DE2263238A1 - METHOD OF DETERMINING THE IMPROPER MOTION OF A BODY AND THE IMEQUALITY OF A RELATIVE MOTION OF TWO BODIES AND DEVICES TO REALIZE IT - Google Patents
METHOD OF DETERMINING THE IMPROPER MOTION OF A BODY AND THE IMEQUALITY OF A RELATIVE MOTION OF TWO BODIES AND DEVICES TO REALIZE ITInfo
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Description
VERFAHREN ZUR BESTLMMUNG DER UNGLEICHMIBIGKEIT DER BEWEGUNG EINES KORPERS UND DER UNGLEICHMABIGREIT EINER RELATIVEN BEWEGUNG ZWEIER KÖRPER UND EINRICH-TUNGKN ZU DESSEN VERWIRKLICSUNG Dir vorliegende Erfindung Betzifft Verfahren zur-Bestimmung der Ungleichmäßigkeit der Bewegung eines köpers und der Ungleichmäßigkeit einer relativen Bewegung zweier Körper sowie Einrichtungen zu deren Verwirdlichung. METHOD FOR DETERMINING THE INEQUALITY OF MOVEMENT BODY AND THE UNEQUALITY OF A RELATIVE MOVEMENT OF TWO BODIES AND FACILITIES TO ACHIEVE THEREOF The present invention relates to methods of determination the unevenness of the movement of a body and the unevenness of a relative movement of two bodies as well as facilities for their materialization.
Hier ist unter dem Terminu "Ungleichmäßigkeit der Bewegung" ein Fehler bei der Verschiebung eines Körpers im Vergleich zu dessen Verschieb bei der Bewegung mit einer konstanten Geschwindigkeit zu verstehen. Hierbei kann die Bewegung der Körper sowohl gerad- als auch krummlinig, im Spezialfall eine Drehbewegung, sein. Am wirksamsten kann die Erfindung zur Bestimmung der Ungleichmäßigkeit der Drehbjejwegung und des kinenatischen' Fehlers eines Zahnradgetriebes eingesstzt werden. There is a mistake here under the term "unevenness of movement" when moving a body compared to its displacement when moving to understand at a constant rate. Here, the movement of the Body both straight and curvilinear, in the special case a rotary movement. The invention can be most effective for determining the non-uniformity of the rotation and the kinetic 'error of a gear drive can be used.
Es sind Verfahren zur Bestimmung des kinematischen Fehlers eines Zahnradgetriebes (N.N.Xarkow "Zahnmeeser" Maschi~nenbau, Moskau, 196, S. 41 bis 63) bekannt, bei denen die Signale von den mit der treibenden und getriebenen Übertragungeweille gekoppelten Geschuindigkei tsgebern auf einen Phasenmesser treffen, zu dessen Arbeit es notwendig ist, daß an dessen Eingang die Signale mit gleicher Trägerfrequenz ankouirnen. Im Falle eines absoluten Meßverfahrens kann dieses Ziel durch vorherige genaue Einteilung von Scheiben, die zu den Geschwindigkeitagebem gehören und mit den genannten Wellen fest gekoppelt sind, in einem der ffbersetsung des zu untersuchenden Getriebes gleichen Verhaltnis erreicht werden. Dies erfordert aber die Verwendung einer die Einteilung der Scheiben in einem weiten Bereich von ttbersetzungsverhältnissen sichernden Hilfsapparatur. There are methods for determining the kinematic error of a Gear transmission (N.N. Xarkow "Zahnmeeser" Maschi ~ nenbau, Moscow, 196, p. 41 bis 63) known in which the signals from those with the driving and driven transmission coupled speed sensors meet a phase meter, to its work it is necessary that the signals with the same carrier frequency at its input ankouirnen. In the case of an absolute measurement method, this goal can be achieved by previous precise division of disks belonging to the speed indicators and with the waves mentioned are firmly coupled, in one of the ffbersetsung of the to be examined Gear same ratio can be achieved. But this requires the use one is the division of the disks in a wide range of gear ratios securing auxiliary equipment.
Die Gleichheit der Trägerfrequenzen der an den Eingängen des Phasenmessers eintreffenden Signale kann auf einem anderen Wege, und zwar mit Hilfe von vor die Eingänge des Phasenmessers geschalteten elektronischen Frequenzteilern, erhalten werden. Jedoch sind die elektronischen Frequenzteiler auf Grund der Kompliziertheit ihrer Schaltungen f(ir viele t;bersetzungsverhältnisse praktisch nicht verwendbar. The equality of the carrier frequencies at the inputs of the phase meter Incoming signals can be in another way, with the help of in front of the Inputs of the phase meter switched electronic frequency dividers received will. However, the electronic frequency dividers are due to complexity Their circuits for many t; transmission ratios practically not usable.
Im Falle von Differenz-, Differenz-Zweispur- und anderen Meßverfahren bringt man die Teilungen auf eine der zum Geschwindigkeitsgebei gehörenden Scheibe auf, während auf die zweite Scheibe die Teilungen von der ersten Scheibe bei der Arbeit des zu überwachenden Getriebes übertragen werden. Der kinematische Fehler des Getriebes erweist sich also als aufgezeichnet auf der zweiten Scheibe. Dann wird in den kinematischen Fehler unter dessen Aufzeichnung auf die zweite Scheibe durch verhältnismäßige Schwenkung dieser Scheibe und der Ableseeinrichtung, deren Signale am Phasenmesser eintreffen, eine Differenz eingeführt. Jedoch erhält man im Ergebnis am Ausgang des Phasenmessers keinen kinematischen Fehler, sondern dessin Differenzcharakteristik, die eins Umrechnung bedarf, was ein wesentlicher Nachteil dieses Verfahrens ist. In the case of differential, differential two-track and other measuring methods bring the divisions to one of the to the speed indicator belonging disk on, while on the second disk the divisions of the first Disc are transferred during the work of the gearbox to be monitored. The kinematic The failure of the gearbox therefore turns out to be recorded on the second disk. Then the kinematic error is recorded by recording it on the second disc by relative pivoting of this disc and the reading device, their Signals arrive at the phase meter, a difference introduced. However, you get as a result, there is no kinematic error at the output of the phase meter, but dessin Difference characteristic that requires one conversion, which is a major disadvantage this procedure is.
