CH651659A5

CH651659A5 - Maschine zum pruefen von schraegverzahnten zahnraedern.

Info

Publication number: CH651659A5
Application number: CH9546/80A
Authority: CH
Inventors: Hans Spaeth
Original assignee: Maag Zahnraeder & Maschinen Ag
Priority date: 1980-12-23
Filing date: 1980-12-23
Publication date: 1985-09-30
Also published as: IT1139898B; DE3114705C2; JPS57132016A; GB2090089B; US4373268A; DE3114705A1; GB2090089A; IT8125430A0

Description

Die Erfindung betrifft eine Maschine zum Prüfen von schrägverzahnten Zahnrädern, mit einem T aster und mit einer mit einem Radiusgeber und einem Winkelgeber verbundenen Einrichtung zur Kompensation der verschiedenen Tasterspitzengrössen und Zahnschrägungswinkel.

Bei einer bekannten Maschine dieser Art (Prospekt A 59-D 3.77-2000u, veröffentlicht im März 1977, der Firma Maag-Zahnräder Aktiengesellschaft) wird bei Profilmessungen zwar eine Kompensation für die verschiedenen Tasterspitzengrössen und für die Zahnschrägungswinkel vorgenommen, es lässt sich dafür über Dekadenschalter aber nur eine begrenzte Anzahl von diskreten Tasterspitzengrössen einstellen, für die dann über ein Potentiometer die Kompensation für den Zahnschrägungswinkel erfolgt. Die Kompensation mittels Potentiometer ist naturge-mäss nicht sehr genau, so dass sich der mit dem Tasterradius und dem Zahnschrägungswinkel korrigierte Nullpunkt, der benötigt wird, wenn auf einer Prüfmaschine über dem Wälzweg gemessene Diagramme anschliessend in einer Bearbeitungsmaschine verwendet werden sollen, nur ebenso ungenau ermitteln lässt.

Weiter sind die mit dem Potentiometer vorgenommenen Kompensationen schon auf der Prüfmaschine kaum reproduzierbar, da es praktisch unmöglich ist, bei einer späteren Messung das Potentiometer genau wieder auf denselben Wert einzustellen. 5 Weiter liefert die bekannte Prüfmaschine nur Messwerte im Normalschnitt, d. h. durch zur Zahnflanke normale Auslenkungen des Tasters gemessene Werte. In Bearbeitungsmaschinen erfolgt die Bearbeitung der Flanken von Zahnrädern aber immer von der Stirnebene aus, weshalb Messwerte im Stirnschnitt io benötigt werden, die die bekannte Maschine nicht liefert.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Maschine zum Prüfen von schrägverzahnten Zahnrädern so zu verbessern, dass sie in der Lage ist, einen sehr genauen und reproduzierbaren Wert für den Nullpunkt des Wälzlagers, d. h. für dessen Anfang in Beziehung 15 zu einer Maschinenmitte. Ausserdem soll es möglich sein, die Messergebnisse im Stirnschnitt zu erhalten.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Darüber hinaus können die Merkmale der Ansprüche 2 und 3 verwirklicht sein. 20 Gemäss dem Kennzeichen des Patentanspruchs 1 wird ein Korrekturzähler durch die Maschinenmitte gestartet und erst dann, wenn ein Vergleicher feststellt, dass die von dem Korrekturzähler gezählten Schritte, die ein bestimmter Bruchteil des Produkts aus dem Tasterradius und dem Kosinus des Schrä-25 gungswinkels sind, gleich diesem Produkt sind, wird der Wälzwegzähler gestartet. Dadurch wird der Profilanfang bezüglich der Maschinenmitte äusserst genau und vor allem äusserst genau reproduzierbar festgelegt.

Gemäss dem Kennzeichen des Anspruchs 3 erfolgt eine digi-30 tale Multiplikation des von dem Taster ermittelten Messwertes mit dem Kehrwert des Kosinus des Schrägungswinkels, wodurch als Ergebnis Messwerte im Stirnschnitt geliefert werden.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. 35 Es zeigt:

Fig. 1 eine Maschine nach der Erfindung zum Prüfen von schrägverzahnten Zahnrädern;

Fig. 2a eine Teilansicht der Maschine von Fig. 1, in der die Beziehung zwischen einer Zahnflanke, die gerade geprüft wird, 40 und dem Taster dargestellt ist;

Fig. 2b ein Erläuterungsdiagramm;

Fig. 3 eine Digitalschaltungsanordnung zum genauen Starten eines Wälzwegzählers;

Fig. 4 ein Erläuterungsdiagramm, dass die Beziehung zwischen 45 einem Messwert a und dem Zahnschrägungswinkel ßb zeigt, und

Fig. 5 eine Digitalschaltungsanordnung zum Umrechnen von im Normalschnitt erhaltenen Messwerten in Messwerte im Stirnschnitt.

