörper 10, 14 der Taster nochmals symbolisch veranschaulicht. Die Achsen C, X, Y, Z werden durch Verstellrichtungen symbolisiert, die ihrerseits wiederum in Fig. 5 durch symbolische Führungen an gedeutet werden. In Fig. 6 ist der Ablauf einer Profilmessung an einem Zahn 3 des Zahnrads 2 veranschaulicht. Dabei werden beide einander gegenüberliegenden Flanken 3A, 3B des Zahns 3 gleichzeitig vermessen. Dies erfolgt, indem beide Tastkörper 10, 14 zunächst an einem fußnahen Abschnitt der Zahnflanke mit derselben in Berührung gebracht werden, bis die Messsysteme der Taster 8, 12 ansprechen. Es wird nun das Zahnrad 2 um sei ne Drehachse 6 gedreht, d. h. die C-Achse wird betätigt. Bei dem Beispiel nach Fig. 6 bewegt sich der Zahn 3 dabei von seiner dick ausgezogen dargestellten Position allmählich in seine gestrichelt dargestellte Position. Der Tastkörper 10 wird dabei durch entsprechende Ansteuerung der Radial-Positio niereinrichtung 15 in Y-Richtung radial nach außen bewegt. Er führt dabei das Messverfahren nach Fig. 3 durch. Zugleich wird der Tastkörper 14 des Tasters 12 radial nach außen be wegt, denn er wird von der gleichen Radial-Positioniereinrich tung 15 positioniert. Um nicht die Berührung mit der Zahnflan ke des von ihm weglaufenden Zahns 3 zu verlieren, wird jedoch der Taster 12 zusätzlich in X-Richtung verstellt, d. h. syn chron zu der Drehung des Zahnrads 2 wird der Abstand der Tast körper 10, 14 voneinander verringert. Die Tastkörper laufen dabei in ihre, in Fig. 6 gestrichelt dargestellte Position.Sufficient measurement accuracy, which renders the measurement method according to Fig. 3, but to an especially short measurement time at the tooth profile measurement, the measurement of the pitch line or pitch measurement can be achieved, contact both buttons 8, 12 in action. For illustration, reference is made to FIGS. 5 and 6 for the profile measurement. In Fig. 5, the four axes C, Y, Z and X of the measuring machine and the probe body 10 , 14 of the probe are again symbolically illustrated. The axes C, X, Y, Z are symbolized by adjustment directions, which in turn are indicated in Fig. 5 by symbolic guides. The sequence of a profile measurement on a tooth 3 of the gearwheel 2 is illustrated in FIG. 6. Both opposite flanks 3 A, 3 B of tooth 3 are measured simultaneously. This is done by first bringing both probe bodies 10 , 14 into contact with a portion of the tooth flank near the foot until the measuring systems of the probes 8 , 12 respond. The gear wheel 2 is now rotated around its axis of rotation 6 , ie the C axis is actuated. In the example according to FIG. 6, the tooth 3 gradually moves from its thickly drawn position to its dashed position. The probe 10 is moved by appropriate control of the radial positioning device 15 in the Y direction radially outwards. He carries out the measuring method according to FIG. 3. At the same time, the probe body 14 of the push button 12 is moved radially outwards because it is positioned by the same radial positioning device 15 . In order not to lose contact with the Zahnflan ke of the tooth 3 running away from it, however, the button 12 is additionally adjusted in the X direction, ie syn chron to the rotation of the gear 2 , the distance of the probe body 10 , 14 from each other is reduced. The probe bodies run into their position shown in dashed lines in FIG. 6.