Darüber hinaus gestatten die vorstehend erwähnten bekannten Verfahren keine messung der Ungleichmäßigkeit der Drehung einer isolierten Welle. In addition, the above-mentioned known methods allow does not measure the unevenness of rotation of an isolated shaft.
in einem weiteren bekannten Die genannten Nachteile wurden V Verfahren zur Bestimmung der Ungleichmäßigkeit der Bewegung beliebiger Art, darunter der Drehbewegung, und der Ungleihmäßigkeit der relativen Bewegung zweier Körper (s. das englische Patent N. 1070839j E1. glN, g3R, gOlf) behoben. Gemäß diesem Verfahren werden die Magnetelemente im Meßverfahren mittels eines die Signale des Generators aufnehmenden magnetischen Aufzeichnungskopres geteilt. Die aüfgezeichneten Signale werden durch einen anderen in bestimmtem Abstand von dem ersten angeordneten Magnetkopf abgelesen. In a further known The disadvantages mentioned were V method to determine the unevenness of movement of any kind, including rotational movement, and the inconsistency of the relative motion of two bodies (see the English Patent N. 1070839j E1. glN, g3R, gOlf) fixed. According to this procedure, the Magnetic elements in the measuring process by means of a sensor that records the signals from the generator magnetic recording copres shared. The recorded signals are through read another at a certain distance from the first arranged magnetic head.
Die Trägerfrequenzen der von den Ableseköpfen kommenden Signale sind also der Frequenz des Generators gleich, was deren Vergleich im Phasenmesser ermöglicht. Zur Messung der Ungleichmäßigkeit der relativen Bewegung, nämlich des kinematischen Fehlers des Zahnradgetriebes, gelangen die Signale von den Ableseköpfen auf die Eingänge des Phasenmessers, wo infolge deren Vergleiches und Demodulation der durch die Ungleiciiniä.ßigkeit der relativen Bewegung der betrachteten Körper bedingte Wechselanteil der Phasenverschiebung abgetrennt wird. Dasselbe Verfahren sichert die Beet im mung der Ungleiciiniäßigkeit der Bewegung eines isolierten Körpers durch einen Vergleich im Phasenmesser der vom Ablesekopf kommenden Signale mit denen des Eichgenerators. In diesem Fall wird die Ungleichmäßigkeit der relativen Bewegung zweier Körper durch einen Vergleich der erhaltenen Ungleichmäßigkeiten der Bewegung eines jeden der Körper im einzelnen ermittelt. The carrier frequencies of the signals coming from the reading heads are thus equal to the frequency of the generator, which enables their comparison in the phase meter. To measure the non-uniformity of the relative movement, namely the kinematic Error in the gear transmission, the signals from the reading heads reach the Inputs of the phase meter, where as a result of their comparison and demodulation of the conditioned the inequality of the relative movement of the bodies under consideration Alternating portion of the phase shift is separated. The same procedure secures the bed in anticipation of the inequality of movement of an isolated body a comparison in the phase meter of the signals coming from the reading head with those of the Calibration generator. In this case, the relative motion becomes unevenness two bodies by comparing the irregularities of motion obtained each of the bodies determined in detail.
Jedoch weist das bekannte Verfahren einen folgenden Nachteil auf. Die Harmonischen, deren Wellenlängen mit dem Abstand zwischen dem die eine der Scheiben einteilenden Aufzeichnungskopf und dem Ablesekopf derselben Scheibe kommensurabel sind, treten in verzerrter Form auf. However, the known method has the following disadvantage. The harmonics, their wavelengths with the distance between which the one of the disks dividing the recording head and the reading head of the same disk commensurably occur in a distorted form.
Die Beseitigung dieses Mangels erfordert eine tomplizierung der elektronischen Schaltung und ist nur für Frequenzen mit einer 2d übersteigenden Wellenlänge realisierbar, wo d- der Abstand zwischen dem Aufzeichnungs- und Ablesekopf ist. Eliminating this shortcoming requires complicating the electronic Circuit and can only be implemented for frequencies with a wavelength exceeding 2d, Where d- is the distance between the recording and reading heads.
Falls ist, wo n eine -7 ganze Zahl bedeutet, erscheinen die Frequenzen überhaupt nicht, und die Bestimmung der hochfrequenten Anteile des kinematischen Fehlers ist grundsätzlich ausgeschlossen.If is, where n means a -7 integer, the frequencies do not appear at all, and the determination of the high-frequency components of the kinematic error is fundamentally excluded.
Die Einrichtung zur Verwirklichung des genannten Verfahrens enthält Magnetelemente, beispielsweise mit den betrachteten Körpern fest verbundene Magnetscheiben, deren jedes in bestimmtem Abstand voneinander untergebrachte magnetische Aufzeichnungs- und Ableseköpfe zugeordnet sind, einen mit den beiden magnetischen Aufzeichnungsköpfen und zwei Phasen messern, deren zweitwe Eingänge mit den genannten magnetischen Ableseköpfen gekoppelt und die Ausgängs an einen Komparator angeschlossen sind, verbrndenen Generstor. Der Ausgang des Komparators ist an eine Registrier- und Aealysierapparatur angeschlossen. Falls nur die Ungleichmäßigkeit der relativen Bewegung ermittelt werden muß, kann die Schaltung durch Ankoppeln der Ableseköpfe an die Eingänge des einen Phasenmessers vereinfacht werden. Da der reale Abstand zwischen dem Aufzeichnungs- und dem entsprechenden Ablesekopf ca. The device for realizing the said method contains Magnetic elements, for example magnetic disks firmly connected to the observed bodies, each of which is housed at a certain distance from each other magnetic recording and reading heads are associated, one with the two magnetic recording heads and measure two phases, the second input of which is connected to said magnetic reading heads coupled and the outputs are connected to a comparator, burn Generstor. The output of the comparator is connected to a registration and analysis apparatus. If only the non-uniformity of the relative movement needs to be determined, can the circuit by coupling the reading heads to the inputs of a phase meter be simplified. Because the real distance between the recording and the corresponding Reading head approx.