Fig. 1 zeigt den Gesamtaufbau einer Maschine zum Prüfen von 50 schrägverzahnten Zahnrädern. Ein Prüfling 1 sitzt auf einem drehbaren Dorn 2. Auf dem gleichen Dorn ist eine zylindrische Scheibe 3 befestigt, deren Durchmesser dem Grundkreisdurchmesser des Prüflings entspricht. Diese Grundkreisscheibe wird mit einem Zustellschlitten 4 an ein Wälzlineal 5 angepresst. 55 Wenn ein Wälzschlitten 6 in Pfeilrichtung bewegt wird, so wälzt die unter Federdruck anliegende Grundkreisscheibe schlupffrei am Lineal ab. Während dieser Wälzbewegung bleibt die Schneide des auf einem Messschlitten 7 angeordneten Tasters 8 federnd an die zu prüfende Zahnflanke des Prüflings angedrückt. 60 Die Tasterschneide steht genau über der Kante des Lineals. Ist das Flankenprofil evolventenförmig, so verharrt der T aster in seiner Lage. Sind dagegen Abweichungen von der Evolventenform vorhanden, so wird er jeweils um den Betrag der Abweichung (in Fig. 4 mit a bezeichnet) ausgelenkt. Die Tasterauslen-65kungen werden in einem elektronischen Mess- und Schreibgerät 9 übersetzt und aufgezeichnet. Die Tasterauslenkung ist in Fig. 2a durch einen Doppelpfeil auf der Normalen zur Zahnflanke angedeutet.

Eine Nutenscheibe 10 am Messschlitten 7 wird optisch auf den Schrägungswinkel des jeweiligen Zahnrades eingestellt. Bei der Zahnrichtungsprüfung bleibt der Wälzschlitten 6 in jener Stellung fixiert, in welcher derTaster 8 die Zahnflanke an der gewünschten Profilstelle berührt. Wird der Messschlitten und mit ihm die Nutenscheibe in senkrechter Richtung verschoben, so erhält das durch einen Nutenstein 11 geführte Lineal eine Bewegung. Die unter Federdruck am Lineal anliegende Grundkreisscheibe 3 und mit ihr der Prüfling 1 werden dadurch verdreht. Der unter Federdruck an der Zahnflanke 12 anliegende Taster 8 wird somit, relativ gesehen, einer Zahnlinie mit theoretisch richtiger Zahnschräge entlanggeführt. Jede Abweichung, welche die Zahnschräge des Prüflings 1 gegenüber dem optisch eingestellten Schrägungswinkel aufweist, bewirkt wiederum eine Ausenkung des Tasters, die wieder im elektronischen Mess- und Schreibgerät vergrössert und als Abweichung von der geraden Linie auf einem Diagrammstreifen 13 aufgezeichnet wird.

Fig. 2a zeigt die Beziehung zwischen dem Taster 8 und der zu prüfenden Zahnflanke 12, an der er anliegt. Die Spitze des Tasters 8 hat einen Radius r. Da der Berührungspunkt B zwischen dem Taster 8 und der Zahnflanke 12 um den Schrägungswinkel ßb unterhalb einer durch den Mittelpunkt der Spitze des Tasters 8 gezogenen horizontalen Linie liegt, muss bei der Aufzeichnung eines Profildiagramms auf der Prüfmaschine die Strecke r-cosßb berücksichtigt werden, um einen genauen Nullpunkt für den Anfang des Profildiagramms zu erhalten, damit dieses von der Prüfmaschine auf eine Bearbeitungsmaschine übertragen werden kann. Weiter ist wichtig, dass dieser Nullpunkt möglichst genau reproduzierbar ist, was mit dem Potentiometer bei der bekannten Maschine, wie eingangs dargelegt, nicht möglich ist. Der genaue Nullpunkt legt den genauen Anfang des Wälzweges im Raum, d. h. in Beziehung zur Maschine fest. Zur Ermittlung dieses Nullpunktes wird bei der hier beschriebenen Maschine eine Digitalschaltungsanordnung mit einem Hauptoder Wälzwegzähler und einem Hilfs- oder Korrekturzähler benutzt, wobei der Korrekturzähler so lange zählt, bis sein Zählerstand dem Wert der Strecke r-cosßb entspricht, woraufhin der Wälzwegzähler gestartet wird, was nun im folgenden unter Bezugnahme auf Fig. 3 ausführlich beschrieben wird.

