DE2930078C3

DE2930078C3 - Einrichtung zum selbsttätigen Messen der Eingriffsteilung von Schneckengewinden an Werkstücken

Info

Publication number: DE2930078C3
Application number: DE2930078A
Authority: DE
Inventors: Rainer von 2054 Geesthacht Haas
Original assignee: Wilhelm Fette 2053 Schwarzenbek De GmbH
Current assignee: Wilhelm Fette 2053 Schwarzenbek De GmbH
Priority date: 1979-07-25
Filing date: 1979-07-25
Publication date: 1982-01-28
Also published as: DE2930078A1; US4275507A; DE2930078B2; JPS5621007A; SU895295A3; IT1128538B; IT8049316A0

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum selbsttätigen Messen der Eingriffsteilung von Schneckengewinden an Werkstücken mit einem Maschinenbett, das eine drehangetriebene Werkstücksspindel für die Aufnahme und das Drehen eines Werkstückes trägt, sowie mit einem verstellbaren Meßschlitten zum Abtasten des Schneckengewindes vom Werkstück und mit elektrisch auswertbare Signale erzeugenden Einrichtungen zum Messen der Längsverschiebung des Werkstückes oder ·> Meßschlittens und zum Abtasten des zu vermessenden Gewindes.

Bei einer bekannten Einrichtung zum Messen von Wälzfräsern für Stirnräder mit Evolventenverzahnung wird der Taster bzw. der Wälzfräser entsprechend der

i» genauen, vorgegebenen Steigungshöhe des Fräsers bewegt. Zusätzlich wird mit Handzustellung der Taster vor dem Abtasten der nächsten Fräserschneide in Richtung des Grundsteigungswinkels yg zum Beispiel mittels Mikrometerschraube um ein bestimmtes Maß

ι > bewegt. Diese Einstellung von Hand ist verhältnismäßig zeitaufwendig. Bei einer weiterentwickelten Einrichtung wird der Taster bzw. der Fräser ebenfalls entsprechend der genauen Steigungshöhe des Fräsers bewegt. Mittels eines Wälzlineales, das entsprechend dem Grundsteigungswinkel yg einzuschwenken ist, wird der Taster automatisch in Richtung des Grundsteigungswinkels bewegt. Das Wälzlineal muß dafür die Länge des maximalen Meßweges haben. Das erfordert in konstruktiver Hinsicht Kompromisse bei der Auslegung eines entsprechenden Meßgerätes. Außerdem sind auch bei dieser Ausbildung die Zeiten für die Einrichtung entsprechend hoch (DE-AS 10 27 886).

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung zu scharfen, bei welcher der Taster des Meßschlittens nach

^!|) Einstellung eines Meßgerätes automatisch in der Richtung des Grundsteigungswinkels yg und mit einer davon abhängigen Geschwindigkeit bewegt wird, daß ohne daß es für die Einstellung verschiedener Grundsteigungswinkel yg größerer Einsteliarbeiten

J'' bedarf.

Nach der Erfindung ist dafür als Lösung vorgesehen, daß an dem Antrieb für die Längsverschiebung ein Tachogenerator angeschlossen ist, der über ein Sinuspolenliometer mit dem Antriebsmotor für die

·"> Querverschiebung des Meßschlittens verbunden ist.

Die Erfindung geht bei dieser Lösung von der allgemein bekannten Erkenntnis aus, daß aufgrund der Geometrie des Wälzfräsers oder eines anderen mit einem Schneckengewinde versehenen Werkstückes der Weg des Meßschlittens, mit dem ein Abtasten der Steigung des Schneckengewindes zum Zwecke der Prüfung des Werkstückes erfolgen soll, abhängig ist vom Grundsteigungswinkel yg und der Steigungshöhe ρ des Wälzfräsers. Das bedeutet, daß die Geschwindigkeit

so Vv des Meßschlittens abhängig ist von der Bewegungsgeschwindigkeit Vi. des zu prüfenden Wälzfräsers und des Grundsteigungswinkels yg seines Schneckengewindes. Und zwar ergibt sich aus dem Umstand, daß nach der Geometrie des Wälzfräsers sinyg = VyI Vi. ist, daß Vy = Vi. ■ s'myg ist. Damit ist die Geschwindigkeit der Bewegung des Meßschlittens in der Querrichtung abhängig von der mit dem Tachogenerator zu messenden Geschwindigkeit des Wälzfräsers in Achsrichtung Vi. einerseits und dem Sinuswert des Grund-Steigungswinkels yg andererseits. Dieser durch das zu messende Werkzeug vorgegebene Grundsteigungswinkel y^ läßt sich bei der erfindungsgemäßen Einrichtung mit einem Winkelmesser bzw. einer Winkelmeß- und Einstellungseinrichtung einstellen, von deren Einstellung auch automatisch die Stellung des Sinuspotentiometers und die Winkelstellung des Meßschlittens abhängig sind, so daß dem Antriebsmotor für den Meßschlitten ein Spannungssignal zugeleitet wird.

