ITBO20110354A1 - METHOD AND EQUIPMENT FOR THE MEASUREMENT OF A CONSTRUCTION ERROR OF A GEAR WITH EXTERNAL DENTAL GEAR - Google Patents
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Description
D E S C R I Z I O N E DESCRIPTION
«METODO E APPARECCHIATURA PER LA MISURA DI UN ERRORE DI COSTRUZIONE DI UN INGRANAGGIO CON DENTATURA ESTERNA» "METHOD AND EQUIPMENT FOR MEASURING A CONSTRUCTION ERROR OF A GEAR WITH EXTERNAL TOOTHING"
SETTORE DELLA TECNICA TECHNIQUE SECTOR
La presente invenzione à ̈ relativa ad un metodo e ad una apparecchiatura per la misura di un errore di costruzione di un ingranaggio con dentatura esterna. ARTE ANTERIORE The present invention relates to a method and an apparatus for measuring a construction error of a gear with external toothing. ANTERIOR ART
Nel brevetto US7775101B2 à ̈ descritta una apparecchiatura per la misura di un errore di costruzione di un ingranaggio con dentatura esterna a denti elicoidali, in cui un ingranaggio da controllare viene disposto su un perno centrale fisso, il quale presenta un diametro esterno inferiore al diametro interno dell’ingranaggio da controllare in modo da permettere un movimento relativo tra l’ingranaggio da controllare ed il perno. Inoltre, il perno à ̈ provvisto di una sfera di riscontro che sporge parzialmente da una superficie laterale del perno per appoggiarsi in uso contro una superficie laterale interna dell’ingranaggio da controllare. Al di sotto del perno centrale fisso, una base inferiore dell’ingranaggio da controllare appoggia inizialmente su una sfera di appoggio anteriore che sporge parzialmente da un piano di supporto ed à ̈ disposta in prossimità della sfera di riscontro e su due pattini di appoggio posteriori che presentano una altezza inferiore dal piano di supporto rispetto alla sfera di appoggio. Patent US7775101B2 describes an apparatus for measuring a construction error of a gear with external toothing with helical teeth, in which a gear to be controlled is arranged on a fixed central pin, which has an external diameter smaller than the internal diameter of the gear to be checked in order to allow relative movement between the gear to be checked and the pin. In addition, the pin is provided with a check ball which partially protrudes from a side surface of the pin to rest in use against an internal side surface of the gear to be checked. Below the fixed central pin, a lower base of the gear to be checked initially rests on a front support ball that partially protrudes from a support surface and is arranged near the check ball and on two rear support pads which have a lower height from the support surface than the support sphere.
In uso, un ingranaggio maestro (“master†– ovvero un ingranaggio calibrato che à ̈ realizzato in modo estremamente preciso con un materiale molto duro) che presenta una dentatura a denti esterni analoga alla dentatura a denti esterni dell’ingranaggio da controllare viene spinto lateralmente contro l’ingranaggio da controllare con una forza predeterminata (generata da un organo elastico) per ingranare con l’ingranaggio da controllare stesso. L’ingranamento tra i due ingranaggi determina un (leggero) sollevamento dell’ingranaggio da controllare che resta appoggiato inferiormente solo sulla sfera di appoggio anteriore (ovvero non tocca più i due pattini di appoggio posteriori). In use, a master gear (â € œmasterâ € - that is a calibrated gear that is made in an extremely precise way with a very hard material) that has an external toothing similar to the external toothing of the gear from control is pushed sideways against the gear to be controlled with a predetermined force (generated by an elastic member) to mesh with the gear to be controlled. The meshing between the two gears causes a (slight) lifting of the gear to be checked which rests at the bottom only on the front support ball (ie it no longer touches the two rear support pads).
Una volta realizzato come sopra descritto l’ingranamento tra l’ingranaggio maestro e l’ingranaggio da controllare, l’ingranaggio maestro viene portato in (lenta) rotazione mediante un motore elettrico meccanicamente collegato all’ingranaggio maestro per portare in rotazione anche l’ingranaggio da controllare per effetto dell’ingranamento tra le due dentature; la prova prevede di fare compiere all’ingranaggio da controllare almeno una rotazione completa per fare in modo che tutti i denti dell’ingranaggio da controllare ingranino ad un certo istante della prova con i denti dell’ingranaggio maestro (ovviamente à ̈ possibile che vengano compiuti più giri completi dell’ingranaggio da controllare per avere un ridondanza di dati su cui effettuare delle medie per ridurre l’incidenza degli errori accidentali). Once the meshing between the master gear and the gear to be checked has been made as described above, the master gear is brought into (slow) rotation by means of an electric motor mechanically connected to the master gear to bring rotation also of the gear to be checked due to the meshing between the two teeth; the test involves having the gear to be checked perform at least one complete rotation to ensure that all the teeth of the gear to be checked mesh at a certain instant of the test with the teeth of the master gear (obviously it is possible that several complete revolutions of the gear to be checked are made to have a redundancy of data on which to make averages to reduce the incidence of accidental errors).