Ein Winkelgeber 30, an welchem der Schrägungswinkel ßb der Zahnflanke des Prüflings 1 eingestellt wird, gibt eine dem Schrägungswinkel entsprechende, binärcodierte Winkeladresse an einen Speicher 31 ab, der an den Speicheradressen die Kosinusfunktionen der Schrägungswinkel enthält. Der Speicher gibt binärcodierte Daten als Multiplikator cosßb an eine Digital-Digital-Multiplizierschaltung 32 ab. Diese empfängt weiter aus einem digitalen Radiusgber 42 den binärcodierten Tasterradius r und bildet das Produkt aus dem Tasterradius und dem Multiplikator, d. h. r-cosßb, das in binärcodierter Form an einen Digital-Analog (D/A)-Wandler 33 abgegeben wird, welcher r-cosßb an einen Eingang eines Vergleichers 34 anlegt.

Ein Referenzgeber 35, der eine Referenzspannung liefert, gibt diese über einen A/D-Wandler 36 als binärcodierte Referenzwerte ARef an eine zweite Digital-Digital-Multiplizierschaltung 37 ab. Die Grösse der Referenzwerte ARef ergibt sich aus der Darstellung in Fig. 2b. Die Strecke r-cosßb ist bekannt und festgelegt. Die aus den Werten AS und ARef gebildete Treppen651 659

kurve kann hinsichtlich AS oder ARef variiert werden. In vorliegendem Fall legt aber ein Weggeber 38 die zu zählenden Wegschritte AS fest, so dass dadurch die Amplitudenschritte ARef in Fig. 2b automatisch festgelegt sind. Wenn beispielsweise einem Tasterradius von 10 mm eine Spannung von 10 V entspricht, so legen die Schritte AS des Weggebers die Auflösung der Korrekturstrecke in ARef fest.

Der Ausgang des Weggebers 38 ist mit den Eingängen eines Korrekturzählers 39 und eines Wälzwegzählers 40 verbunden. Am Beginn der Prüfung beginnt ab der Maschinenmitte (in Fig. 3 durch einen Block 41 angedeutet) der Korrekturzähler 39 die von dem Weggeber 38 gelieferten Schritte AS zu zählen und gibt seinen jeweiligen Zählerstand als binärcodierten Multiplikator andieDigital-Digital-Multiplizierschaltung37 ab. Zu dieser Zeit zählt der Wälzwegzähler noch nicht, da er nur durch ein Ausgangssignal des Vergleichers 34 gestartet werden kann. Die Multiplizierschaltung 37 bildet das Produkt aus dem Referenzwert ARef und dem Multiplikator AS, das über einen D/A-Wandler 48 an einem zweiten Eingang des Vergleichers 34 angelegt wird. In dem Augenblick, in welchem die beiden an dem Vergleicher 34 anliegenden Eingangssignale gleich sind, d.h. der Nullpunkt erreicht ist, gibt der Vergleicher 34 das Startsignal an den Wälzwegzähler 40, der nun den tatsächlichen Wälzweg zählt, dessen Anfang somit eine genau definierte Lage in bezug auf die Maschinenmitte hat.

Der Taster misst die Zahnflanke 12 im Normalschnitt aus, d. h. normal zur Zahnflanke. Das Messergebnis im Normalschnitt, das vom Taster 8 geliefert wird, ist in Fig. 4 mit a bezeichnet. Da später auf einer Bearbeitungsmaschine, in der das mit der Prüfmaschine erzielte Diagramm benutzt wird, die Bearbeitung der Zahnflanken immer von der Stirnebene aus erfolgt, müssen die Messwerte im Stirnschnitt vorliegen, d. h. die Prüfmaschine muss statt der Werte a die Werte

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cosßb liefern. Bei grossen Zahnrädern liesse sich diese Korrektur zwar vernachlässigen, bei kleinen Zahnrädern ist sie aber unerlässlich. Für den Übergang von der Messung im Normalschnitt auf Messwerte im Stirnschnitt wird die in Fig. 5 gezeigte Digitalschaltungsanordnung verwendet, die nun beschrieben wird.

