CH654657A5 - Steueranordnung fuer eine zahnradpruefmaschine. - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Steueranordnung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.

Eine bekannte Zahnradprüfmaschine, für die diese Steueranordnung vorgesehen ist, ist in Fig. 1 dargestellt, anhand welcher zunächst kurz das Messprinzip einer solchen Zahnradprüfmaschine erläutert wird:

Bei der Profilprüfung wird der Wälzschlitten 10 durch den stufenlos regelbaren Profilmessantriebsmotor 12 verschoben. Über das Hebelsystem 14 wird dadurch das auf Kugelführungen gelagerte Wälzlineal 16 bewegt. An diesem rollt der Wälzzylinder 18 schlupffrei ab. Dessen Drehbewegung wird durch eine Magnetkupplung auf die Werkstückspindel 20 übertragen. Das Hebelsystem 14 wird, wenn die Bedienungsperson an der Maschine den Grundkreisdurchmesser einstellt, durch den Zustellschlitten 22 zwangsläufig so verändert, dass die erzeugte Relativbewegung zwischen dem Taster 24 und dem Prüfzahnrad 26 immer genau der Wälzung entspricht, welche durch Abrollen des Prüfzahnrades auf seinem Verzahnungsgrundkreis entstehen würde. Die Relativbewegung zwischen dem Taster 24 und der Zahnflanke des Prüf-zahnrades 26 entspricht daher genau einer mit dem Grundkreis des Prüfzahnrades übereinstimmenden Evolvente. Wenn das Zahnprofil von der genauen Evolventenform abweicht, so wird der Taster 24 entsprechend ausgelenkt. Die Tasterauslenkung wird von einem nicht dargestellten Registriergerät angezeigt und entsprechend der gewählten Ver-grösserung aufgezeichnet.

Beim Prüfen der Zahnrichtung wird die Kulissenscheibe 28 um den Betrag des Grundschrägungswinkels gedreht, und der Vertikalschlitten 30 wird durch den Helixmessantriebs-motor 32 bewegt, während der Wälzschlitten 10 stillsteht. Infolge der Schrägstellung der Kulissenscheibe 28 verschiebt sich der Helixschlitten 34, wodurch das Hebelsystem 14 wiederum das Wälzlineal 16 bewegt und das Prüfzahnrad 26 gedreht wird. Aus der Drehung des Prüfzahnrades 26 und der vertikalen Bewegung des Tasters 24 resultiert eine Relativbewegung in Form einer Schraubenlinie, deren Steigung, bezogen auf den Grundkreiszylinder des Prüfzahnrades, genau dem eingestellten Schrägungswinkel entspricht. Der Taster 24 bewegt sich somit längs einer Flankenlinie auf-oder abwärts. Jede Abweichung der Zahnflanke von der theoretischen Schraubenlinie bewirkt eine Auslenkung des Tasters, die vom Registriergerät angezeigt und entsprechend der gewählten Vergrösserung aufgezeichnet wird.

Es hat sich bei solchen Zahnradprüfmaschinen herausgestellt, dass die geforderte Prüfgenauigkeit nur bei Zahnrädern bis zu einem Durchmesser von 1,60 m und bis zu einem Gewicht von 61 eingehalten werden kann. Bei Zahnrädern grösseren Durchmessers und grösseren Gewichts wird das gesamte Messsystem so schwingungsempfindlich, dass genaue Messungen, insbesondere in der Anfangsphase der Messung an jeder Zahnflanke, nicht mehr möglich sind. Die Trägheit der Prüfzahnräder ist dann nämlich so gross, dass bei der Kraftübertragung von dem Schlittensystem über das Hebelsystem und das Wälzlineal auf das Prüfzahnrad, um dieses in Drehung zu versetzen, Eigenschwingungen der Maschine angeregt werden, die das Messergebnis so verfälschen, dass es unbrauchbar ist. Bei der vorstehend beschriebenen bekannten Zahnradprüfmaschine ist zwar der Hilfsan-trieb 36 vorgesehen, dessen Drehmoment auf weiter unten noch näher beschriebene Weise so eingestellt wird, dass er u. a. sämtliche Lagerreibungen im Bereich der Werkstückspindel 20 kompensiert, bei jedem Mess vorgang, der an jeder Zahnflanke erneut beginnt, stellen sich wegen nicht ausreichender Steifigkeit der Anordnung aus dem Hebelsystem und dem Wälzlineal bei sehr grossen Prüfzahnrädern jedoch Schwingungen ein, die sich bislang bei keiner der bekannten Prüfmaschinen vermeiden lassen. Die Kurve 2 in Fig. 2 zeigt solche Schwingungen am Beginn des Messvorganges bei einer Messung in Richtung vom Fuss zum Kopf der Zahnflanke. Es ist zu erkennen, dass der Einschwingvorgang am Kurvenanfang praktisch ein Zehntel der gesamten Messung ausmacht, was bedeutet, dass die Messung durch diesen Einschwingvorgang praktisch unbrauchbar wird.

