DE2333502A1 - Gear teeth profile testing device - has two devices measuring two components of feeler relative movement on tested tooth - Google Patents
Gear teeth profile testing device - has two devices measuring two components of feeler relative movement on tested toothInfo
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Abstract
Description
Vorrichtung zum Prüfen von Verzahnungsprofilen.Device for testing gear profiles.
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Prüfen von Verzahnung sprof ilen, bei der zum Messen von zwei Komponenten einer-Jtelativbewegung zwischen dem zu prüfenden Zahnprofil und einem an diesem entlang bewegbaren Taster zwei Meßvorrichtungen vorgesehen sind, deren Meßwerte als vorzugsweise digitale Signale einem Rechner zugeführt werden, der sie entsprechend dem Fortschritt der Relativbewegung mit durch ein Programm eingegebenen Sollwerten vergleicht und die Soli-Ist-Differenz ermittelt.The invention relates to a device for testing toothing sprof ilen for measuring two components of a relative movement two measuring devices are provided between the tooth profile to be tested and a probe which can be moved along this are, whose measured values are fed as preferably digital signals to a computer, which they according to the progress the relative movement with setpoints entered by a program compares and calculates the difference between the soli and the actual figure.
Bei einem bekannten Zahnradprüfgerät ist das zu prüfende Zahnrad mit ..einer Grundkreisscheibe fest gekuppelt, die auf einem ortsfesten Wälzlineal abrollt. Ein auf einer ortsfesten Unterlage angeordneter Taster, dessen Tastpunkt am Ausgangspunkt des Evolventen-Profils auf dem Grundkreis mit dem Berührungspunkt von Grundkreisschreibe, und Wälzlineal übereinstimmt, schlägt bei Abweichung des Zahnprofils von der Evolvente während des Abrollens des Prüfrades aus und zeigt damit die Differenz zwischen .'.Zahnprofil und theoretischer Evolvente an. Solche Geräte eigenen sich jedoch nur für das Prüfen von Zahnrädern mit begrenztem Durchmesser, etwa bis zu einem Meter oder wenig mehr, da einerseits die Grundkreisscheibendurchmesser aus werkstattechnißchen und Präzisiongründen nicht beliebig groß hefgestellt werden können, und andererseits das Gewicht des auf dem Wälzlineal abrollenden PrUf-In a known gear testing device, the gear to be tested is firmly coupled with ..einer base circle disk, which is on a stationary rolling ruler rolls. A button arranged on a stationary base, the tactile point of which is at the starting point of the The involute profile on the base circle with the point of contact between the base circle and the rolling ruler matches, if the tooth profile deviates from the involute during rolling of the test wheel and thus shows the difference between. '. tooth profile and theoretical involute. Such devices are suitable but only for testing gears with a limited diameter, up to a meter or a little more, as on the one hand the Base circle disk diameter for workshop technical and precision reasons cannot be set up to any size, and on the other hand the weight of the test-
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rades nicht beliebig groß sein darf. Diese Einschränkungen sind auch bei Geräten gegeben, deren Grundkreis mit Hebelübersetzungen und Hilfsschlitten einstellbar ist.rades may not be of any size. These restrictions also apply to devices with a base circle with lever ratios and auxiliary slide is adjustable.
Zum Prüfen von Profilen größerer Zahnräder sind auch Geräte bekannt, bei denen ein Grundkreissegment auf einem ortsfesten Prüfrad befestigt wird und das Evolventenprofil dann mit einem Taster geprüft wird, dessen Unterlage mit einem Wälzlineal auf dem Grundkreissegment abrollt. Solche Grundkreissegmente sind jedoch kostspielig und nur für einen ganz bestimmten Grundkreis verwendbar, nicht leicht in bezug auf die Achse des zu prüfenden Zahnrades zentrierbar, und das Abrollen des Gerätes ist nicht zuletzt wegen dessen Größe nicht leicht beherrschbar, so daß auch hier die Prüfraddurchmesser praktisch beschränkt sind.For testing profiles of larger gears, devices are also known in which a base circle segment is attached to a stationary test wheel and the involute profile is then tested with a button, the base of which rolls on the base circle segment with a rolling ruler. However, such base circle segments are expensive and can only be used for a very specific base circle, cannot easily be centered with respect to the axis of the gear to be tested, and the rolling of the device is not easy to control, not least because of its size, so that the test wheel diameter is also practically limited here are.
