DE3141350A1

DE3141350A1 - Verfahren zum synchronisieren der tasterbewegung eines teilungs- und/oder rundlaufmessgeraetes fuer zahnraeder und vorrichtung zur durchfuehrung dieses verfahrens

Info

Publication number: DE3141350A1
Application number: DE19813141350
Authority: DE
Inventors: Peter 7505 Ettlingen Golder
Original assignee: Individual
Current assignee: Klingelnberg GmbH
Priority date: 1981-10-17
Filing date: 1981-10-17
Publication date: 1983-05-05
Also published as: JPH0116366B2; GB2107874B; DD209258A5; JPS5879107A; US4457074A; CH658313A5; GB2107874A; IT8223088A0; IT1190979B; DE3141350C2

Description

Dr.-Ing. Willy Höfler, Fridtjof-Nansen-Straße 35, 7500 Karlsruhe 41 -

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

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

Teilungs- und/oder Rundlaufmeßgeräte für Zahnräder sind bezüglich des Meßvorganges inzwischen weitgehend automatisiert. So ist es durch die DE-OS 21 23 960 bekannt, die Meßwerte einem elektronischen Auswertegerät zuzu-

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führen, das aus den Einzelmeßwerten die absoluten Teilungsfehler, Teilungssprünge und den Summenteilungsfehler errechnet. Weiter ist es durch die DE-AS 24 12 574, von der der Hauptanspruch der vorliegenden Anmeldung ausgeht, bekannt, ein Teilungsmeßgerät mit einem Prozeßspeicher zu versehen, der nicht nur die Fehlerauswertung vornimmt, sondern auch die Bewegung des Tasters in Ab-. hängigkeit von der Drehbewegung des zu prüfenden Zahnrades steuert.

Ein grundsätzlicher Nachteil dieser bekannten Geräte besteht jedoch noch darin, daß zu Beginn des Meßvorganges durch eine Bedienungsperson von Hand die Tasterbewegung mit der Drehbewegung des zu prüfenden Zahnrades synchronisiert werden muß, damit sichergestellt ist, daß der vorlaufende Taster in die Zahnlücke hineintaucht und nicht gegen einen Zahn stößt. Die Synchronisierung erfolgt in der Weise, daß die Bedienungsperson in dem Augenblick, wo sich vor dem Taster eine Zahnlücke befindet, eine Synchronisiertaste drückt und diese Synchronisiertaste solange gedrückt bleibt, bis sich die nächste Zahnlücke vor dem Taster befindet. Dieser manuelle Abstimmvorgang erfordert vor allem bei relativ kleinen Zahnlücken oder bei Zahnrädern, die auf relativ schnelllaufenden Drehtischen gelagert sind, ein gutes Augenmaß und Reaktionsvermögen.

Dasselbe gilt auch für alle anderen bekannten Tellungs- und/oder Rundlaufmeßgeräte (beispielsweise DE-PS 1 423 570), soweit sie für Zahnräder mit unterschiedlichen Abmessungen verwendet werden.

Hiervon ausgehend, liegt die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, das eingangs beschriebene Verfahren hinsichtlich der manuellen Synchronisation zu vereinfachen. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung soll außerdem die Möglichkeit gegeben werden, DrehzahlSchwankungen an dem zu prüfenden Zahnrad automatisch auszu·» gleichen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß während der Mitnahme des Tasters durch das sich drehende Zahnrad entweder die Zeitspanne gemessen wird, während der der Taster eine vorgegebene Wegstrecke mitgenommen wird oder die Wegstrecke gemessen wird, die der Taster während einer vorgegebenen Zeitspanne zurücklegt und daß der Rechner hieraus und aus den eingegebenen Zahnraddaten die zu einem vorgegebenen Drehweg des Zahnrades gehörende Wartezeit des Tasters errechnet.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß die bisher notwendige manuelle Synchronisation dadurch wesentlich vereinfacht werden kann, daß man die Drehgeschwindigkeit des Zahnrades mißt und aus der Drehgeschwindigkeit aufgrund der bekannten Verzahnungsdaten die Wartezeit des Tasters in seiner rückwärtigen Position berechnet. Selbstverständlich braucht die Geschwindigkeit nicht explizit errechnet zu werden, vielmehr genügt eine Weg/Zeit-Zuordnung, aus der dann die zu dem vorgegebenen Drehweg gehörende Wartezeit zu errechnen ist.