0,3 Zoll beträgt, ist eine Untersuchung der Wechselanteile mit den mit diesem-Abstand kommensurablen oder unterhalb von diesem Wert liegenden Wellenlängen infolge der Amplitudenverzerrungen der Harmonischen, wie oben bei der Beschreibung der Mängel des Verfahrens erwähnt wurde, unmöglich. So erweist sich die Untersuchung des zyklischen Fehlers bei der Ermittlung des kinematischen Fehlers eines Zahnradgetriebes für Zahnräder mit einem Modul unterhalb von 0,5 praktisch als unmöglich.0.3 inches is an examination of the change portions with the Wavelengths commensurate with this distance or below this value due to the amplitude distortions of the harmonics, as above at the Description of the shortcomings of the procedure mentioned was impossible. So it turns out the investigation of the cyclical error when determining the kinematic error a gear transmission for gears with a module below 0.5 practical as impossible.
Zweck der vorliegenden Erfindung ist es, die genannten Nachteile zu überwinden. The purpose of the present invention is to remedy the disadvantages mentioned to overcome.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Bestimmung der Ungleichmäßigkeit der Bewegung eines Körpers und de TlngleichmaBigkeit einer relativen Bewegung zweier Körper und eine Einrichtung zu dessen Verwirklichung zu schaffen, die die Er:nittung der genannten Ungleichmäßigkeiten einschließlich deren hochfrequenter Anteile ermöglichen. The invention is based on the object of a method for determining the unevenness of the movement of a body and the unevenness of a relative movement of two bodies and a device for its realization create that the elimination of the mentioned irregularities including their enable high-frequency components.
Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, daß im Verfahren zur Bestimmung der Ungleichmäßigkeit der Bewegung eines Körpers und der Ungleichmäßigkeit einer relativen Bewegung zweier Körper bei der Demodulation die Zeitspanne zwischen zwei aufeinanderfolgenden Signalen des Geschwindigkeitsgebers mit der Dauer eines durch jedes der genannten Signale ausgelösten Eichimpulses verglichen und die Ergebnisse des Vergleiches integriert werden. The problem posed is achieved in that in the method of determination the unevenness of movement of a body and the unevenness of a relative movement of two bodies in demodulation is the time span between two successive signals of the speed sensor with the duration of one through each of said signals triggered calibration pulse compared and the results of the comparison can be integrated.
Bei der Einrichtung zur Verwirklichung des genannten Verfahrens besteht zweckmäßigerweise der die Signale des aus Geschwindigkeitsgebers aufnehmende Demodulator einem Signalumformer, einem Impulsbreitenwandler, sin em Tiefpaßfilter und einenLIntegrator, die in Reihe geschaltet sind, wobei der Ausgang des letzteren an einen Komparator angeschlossen ist. In the case of the establishment for the implementation of the above-mentioned procedure, there is expediently the demodulator receiving the signals from the speed sensor a signal converter, a pulse width converter, sin em low pass filter and an integrator, which are connected in series, the output of the latter being sent to a comparator connected.
Hierbei kann der Geschwindigkeitsgeber in Form eines mit dem zu untersuchenden Körper fest verbundenen Magnetelementes und eines in der Nähe der Laufbahn des Eagnetelementes angeordneten Magnetkopfes ausgeführt sein. In diesem Fall ist es zweckmäßig, bei jedem GeschwIndigkeitsgeber den Magnetkopf mit einer Rast zu versehen und ihn mit der Möglichkeit einer Verschiebung senkrecht zur Laufbahn des Magnetelementes an einer in derselben Richtung gefederten und das Magnetelement berührenden Stütze anzaordnen. Here, the speed sensor can be in the form of one with the to be examined Body firmly connected magnetic element and one in the vicinity of the track of the Eagnetelementes arranged magnetic head. In this case it is useful to each speed sensor to provide the magnetic head with a detent and to provide it with the possibility of a displacement perpendicular to the track of the magnetic element a support that is sprung in the same direction and touches the magnetic element arrange.
Es ist möglich, Geber undsrer Bysteme, speziell einen photoelektrischen Geschwindig@@@tsgaber einzusetzen, dessen optisches Gitter mit dem zu untersujchenden Rörper starr gekoppelt ist. It is possible to use encoders and systems, especially a photoelectric one Quickly use its optical grating with the one to be examined Body is rigidly coupled.
Dieses Verfahren und die Einrichtung zu dessen Verwirklichung gestatten es: - die Ungleichmäßigkeit der geradlinigen Bewegung eines isolierten Körpers zu bestimmen; - die Ungleichmäßigkeit der krummlinigen Bewegung eines isolierten Körpers, insbesondere die Ungleichmäßigkeit der Drehung einer isolierten Welle zu bestimmen; - die Ungleichmäßigkeit der relativen Bewegung Von zwei sich auf einer Laufbahn beliebiger Form bewegenden Körpern,vorzugsweiße den kinematischen Fehler eines Zahnradgetriebes, zu bestimmen; - eine kontinuierliche harmonische Analyse der aufgedeckten Ungleichmäßigkeiten gleichzeitig mit deren Registrierung mit Hilfe eine Standardapparatur durchzuführenl - die Möglichkeiten der Analyse der genannten Ungleichnäßigkeiten durch Vergrößerung des Bereiches der zu ermittelnden höheren Harmonischen zu erweitern; - die gleichen Geschwindigkeitsgeber flir Körper mit einem weiten Bereich für das Geschwindigkeitsverhältnis, speziell für Zahnradgetriebe mit verschiedenen Übersetzungsverhältnissen, auszunutzen; - den kinematischen Fehler eines Zahnradgetriebes unter den an die Betriebsverbältnisse maximal angenäherten Bedingungen zu ermitteln. Allow this procedure and the facility to implement it it: - the irregularity of the rectilinear movement of an isolated body too determine; - the unevenness of the curvilinear movement of an isolated body, in particular, determine the non-uniformity of rotation of an isolated shaft; - the unevenness of the relative movement of any two on a career path Shape moving bodies, preferably the kinematic error of a gear drive, to determine; - a continuous harmonic analysis of the irregularities detected to be carried out simultaneously with their registration with the help of standard equipment - the possibilities of analyzing the irregularities mentioned by magnification to expand the range of higher harmonics to be determined; - the same Speed sensor for bodies with a wide range for the speed ratio, to be used especially for gear drives with different gear ratios; - the kinematic error of a gear transmission under the operating conditions to determine maximum approximate conditions.