Il perno che porta l’ingranaggio da controllare à ̈ provvisto di due gruppi di sensori di posizione (tipicamente due terne di sensori di posizione disposti simmetricamente attorno all’asse centrale) che sono disposte lungo il perno a due diverse altezze (cioà ̈ i due gruppi di sensori di posizione sono sfalsati lungo la superficie laterale del perno). In ciascuno gruppo di sensori di posizione, i sensori di posizione sono disposti tutti ad una stessa altezza (cioà ̈ i sensori di posizione sono tra loro complanari) e giacciono su di un piano di misura perpendicolare alla superficie laterale esterna del perno ed alla superficie laterale interna dell’ingranaggio da controllare. Ciascun sensore di posizione à ̈ atto a misurare una distanza esistente tra la superficie laterale esterna del perno e la superficie laterale interna dell’ingranaggio da controllare. Conoscendo in tre punti diversi di uno stesso piano di misura la distanza esistente tra la superficie laterale esterna del perno e la superficie laterale interna dell’ingranaggio da controllare à ̈ possibile determinare nello stesso piano di misura la posizione dell’asse centrale dell’ingranaggio da controllare. Conoscendo la posizione dell’asse centrale dell’ingranaggio da controllare in due piani di misura tra loro diversi à ̈ possibile determinare la posizione nello spazio dell’asse centrale dell’ingranaggio da controllare. The pin that carries the gear to be controlled is equipped with two groups of position sensors (typically two triples of position sensors arranged symmetrically around the central axis) which are arranged along the pin at two different heights (i.e. the two sets of position sensors are offset along the lateral surface of the pin). In each group of position sensors, the position sensors are all arranged at the same height (i.e. the position sensors are coplanar with each other) and lie on a measurement plane perpendicular to the external lateral surface of the pin and to the lateral surface internal part of the gear to be checked. Each position sensor is designed to measure a distance between the outer side surface of the pin and the inner side surface of the gear to be checked. Knowing the distance between the external lateral surface of the pin and the internal lateral surface of the gear to be checked in three different points of the same measurement plane, it is possible to determine the position of the central axis of the ™ gear to check. Knowing the position of the central axis of the gear to be checked in two different measurement planes, it is possible to determine the position in space of the central axis of the gear to be checked.
Durante la rotazione completa dell’ingranaggio da controllare, viene ciclicamente determinata la posizione effettiva nello spazio dell’asse centrale dell’ingranaggio da controllare secondo le modalità sopra descritte ed in funzione dello scostamento tra la posizione effettiva nello spazio e la posizione ideale nello spazio dell’asse centrale dell’ingranaggio da controllare à ̈ possibile determinare con precisione in ciascun punto dell’ingranaggio da controllare l’errore di conicità (detto anche errore di “Taper†) e l’errore di angolo di elica (detto anche errore di “Lead†). During the complete rotation of the gear to be checked, the actual position in space of the central axis of the gear to be checked is cyclically determined according to the methods described above and according to the deviation between the actual position in space and the ideal position in the space of the central axis of the gear to be checked, it is possible to accurately determine in each point of the gear to be checked the conicity error (also called â € œTaperâ € error) and the helix angle (also called â € œLeadâ € error).
La sopra descritta apparecchiatura permette di determinare l’errore di conicità e l’errore di angolo di elica con buona precisione in ambiente di officina. Vengono tuttavia richieste precisioni sempre più spinte. The above described equipment allows to determine the conicity error and the helix angle error with good precision in the workshop environment. However, ever more extreme precision is required.
Inoltre, la sopra descritta apparecchiatura risulta relativamente ingombrante e costosa e relativamente poco flessibile per la presenza dell’ingranaggio maestro che deve venire portato in rotazione mediante un servomotore. E’ importante osservare che la costruzione dell’ingranaggio maestro à ̈ particolarmente complessa e costosa per l’esigenza da un lato di garantire all’ingranaggio maestro una precisione costruttiva molto elevata e per l’esigenza dall’altro lato di realizzare l’ingranaggio maestro con un metallo molto duro. Inoltre, l’ingranaggio maestro deve essere coniugato con l’ingranaggio da controllare e quindi per ciascun tipo di ingranaggio da controllare à ̈ necessario predisporre un corrispondente ingranaggio maestro. Furthermore, the apparatus described above is relatively bulky and expensive and relatively inflexible due to the presence of the master gear which must be rotated by means of a servomotor. It is important to note that the construction of the master gear is particularly complex and expensive due to the need on the one hand to guarantee the master gear very high construction precision and for the requirement on the other hand. to make the master gear with a very hard metal. Furthermore, the master gear must be combined with the gear to be checked and therefore for each type of gear to be checked it is necessary to prepare a corresponding master gear.
DESCRIZIONE DELLA INVENZIONE DESCRIPTION OF THE INVENTION
Scopo della presente invenzione à ̈ di fornire un metodo ed una apparecchiatura per la misura di un errore di costruzione di un ingranaggio con dentatura esterna, i quali metodo e apparecchiatura siano privi degli inconvenienti sopra descritti, e siano nel contempo di facile ed economica realizzazione. The object of the present invention is to provide a method and an apparatus for measuring a construction error of a gear with external toothing, which method and apparatus are free from the drawbacks described above, and are at the same time easy and economical to implement.
Secondo la presente invenzione vengono forniti un metodo ed una apparecchiatura per la misura di un errore di costruzione di un ingranaggio con dentatura esterna secondo quanto rivendicato dalle rivendicazioni allegate. According to the present invention, a method and an apparatus are provided for measuring a construction error of a gear with external toothing according to what is claimed by the attached claims.
BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
La presente invenzione verrà ora descritta con riferimento ai disegni annessi, che ne illustrano un esempio di attuazione non limitativo, in cui: The present invention will now be described with reference to the attached drawings, which illustrate a non-limiting example of embodiment, in which:
- la figura 1 Ã ̈ una vista schematica e con parti asportate per chiarezza di una apparecchiatura per la misura di un errore di costruzione di un ingranaggio con dentatura esterna; - figure 1 is a schematic view with parts removed for clarity of an apparatus for measuring a construction error of a gear with external toothing;
- la figura 2 Ã ̈ una vista in scala ingrandita di un particolare della apparecchiatura della figura 1; - figure 2 is an enlarged scale view of a detail of the apparatus of figure 1;
- la figura 3 Ã ̈ una vista prospettica di una diversa forma di attuazione di una apparecchiatura per la misura di un errore di costruzione di un ingranaggio con dentatura esterna; - figure 3 is a perspective view of a different embodiment of an apparatus for measuring a construction error of a gear with external toothing;
- le figure 4 e 5 sono due diverse viste in sezione di un particolare della apparecchiatura della figura 3; - figures 4 and 5 are two different sectional views of a detail of the apparatus of figure 3;
- le figure 6 e 7 sono due diverse viste prospettiche di una testa di un organo di accoppiamento della apparecchiatura della figura 3; Figures 6 and 7 are two different perspective views of a head of a coupling member of the apparatus of Figure 3;
- la figura 8 à ̈ una vista in pianta, parzialmente sezionata, della testa dell’organo di accoppiamento della apparecchiatura della figura 3; e - figure 8 is a partially sectioned plan view of the head of the coupling member of the apparatus of figure 3; And
- le figure 9 e 10 sono due diverse viste in sezione secondo le linee IX-IX e X-X della testa dell’organo di accoppiamento della apparecchiatura della figura 3. - Figures 9 and 10 are two different sectional views along lines IX-IX and X-X of the head of the coupling member of the apparatus of Figure 3.
FORME DI ATTUAZIONE PREFERITE DELL’INVENZIONE PREFERRED FORMS OF IMPLEMENTATION OF THE INVENTION
Nella figura 1, con il numero 1 à ̈ indicata nel suo complesso una apparecchiatura per la misura di errori di costruzione di un ingranaggio 2 con dentatura esterna. Usualmente, ma non necessariamente, la dentatura esterna dell’ingranaggio 2 à ̈ di tipo elicoidale. In particolare, l’apparecchiatura 1 misura l’errore di conicità (detto anche errore di “Taper†) e l’errore di angolo di elica (detto anche errore di “Lead†) dell’ingranaggio 2. In figure 1, the number 1 indicates as a whole an apparatus for measuring construction errors of a gear 2 with external toothing. Usually, but not necessarily, the external toothing of gear 2 is of the helical type. In particular, equipment 1 measures the taper error (also called â € œTaperâ € error) and the helix angle error (also called â € œLeadâ € error) of gear 2.
L’apparecchiatura 1 comprende un perno 3 centrale fisso che sporge verticalmente a sbalzo da un piano 4 di supporto orizzontale. Il perno 3 à ̈ atto a ricevere l’ingranaggio 2 (cioà ̈ l’ingranaggio 2 può venire disposto sul perno 3) e presenta un diametro esterno inferiore al diametro interno dell’ingranaggio 2 in modo da permettere un movimento relativo tra l’ingranaggio 2 ed il perno 3. The apparatus 1 comprises a fixed central pin 3 which protrudes vertically from a horizontal support plane 4. The pin 3 is able to receive the gear 2 (that is the gear 2 can be placed on the pin 3) and has an external diameter smaller than the internal diameter of the gear 2 in order to allow a relative movement between gear 2 and pin 3.
Inoltre, l’apparecchiatura 1 comprende un organo 5 di accoppiamento che à ̈ disposto di fianco al perno 3 ed à ̈ atto ad inserirsi nella dentatura dell’ingranaggio 2. Nella forma di attuazione illustrata nella figura 1, l’organo 5 di accoppiamento comprende un ingranaggio 6 maestro (“master†) che presenta una dentatura esterna analoga alla dentatura esterna dell’ingranaggio 2 e che quindi à ̈ atta ad ingranare nella dentatura esterna dell’ingranaggio 2. In particolare, l’ingranaggio 6 maestro à ̈ un ingranaggio calibrato che à ̈ realizzato in modo estremamente preciso con un materiale molto duro quale acciaio temprato. L’ingranaggio 6 maestro à ̈ montato girevole e viene portato in (lenta) rotazione da un motore elettrico che à ̈ meccanicamente collegato all’ingranaggio 6 maestro stesso. Furthermore, the apparatus 1 comprises a coupling member 5 which is arranged next to the pin 3 and is able to fit into the toothing of the gear 2. In the embodiment illustrated in Figure 1, the member 5 coupling includes a master gear 6 (â € œmasterâ €) which has an external toothing similar to the external toothing of gear 2 and which is therefore adapted to mesh with the external toothing of gear 2. In particular, the 6 master gear is a calibrated gear that is made extremely precisely with a very hard material such as hardened steel. The master gear 6 is rotatably mounted and is brought into (slow) rotation by an electric motor which is mechanically connected to the master gear 6 itself.
L’apparecchiatura 1 comprende un dispositivo 7 di spinta che à ̈ meccanicamente accoppiato all’organo 5 di accoppiamento ed à ̈ atto a spingere con una forza predeterminata l’organo 5 di accoppiamento contro la dentatura dell’ingranaggio 2 per determinare l’ingranamento dell’organo 5 di accoppiamento con la dentatura e contemporaneamente portare una superficie laterale interna dell’ingranaggio 2 a contatto di una superficie laterale esterna del perno 3. Secondo una preferita forma di attuazione, l’organo 5 di accoppiamento à ̈ montato su di una slitta 8 che scorre lungo una guida fissa 9 in una direzione di spinta perpendicolare al perno 3 (e quindi perpendicolare ad un asse A centrale dell’ingranaggio 2); il dispositivo 7 di spinta comprende una molla 10 (o un altro elemento elastico) che spinge la slitta 8 portante l’organo 5 di accoppiamento verso il perno 3 con la forza predeterminata. The apparatus 1 comprises a thrusting device 7 which is mechanically coupled to the coupling member 5 and is able to push the coupling member 5 with a predetermined force against the toothing of the gear 2 to determine the meshing of the coupling member 5 with the toothing and at the same time bringing an internal lateral surface of the gear 2 into contact with an external lateral surface of the pin 3. According to a preferred embodiment, the the coupling is mounted on a slide 8 which slides along a fixed guide 9 in a thrust direction perpendicular to the pin 3 (and therefore perpendicular to a central axis A of the gear 2); the thrust device 7 comprises a spring 10 (or another elastic element) which pushes the slide 8 carrying the coupling member 5 towards the pin 3 with the predetermined force.