welches dem Produkt entspricht aus der Bewegungsgeschwindigkeit des Wälzfräsers in Achsrichtung V, und dem Sinuswert des Grundsteigungswinkels yg.

Die Erfindung ist nachstehend an einem Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 die Einrichtung zum selbsttätigen Messen der Steigung von Schneckengewinden in schematischer Darstellung und

Fig. 2 einen Schnitt tangential zum Grundzylinder eines Werkstückes mit Schneckengewinde und die geometrischen Verhältnisse,

Fig. 3 eine Einrichtung mit verschiebbaren Maßschlitten.

In der Fig. 1 ist eine Einrichtung für die Eingriffsteilungsmessung von Wälzfräsern für Stirnräder mit Evolventenverzahnung schematisch wiedergegeben. Diese Einrichtung ist jedoch ebenso geeignet beispielsweise zum selbsttätigen Messen der S.eigungen von Gewinden anderer Werkstücke.

Die Einrichtung besitzt ein Maschinenbett 1, das einen längsverschiebbaren Längsschlitten 14 trägt, mit dem eine über ein Getriebe 8 drehbar angetriebene Werkstückspindel 3 verbunden ist, die das zu messende Werkstück 2 trägt. Der Antrieb erfolgt über den Motor M.

Für die axiale Verschiebung des Längsschlittens 14 und damit des Werkstückes 3 ist eine Spindel 10 vorgesehen, auf der eine mit dem Maschinenbett 1 verbundene feststehende Mutter 11 sitzt. Wird die Drehgeschwindigkeit der Spindel 10 gemessen, so läßt sich daraus die Axialgeschwindigkeit des Längsschlittens 14 und damit auch des Werkstückes 2 bestimmen. Dafür wird die Drehgeschwindigkeit der Ausgangswelle 15, die über ein Getriebe 9 mit der Werkstückspindel 3 verbunden ist, mittels eines Tachogenerators 16 gemessen, der eine Tachospannung angibt über die Leitung 17 auf einen Verstärker 18, welche der Geschwindigkeit Vi. entspricht. Diese Spannung wird, beispielsweise um das Dreifache verstärkt, auf ein Sinuspotentiometer 19 gegeben, von dem eine Sollvvertleitung 23 nach einem Verstärker 37 führt, der wie nachstehend noch erläutert, als Vierquadrantenverstärker ausgebildet ist.

Mit dem Sinuspotentiometer 19 ist eine nachstehend als Winkelmesser 20 bezeichnete Winkelmeß- und Winkeleinstelleinrichtung 20 verbunden. Diese Verbindung ist dergestalt, daß bei Einstellung eine° bestimmten Winkels am Winkelmesser 20, nämlich insbesondere eines vorgegebenen Grundsteigungswinkels yg, gleichzeitig eine entsprechende Einstellung des Sinuspotentiometers 19 erfolgt, so daß dieser nicht unmittelbar eingestellt zu werden braucht und außerdem die entsprechende Winkeleinstellung eines mchstehend beschriebenen Meßschlittens 40 für seine Querverschiebung.

Die zu berücksichtigenden geometrischen Verhältnisse ergeben sich aus F i g. 2. Danach hat das Werkstück 2 eine sogenannte Achsteilung p. Um die Eingriffsteilung Y zu messen, muß der Taster der Meßeinrichtung an dem Gewinde entlang um die Strecke Kannähernd quer zu der Längsbewegung des Werkstückes 2 bewegt werden. Dieses Maß Yentspricht der Strecke ρ ■ sinj'^r. Dementsprechend verhält sich es auch mit den Geschwindigkeiten, so daß V> = V/ ■ smyg ist, wobei Vi. die Geschwindigkeit ist, um die das Werkstück 2 um eine Achsteilung ρ längs bewegt wird, während gleichzeitig das Meßwerkzeug mit der Geschwindigkeit

I) in der Richtung des Winkels j'^quer bewegt wird.