Die genannten Merkmale ermöglichen eine breite Verwertung der Erfindung zur längeren Analyse der genannten Ungleictiäßigkeiten zwecks Feststellung der Ursachen ihrer Entstehung. Hierbei wird die Meßgenauigkeit durch die Einrichtung auf dem Niveau der ähnlichen Einrichtungen aufrechterhalten. The features mentioned enable the invention to be widely used for a longer analysis of the mentioned inconsistencies in order to determine the causes their creation. Here, the measurement accuracy by the device on the Maintain level of similar facilities.
Die Erfindung soll nachstehend anhand von AusfUhrungs beispielen unter Bezugnahme auf beiliegende Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigt Fig. 1 Blockschaltung der Einrichtung für den Fall der Bestimmung der Ungleichmßigkeit der Bewegung eines isolierten Körpers; Fig. 2,3,4 graphische Darstellungen, die die Arbeit der genannten Blocksehaltung der Einrichtung erläutert Fig. 5 Blockachaltung der Einrichtung für den Fall der Bestimmung der Ungleichmäßigkeit der relativen Bewegung zweier Körper; Fig. 6 ein System zur Einstellung und Aufrechterhaltung eines konstanten Abstandes zwischen dem Magnetkopf und -elementt Fig. 7 Blocksehaltung eines Demodulators; Fig. 9,10,11,12 graphische Darstellungen, die die Arg beit des Demodulators erläutern; Fig. 13 elektronische Schaltung der Einrichtung zur Bestimmung des kinematischen Fehlers eines Zahnradgetriebes. The invention is intended below on the basis of embodiments will be explained in more detail with reference to the accompanying drawings. It shows Fig. 1 Block diagram of the device in the case of determining the unevenness the movement of an isolated body; Figs. 2,3,4 graphs showing the the work of the mentioned block circuit of the device is explained in FIG. 5 block circuit the establishment in the event of determining the unevenness of the relative Movement of two bodies; 6 shows a system for setting and maintaining a constant distance between the magnetic head and element. Fig. 7 block circuit a demodulator; 9,10,11,12 are graphs showing the arguments of the Explain demodulator; 13 electronic circuit of the device for determination the kinematic error of a gear transmission.
Mit dem Körper P, bei dem die Ungleichmäßigkeit der Bewegung bestimmt wird, ist das Magnetelement 1 des Geschwindigkeitsgebers 2 (Fig. 1) fest gekoppelt. Auf das Magnetelement 1 sind vorher mit großer Dichte und Genauigkeit Teilungen aufgetragen. Bei der Bewegung des Körpers P und des genannten Magnetelementes 1 mit den Teilungen erzeugt der Geschwindigkeitsgeber 2 Signale (Fig. 2) mit einer durch die Ungleichmhßigkeit der Bewegung des genannten Körpers P bedingten Phasenverschiebung. Jedes dieser Signale gelangt auf den Eingang des Demodulators 3, wodurch darin ein rechteckiger Eichimpuls vorgegebener Dauer (Fig. 3) erzeugt wird. Betrachten wir die erhaltene Folge der rechteckigen Eichimpulse, deren Phasenverschiebung durch die Ungleichmäßigkeit der Bewegung des Körpers P hervorgerufen wird. With the body P, in which the irregularity of movement is determined is, the magnetic element 1 of the speed sensor 2 (Fig. 1) is firmly coupled. On the magnetic element 1 are previously divisions with great density and accuracy applied. During the movement of the body P and the aforementioned magnetic element 1 with the divisions, the speed sensor generates 2 signals (Fig. 2) with one phase shift due to the unevenness of movement of said body P. Each of these signals arrives to the input of the demodulator 3, whereby a rectangular calibration pulse of predetermined duration (Fig. 3) is generated therein. Let us consider the resulting sequence of rectangular calibration pulses and their phase shift caused by the unevenness of movement of the body P.
Die genannte Inipuisfolge weist ein Spektrum auf, dessen Hochfrequenzteil im Bereich der Trägerfrequenz liegt und der Niederfrequenzteil durch das Verhältnis der Dauer des Eichimpulscs zur Zeitspanne zwischen zwei aufeinanderfolgenden Signalen des Geschwindigkeitßgebers bestimmt wird. The above-mentioned sequence has a spectrum whose high-frequency part is in the range of the carrier frequency and the low frequency part by the ratio the duration of the calibration pulse compared to the time between two successive signals of the speed sensor is determined.
Zur Analyse dieses Niederfrequenzteiles des Spektrums führen wir folgende Bezeichnungen ein: ap - Verschiebung des Körpers P; Vp - Geschwindigkeit des Körpers P; VOp- Durchschittsgeschwindigkeit des Körpers P; X vp - Änderung der Durchschnittsgeschwindigkeit des Körpers P1 Vp = Vp - VOp bp - Abstand zwischen den Teilungen des Magnetelementes 1 des Geschwindigkeitsgebers 2t Tp - Laufzeit für den Abstand bp zwischen den Teilungen (Zeitspanne zwischen zwei aufeinanderfolgenden Signalen des Geschwindigkeitsgebers 2) (P,p mittlere Laufzeit für den Abstand bp (mittlere Zeitspanne zwischen zwei aufeinanderfolgenden Signalen des Geschwindigkeitsgebers 2)g #p-Dauer eines Eichimpulses.To analyze this low-frequency part of the spectrum, we introduce the following terms: ap - displacement of the body P; Vp - speed of the body P; VOp- average speed of the body P; X vp - change in the average speed of the body P1 Vp = Vp - VOp bp - distance between the divisions of the magnetic element 1 of the speed sensor 2t Tp - running time for the distance bp between the divisions (time span between two successive signals of the speed sensor 2) (P, p Average transit time for the distance bp (average time between two successive signals from speed sensor 2) g # p-duration of a calibration pulse.