Wird dieser Vorgang in Jeder Zahnlücke durchgeführt, so ergibt sich zugleich auch eine automatische Berücksichtigung eventueller DrehzahlSchwankungen des zu

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prüfenden Zahnrades, wie sie vor allem bei einfacheren Tischantrieben zu befürchten ist, wo mit Drehzahländerungen von + 10 % bis -15 %, entsprechend den zulässigen Netzspannungsschwankungen gerechnet werden muß.

Die Erfindung bietet den Vorteil, daß lediglich noch das Startkommando gegeben werden muß, wenn sich eine Zahnlücke vor dem Taster befindet. Die Wartezeitbestimmung und die Synchronisation erfolgen hingegen automatisch, unabhängig davon, wie schnell sich das zu prüfende Zahnrad dreht und unabhängig von eventuellen Drehgeschwindigkeit sänderungen.

Zudem ergibt sich bei der Teilungsmessung in zahlreichen Anwendungsfällen die Möglichkeit, auch auf das manuelle Auslösen der ersten Einfahrbewegung der Taster zu verzichten und stattdessen die Taster bei ruhendem Zahnrad direkt in den entsprechenden Zahnlücken zu positionieren, dann nämlich, wenn der Drehweg des Zahnrades von der Einsehaltstellung bis zur Anlage der zu prüfenden Flanke am Taster so groß ist, daß das Zahnrad nahezu seine Endgeschwindigkeit erreicht. Es kann dann zu einem beliebigen Zeitpunkt der Drehantrieb des Zahnrades eingeschaltet werden, worauf sich automatisch die richtige Synchronisation, wie oben beschrieben, ergibt.

In der Praxis hat es sich als günstig erwiesen, daß die Weg- oder Zeitmessung an dem vom Zahnrad mitgenommenen Taster erst nach einer passiven Mitnahmestrecke des Tasters erfolgt. Denn der zu Beginn der Tastermitnahme stattfindende Aufprall des Tasters an der Flanke des Zahnrades kann zu Schwingungen führen, die die Genauigkeit

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der Weg- oder Zeitmessung beeinträchtigen. Führt man die Messung hingegen erst nach einer gewissen Beruhigungsstrecke durch, so sind diese Schwingungen abgeklungen,

Da man bei der Teilungsmessung ohnehin einen Taster verwendet, der nach einer vorgegebenen Auslenkbewegung die Teilungsmessung auslöst, empfiehlt es sich auch,, für die Messung der Drehgeschwindigkeit des Zahnrades eine bestimmte Wegstrecke vorzugeben und die Zeitspanne zu messen, während der der Taster diese vorgegebene Wegstrecke mitgenommen wird, entsprechend der ersten Alternative im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruches. Die vorgegebene Wegstrecke beträgt zweckmäßigerweise-* 1 mm.

Hat das zu prüfende Zahnrad sehr tiefe Lücken oder ist es auf einem sehr schnellen Drehtisch aufgespannt, so können die Einfahr- und Ausfahrzeiten des Tasters ins Gewicht fallen. Es empfiehlt sich dann, daß der Rechner die Wartezeit um die Ein- und Ausfahrzeit des Tasters verkürzt. Diese beiden Zeiten sind Gerätekonstanten und somit bekannt. Sie können also vom Rechner bei der Wartezeiterrechnung mitberücksichtigt werden.

Als Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens bieten sich verschiedene schaltungstechnische Realisierungsmöglichkeiten. Wird ein mechanisch vorgespannter Taster verwendet, der ein seiner Auslenkung proportionales Signal erzeugt und bei einer vorgegebenen Auslenkung die Teilungs- oder Rundlaufmessung auslöst, ist es besonders günstig, daß bei einer vorgegebenen geringeren Auslenkung dieses Tasters ein Zähler eingeschaltet und bei einer vorgegebenen stärkeren Auslenkung ge-

stoppt wird, daß dieser Zähler an einen. Rechner angeschlossen ist, dem die Teilung des zu prüfenden Zahnrades und der während der Wartezeit erwünschte Drehweg des Zahnrades eingegeben sind und daß dieser Rechner an einen Komparator angeschlossen ist, der die errechnete Wartezeit mit der Zeitangabe eines bei Tasterrücklauf gestarteten Zählers vergleicht und bei Gleichstand den Vorlauf des Tasters auslöst.