Il perno 3 à ̈ provvisto di (almeno) una sfera 11 di riscontro che sporge parzialmente da una superficie laterale del perno 3 rivolta verso l’organo 5 di accoppiamento in modo tale che la superficie laterale interna dell’ingranaggio 2 si appoggi contro la sfera 11 di riscontro quando l’ingranaggio 2 viene spinto verso il perno 3 dall’organo 5 di accoppiamento. The pin 3 is provided with (at least) one check ball 11 which partially protrudes from a lateral surface of the pin 3 facing towards the coupling member 5 so that the internal lateral surface of the gear 2 rests against the abutment ball 11 when the gear 2 is pushed towards the pin 3 by the coupling member 5.
Il piano 4 di supporto presenta una sfera 12 di appoggio anteriore che à ̈ disposta in corrispondenza della sfera 11 di riscontro (ovvero à ̈ disposta in prossimità dell’organo 5 di accoppiamento) e sporge parzialmente dal piano 4 di supporto, e due pattini 13 di appoggio posteriori che sporgono parzialmente dal piano 4 di supporto e sono disposti da lato opposto del perno 3 rispetto alla sfera 12 di appoggio anteriore (ovvero sono disposti lontani dall’organo 5 di riscontro). La sfera 12 di appoggio anteriore presenta una altezza (leggermente) maggiore rispetto ai due pattini 13 di appoggio posteriori, cioà ̈ la sfera 12 di appoggio anteriore à ̈ (leggermente) più in alto rispetto alla sommità dei pattini 13 di appoggio posteriori. Inizialmente, una base inferiore dell’ingranaggio 2 appoggia sia sulla sfera 12 di appoggio anteriore, sia sui pattini 13 di appoggio posteriori e quindi l’ingranaggio 2 à ̈ leggermente inclinato rispetto al piano 4 di supporto orizzontale. Quando l’organo 5 di accoppiamento spinge lateralmente sull’ingranaggio 2 viene determinato un sollevamento della base inferiore dell’ingranaggio 2 rispetto ai pattini 13 di appoggio posteriori in modo tale che la base inferiore dell’ingranaggio 2 appoggi unicamente sulla sfera 12 di appoggio anteriore; in altre parole, per effetto della spinta dell’organo 5 di accoppiamento la base inferiore dell’ingranaggio 2 si solleva rispetto ai pattini 13 di appoggio posteriori compiendo una limitata rotazione sulla sfera 12 di appoggio anteriore. The support plane 4 has a front support sphere 12 which is arranged in correspondence with the check ball 11 (i.e. it is arranged near the coupling member 5) and partially protrudes from the support plane 4, and two runners 13 rear support elements which partially protrude from the support plane 4 and are arranged on the opposite side of the pin 3 with respect to the front support sphere 12 (ie they are arranged far from the abutment member 5). The front support ball 12 has a (slightly) greater height than the two rear support shoes 13, that is, the front support ball 12 is (slightly) higher than the top of the rear support shoes 13. Initially, a lower base of the gear 2 rests both on the front support ball 12 and on the rear support shoes 13 and therefore the gear 2 is slightly inclined with respect to the horizontal support plane 4. When the coupling member 5 pushes laterally on the gear 2, the lower base of the gear 2 is raised with respect to the rear support pads 13 so that the lower base of the gear 2 rests solely on the ball 12 for front support; in other words, due to the effect of the thrust of the coupling member 5, the lower base of the gear 2 is raised with respect to the rear support shoes 13 making a limited rotation on the front support ball 12.
Secondo quanto illustrato nella figura 2, il perno 3 che porta l’ingranaggio 2 à ̈ provvisto di due gruppi di sensori 14 di posizione (tipicamente due terne di sensori 14 di posizione disposti simmetricamente attorno all’asse centrale, anche se in figura 2 sono mostrati, per semplicità , due coppie di sensori diametralmente opposti) che sono disposte lungo il perno 3 a due diverse altezze (cioà ̈ i due gruppi di sensori 14 di posizione sono verticalmente sfalsati lungo la superficie laterale del perno 3). Secondo una preferita forma di attuazione, i sensori 14 di posizione sono realizzati con la tecnologia LVDT (“Linear Variable Differential Transformer†) . In ciascun gruppo di sensori 14 di posizione, i sensori 14 di posizione sono disposti tutti ad una stessa altezza (cioà ̈ i sensori 14 di posizione sono tra loro complanari) e giacciono su di un piano di misura perpendicolare alla superficie laterale esterna del perno 3 ed alla superficie laterale interna dell’ingranaggio 2. Ciascun sensore 14 di posizione à ̈ atto a misurare una distanza esistente tra la superficie laterale esterna del perno 3 e la superficie laterale interna dell’ingranaggio 2. Conoscendo in tre punti diversi di uno stesso piano di misura la distanza esistente tra la superficie laterale esterna del perno 3 e la superficie laterale interna dell’ingranaggio 2 à ̈ possibile determinare nello stesso piano di misura la posizione dell’asse A centrale dell’ingranaggio 2. Conoscendo la posizione dell’asse A centrale dell’ingranaggio 2 in due piani di misura tra loro diversi à ̈ possibile determinare la posizione nello spazio dell’asse A centrale dell’ingranaggio 2. As shown in Figure 2, the pin 3 carrying the gear 2 is provided with two groups of position sensors 14 (typically two triples of position sensors 14 arranged symmetrically around the central axis, even if in the figure 2 shows, for simplicity, two pairs of diametrically opposite sensors) which are arranged along the pin 3 at two different heights (ie the two groups of position sensors 14 are vertically offset along the lateral surface of the pin 3). According to a preferred embodiment, the position sensors 14 are made with LVDT technology (â € œLinear Variable Differential Transformerâ €). In each group of position sensors 14, the position sensors 14 are all arranged at the same height (i.e. the position sensors 14 are coplanar with each other) and lie on a measurement plane perpendicular to the external lateral surface of the pin 3 and to the internal lateral surface of the gear 2. Each position sensor 14 is able to measure a distance existing between the external lateral surface of the pin 3 and the internal lateral surface of the gear 2. Knowing in three different points of one same measurement plane the distance existing between the external lateral surface of the pin 3 and the internal lateral surface of the gear 2 it is possible to determine in the same measuring plane the position of the central axis A of the gear 2. Knowing the position of the central A axis of gear 2 in two different measurement planes It is possible to determine the position in space of the central A axis of the gear premium 2.