Dann ergibt sich der Zeitsbstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Signalen des Geschwindigkeitsgebers 2 zur Bei einem ausreichend kleinen Teilungsintervall, d.h.Then the time interval between two successive signals of the speed sensor 2 results With a sufficiently small division interval, ie
bei einem ausreichend kleinen erhalten wir auf Grund des Mittelwertsatzes Ohne Beeinträchtigung der Allgemeinheit kann man die die Hälfte der mittleren Laufzeit für den Abstand zwischen zwei benachbarten Teilungen des Elementes 1 betragende Dauer des Eichimpulses festlegen, d.h. with a sufficiently small one we get based on the mean value theorem Without affecting the general public, the duration of the calibration pulse, which is half of the mean transit time for the distance between two adjacent divisions of the element 1, can be determined, ie
In diesem Fall ist der Niederfrequenzteil des Spektrums der betrachteten Folge, der durch das Verhältnis der Sichimpulsdauer zur Zeitspanne zwischen zwei aufeinanderfolgenden Signalen des Geschwindigkeitsgebers 2 bestimmt wird, gleich Auf diese Weise ist der niederfrequente Wechaelanteil der betrachteten Eichimpulsfolge proportional der Ableitung der gesuchten Ungleichmaßigkeit der Bewegung, d,h.In this case, the low-frequency part of the spectrum of the sequence under consideration, which is determined by the ratio of the pulse duration to the time span between two successive signals from the speed sensor 2, is the same In this way, the low-frequency Wechael component of the calibration pulse sequence under consideration is proportional to the derivative of the sought-after irregularity of the movement, i.e.
der Ungleichmäßigkeit der Geschwindigkeit des Körpers P.the unevenness of the speed of the body P.
Nach der Abtrennung der genannten Wechselkomponente und deren Integrierung erhält man am Ausgang des Deiodulators ein der gesuchten Ungleichmäßigkeit der Bewegung des Körpers P proportionales Signal (Fig. 4), d.h. After the said alternating component has been separated off and integrated, a signal proportional to the desired irregularity in the movement of the body P is obtained at the output of the deiodulator (FIG. 4), ie
am Ausgang von Up - Signal v Demodulator 3, das die Ungleichmäßigkeit der Bewegung des Körpers P darstellt, A@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@ p Vop - Durchschnittsgeschwindigkeit des Körpers P, Cp - Proportionalitätsfaktor. at the output of Up - signal v demodulator 3, which shows the unevenness represents the movement of the body P, A @@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@ p Vop - average speed of the body P, Cp - proportionality factor.
Das Signal Up wird der Registrierapparatur, beispielsreise einem Selbstschreiber, zugeführt. Bei der Notwendigkeit einer Analyse des erhaltenen Signals wird es der Analysierapparatur 5, beispielsweise einem harmonischen Analysator für das Frequenzspektrum, zugeführt, wo die Amplituden der Harmonischen des Spektrums der Ungleiohmäßigkeit der Bewegung des Körpers P gemessen werden. Auf Grund des Vorhandenseins bestimmter Frequenzen im Spektrum und nach dem Amplitudenwert beurteilt man die Ür@achen der Entstebung der genannten Ungleichmäßigkeit. The signal Up is sent to the registration apparatus, for example Self-writer, fed. When there is a need to analyze the received signal it becomes the analysis apparatus 5, for example a harmonic analyzer for the frequency spectrum, fed where the amplitudes of the harmonics of the spectrum the irregularity of the movement of the body P can be measured. Due to the Presence of certain frequencies in the spectrum and judged by the amplitude value one the ache of the erosion of the mentioned unevenness.
Im Falle der Bestimmung der Ungleichmäßigkeit der relativen Bewegung zweier Körper (P und Q) (Fig. 5) werden die Ungleichmäßigkeiten der Bewegung eines jeden der Körper P und Q getrennt gemessen. In the case of determining the unevenness of relative movement two bodies (P and Q) (Fig. 5) become the irregularities of the movement of one each of the bodies P and Q measured separately.
Die Ungleichmäßigkeit der Bewegung des Körpers P wird, wie oben festgestellt, durch den Wert bestimmt.As stated above, the unevenness of movement of the body P is determined by the value certainly.
Die Ungleichmäßigkeit der Bewegung des Körpers Q wird bei ähnlichen Bezeichnungen durch den Wert: ausgedrückt, wo am Ausgang von UQ - Signal V Demodulator 3, V0Q Durchschnittsgeschwindigkeit des Körpers Q, ###- Ungleichmäßigkeit der Bewegung des Körpers Q, CQ - Proportionalitätsfaktor.The irregularity of the movement of the body Q is given by the value: expressed where at the output of UQ - signal V demodulator 3, V0Q average speed of the body Q, ### - unevenness of movement of the body Q, CQ - proportionality factor.
Durch Verstärkungsregelung bei den Demodulatoren kann man eine Gleichheit von Cp und q Cp =C Q=C erreichen. By gain control in the demodulators one can achieve equality of Cp and q achieve Cp = C Q = C.
Durch einen Vergleich (Subtraktion) von Up und UQ im Komparator 8 erhält man am Ausgang den Wert U, der durch die Beziehung bestimmt wird.By comparing (subtracting) Up and UQ in the comparator 8, the value U is obtained at the output, which is determined by the relationship is determined.
Zur Durchführung weiterer Umformungen bezeichnen wir das Verhältnis der Durchschnittsgeschwindigkeiten der Körper P und Q durch Dann wird die gesuchte Ungleichmäßigkeit der Bewegung des körpers Q bezüglich der Bewegung des Körpers P, die wir els aQP bezeichnen, durch die beziehung @@@@ @ @@ -i@@ ausgedrückt. Dann Nach dem Vergleich der aufgedeckten Ungleichmäßigkeiten der Bewegung eines jeden der Körper erhält man also ein der gesuchten Ungleichmäßigkeit der relativen Bewegung der betrachteten Körper proportionales Signal, wobei der Proportionalitätsfaktor von der Durchschnittsgeschuindigkeit der Bewegung des Körpers abhängt, bezüglich dessen die Ungleichmäßigkeit der Bewegung und die Beziehungen der Durchschnittageschwindigkeiten der betrachteten Körper gemessen werden. Diese Abhängigkeit wird ohne reiters in der Demodulat orscha Itung durch V erstärkungsregelung berücksichtigt.To carry out further transformations, we denote the ratio of the average speeds of the bodies P and Q by Then the sought-after irregularity of the movement of the body Q with respect to the movement of the body P, which we denote els aQP, is expressed by the relation @@@@ @ @@ -i @@. then After comparing the irregularities in the movement of each of the bodies, one obtains a signal proportional to the irregularity in the relative movement of the bodies under consideration, the proportionality factor being dependent on the average speed of movement of the body, with respect to which the movement irregularity and the relationships between the bodies Average speeds of the bodies under consideration are measured. This dependency is taken into account by reinforcement regulation in the demodulation scheme without reiter.