Soll zum Messen eines Werkstückes der Tastkopf 41 eines McUschlittens 40 entlang der Linie S] der Fig. 2, d. h.unter dem Winkel}·^ unter der Geschwindigkeit Vy, geführt werden, so ist zu berücksichtigen, daß ünyg = V)/ Vt entspricht bzw. Vy = Vl ■ s\nyg ist. Bei der Inbetriebnahme der Einrichtung nach dem Aufspannen des Werkstückes 2 ist dieser Winkel yg bereits bekannt. Beträgt seine Größe beispielsweise 30°. so wird dieser Wert auf dem Winkelmesser 20 eingestellt und dementsprechend gleichzeitig das Sinuspotentiometer 19 auf einen Wert von sin 30° und der Meßschlitten auf einen Winkel von 30° zur Senkrechten eingestellt. Gibt der Tachogenerator 16, dessen oberer Anschluß 21 ebenso wie der untere Anschluß des Sinuspotentiometers 19 auf 0-Spar.nung gelegt ist in Abhängigkeit von der Umlaufgeschwindigkeit der Spindel 10 und damit der Geschwindigkeit Vl über die Leitung 17 eine Spannung in der Größe von beispielsweise ΑΊ, welche der Geschwindigkeit Vi. proportional ist. so wird diese Spannung Xi vom Verstärker 18 Leispieisweise um das Dreifache auf 3 Xi verstärkt. Da las Sinuspoientiometer auf einen Grundsteigungswinkel yg von 30° eingestellt ist und sin 30° = 0,5 ist, wird ein Spannungswert von 1,5 Xi auf die Sollwertleitung 23 gelegt und in den Vierquadrantenverstärker 37 eingegeben. Dieser Vierquadrantenverstärker 37 ist so beschaffen, daß mit ihn: die Drehzahl des Antriebsmotors 34 sowohl positiv wie auch negativ zu beeinflussen ist und außerdem das Drehmoment positiv und negatif zu beeinflussen ist.

Der Verstärker 37 gibt den eingegebenen Sollwert an den Motor 34 für die Einhaltung einer bestimmten Drehzahl ab, von der die Geschwindigkeit V) abhängig ist, mit welcher der Tastkopf des Meßschlittens 40 in der Richtung des eingestellten Winkels yg bewegt wird. Diese Drehzahl entspricht dem Verhältnis b^w. ist proportional zu dem Produkt aus slnyg und der Geschwindigkeit V/. Im Falle einer Größe von yg von 30° entspricht die Größe V> dem Wert von 0,5 Vi. mit Rücksicht darauf, daß sin 30° = 0,5 ist. Das bedeutet mit anderen Worten, daß die Geschwindigkeit Vy halb so groß ist wie Vi,

Über dem Antriebsmotor 34 ist ein zweiter Tachogenerator 35 angeordnet, der als Kontrollinstrument für den Antriebsmotor 34 wirksam ist. Bei einer geringfügigen Abweichung der Drehzahl des Antriebsmotors 34 erfolgt eine Übersteuerung bzw. Nachregelung durch den Tachogenerator 35 über die Istwertleilung 39 und den Vierquadrantenverstärker 37.

Um bei einer Inbetriebnahme den Tastkopf von Hand in die gewünschte Ausgangslage einzufahren, läßt sich über einen Schalter 36 vor dem Vierqucdrantenverstärker 37 ein Potentiometer 38 zur Einstellung des Meßschlittens 40 anschließen, der dann von Hand zu betätigen ist. Darüberhinaus besteht die Möglichkeit, über die Leitung 36' und den Schalter 3C extern einen Sollwert einzugeben.

Der elektromotorische Antrieb des Meßschlittens 40, der unabhängig ist von mechanischen Krafteinleitungen wie beispielsweise der Anwendung eines Wälzlineales, hat auch den Vorteil, daß durch Einsatz geeigneter Meß- und Steuereinrichtungen beispielsweise ein automatiscner Meßablauf fortlaufend wiederholt werden kann oder andere mögliche Meßarten, zum Beispiel Gewindesteigungsmessungen durchgeführt werden können.