Secondo quanto illustrato nella figura 1, l’apparecchiatura 1 comprende un sensore 15 di posizione (di tipo noto, mostrato in modo estremamente schematico) che à ̈ meccanicamente collegato all’organo 5 di accoppiamento (ovvero il sensore 15 di posizione à ̈ solidale all’organo 5 di accoppiamento per spostarsi assieme all’organo 5 di accoppiamento stesso); nella forma di attuazione illustrata nella figura 1, il sensore 15 di posizione à ̈ fissato sulla slitta 8 sulla quale à ̈ montato anche l’ingranaggio 6 maestro. Grazie alla misura fornita dal sensore 15 di posizione à ̈ possibile determinare una distanza D di riferimento che à ̈ correlata o correlabile con l’OBR/OBD (“Over Ball Radius†– “Over Ball Dimension†) dell’ingranaggio 2; in altre parole, la distanza D di riferimento à ̈ pari all’OBR/OBD dell’ingranaggio 2 o, più in generale, à ̈ dipendente in modo diretto all’OBR/OBD dell’ingranaggio 2. Nella forma di attuazione illustrata nelle figure 1 e 2, la distanza D di riferimento à ̈ la distanza esistente tra l’asse A centrale dell’ingranaggio 2 (la posizione nello spazio dell’asse A centrale viene determinato utilizzando le misure fornite dai sensori 14 di posizione come sopra descritto) ed un punto di riferimento dell’organo 5 di accoppiamento (la cui posizione lungo la direzione di spostamento dell’organo 5 di accoppiamento viene determinata dalla misura fornita dal sensore 15 di posizione). Nella forma di attuazione illustrata nelle figure 1 e 2, la distanza D di riferimento à ̈ correlata con l’OBR dell’ingranaggio 2 (cioà ̈ à ̈ dipendente in modo diretto dall’OBR dell’ingranaggio 2); in particolare tra la distanza D di riferimento e l’OBR dell’ingranaggio 2 esiste una differenza che à ̈ dovuta al fatto che la misura dell’OBR richiede che una gola dell’ingranaggio 2 venga impegnata da una sfera (il cui punto più esterno determina il punto da cui viene misurato l’OBR) mentre nella forma di attuazione illustrata nelle figure 1 e 2 le gole dell’ingranaggio 2 sono impegnate dalla dentatura dell’ingranaggio 6 maestro. As shown in Figure 1, the apparatus 1 comprises a position sensor 15 (of a known type, shown in an extremely schematic way) which is mechanically connected to the coupling member 5 (i.e. the position sensor 15 is integral with the coupling member 5 to move together with the coupling member 5 itself); in the embodiment illustrated in Figure 1, the position sensor 15 is fixed on the slide 8 on which the master gear 6 is also mounted. Thanks to the measurement provided by the position sensor 15, it is possible to determine a reference distance D that is correlated or correlatable with the OBR / OBD (â € œOver Ball Radiusâ € â € “â € œOver Ball Dimensionâ €) of the ™ gear 2; in other words, the reference distance D is equal to the OBR / OBD of gear 2 or, more generally, is directly dependent on the OBR / OBD of gear 2. In the form of actuation illustrated in figures 1 and 2, the reference distance D is the distance between the central axis A of the gear 2 (the position in space of the central axis A is determined using the measurements provided by the sensors 14 position as described above) and a reference point of the coupling member 5 (whose position along the direction of movement of the coupling member 5 is determined by the measurement provided by the position sensor 15). In the embodiment illustrated in figures 1 and 2, the reference distance D is correlated with the OBR of gear 2 (that is, it is directly dependent on the OBR of gear 2); in particular between the reference distance D and the OBR of the gear 2 there is a difference which is due to the fact that the measurement of the OBR requires that a groove of the gear 2 be engaged by a ball (the whose outermost point determines the point from which the OBR is measured) while in the embodiment illustrated in Figures 1 and 2 the grooves of the gear 2 are engaged by the teeth of the master gear 6.
Secondo una diversa forma di attuazione, la distanza D di riferimento correlata o correlabile con l’OBR/OBD dell’ingranaggio 2 viene determinata in una stazione di misura indipendente dalla apparecchiatura 1 prima o dopo avere eseguito le misure sull’ingranaggio 2 mediante la apparecchiatura 1; in questo caso, il valore della distanza D di riferimento potrebbe venire fornito alla unità 16 di controllo mediante un dispositivo di ingresso (ad esempio una tastiera fisica o di tipo “touch-screen†). According to a different embodiment, the reference distance D correlated or correlatable with the OBR / OBD of the gear 2 is determined in a measuring station independent of the equipment 1 before or after having performed the measurements on the gear 2 by means of the equipment 1; in this case, the value of the reference distance D could be supplied to the control unit 16 by means of an input device (for example a physical or â € œtouch-screenâ € keyboard).