Schließlich ist ein Zahnradprüfgerät der eingangs beschriebenen Gattung bekannt, bei dem die Drehung des zu prüfenden Zahnrades mit einem Winkelgeber erfaßt und die zugehörige Linearbewegung des Tasters mit einem Lineargeber gemessen wird. Die Impulse des Winkelgebers und des Lineargebers werden einem Digitalrechner zugeführt, der die Heßwerte mit der theoretischen Evolvente vergleicht und die errechneten Abweichungen digital oder analog aufzeichnet. Die notwendige Drehung des Prüf rades setzt jedoch auch hier Grenzen in Durchmesser und Gewicht (japanische Auslegeschrift 18 790/1972).Finally, a gear testing device of the type described above is known in which the rotation of the to be tested Gear detected with an angle encoder and measured the associated linear movement of the probe with a linear encoder will. The pulses from the angle encoder and the linear encoder are fed to a digital computer, which also includes the measured values compares the theoretical involute and records the calculated deviations digitally or analog. The necessary However, turning the test wheel sets limits in terms of diameter and weight (Japanese interpretation 18 790/1972).
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine wirtschaftliche Möglichkeit zu schaffen, die Profile von praktisch beliebig großen und schweren Zahnrädern zu prüfen, während diese noch auf. einer Verzahnungsmaschine aufgespannt sind. The invention is based on the object of creating an economical way of checking the profiles of gears of practically any size and weight while they are still on. a gear cutting machine are clamped.
Diese Aufgabe ist mit einer Vorrichtung der eingangs beschriebenen Gattung erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Taster an einem von zwei bei Stillstand des zu prüfenden Zahnrades bewegbaren Schlitten angeordnet ist, der an dem zweiten, in bezug auf eine Grundplatte bewegbaren Schlitten gelagert und in einer von dessen Bewegungsrichtung abweichen-This object is achieved according to the invention with a device of the type described at the outset in that the button is arranged on one of two slides which can be moved when the gear to be tested is at a standstill, which is mounted on the second slide, which is movable with respect to a base plate, and in one of its Direction of movement deviate
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den Richtung bewegbar ist, daß dem einen der beiden Schlitten ein Schlittenantrieb zugeordnet ist, der Taster durch eine Vorspannvorrichtung, die entweder beide Schlitten in bezug aufeinander, oder den nicht unmittelbar angetriebenen Schlitten in bezug auf die Grundplatte vorspannt, an der zu prüfenden Zahnflanke anliegend gehalten ist, und daß von den beiden Heßvorrichtungen die eine die bei etillstehendem Zahnrad von dem Schlittenantrieb hervorgerufenen Relativbewegungen der Schlitten in bezug aufeinander, und die zweite Meßvorrichtung die Relativbewegungen des einen Schlittens in bezug auf die beim Messen stillstehende Grundplatte in Signale umsetzt.is movable in the direction that one of the two carriages is assigned a carriage drive, the button by a pretensioning device, either the two carriages in relation to one another, or the carriage which is not directly driven biased with respect to the base plate, is held in contact with the tooth flank to be tested, and that of the two Heßvorrichtungen the one with etillestandem gear of the Slide drive caused relative movements of the slide with respect to one another, and the second measuring device the relative movements of the one carriage with respect to the measurement converts stationary base plate into signals.
Mit einer solchen Vorrichtung können nicht nur Evolventenprofile geprüft werden, sondern auch andere Profile, die sich in mathematischer Form ausdrücken lassen.With such a device not only involute profiles can be checked, but also other profiles that are can be expressed in mathematical form.
Weitere Erfindungsmerkmale ergeben sich aus den Unteransprüchen. Further features of the invention emerge from the subclaims.
Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen von vier Ausführungsbeispielen, jeweils mit zugehörigem Blockschaltbild, in weiteren Einzelheiten erläutert. Es zeigt:The invention is described below with reference to schematic drawings of four exemplary embodiments, each with an associated block diagram, explained in more detail. It shows:
Fig.1 eine erste Ausführungsform, bei der ein Taster parallel zur X-Achse eines kartesischen Koordinatensystems verschiebbarFig.1 shows a first embodiment in which a button in parallel can be moved to the X-axis of a Cartesian coordinate system
an einemon one
Fig.2 eine zweite AusfUhrungsform, bei der ein Taster/längsverschiebbaren Hebel angeordnet ist;2 shows a second embodiment in which a button / longitudinally displaceable Lever is arranged;
Fig.3 eine dritte Ausführungsform, bei der ein Taster längs einer Tangente an das zu prüfende Profil verschiebbar ist; und3 shows a third embodiment in which a button is longitudinally a tangent to the profile to be tested is displaceable; and
Fig.4 eine vierte Ausführungsform mit zwei Lineargebern.4 shows a fourth embodiment with two linear encoders.
Bei der in Fig.1 dargestellten Ausführungsform ist ein Zahnrad mit einem zu prüfenden Profil 1 fest auf einem Drehtisch 2 einer Verzahnungsmaschine aufgespannt. Durch den Mittelpunkt 0 des Drehtisches 2 ist ein kartesisches Koordinatensystem angenommen, dessen Y-Achse durch einen Punkt PIn the embodiment shown in Figure 1 is a Gear with a profile 1 to be tested firmly clamped on a turntable 2 of a gear cutting machine. Through the Center 0 of turntable 2 is a Cartesian coordinate system assume that its Y-axis passes through a point P.
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des zu prüfenden Profils 1 läuft. Neben dem Drehtisch 2 ist eine Grundplatte 3 eines Lineargebers 4 in Y-und X-Richtung einstellbar auf der Verzahnungsmaschine angeordnet. Als beweglicher Teil des Lineargebers ist ein Winkelgeber 5 vorgesehen, der mittels eines Motors 6 in bezug auf die Grundplatte 3 in X-Richtung verschiebbar ist.of profile 1 to be checked is running. Next to the turntable 2 is a base plate 3 of a linear encoder 4 is arranged on the gear cutting machine so that it can be adjusted in the Y and X directions. As more agile Part of the linear encoder, an angle encoder 5 is provided, which by means of a motor 6 with respect to the base plate 3 is displaceable in the X direction.
Mit dem Motor 6 ist ein Steuergerät 7 für das Starten und Stoppen des Motors, für dessen Vorwärts- und Rückwärtsgang und Drehzahleinstellung verbunden. Das Steuergerät 7 ist an eine Ein- und Ausgabeeinheit 8 (Terminal) angeschlossen; diese dient zum Eingeben der eingestellten Lage xA und y. der Grundplatte und der darauf angeordneten Geber 4 und 5, der Anfangsund Endstellungen des Winkelgebers 5, der Meßgeschwindigkeiten, der Daten des zu prüfenden Profils und der gewünschten Art der Meßaufzeichnung. Von der Einheit 8 werden auch die Meßdaten ausgegeben. Mit der Einheit 8 ist ein Digitalrechner für die Berechnung des Sollverlaufs des zu prüfenden Profils verbunden. An den Digitalrechner 9 sind der Lineargeber 4 und der Winkelgeber 5 angeschlossen.A control unit 7 for starting and stopping the engine, for its forward and reverse gear and speed setting is connected to the engine 6. The control device 7 is connected to an input and output unit 8 (terminal); this is used to enter the set position x A and y. the base plate and the sensors 4 and 5 arranged on it, the start and end positions of the angle sensor 5, the measuring speeds, the data of the profile to be tested and the desired type of measurement recording. The unit 8 also outputs the measurement data. A digital computer for calculating the nominal course of the profile to be checked is connected to the unit 8. The linear encoder 4 and the angle encoder 5 are connected to the digital computer 9.
Als beweglicher Teil des Winkelgebers 5 ist ein Hebel 11 vorgesehen, der um einen Mittelpunkt M drehbar ist, in einem festen Abstand r. vom Mittelpunkt M einen Taster 10 aufweist und durch eine Vorspannvorrichtung 14 in Gestalt einer Zugfeder mit dem nicht drehbaren Teil des Winkelgebers 5 verbunden ist.As a movable part of the angle encoder 5, a lever 11 is provided, which is rotatable about a center point M, in one fixed distance r. from the center M has a button 10 and by a pretensioning device 14 in the form of a tension spring is connected to the non-rotatable part of the angle encoder 5.