Damit werden die Profile beider Zahnflanken mit der Ge nauigkeit des in Fig. 3 veranschaulichten Dreiachsverfahrens gleichzeitig vermessen. Gegenüber herkömmlichen Dreiachsver fahren reduziert dies die Messzeit bei der Profilmessung auf die Hälfte. Außerdem können die Flankenlinienprüfungen durch Verstellung in Z-Richtung mit beiden Tastern 8, 12 gleichzei tig durchgeführt werden. Dies gilt auch für die Flankenmessung und die Teilungsmessung. Wiederum kann jeweils gleichzeitig an zwei unterschiedlichen Zahnflanken gemessen werden.The profiles of both tooth flanks are thus measured simultaneously with the accuracy of the three-axis method illustrated in FIG. 3. Compared to conventional three-axis methods, this reduces the measurement time for profile measurement by half. In addition, the flank line tests can be carried out simultaneously by adjustment in the Z direction with both buttons 8 , 12 . This also applies to edge measurement and pitch measurement. Again, measurements can be taken simultaneously on two different tooth flanks.
Soll mit hoher oder höchster Genauigkeit gemessen werden, ist der Taster 8 zu entfernen und es wird nur mit dem Tastkör per 14 nach dem in Fig. 4 veranschaulichten Verfahren gear beitet.If you want to measure with high or highest accuracy, the button 8 is to be removed and it is only worked with the button body 14 by the method illustrated in FIG. 4.
Bei allen vorgestellten Abläufen kann sowohl von dem Zahnfuß zu dem Zahnkopf, als auch durch Umkehrung aller Bewe gungen von dem Zahnkopf zu dem Zahnfuß gemessen werden. Außer dem ist es möglich, die Zahnflanken ein und desselben Zahns 3 gleichzeitig zu messen, sowie alternativ in einer Zahnlücke, die aufeinander zu weisenden Zahnflanken benachbarter Zähne gleichzeitig zu messen.In all of the processes presented, measurements can be taken both from the tooth base to the tooth tip and by reversing all movements from the tooth tip to the tooth tip. In addition, it is possible to measure the tooth flanks of one and the same tooth 3 at the same time, and alternatively in a tooth gap, to measure the tooth flanks of adjacent teeth to be pointed towards one another at the same time.
Bei den vorgestellten Ausführungsformen der Verzahnungs messmaschine ist nur einer der beiden Taster 8, 12 in Tangen tialrichtung verstellbar gelagert. Alternativ können auch für beide Taster 8, 12 entsprechende Tangential-Positionierein richtungen vorgesehen werden. Dadurch kann das Zahnrad von beiden Tastern symmetrisch gemessen werden. Die Taster sind dann gleichberechtigt. Wie bei den vorstehenden Ausführungs beispielen können die beiden Taster 8, 12 in ihrem seitlichen Abstand zueinander verstellt werden. Mit einer solchen Aus führungform lässt sich sogar die Präzisionsmessung des Zahn rads nach Fig. 4 mit doppelter Geschwindigkeit durchführen, z. B. indem beide Taster an ein und derselben Zahnflanke an unterschiedlichen Axialpositionen messen. Die Taster sind dann z. B. von einer gemeinsamen Axial-Positioniereinrichtungen ge tragen, jedoch auf unterschiedlicher Höhe gehalten, oder es sind den Tastern jeweils eigene Axial-Positioniereinrichtungen zugeordnet.In the presented embodiments of the gear measuring machine, only one of the two buttons 8 , 12 is adjustable in the tangential direction. Alternatively, corresponding tangential positioning devices can also be provided for both buttons 8 , 12 . This allows the gear wheel to be measured symmetrically by both buttons. The buttons are then equal. As in the above execution examples, the two buttons 8 , 12 can be adjusted in their lateral distance from each other. With such an imple mentation form, even the precision measurement of the toothed wheel according to FIG. 4 can be carried out at twice the speed, for. B. by measuring both probes on the same tooth flank at different axial positions. The buttons are then z. B. wear from a common axial positioning devices ge, but kept at different heights, or the buttons are each assigned their own axial positioning devices.