Die Längsverschiebbarkeit des Meßschlittens 40 in der X-Richtung ist bei dem gezeichneten Ausführungs-

beispiel angedeutet, um für eine Inbetriebnahme der Hinrichtung den Tastkopf des Meßschlittens 40 in die geeignete Stellung bringen zu können. Dafür laßt sich ein mit dem Meßschlitten 40 verbundenes Lineal 7 benutzen, das eine Ableseeinheit 25 aufw eist.

Werden beim Meßvorgang Fehler festgestellt am Wälzfräser 2 durch Auslenkungen des Tastkopfes, so lassen sich diese über an sich bekannte Anzeigegeräte darstellen, die in der Zeichnung nicht wiedergegeben sind.

Bei der vorbeschriebenen Einrichtung wird das Werkstück gedreht und gleichzeitig axial verschoben. Es ist jedoch auch möglich, stattdessen nur das Werkstück zu drehen und den Meßschlitten 40 in Richtung der Achse X zu verschieben, wobei diese L ängsverschiebung wiederum zu messen ist mittels eines Tachogenerators entsprechend dem Tachogenerator 16.

Eine derartige Einrichtung zeigt die F i g. 3. Dort wird das Werkstück 102 durch einen Motor M lediglich in eine Drehbewegung versetzt. Über ein Übersetzungsgetriebe 109 wird eine Spindel 110 angetrieben, die den Meßschlitten 140 trägt. Damit wird dem Umstand Rechnung getragen, daß — wie auch bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel — eine bestimmte Wechselbeziehung eingehalten werden muß /wischen der Drehbewegung einerseits und einer Längsbewegung andererseits. Der Meßschlitten 140 ist somit bei der Ausführungsform nach F i g. 3 in der Längsrichtung hin- und herverfahrbar. Die Geschwindigkeit Vi dieser Längsbewegung wird gemessen mit einem Tachogenerator 116, der über den Verstärker 118 und über das Sinuspotentiometer 119 an den Antriebsmotor 134 für die Steuerung der Geschwindigkeit V>

: der Qiierbewegung des Meßschlittens 140 angeschlossen ist.

Die übrigen Bestandteile der Einrichtung nach F i g. 3 entsprechen im Prinzip und ihrer Funktion nach denjenigen der Ausführung nach Fig. I und sind

.; deshalb mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Einrichtung zum selbsttätigen Messen der Eingriffsteilung von Schneckengewinden an Werkstücken mit einem Maschinenbett, das eine drehangetriebene Werkstückspindel für die Aufnahme und das Drehen eines Werkstückes trägt, sowie mil einem verstellbaren Meßschlitten zum Abtasten des Schneckengewindes vom Werkstück und mit elektrisch auswertbare Signale erzeugenden Einrichtungen zum Messen der Längsverschiebung des Werkstückes oder Meßschlittens und zum Abtasten des zu vermessenden Gewindes, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Antrieb für die Längsverschiebung ein Tachogenerator (16, 116) angeschlossen ist, der über ein Sinuspotentiometer (19, 119) mit dem Antriebsmotor (34, 134) für die Querverschiebung des Meßschlittens (40, 140) verbunden ist.

2. Einrichtung nach Anspruch J, dadurch gekennzeichnet, daß das Sinuspotentiometer (19, 119) und der Meßschlitten (40, 140) mit einem Winkelmesser (20) für eine gemeinsame Einstellung verbunden sind.

3. Einrichtung nach einem oder beiden der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Tachogenerator (16) mit der Antriebsspindel (10) eines Längsschlittens (14) gekoppelt ist, der das Werkstück (2) trägt.

4. Einrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Tachogenerator (116) mit der Antriebsspindel (110) für die Längsverschiebung des Meßschlittens (140) gekoppelt ist.

5. Einrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Sinuspotentiometer (19,119) über einen Verstärker (18,37, 118,137) mit dem Antriebsmotor (34,134) für die Querverschiebung des Meßschlittens (40,140) verbunden ist.

6. Einrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmotor (34, 134) für die Querverschiebung des Meßschlittens (40, 140) über einen Tachogenerator (35) und eine zweite Istwertleitung (39) mit dem Verstärker (37) verbunden ist.

7. Einrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärker (37) als Vierquadrantenverstärker für die Steuerung der Drehrichtung und des Drehmomentes des Antriebsmotors (34,134) für die Querverschiebung des Meßschlittens (40, 140) ausgebildet ist.

8. Einrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem Verstärker (37) ein Schalter (36) vorgeschaltet ist, mit dem ein Potentiometer für die Einstellung des Meßschlittens (40, 140) von Hand einzuschalten ist.