Das die Ungleichmäßigkeit der relativen Bewegung der Körper P und Q darstellende Signal U wird in Analogie zum Signalzug der Registrierapraratur 4 und, falls für eine Anap lyse erforderlich, der Analysierapparatur 5 zugeführt. That is the irregularity of the relative movement of the bodies P and Signal U representing Q is analogous to the signal train of the recording apparatus 4 and, if necessary for an analysis, fed to the analysis apparatus 5.
Bei der Bestimmung des kinematischen Fehlers eines Zahnradgetriebes ist der Wert i eine Nennübersetzung, nach der die Verstärkung zur Erhaltung eines dem gesuchten kinematischen Fehler des Zahnradgetriebes proportionalen Signals einzustellen ist. When determining the kinematic error of a gear transmission the value i is a nominal ratio, according to which the gain to maintain a to set the signal proportional to the sought kinematic error of the gear drive is.
Das vorliegende Verfahren kann zur Bewertung der Gleichmäßigkeit des Eingriffes der Zahnradgetriebe eingesetzt werden. Durch eine Analyse des Spektrums von Frequenzkomponenten des kinematischen Fehlers kann man die Ursachen der Entstehung der genanen Ungleichmäßigkeiten aufdecken, die auf die Arbeit der a erüstung und des Werkzeuges bei der Herstellung der Zahnräder des Getriebes zurickzuführen sind. The present method can be used to evaluate uniformity of the meshing of the gear drives are used. By analyzing the spectrum From frequency components of the kinematic error one can see the causes of its emergence uncover the above irregularities affecting the work of the armor and of the tool in the manufacture of the gear wheels of the transmission.
Die Einrichtung zur Bestimmung der Ungleicbmäßigkeit der Bewegung des Körpers P und der Ungleichmäßigkeit der relativen Bewegung der zwei Körper P und Q enthält zwei Geräte 6 und 7 zur getrennten Messung der Ungleichmäßigkeit der Bewegung der Körper, deren Ausgänge mit dem Komparator 8 gekoppelt sind. Der Ausgang des Komparators 8 ist an eine Registrierapparatur 4 (beispielsweise an einen Selbstschreiber) oder an eine Analysierapparatur 5(beispielsweise an einen harmonischen Analysator) angeschlessen, mit deren Hilfe sowohl die Ungleichmäßigkeit der Bewegung eines isolierten Körpers als auch die einer relativen Bewegung zweier Körper, speziell der kinematische Fehler eines Getriebes für Drehbewegung. erforscht werden kann. The device for determining the irregularity of movement of the body P and the unevenness of the relative motion of the two bodies P and Q contains two devices 6 and 7 for measuring the unevenness of the Movement of the bodies, the outputs of which are coupled to the comparator 8. The exit of the comparator 8 is to a recording device 4 (for example to a self-writer) or to an analysis apparatus 5 (for example of a harmonious Analyzer) connected, with the help of which both the irregularity of the movement an isolated body as well as that of a relative movement of two bodies, especially the kinematic error of a gearbox for rotary motion. can be explored.
Jedes Gerät schließt einen Geschwindigkeitsgeber 2 ein, dessen Magnetelement 1 mit den zu untersuchenden Körper P(Q) starr gekoppelt ist. Der Geschwindigkeitsgeber 2 kann als elektronagnetisch in Form eines mit dem Körper P(Q) starr gekoppelten Magnetelenentes (Platte, Band) (Fig. 6) und eines in der Nähe der Laufbahn des Magnetelementes 9 angeordneten Magnetkopfes 10 auqeführt sein. Auf das Magnetelement 9 sind mit großer Dichte und Genauigkeit Teilungen aufgetragen. Der Magnetkopf 10 ist mit einer beispielsweise in Fori einer Schraube 11 und einer Feder 12 ausgeführten Rast versehen und nit der M8glichkeit einer Verschiebung in Richtung einer Normale sur Laufbahn des Magnetelementes 9 an einer durch eine Feder 14 in derselben Richtung gefederten und das Magnetelement 9 berEhrenden Btfitze 13 angeordnet. Each device includes a speed sensor 2, its magnetic element 1 is rigidly coupled to the body to be examined P (Q). The speed sensor 2 can be considered electron-magnetic in the form of a rigidly coupled to the body P (Q) Magnetelenentes (plate, tape) (Fig. 6) and one near the track of the magnetic element 9 arranged magnetic head 10 be executed. On the magnetic element 9 are with great density and accuracy graduations applied. The magnetic head 10 is provided with a For example, provided in the form of a screw 11 and a spring 12 executed latch and with the possibility of a shift towards a normal sur career path of the magnetic element 9 on a spring 14 sprung in the same direction and the magnetic element 9 is arranged in contact with the tip 13.
Eine derartige Befestigung des Magnetkopfes 10 gewährieistet eine Regolungemöglichkeit und größere Stabilität des bstandes zwischen den Magnetkopf 10 und da Magnstelement 9 während der Arbeit der Einrichtung. Dies gestattet es, den Abstand minimal zu halten und ein Signal größerer Intensität mit kleiner Amplitudenschwankung abzulesen.Such attachment of the magnetic head 10 ensures a Possibility of regulation and greater stability of the distance between the magnetic head 10 and the magnetic element 9 during the work of the device. This allows the Keep the distance minimal and a signal of greater intensity to be read with a small fluctuation in amplitude.
Als Geschwindigkeitsgeber kann ein Geber einer beliebig anderen Art verwendet werden. So kann ein photoelektrischer Geber eingesetzt werden, dessen optisches Gitter mit dem zu untersuchenoden Körper P (Q) starr gekoppelt ist. Any other type of encoder can be used as a speed sensor be used. So a photoelectric encoder can be used, its optical grating is rigidly coupled to the body to be examined P (Q).