Infine, secondo quanto illustrato nella figura 1 l’apparecchiatura 1 comprende una unità 16 di controllo che sovraintende al funzionamento della apparecchiatura 1 ed in particolare riceve le misure fornite dai sensori 14 di posizione accoppiati al perno 3 e la misura fornita dal sensore 15 di posizione meccanicamente collegato all’organo 5 di accoppiamento. Finally, according to what is illustrated in Figure 1, the equipment 1 comprises a control unit 16 which supervises the operation of the equipment 1 and in particular receives the measurements provided by the position sensors 14 coupled to the pin 3 and the measurement provided by the sensor 15 of position mechanically connected to the coupling member 5.
In uso, l’unità 16 di controllo utilizza le misure fornite dai sensori 14 di posizione per determinare, secondo le modalità sopra descritte, la posizione nello spazio dell’asse A centrale dell’ingranaggio 2. Inoltre, l’unità 16 di controllo utilizza la misura fornita dal sensore 15 di posizione per determinare, secondo le modalità sopra descritte, la distanza D di riferimento. In use, the control unit 16 uses the measurements provided by the position sensors 14 to determine, according to the methods described above, the position in space of the central axis A of the gear 2. Furthermore, the unit Control 16 uses the measurement supplied by the position sensor 15 to determine, according to the methods described above, the reference distance D.
L’unità 16 di controllo determina gli errori di costruzione dell’ingranaggio 2 (cioà ̈ l’errore di conicità e l’errore di angolo di elica) in funzione della posizione nello spazio dell’asse A centrale dell’ingranaggio 2; in particolare, l’unità 16 di controllo determina gli errori di costruzione dell’ingranaggio 2 in funzione dello scostamento tra la posizione effettiva nello spazio e la posizione ideale nello spazio dell’asse A centrale dell’ingranaggio 2. Nella forma di attuazione illustrata nelle figure 1 e 2, in assenza di errori di costruzione l’asse A centrale dell’ingranaggio 2 sarebbe perfettamente parallelo all’asse centrale del perno 3 e quindi in funzione delle inclinazioni dell’asse A centrale dell’ingranaggio 2 rispetto all’asse centrale del perno 3 à ̈ possibile determinare gli errori di costruzione dell’ingranaggio 2. Assumendo che l’asse centrale del perno 3 sia perfettamente verticale, l’errore di conicità à ̈ funzione dell’inclinazione dell’asse A centrale dell’ingranaggio 2 rispetto ad un primo asse orizzontale (quindi perpendicolare all’asse centrale del perno 3) perpendicolare al piano del foglio della figura 1, e l’errore di elica à ̈ funzione dell’inclinazione dell’asse A centrale dell’ingranaggio 2 rispetto ad un secondo asse orizzontale (quindi perpendicolare all’asse centrale del perno 3) giacente nel piano del foglio della figura 1 (quindi il secondo asse orizzontale à ̈ perpendicolare al primo asse orizzontale). The control unit 16 determines the construction errors of gear 2 (i.e. the conicity error and the helix angle error) as a function of the position in space of the central A axis of the ™ gear 2; in particular, the control unit 16 determines the construction errors of gear 2 as a function of the deviation between the actual position in space and the ideal position in space of the central axis A of the gear 2. In the form actuation illustrated in figures 1 and 2, in the absence of construction errors the central axis A of the gear 2 would be perfectly parallel to the central axis of the pin 3 and therefore as a function of the inclinations of the central axis A of the Gear 2 with respect to the central axis of pin 3 it is possible to determine the construction errors of gear 2. Assuming that the central axis of pin 3 is perfectly vertical, the taper error is a function of the inclination of the central axis A of the gear 2 with respect to a first horizontal axis (therefore perpendicular to the central axis of the pin 3) perpendicular to the plane of the sheet of figure 1, and the helix error à ̈ function of the inclination of the central axis A of the gear 2 with respect to a second horizontal axis (therefore perpendicular to the central axis of the pin 3) lying in the plane of the sheet of figure 1 (therefore the second horizontal axis is perpendicular to the first horizontal axis).
Inoltre, l’unità 16 di controllo determina, per ciascun errore di costruzione dell’ingranaggio 2, un valore di correzione in funzione della distanza D di riferimento e quindi corregge, applicando il valore di correzione, ciascun errore di costruzione determinato in funzione della posizione nello spazio dell’asse A centrale dell’ingranaggio 2. In altre parole, à ̈ stato scoperto sperimentalmente ed in modo assolutamente sorprendente ed inaspettato che la misura degli errori di costruzione dell’ingranaggio 2 fornita dall’apparecchiatura 1 viene influenzata dall’OBR/OBD dell’ingranaggio 2, ovvero a parità di errori di costruzione fisicamente presenti in un ingranaggio 2, la misura degli errori di costruzione dell’ingranaggio 2 fornita dall’apparecchiatura 1 varia (in modo indesiderato) al variare dell’OBR/OBD dell’ingranaggio 2. Per aumentare in modo evidente la precisione della misura degli errori di costruzione dell’ingranaggio 2 fornita dall’apparecchiatura 1 rispetto alla misura ottenuta con macchine a coordinate quali evolventimetri da laboratorio à ̈ stato quindi scoperto che à ̈ possibile applicare alla misura degli errori di costruzione un valore di correzione che dipende dalla distanza D di riferimento (che à ̈ correlata o correlabile con l’OBR/OBD dell’ingranaggio 2). Furthermore, the control unit 16 determines, for each construction error of the gear 2, a correction value as a function of the reference distance D and then corrects, applying the correction value, each construction error determined as a function of of the position in space of the central axis A of gear 2. In other words, it has been discovered experimentally and in an absolutely surprising and unexpected way that the measurement of the construction errors of gear 2 provided by equipment 1 is influenced by the OBR / OBD of gear 2, i.e. with the same construction errors physically present in a gear 2, the measurement of the construction errors of gear 2 provided by equipment 1 varies (in an undesirable way ) as the OBR / OBD of the gear 2 varies. To clearly increase the accuracy of the measurement of the construction errors of the gear 2 provided by the equipment to 1 with respect to the measurement obtained with coordinate machines such as laboratory involute meters, it was therefore discovered that it is possible to apply to the measurement of construction errors a correction value that depends on the reference distance D (which is correlated or correlated with the OBR / OBD of the gear 2).