Der Winkelgeber 30 gibt binärcodierte Winkeladressen an einen Speicher 43 ab, der die Kehrwerte der trigonometrischen Funktionen cosßb, d. h. l/cosßb enthält. Der Speicher 43, der hier als gesonderter Block dargestellt ist, ist in der Praxis ein Teil des Speichers 31. Der Speicher 43 gibt die binärcodierten Daten von l/cosßb als Multiplikator an eine dritte Digital-Digital-Multipli-zierschaltung 44 ab. Der im Normalschnitt ermittelte Messwert a wird über einen Messwertfühler 45 an einen A/D-Wandler 46 abgegeben, der dann die binärcodierten digitalen Messwerte a an einen weiteren Eingang der Digital-Digital-Multiplizierschaltung 44 abgibt. Diese bildet das Produkt aus dem Messwert a und dem von dem Speicher 43 gelieferten Multiplikator und gibt dieses Produkt binärcodiert an einen D/A-Wandler 47 ab, an dessen Ausgang als Ergebnis der Messwert im Stirnschnitt, d.h. a-l/cosßb erhalten wird.

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5 Blatt Zeichnungen

Claims

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PATENTANSPRÜCHE

1. Maschine zum Prüfen von schrägverzahnten Zahnrädern mit einer Abtasteinrichtung und mit einer mit einem Radiusgeber und einem Winkelgeber verbundenen Einrichtung zur Kompensation der verschiedenen Tasterspitzengrössen und Zahn-schrägungswinkel, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompensationseinrichtung einen Winkelgeber (30) aufweist, der eine dem eingestellten Zahnschrägungswinkel (ßb) entsprechende binärcodierte Adresse an einen Speicher (31) für trigonometrische Winkelfunktionen abgibt, dessen Ausgangsdaten einen den Zahnschrägungswinkel angebenden binärcodierten ersten Multiplikator darstellen, der einer ersten Digital-Digital-Multiplizier-schaltung (32) zugeführt wird, die ihn mit einem von dem Radiusgeber (42) gelieferten binärcodierten Wert des Tasterspitzenradius multipliziert, dass das Ausgangssignal der ersten Digi-tal-Digital-Multiplizierschaltung (32) über einen ersten D/A-Wandler (33) an einen Eingang eines Vergleichers (34) angelegt wird, dass ein Weggeber (38) über einen Korrekturzähler (39) einen ab der Maschinenmitte in Schritten (AS) gezählten binärcodierten Wert an einen Eingang einer zweiten Digital-Digital-Multiplizierschaltung (37) abgibt, die über einen weiteren Eingang binärcodierte Referenzwerte (ARef), welche der Quotient aus dem von der ersten Digital-Digital-Multiplizierschaltung (32) gelieferten Produkt und den Schritten (AS) sind, empfängt und das Produkt aus den Schritten (AS) und den Referenzwerten (ARef) bildet und über einen zweiten D/A-Wandler (48) an einem zweiten Eingang des Vergleichers (34) anlegt, der, wenn seine beiden Eingangssignale gleich sind, ein Ausgangssignal liefert, das einen Wälzwegzähler (40) startet.
2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Speicher (31) die Kosinusfunktionen des Schrägungswinkels enthält, so dass der erste D/A-Wandler (33) als Ausgangssignal das Produkt aus dem Tasterspitzenradius (r) und dem Kosinus des Zahnschrägungswinkels (ßb) liefert.
3. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtasteinrichtung einen mit dem Winkelgeber (30) verbundenen Speicher (43) aufweist, der den Kehrwert der Kosinusfunktion des Zahnschrägungswinkels (ßb) enthält und binärcodierte Ausgangssignale als Multiplikator an eine Digital-Digital-Multiplizierschaltung (44) abgibt, die ausserdem aus einem mit dem Taster (8) verbundenen Messwertfühler (45), der Messwerte im Normalschnitt liefert, Messwerte (a) binärcodiert empfängt und das Produkt Messwert mal Multiplikator an einen D/A-Wandler (47) abgibt, der an seinem Ausgang den Messwert im Stirnschnitt liefert.