Der Geschwindigkeitsgeber 2 ist an einen die Abtrennung der Ungleichmäßigkeit der Bewegung des jeweiligen Eörpers P(Q) gewährleistenden Demodulator 3 angeschlossen. Der Demodulator 3 (Fig. 7) enthält einen Signalumformer 15, einen Impulsbreitenwandler 16, beispielsweise einen einen Rechteckimpuls bestimmter Dauer erzeugenden monostabilen Multivibrator, ein Tiefpaßfilter 17 und einen Integrator 18, die in Reihe geschaltet sind, wobei der Ausgang des letzteren an den Komparator 8 (Fig. 6) für die Ungleichmäßigkeiten der Bewegung eines jeden der Körper P (Q) angeschlossen ist. The speed sensor 2 is the separation of the unevenness connected to the movement of the respective body P (Q) ensuring demodulator 3. The demodulator 3 (Fig. 7) contains a signal converter 15, a pulse width converter 16, for example a monostable generating a square pulse of a certain duration Multivibrator, a low-pass filter 17 and an integrator 18 connected in series the output of the latter to the comparator 8 (Fig. 6) for the non-uniformities the motion of each of the bodies P (Q) is connected.
Die Einrichtung arbeitet wie folgt. Zur Bestimmung der Ungleichiäßigkeit der Bewegung des isolierten Körpers P (Fig. 1) werden die durch die Ungleichmäßigkeit der Bewegung des Körpers P phasenmodulierten Hochfrequenzsignale vom Geschwindigkeitsgeber 2 auf den Eingang des Demodulators 3 übertragen. Bei der Arbeit des Demodulators 3 gelangt das Signal (Fig. 8) vom Geschwindigkeitsgeber 2 auf den Signalumformer 15, wo bei jedem am Eingang des Signalumformers 15 eingtroffenen Signal ein entsprschender Auslöseimpuls (Fig. 9) erzeugt wird. Dieser Impuls löst den die Rechteckimpulse bestimmter Dauer (Fig. 10) erzeugenden Impulsbreitenwandler 16 aus. The setup works as follows. To determine the unevenness the movement of the isolated body P (Fig. 1) will be affected by the unevenness the movement of the body P phase-modulated high-frequency signals from the speed sensor 2 transferred to the input of the demodulator 3. At the work of the demodulator 3 the signal (Fig. 8) passes from the speed sensor 2 to the signal converter 15, where at each at the input of the signal converter 15 arrived Signal a corresponding trigger pulse (Fig. 9) is generated. This impulse triggers the pulse-width converter generating the square-wave pulses of a certain duration (FIG. 10) 16 off.
Diese Impulse treffen am Eingang des Tiefpaßfilters 17 ein, wo die Niederfrequenzkoiponente (Fig. 11) abgetrennt wird. Indem man dieses Signal den Integrator 18 passieren läßt, bekommt man ein der Ungleichmißigkeit der Bewegung des zu untersuchenden Körpers proportionales Signal (Fig. 12), das an die Registrier- (4) und die Analysierapparatur (5) zur Aufdeckung der Ursachen der Entstehung der erhaltenen Ungleichmäßikeit der Bewegung übermittelt werden kann. These pulses arrive at the input of the low-pass filter 17, where the Low frequency component (Fig. 11) is separated. By having this signal the Lets the integrator 18 pass, one gets one of the unevenness of the movement signal proportional to the body to be examined (Fig. 12), which is sent to the (4) and the analyzing apparatus (5) to uncover the causes of the emergence of the received unevenness of movement can be transmitted.
Falls die Ungleichmäßigkeit der relativen Bewegung der zwei Körper P und Q ermittelt werden muß, wird, wie oben erwähnt, getrennt die Ungleichmäßigkeit der Bewegung eines jeden Körpers bestimmt. Die von jedem Demodulator 3 erhaltenen Signale gelangen in den Komparator 8, an dessen Ausgang ein der gesuchten Ungleicbiäßigkeit der relativen Bewegung proportionales Signal erhalten wird. If the unevenness of the relative movement of the two bodies As mentioned above, when P and Q have to be found, the unevenness is separated determined by the movement of each body. Those obtained from each demodulator 3 Signals get into the comparator 8, at whose output one of the sought-after irregularities the relative movement proportional signal is obtained.
Dieses Signal kann ebenfalls fixiert und analysiert werden.This signal can also be fixed and analyzed.
Bei der Ermittlung des kinematischen Fehlers eines Getriebee für Drehbewegung, insbesondere eines Zahnradgetriebee, ist die Einteilung der Elemente des Goschwindigkeitsgebers, beispiels,weise der Magnetscheiben, im--Übersetzungsverhältnis nicht unbedingt nötig, da die Ungleichmäßigkeiten der Drehung der treibenden und getriebenen Ubertragungs,welle unabhängig voneinander abgetrennt werden und eine Gleichheit der Trägerfrequenzen nicht gefordert wird. When determining the kinematic error of a gearbox for Rotary movement, especially of a gear transmission, is the division of the elements the speed sensor, for example, the magnetic disks, im - transmission ratio not absolutely necessary, because the irregularities of the Rotation of the driving and driven transmission shaft independently of each other are separated and equality of the carrier frequencies is not required.
Nachstehend ist eine der möglichen elektronischen Prinzipschaltungen der zur Bestimmung des kinematischen Fehlers eines Zahnradgetriebes vorgesehenen Einrichtung aufgeführt, Das Signal (Fig. 8) trifft vom Geschwindigkeitsgeber 2 (Fig. 13) über einen Kondensator 19 auf den Eingang eines au:5 Trioden 20,21,22 und 23 aufgebauten 3egrenzungsverstärkers. Die Trioden 20,21 und 22 arbeiten in Verstärker- und die Triode 23 in Begrenzerschaltung. Zur Erhaltung am Ausgang des Signalumformers 15 von negativen zur Auslösung des Impulsbreitenwandlers 16 (Fig. 13) erforderlichen Kurzzeitimpulsen (Fig. 9) wird das Signal von der Anode der Triode 23 durch ein Differenzierglied aus-einem Kondensator 24 und einem Widerstand 25 durchgelassen, wobei die positiven Anteile des Signals mittels Dioden 26 und 27 abgeschnitten werden. Below is one of the possible electronic schematic circuits the one provided for determining the kinematic error of a gear transmission Device listed, the signal (Fig. 8) hits the speed sensor 2 (Fig. 13) via a capacitor 19 to the input of an au: 5 triodes 20, 21, 22 and 23 built-up 3limiting amplifier. The triodes 20, 21 and 22 work in amplifier and the triode 23 in a limiter circuit. To maintain at the output of the signal converter 15 of negative to trigger the pulse width converter 16 (Fig. 13) required Short-term pulses (Fig. 9) is the signal from the anode of the triode 23 through a Differentiator from a capacitor 24 and a resistor 25 passed, the positive components of the signal being cut off by means of diodes 26 and 27.