Soll das Profil 1 auf der Verzahnungsmaschine geprüft werden, dann wird der Drehtisch 2, auf dem das Zahnrad, wie bei der Erzeugung des Profils, noch aufgespannt ist, in eine festgelegte Prüfstellung gebracht. Die beiden Geber 4 und 5 werden auf der Verzahnungsmaschine in eine bestimmte Ursprungslage gebracht, mit den Koordinaten x. und y^. für den Mittelpunkt M des Winkelgebers 5, dessen drehbarer Teil seine Mittelstellung einnimmt. In dieser Mittelstellung berührt der Taster 10 das Profil in einem Punkt P^ im wesentlichen in derIf the profile 1 is to be checked on the gear cutting machine, then the turntable 2, on which the gearwheel, as in the Generation of the profile, still stretched, brought into a fixed test position. The two encoders 4 and 5 become brought to a certain original position on the gear cutting machine, with the coordinates x. and y ^. for the center point M of the angle encoder 5, the rotatable part of which is in its central position. In this middle position the touches Button 10 the profile at a point P ^ essentially in the
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Mitte der Zahnhöhe; die Berührungstangente T. schließt mit der Y-Achse den Winkel oCA ein. Wenn das Profil 1 ein Evolventenprofil ist, tangiert die Senkrechte auf das Profil 1 im Punkt PA den Grundkreis mit dem Radius rfe.Middle of tooth height; the tangent contact T. encloses the angle oC A with the Y-axis. If the profile 1 is an involute profile, the perpendicular to the profile 1 at point P A is tangent to the base circle with the radius r fe .
Für den eigentlichen PrüfVorgang geht man vom Anfangspunkt P der Evolvente aus, d.h., daß von der in Fig.1 gezeichneten Ursprungsstellung aus der Winkelgeber 5 in der einen Richtung des Doppelpfeils 12, nämlich nach links, verschoben wird, bis der Taster 10 das Evolventenprofil im Punkt P berührt; dabei vollführt der Hebel 11 unter der Wirkung der Feder 14 eine Schwenkung in der einen Richtung des Doppelpfeils 13, nämlich entgegen dem Uhrzeigersinn. Dann werden am Steuergerät 7 die Drehrichtung und die Drehzahl des Motors vorgewählt. In die Einheit 8 werden die Raddaten, das Rechenprogramm, die zulässigen Toleranzen sowie Anfang und Ende der Meßstrecke eingegeben. For the actual testing process one starts from the starting point P is the involute from, i.e. that from the original position shown in Fig. 1 from the angle encoder 5 in one direction the double arrow 12, namely to the left, is moved until the button 10 touches the involute profile at point P; the lever 11 swings under the action of the spring 14 in one direction of the double arrow 13, namely counterclockwise. Then the direction of rotation and the speed of the motor are preselected on the control unit 7. The wheel data, the computer program, the permissible tolerances and the beginning and end of the measuring section are entered into the unit 8.
Mit dem Startsignal für den Motor 6 wird der Meßvorgang eingeleitet, wobei infolge der Verschiebung des Winkelgebers 5 in Pfeilrichtung 12 nach rechts der Lineargeber 4 seine Impulse an den Digitarrechner 9 abgibt. Infolge dieser linearen Bewegung wird der Taster 10 unter dem von der Vorspannvorrichtung 14 im wesentlichen konstant aufrechterhaltenen, leichten Meßdruck über das Profil 1 gezogen, wobei der Winkelgeber 5 eine Schwenkung im Uhrzeigersinn ausführt. Währenddessen gibt der Winkelgeber 5 seine Impulse ebenfalls an den Digitalrechner ab, der die Sollwerte mit den Istwerten vergleicht und unter Berücksichtigung der Toleranzgrenzen an die Einheit 8 leitet, von der die verlangten Prüfwerte ausgegeben werden, z.B. in Form einer gedruckten Aufzeichnung oder eines Lochstreifens.With the start signal for the motor 6, the measuring process is initiated, whereby as a result of the displacement of the angle encoder 5 in the direction of arrow 12 to the right of the linear encoder 4 its Gives impulses to the digital computer 9. As a result of this linear movement, the stylus 10 becomes below that of the pretensioning device 14 essentially constantly maintained, light measuring pressure drawn over the profile 1, the angle encoder 5 rotates clockwise. Meanwhile, the angle encoder 5 also gives its impulses to the Digital computer, which compares the setpoints with the actual values and takes the tolerance limits into account the unit 8, from which the required test values are output, for example in the form of a printed record or a punched tape.