Per determinare, per ciascun errore di costruzione, il valore di correzione in funzione della distanza D di riferimento à ̈ possibile utilizzare una tabella costruita sperimentalmente oppure una funzione matematica quale una equazione costruita sperimentalmente e/o teoricamente. To determine, for each construction error, the correction value as a function of the reference distance D, it is possible to use an experimentally constructed table or a mathematical function such as an experimentally and / or theoretically constructed equation.
Nella apparecchiatura 1 illustrata nelle figure 1 e 2, in uso l’unità 16 di controllo determina (pilotando il motore elettrico) una rotazione (a bassa velocità ) dell’ingranaggio 6 maestro, dopo avere accoppiato l’ingranaggio 6 maestro con l’ingranaggio 2, per determinare una corrispondente rotazione dell’ingranaggio 2 e quindi determinare gli errori di costruzione dell’ingranaggio 2 in più punti diversi. In altre parole, la prova prevede di fare compiere all’ingranaggio 2 almeno una rotazione completa per fare in modo che tutti i denti dell’ingranaggio 2 ingranino ad un certo istante della prova con i denti dell’ingranaggio 6 maestro (ovviamente à ̈ possibile che vengano compiuti più giri completi dell’ingranaggio 2 per avere una ridondanza di dati su cui effettuare delle medie per ridurre l’incidenza degli errori accidentali). In the apparatus 1 illustrated in Figures 1 and 2, in use the control unit 16 determines (driving the electric motor) a rotation (at low speed) of the master gear 6, after having coupled the master gear 6 with gear 2, to determine a corresponding rotation of gear 2 and therefore determine the construction errors of gear 2 in several different points. In other words, the test involves making gear 2 make at least one complete rotation to make all the teeth of gear 2 mesh at a certain instant of the test with the teeth of master gear 6 (obviously It is possible that more complete revolutions of gear 2 are made to have a redundancy of data on which to make averages to reduce the incidence of accidental errors).
Nella apparecchiatura 1 illustrata nelle figure 1 e 2, l’organo 5 di accoppiamento comprende l’ingranaggio 6 maestro che viene portato a contatto dell’ingranaggio 2 e determina, ruotando, una corrispondente rotazione dell’ingranaggio 2. Secondo la forma di attuazione illustrata nelle figure 3-10, l’organo 5 di accoppiamento comprende, al posto dell’ingranaggio 6 maestro, una testa 17 provvista di due sfere 18 di accoppiamento che sono tra loro distanziate e sono atte ad inserirsi all’interno delle gole della dentatura dell’ingranaggio 2. Preferibilmente, ma non necessariamente, le due sfere 18 di accoppiamento dell’organo 5 di accoppiamento sono atte ad inserirsi all’interno di una stessa gola della dentatura dell’ingranaggio 2. Secondo una preferita forma di attuazione, il diametro di ciascuna sfera 18 di accoppiamento à ̈ pari al diametro della sfera che viene utilizzata per misurare l’OBR/OBD dell’ingranaggio 2. Preferibilmente, la testa 17 presenta una forma a forchetta ed à ̈ provvista di due rebbi 19, ciascuno dei quali supporta una corrispondente sfera 18 di accoppiamento. In the apparatus 1 illustrated in Figures 1 and 2, the coupling member 5 comprises the master gear 6 which is brought into contact with the gear 2 and determines, by rotating, a corresponding rotation of the gear 2. According to embodiment illustrated in Figures 3-10, the coupling member 5 comprises, instead of the master gear 6, a head 17 provided with two coupling balls 18 which are spaced apart and are suitable for fitting into the Inside of the grooves of the toothing of the gear 2. Preferably, but not necessarily, the two coupling balls 18 of the coupling member 5 are able to fit inside the same groove of the toothing of the gear 2 According to a preferred embodiment, the diameter of each coupling ball 18 is equal to the diameter of the ball which is used to measure the OBR / OBD of the gear 2. Preferably, the head 17 has a shape but fork-shaped and is provided with two prongs 19, each of which supports a corresponding coupling ball 18.
Secondo una diversa forma di attuazione non illustrata, la testa 17 invece delle due sfere 18 di accoppiamento presenta un singolo dente che si inserisce all’interno di una gola della dentatura dell’ingranaggio 2. According to a different embodiment not shown, the head 17 instead of the two coupling balls 18 has a single tooth which fits inside a groove of the toothing of the gear 2.
Come già descritto per l’apparecchiatura 1 illustrata nelle figure 1 e 2, anche nella apparecchiatura 1 illustrata nelle figure 3-10 l’organo 5 di accoppiamento, e quindi la testa 17, à ̈ mobile lungo la direzione di spinta, in questo caso unicamente lungo la direzione di spinta, che à ̈ perpendicolare all’asse A centrale dell’ingranaggio 2. As already described for the apparatus 1 illustrated in Figures 1 and 2, also in the apparatus 1 illustrated in Figures 3-10 the coupling member 5, and therefore the head 17, is movable along the thrust direction, in this case only along the thrust direction, which is perpendicular to the central axis A of the gear 2.