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

Die Zeichnung zeigt schematisch die beiden Taster 1 und 2, die in an sich bekannter Weise auf einem nicht dargestellten Schlitten angeordnet sind, der motorisch vorwärts und rückwärts bewegt wird, so daß sich die Taster 1 und 2 in die Zahnlücken des Zahnrades 3 hinein- bzw. aus ihnen herausbewegen. Die Taster sind in der üblichen Weise als verschwenkbare Signalgeber ausgebildet und erzeugen ein zur Auslenkung proportionales Signal, so daß bei ihrer Anlage an den zu messenden Zahnflanken deren Abstand, also das Teilungsmaß, angezeigt wird.

Im allgemeinen erfolgt die Teilungsmessung derart, daß die beiden Taster 1 und 2 von dem sich drehenden Zahnrad ein Stück mitgenommen werden, wobei die Auslenkung des einen Tasters, im Ausführungsbeispiel des Tasters 1, zur Auslösung der Teilungsmessung verwendet wird. Der

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Taster 1 ist hierzu mechanisch vorgespannt und liefert zu Beginn seiner Auslenkbewegung eine negative Vorspannung, die mit zunehmender Auslenkung gegen null geht und sodann zunehmende positive Werte annimmt. Im Nulldurchgang löst der induktive Meßwegaufnehmer 1a des Tasters die Teilungsmessung aus, d. h., es wird das in diesen Augenblick angezeigte Signal des Meßwegaufnehmers 2a des Tasters 2 festgehalten und in an sich bekannter Weise weiterverarbeitet und ausgedruckt.

Damit die Vor- und Rückwärtsbewegung der Taster 1 und 2 auf die Drehgeschwindigkeit des Zahnrades 3 abgestimmt ist, ist der Meßwegaufnehmer 1a über einen an sich bekannten Verstärker-Demodulator 4 und über einen Drei=· fachkomparator 5 an einen Zähler Z 1 angeschlossenο Der Zähler Z 1 ist seinerseits mit einem Zeitgeber 6 in Form eines 10-KHz-Oszillators verbunden. Der Zählerausgang liegt an einem Rechner 7, der seinerseits über einen Zweifachkomparator 8 auf die Motorsteuerung 9 für den Vor- und Rücklauf des die Taster 1 und 2 tragenden Schlittens einwirkt.

Der Synchronisiervorgang läuft nun wie folgt ab? Befindet sieh vor den beiden auf das Teilungsmaß ©ingestellten Tastern 1 und 2 Jeweils eine Zahnlücke des Zahnrades 3, so wird von der Bedienungsperson das Startsignal gegeben, worauf die beiden Taster in ihr© entsprechenden Zahnlücken einfahren. Je nachdem, wie schnell das Zahnrad 3 rotiert, gelangen die beiden Taster nach wenigen Sekunden in Anlage mit den zu messenden Flanken 3a bzw. 3b und werden von diesen in Urafangsrichtung

des Zahnrades mitgenommen. Dabei ändert sich die in den Meßwegaufnehmern 1a und 2a erzeugte Spannung wegproportional. Der als Nullschalter ausgebildete Meßwegaufnehmer 1a möge beispielsweise um 0,4 mm vorgespannt sein und hierbei eine negative Spannung von -4 V liefern. Nachdem der Taster durch das Zahnrad 3 um einen Weg von beispielsweise 0,2 mm mitgenommen worden ist, so daß die im Meßwegaufnehmer 1a erzeugte Spannung -2 V beträgt, wird über den Komparator 5 der Zähler Z 1 und ein ggf. vorhandener weiterer Zähler Z 2 auf null gestellt. Befindet sich der Taster nach weiterer Mitnahme noch 0,1 mm vor seinem Nulldurchgang, so wird der Zähler Z 1 freigegeben und beginnt, die vom Oszillator 6 eingespeisten Impulse zu zählen.