Der Impulsbreitenwandler 16 ist in Schaltung eines monostabilen Multivibrators aus Triode 28 und 29 aufgebaut, dessen Auslösung durch-die. genannt,en--negativen an der Anode der Triode 28 (Fig. 13) eintreffenden Impulse (Fig. 9) erfolgt, während die Regelung der Dauer der durch den Multivibrator geformten Eichimpulse mit Hilfe eines Widerstandes 30 zustande kommt. The pulse width converter 16 is connected to a monostable multivibrator built from triode 28 and 29, its triggering by-the. called, en - negative at the anode of the triode 28 (Fig. 13) incoming pulses (Fig. 9) takes place, while the regulation of the duration of the calibration pulses formed by the multivibrator with the help of a resistor 30 comes about.
Von der Anode der Triode 29 gelangen die Rechteckimpulse (Fig. 10) über einen Kopplungskondensator 31 (Fig. 13) auf den Eingang des Tiefpaßfilters 17, das sich aus einer aus einer Triode 32 in Begrenzerschaltung aufgebauten Anpassungsstufe, einem n -Filter aus Kondensatoren 33, 34, 35 und 36 und Induktivitätsspulen 37, 38, 39 und einem aus Trioden 40 und 41 aufgebauten Niederfrequenzverstärker zusammensetzt. The square-wave pulses arrive from the anode of the triode 29 (Fig. 10) via a coupling capacitor 31 (FIG. 13) to the input of the low-pass filter 17, which is made up of an adaptation stage made up of a triode 32 in a limiter circuit, an n filter made up of capacitors 33, 34, 35 and 36 and inductance coils 37, 38, 39 and a low-frequency amplifier composed of triodes 40 and 41.
Der veranderliche Widerstand 42 dient zur Verstärkungsregelung des Demodulators 3, die insbesondere bei der Bestimmung der Ungleichmäßigkeit der relativen Bewegung der zwei Körper erforderlich ist.The variable resistor 42 is used to control the gain of the Demodulator 3, which is particularly useful in determining the unevenness of the relative Movement of the two bodies is required.
Von der Anode der Triode 41 gelangt das Signal über einen Kopplungskondensator 43 auf den in Form eines integrierenden RC-Gliedes aus einem Widerstand 44 und einem Kondensator 45 ausgeführten Integrator 18. Die dem Kondensator 45 über eine zum Komparator 8 gehörende Triode 46 entnommene Spannung gelangt auf die Eingänge der Registrier- 4 und der Aaalysier,apparatur 5. Bei der Bestimmung der Ungleichmäßigkeit der Bewegung einer einzelnen Ubertragung6welle, d.h. wenn in den Komparator 8 das Signal nur von einem Demodulator 3 kommt, dient die Triode 46 als Katodenfolger. The signal arrives at the anode of the triode 41 via a coupling capacitor 43 in the form of an integrating RC element made up of a resistor 44 and a Capacitor 45 executed integrator 18. The capacitor 45 via a to Comparator 8 belonging triode 46 taken voltage reaches the inputs of the Registration 4 and Aaalysier, apparatus 5. When determining the unevenness the movement of a single transmission wave, i.e. when the comparator 8 has the If the signal only comes from a demodulator 3, the triode 46 serves as a cathode follower.
Bei der Bestimmung der Ungleichmäßigkeit der relativen Bewegung der zwei Körper P und Q gelangt in den Komparator 8 neben dem auf den Körper P bezogenen, am Gitter der Triode 46 ankommenden Signal auf das Gitter der Triode 47 ein auf den Körper Q bezogenes Signal von dem zweiten nach derselben Schaltung wie auch der obenbeschriebene Demodulator zusammengebauten Demodulator. Die Trioden 46 und 47 arbeiten als Katodenfolger und werden durch einen Gleichstrom mittels eines veränderlichen Widerstandes 48 abgeglichen. Der Spannungs abfall über dem Widerstand 49 ist proportional der Differenz' der der Ungleichmäßigkeit der Bewegung des Körpers P proportionalen Katodenspannung der Triode 46 und der der Ungleichmäßigkeit der Bewegung des Körpers Q proportionalen Katodenspannung der Triode 47. Wenn die Verstärkung in den Demodulatoren entsprechend den-Durchschnittsgeschwindigkeiten der Körper P und Q eingestellt ist, so ist der Spannungsabfall am Widerstand 49 der gesuchten Ungleichmäßigkeit der relativen Bewegung der Körper P und Q proportional. In determining the unevenness of the relative movement of the two bodies P and Q get into the comparator 8 in addition to the one related to the body P, At the grid of the triode 46 incoming signal to the grid of the triode 47 on the body Q related signal from the second by the same circuit as also the demodulator described above is an assembled demodulator. The triodes 46 and 47 work as a cathode follower and are driven by a direct current by means of a variable Resistor 48 matched. The voltage drop across resistor 49 is proportional the difference 'that is proportional to the unevenness of movement of the body P Cathode voltage of triode 46 and that of the unevenness of movement of the body Q proportional cathode voltage of the triode 47. When the gain in the demodulators is set according to the average speeds of the bodies P and Q, so the voltage drop across resistor 49 is the sought-after unevenness of the relative movement of the bodies P and Q is proportional.
Diese Spannung gelangt auf die Eingänge der Registrier-4 und der Analysierapparatur 5. This voltage is applied to the inputs of the registration 4 and the Analysis apparatus 5.
Claims (6)
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