Secondo quanto illustrato nella figura 3, la testa 17 à ̈ portata dalla slitta 8 che à ̈ montata scorrevole lungo la direzione di spinta perpendicolare all’asse A centrale dell’ingranaggio 2; in questa forma di attuazione il dispositivo 7 di spinta comprende una coppia di molle 10 che sono disposte da lati opposti della testa 17 e spingono sulla slitta 10. Anche in questa forma di attuazione, il sensore 15 di posizione à ̈ meccanicamente accoppiato alla slitta 8. As illustrated in Figure 3, the head 17 is carried by the slide 8 which is mounted sliding along the thrust direction perpendicular to the central axis A of the gear 2; in this embodiment the thrust device 7 comprises a pair of springs 10 which are arranged on opposite sides of the head 17 and push on the slide 10. Also in this embodiment, the position sensor 15 is mechanically coupled to the slide 8 .
Secondo quanto illustrato nelle figure 4 e 5, la distanza D di riferimento determinata in funzione della misura fornita dal sensore 15 di posizione à ̈ pari all’OBR, in quanto, come detto in precedenza, le sfere 18 della testa 17 presentano un diametro pari al diametro della sfera che viene utilizzata per misurare l’OBR/OBD dell’ingranaggio 2. According to what is illustrated in Figures 4 and 5, the reference distance D determined as a function of the measurement provided by the position sensor 15 is equal to the OBR, since, as previously mentioned, the balls 18 of the head 17 have a diameter equal to the diameter of the sphere that is used to measure the OBR / OBD of the gear 2.
Il metodo sopra descritto per la misura degli errori di costruzione dell’ingranaggio 2 presenta numerosi vantaggi. The method described above for measuring construction errors of gear 2 has numerous advantages.
In primo luogo, grazie alla compensazione determinata dai valori di correzione, il metodo sopra descritto permette di determinare con estrema precisione l’entità degli errori di costruzione dell’ingranaggio 2; prove sperimentali hanno evidenziato che la precisione raggiungibile grazie alla compensazione determinata dai valori di correzione à ̈ paragonabile alla precisione ottenibile mediante un evolventimetro da laboratorio. First of all, thanks to the compensation determined by the correction values, the method described above allows to determine with extreme precision the extent of construction errors of gear 2; Experimental tests have shown that the precision achievable thanks to the compensation determined by the correction values is comparable to the precision obtainable using a laboratory involute meter.
Inoltre, il metodo sopra descritto à ̈ di facile ed economica implementazione in quanto richiede una modesta modifica “hardware†(l’aggiunta del sensore 15 di posizione) che non comporta modifiche sostanziali della struttura, ed una modesta modifica “software†(il calcolo e l’applicazione dei valori di correzione) che non richiede né una potenza di calcolo elevata, né una grande occupazione di memoria. In particolare, il metodo sopra descritto può venire implementato anche in una apparecchiatura esistente priva del sensore 15 di posizione semplicemente eseguendo la misura della distanza D di riferimento in una stazione di misura esterna. Furthermore, the method described above is easy and inexpensive to implement as it requires a modest â € œ hardwareâ € modification (the addition of the position sensor 15) which does not involve substantial changes to the structure, and a modest â € œsoftwareâ € modification. (the calculation and application of the correction values) which does not require a high computing power, nor a large memory occupation. In particular, the method described above can also be implemented in an existing apparatus without the position sensor 15 simply by measuring the reference distance D in an external measuring station.
L’apparecchiatura 1 illustrata nelle figure 3-10 risulta particolarmente economica, compatta e flessibile, in quanto l’ingranaggio 6 maestro (che à ̈ di complessa e costosa realizzazione e deve venire di volta in volta sostituito quando cambia il tipo di ingranaggio 2 da controllare) à ̈ sostituito dalla testa 17 provvista delle due sfere 18 di riscontro che à ̈ decisamente più semplice ed economica da realizzare. Inoltre, l’apparecchiatura 1 illustrata nelle figure 3-10 non prevede alcuna motorizzazione dell’organo 5 di accoppiamento in quanto tutte le movimentazioni sono eseguite (con facilità e senza alcuno sforzo) manualmente dall’operatore. The apparatus 1 illustrated in figures 3-10 is particularly economical, compact and flexible, as the master gear 6 (which is complex and expensive to manufacture and must be replaced from time to time when the type of gear changes 2 to be checked) is replaced by the head 17 provided with the two matching spheres 18 which is much simpler and cheaper to make. Furthermore, the apparatus 1 illustrated in Figures 3-10 does not provide for any motorization of the coupling member 5 as all the movements are performed (easily and without any effort) manually by the operator.
Claims (10)
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| IT000354A ITBO20110354A1 (en) | 2011-06-20 | 2011-06-20 | METHOD AND EQUIPMENT FOR THE MEASUREMENT OF A CONSTRUCTION ERROR OF A GEAR WITH EXTERNAL DENTAL GEAR |
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Applications Claiming Priority (1)
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Family Applications (1)
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| IT000354A ITBO20110354A1 (en) | 2011-06-20 | 2011-06-20 | METHOD AND EQUIPMENT FOR THE MEASUREMENT OF A CONSTRUCTION ERROR OF A GEAR WITH EXTERNAL DENTAL GEAR |
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Citations (1)
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|---|---|---|---|---|
| EP1593950A1 (en) * | 2004-05-07 | 2005-11-09 | Klingelnberg GmbH | Device for testing the radial runout of gears |
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2011
- 2011-06-20 IT IT000354A patent/ITBO20110354A1/en unknown
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| EP1593950A1 (en) * | 2004-05-07 | 2005-11-09 | Klingelnberg GmbH | Device for testing the radial runout of gears |
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