Bei der in Fig.2 dargestellten Ausführunfefora hat der Mittelpunkt M des Winkelgebers 5 bei derselben Ursprun«elag· des Tasters 10 die Koordinaten x^ und y^. Anstellt des Lineargebers 4 ist ein Lineargeber 15 vorgesehen, der «inen den Taster 10 tragenden Hebel 16 aufweist. Bei Verschiebung desIn the embodiment shown in Figure 2, the Center M of the angle encoder 5 with the same origin of the button 10 the coordinates x ^ and y ^. Instead of the linear encoder 4, a linear encoder 15 is provided, the «inen the Has button 10 carrying lever 16. When moving the
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Lineargebers 15 in einer der Richtungen des Doppelpfeils 18 verändert sich die wirksame Länge rA des Hebels 16, wobei durch den Kontakt des Tasters 10 mit dem Profil 1 der Winkelgeber 5 im oder entgegen dem Uhrzeigersinn entsprechend Pfeil 19 verschwenkt wird. Auch dies geschieht unter dem annähernd konstanten, leichten Meßdruck der Vorspannvorrichtung 14.Linear encoder 15 in one of the directions of the double arrow 18 changes the effective length r A of the lever 16, whereby the contact of the button 10 with the profile 1 of the angle encoder 5 is pivoted clockwise or counterclockwise according to arrow 19. This also takes place under the approximately constant, light measuring pressure of the pretensioning device 14.
Bei Beginn des eigentlichen Prüfvorganges im Punkt P wird der Hebel 16 mittels des Motors 6 verkürzt, so daß der Mittelpunktsabstand rA des Sasters 10 vermindert und dieser über das Profil 1 gezogen wird. Dabei verschwenkt sich der Winkelgeber 5 zunächst im und dann entgegen dem Uhrzeigersinn. Die entsprechenden Impulse aus den beiden Gebern 5 und 15 werden dem Digitalrechner 9 zugeleitet, der diese entsprechend dem eingegebenen Rechenprogramm mit den Sollwerten vergleicht; die Abweichungen werden von der Einheit 8 ausgegeben.At the beginning of the actual testing process at point P, the lever 16 is shortened by means of the motor 6, so that the center-to-center distance r A of the saster 10 is reduced and this is drawn over the profile 1. The angle encoder 5 swivels first in the clockwise and then in the counterclockwise direction. The corresponding pulses from the two transmitters 5 and 15 are fed to the digital computer 9, which compares them with the setpoint values in accordance with the computer program entered; the deviations are output by the unit 8.
Bei der in Fig.3 dargestellten Ausführungsform hat bei derselben Ursprungslage des Tasters 10 der Mittelpunkt M des Winkelgebers 5 die Koordinaten xA und y^. Der Winkelgeber 5 ist in Richtung der Tangente T. auf einem Lineargeber 20 verschiebbar, wobei die wirksame Länge r. des Hebels 11 konstant ist. Bei Verschiebung des Lineargebers 20 in einer der Pfeilrichtungen 22 und Kontakt des Tasters 10 mit dem Profil 1 verschwenkt sich der Winkelgeber 5 unter der Wirkung der Vorspannvorrichtung 14 im oder entgegen dem Uhrzeigersinn entsprechend dem Doppelpfeil 23.In the embodiment shown in Figure 3, with the same original position of the probe 10, the center point M of the angle encoder 5 has the coordinates x A and y ^. The angle encoder 5 is displaceable in the direction of the tangent T. on a linear encoder 20, the effective length r. of the lever 11 is constant. When the linear encoder 20 is displaced in one of the arrow directions 22 and the button 10 makes contact with the profile 1, the angle encoder 5 swivels under the action of the pretensioning device 14 clockwise or counterclockwise according to the double arrow 23.