Beim Nulldurchgang des Tasters 1 wird die im Zähler Z 1 gemessene Impulszahl in den Rechner 7 eingegeben. Der Rechner 7 ermittelt aus der von der Zahnflanke zurückgelegten Wegstrecke von 0,1 mm und der hierfür benötigten Zeit, ausgedrückt in der Impulszahl I, diejenige Zeitspanne (ebenfalls ausgedrückt als Impulszahl), die verstreichen muß, ehe sich das nächste Lückenpaar von den beiden Tastern 1 und 2 befindet. Setzt man die Wartezeit mit 60 % des Teilungsmaßes an, so beträgt der in dieser Zeit von den Zahnflanken zurückzulegende Weg 0,6 7C M/cos/3 , wobei M der Modul des zu prüfenden Zahnrades und der Winkel β der Zahnschrägungswinkel ist.

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

Impulszahl von

I₂ » I₁ 0,67EM /0,1 cos/3 bzw.

I₂ - I₁ 67CM / cos/3.

Damit steht die unter Berücksichtigung der Drehgeschwin digkeit des Zahnrades 3 und der Zahnraddaten ermittelt© Wartezeit fest.

Zugleich wird beim Nulldurchgang des Tastars 1 die Teilungsmessung in der bisher bekannten Weise ausgelöst und das dem Teilungsmaß entsprechende Signal der gegen» einander geschalteten Meßwegaufnehmer 1a und 2a in dem Speicher 10 gespeichert.

Außerdem wird beim Nulldurchgang des Tasters 1 in bisher üblichen Welse automatisch der Rücklauf des die beiden Taster 1 und 2 tragenden Schlittens ausgelöst«

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

Wenn nun der Zähler Z 2 die vom Rechner 7 errechnete Impulszahl I₂ erreicht hat, ist die Wartezeit beendet und der Komparator 8 löst Über die Motorsteuerung 9 das Vorfahren der Taster in das nächste Lückenpaar aus und der Vorgang wiederholt sich.

Selbstverständlich kann anstelle der separaten Zähler Z und Z 2 auch ein einziger Zähler verwendet werden, der entweder durchzählt oder aber, sofern die Zählung der Wartezeit erst in der zurückgezogenen Tasterstellung beginnt, vorher auf null gestellt wird.

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

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

Claims

Dr.-Ing. Willy Höfler, Fridtjof-Nansen-Straße 35, 7500 Karlsruhe 41

Patentansprüche

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

daß während der Mitnahme des Tasters durch das sich drehende Zahnrad entweder die Zeitspanne gemessen wird, während der der Taster eine vorgegebene Wegstrecke mitgenommen wird oder die Wegstrecke gemessen wird, die der Taster während einer vorgegebenen Zeitspanne zurücklegt und daß der Rechner hieraus und aus den eingegebenen Zahnraddaten die zu einem vorgegebenen Drehweg des Zahnrades gehörende Wartezeit des Tasters errechnet.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Weg- oder Zeitmessung an dem vom Zahnrad mitge-

nommenen Taster erst nach einer passiven Mitnahmestrecke des Tasters erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die bei der Zeitmessung vorgegebene Wegstrecke £ 1 mm beträgt.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Rechner die Wartezeit um die Ein- und Ausfahrzeit des Tasters verkürzt.
5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der mechanisch vorgespannte Taster ein seiner Auslenkung proportionales Signal erzeugt und bei einer vorgegebenen Auslenkung die Teilungs- oder Rundlaufmessung auslöst, dadurch gekennzeichnet,

daß bei einer vorgegebenen geringen Auslenkung des Tasters (1) ein Zähler (Z 1) eingeschaltet und bei einer vorgegebenen stärkeren Auslenkung gestoppt wird, daß dieser Zähler an einen Rechner (7) angeschlossen ist, dem die Teilung des zu prüfenden Zahnrades (3) und der während der Wartezeit erwünschte Drehweg des Zahnrades eingegeben sind und daß dieser Rechner an einen Komparator (8) angeschlossen ist, der die errechnete Wartezeit mit der Zeitangabe eines beim Tasterrücklauf gestarteten Zählers (Z 2) vergleicht und bei Gleichstand den Vorlauf des Tasters (1) auslöst.