Eine Zahnradmessmaschine zur besonders schnellen Messung oder Prüfung von Zahnrädern weist zwei Taster auf, deren einer zumindest in Radial-Richtungen und deren anderer zusätzlich in einer weiteren, zu dem Zahnrad tangentialen Richtung verstell bar gelagert ist. Mit dieser Zahnradmessmaschine lassen sich Profilmessungen mit einfacher Genauigkeit durchführen, wobei beide Taster gleichzeitig arbeiten. Zum Beispiel übernimmt ein Taster die Messung aller in Drehrichtung weisenden Zahnflan ken, während der andere Messtaster die Messung aller Rückflan ken übernimmt. Die Messung erfolgt durch Drehung des Zahnrads und synchrone Radialverstellung der Taster, wobei der Abstand der Taster untereinander auf dem Wege zum Zahnkopf reduziert wird.A gear measuring machine for particularly quick measurements or testing gears has two buttons, one of which at least in radial directions and their other in addition another direction tangential to the gear is stored in bar. With this gear measuring machine you can Perform profile measurements with simple accuracy, where both buttons work simultaneously. For example, one takes over Push button for measuring all tooth flanges pointing in the direction of rotation while the other probe is measuring all the back flanges ken takes over. The measurement is made by rotating the gear wheel and synchronous radial adjustment of the buttons, the distance the button is reduced on the way to the tooth tip becomes.
Zur besonders genauen Einzelmessung von Zahnrädern kann auch lediglich der zusätzlich in tangentialer Richtung beweg bare Taster benutzt werden - der andere Taster ist dann in aktiv. Auf diese Weise kann die an sich für schnelle Durch laufmessungen geeignete Maschine auch zur Präzisionsmessung eingesetzt werden.For particularly precise individual measurement of gears also only the additional move in the tangential direction bare buttons are used - the other button is then in active. This way, the per se for quick through machine suitable for precision measurements be used.
Claims (11)
mit einer Aufnahmeeinrichtung (5) für wenigstens ein zu vermessendes Zahnrad,
mit einer Dreh-Positioniereinrichtung (7) zur Positionie rung der Aufnahmeeinrichtung (5) und zur Drehung dersel ben, um das Zahnrad (2) um seine Drehachse (6) zu drehen,
mit einem ersten Taster (8), mit einem Tastkörper (10), der über einen Taststift (9) mit einem wenigstens ein dimensionalen Messystem verbunden ist,
mit einer Radial-Positioniereinrichtung (15), mittels derer der erste Taster (8) von der Drehachse (6) weg und auf diese zu verstellbar gehalten ist,
mit einem zweiten Taster (12), mit einem Tastkörper (14), der über einen Taststift (13) mit einem wenigstens ein dimensionalen Messystem verbunden ist,
mit einer Radial-Positioniereinrichtung (15), mittels derer der zweite Taster (12) von der Drehachse (6) weg und auf diese zu verstellbar gehalten ist, und
mit einer Tangential-Positioniereinrichtung (23), mittels derer der zweite Taster (12) tangential zu dem Zahnrad (2) verstellbar gehalten ist, das zu der Drehachse (6) konzentrisch angeordnet ist. 1. gear measuring machine ( 1 ), in particular for rapid series measurements,
with a receiving device ( 5 ) for at least one gear to be measured,
with a rotary positioning device ( 7 ) for positioning the receiving device ( 5 ) and for rotating the same in order to rotate the gear wheel ( 2 ) about its axis of rotation ( 6 ),
with a first probe ( 8 ), with a probe body ( 10 ) which is connected to an at least one dimensional measuring system via a probe pin ( 9 ),
with a radial positioning device ( 15 ), by means of which the first button ( 8 ) is held away from the axis of rotation ( 6 ) and can be adjusted to it,
with a second probe ( 12 ), with a probe body ( 14 ) which is connected to an at least one dimensional measuring system via a probe pin ( 13 ),
with a radial positioning device ( 15 ), by means of which the second button ( 12 ) is held away from the axis of rotation ( 6 ) and can be adjusted to it, and
with a tangential positioning device ( 23 ), by means of which the second button ( 12 ) is held tangentially to the gear wheel ( 2 ), which is arranged concentrically to the axis of rotation ( 6 ).
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Legal Events
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