Bei Beginn des PrüfVorganges im Punkt P wird der Taster 10 während der Verschiebung des Winkelgebers 5 längs des Lineargebers 20 in der einen Richtung des Doppelpfeils 22 nach oben rechts über das Profil 1 gezogen. Dabei verschwenkt sich der Winkelgeber 5 zunächst im und dann entgegen dem Uhrzeigersinn, wobei die entsprechenden Impulse aus den beiden Gebern 5 und 20 dem Digitalrechner 9 zugeleitet werden.When the test process begins at point P, the button 10 during the displacement of the angle encoder 5 along the linear encoder 20 in the one direction of the double arrow 22 upwards pulled over the profile 1 on the right. The swivels Angle encoder 5 first clockwise and then counterclockwise, the corresponding pulses from the two encoders 5 and 20 are fed to the digital computer 9.
Die Auswertung erfolgt entsprechend den Ausführungen nach Fig.1 und 2.The evaluation is carried out according to the explanations Fig. 1 and 2.
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Eine weitere Möglichkeit zum Prüfen des Profils 1„einer an sich beliebigen Verzahnung ist in Fig.4 dargestellt. Auf der Grundplatte 3 ist ein Lineargeber 24 angeordnet, auf dessen beweglichem Teil ein weiterer Lineargeber 25 vorgesehen ist. Auf einem winkeleinstellbaren Hebel 26 des Lineargebers 25 sitzt der Taster 10, der unter leichtem Druck der Vorspannvorrichtung 14 am Profil 1 anliegt. Der bewegliche Teil des Lineargebers 24 ist samt dem Lineargeber 25 in den Richtungen des Doppelpfeils 27 verschiebbar, und der bewegliche Teil des Lineargebers 25 ist mit Hilfe des Motors 6 in den Richtungen des Doppelpfeils verschiebbar. Der Mittelpunkt M stellt das momentane Mittel der beiden Lineargeber 24 und 25 dar und liegt, wie bei allen anderen Ausführungsformen, außerhalb des Radzentrums 0.Another possibility for checking the profile 1 “a Any toothing is shown in FIG. On the base plate 3, a linear encoder 24 is arranged, on the movable part a further linear encoder 25 is provided. Seated on an angle-adjustable lever 26 of the linear encoder 25 the button 10, which rests on the profile 1 with slight pressure from the pretensioning device 14. The moving part of the linear encoder 24 is displaceable together with the linear encoder 25 in the directions of the double arrow 27, and the movable part of the linear encoder 25 is displaceable with the aid of the motor 6 in the directions of the double arrow. The center M represents the current mean of the two linear encoders 24 and 25 and, as in all other embodiments, lies outside the wheel center 0.
Bei Beginn des Prüfvorganges im Punkt P verschiebt der Motor 6 den beweglichen Teil des Lineargebers 25 nach oben, so daß der Taster 10 über das Profil 1 gezogen wird. Unter dem leiahten Zug der Feder 14, die auch hier den Taster 10 in Anlage an dem Profil 1 hält, bewegt sich der verschiebbare Teil des Lineargebers 24 nach rechts. Dabei werden die Stellungsänderungen des Lineargebere 24 im Digitalrechner 9 mit den Sollwerten verglichen, und die Differenzen werden von der Einheit 8 ausgegeben.At the beginning of the testing process at point P, the motor 6 moves the movable part of the linear encoder 25 upwards, so that the button 10 is pulled over the profile 1. Under the leiahten train of the spring 14, which also here holds the button 10 in contact with the profile 1, the displaceable part of the linear encoder 24 moves to the right. The changes in position of the linear encoder 24 are compared in the digital computer 9 with the setpoint values, and the differences are output by the unit 8.
Die beiden Geber bestehen vorzugsweise aus Geräten mit kapazitiver Abtastung entsprechend Patentanmeldung P 23 06 752.9, können aber auch aus Geräten mit optisch/elektronischer Abtastung bestehen.The two encoders preferably consist of devices with capacitive Scanning according to patent application P 23 06 752.9, but can also be made from devices with optical / electronic scanning exist.
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