Zum Umgehen des Problems der Schwingungsempfindlichkeit ist bereits eine Zahnradprüfmaschine bekannt geworden (US-PS 3 741 659), bei der statt der Anordnung aus dem Hebelsystem und dem Wälzlineal zum Drehen des Prüfzahnrades durch Wälzen rein elektronische Mittel vorgesehen sind, d. h. ein eigener Antrieb für die Drehbewegung des Prüfzahnrades und für die Linearbewegung des Schlittens mit dem Taster benutzt wird. Die für die einzelnen Bewe-

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gungen vorgesehenen Motoren arbeiten jeweils für sich unab- gebnis verfälschende Schwingungen beim Anfahren aufhängig und werden untereinander mittels Tachogeneratoren treten. Die Anfahrsteuereinrichtung kann ohne weiteres in synchronisiert. In der Praxis hat es sich gezeigt, dass die die bereits vorhandene Steueranordnung der Zahnradprüf-gegenseitige Bewegungsabstimmung äusserst genaue Mess- maschine eingebaut werden. Zu diesem Zweck ist lediglich wertgeber und einen wirtschaftlichen nicht vertretbaren Auf- s die vorhandene Verbindung zwischen der Endmessgeschwin-wand an Elektronik erfordert. digkeitseinstellvorrichtung und dem Geschwindigkeitsregler

Es ist weiter eine Zahnradprüfmaschine bekannt geworden aufzutrennen und mit der Anfahrsteuereinrichtung zu ver-(DE-AS 2 747 863), die insofern der im Oberbegriff des binden, und an der Maschine ist an geeigneter Stelle ein Patentanspruchs 1 angegebenen Zahnradprüfmaschine ent- Schwingungsaufnehmer anzubringen. Das Drehmoment des spricht, als bei ihr wieder die mechanische Anordnung zwi- io Hilfsantriebes, das vorher auf der Grundlage einer von Hand sehen dem Schlittensystem und dem Prüfzahnrad vorhanden gefahrenen Messung der Zahnflanke dadurch ermittelt ist und dass für das Schlittensystem und den Wälzzylinder je worden ist, dass der Messvorgang erst vom Fuss zum Kopf ein eigener Antriebsmotor vorgesehen ist, unterschiedlich ist und dann vom Kopf zum Fuss der Zahnflanke mehrmals aber, dass zwischen dem Schlittensystem und dem Wälzlineal durchgeführt und dabei so variiert worden ist, bis die bei der mechanischen Getriebekette ein die Relativbewegungen is einem Messvorgang in beiden Richtungen erhaltenen Mess-zwischen Schlitten und Wälzlineal erfassender Wegauf- kurven deckungsgleich waren, wird in die Anfahrsteuereinnehmer angeordnet ist und der Ausgang des Wegaufnehmers richtung eingegeben und dann während des Anfahrvor-einerseits mit einer Nachlaufregeleinheit für den Antriebs- ganges mit dem Kehrwert der Hüllkurvenamplitude des motor des Messschlittens und andererseits über einen Diffe- Schwingungssignals aus dem Schwingungsaufnehmer multi-renzbildner mit dem Taster verbunden ist. In diesem Fall ist 20 pliziert, wodurch die Anfahrsteuerung eine optimale Stei-also der Antrieb für das Prüfzahnrad kein Hilfsantrieb, son- gung für die Anfahrkurve einstellt.

dern ein Hauptantrieb, der statt des Wälzvorganges zwischen Die Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 2 zeigt,

dem Wälzlineal und dem Wälzzylinder das Prüfzahnrad in dass die Anfahrsteuereinrichtung mit sehr einfachen elektro-

Drehung versetzt. Auch bei dieser bekannten Maschine nischen Mitteln realisierbar ist.

werden bei der Prüfung von grossen Zahnrädern Schwin- 25 In der Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 3 wird gungsprobleme auftreten, insbesondere jeweils beim eine Mindesthüllkurvenamplitude des Schwingungssignals

Anfahren des Messvorganges an jeder Zahnflanke. Aus- des Schwingungsaufnehmers gewählt, bei der das Einwirken serdem kann eine Zahnradprüfmaschine, bei der das übliche auf die Steilheit der Anfahrkurve abgebrochen wird. Für die

Schlittensystem, das Hebelsystem mit dem Wälzlineal und Mindesthüllkurvenamplitude wird ein Wert gewählt, bei dem der Hilfsantrieb für das Prüfzahnrad vorgesehen sind, nicht 30 der Taster keinen Ausschlag mehr anzeigt.

ohne weiteres auf das Prinzip dieser bekannten Maschine In der Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 4 ist umgerüstet werden. der Schwingungsaufnehmer an einer Stelle in der Maschine

Die erwähnten Schwingungen, die beim Anfahren des vorgesehen, wo die Übertragung von der Messgeschwindig-

Messantriebes auftreten, lassen sich bei Zahnrädern, bei keit auf die Drehbewegung des Prüfzahnrades stattfindet,

denen die Zahnflanken einen Hinterschliff haben, selbstver- 35 Dieser Anbringungsort ist besonders günstig, da derselbe ständlich vermeiden, weil sich dort der Anfahrvorgang des direkt mit dem zu messenden Punkt gekoppelt ist. Der

Messantriebes abspielt, während sich der T aster noch im Schwingungsaufnehmer könnte selbstverständlich auch an

Bereich des Hinterschliffs, also nicht auf der aktiven Zahn- dem Hebelsystem oder am Wälzlineal befestigt werden, nur flanke befindet und somit die eigentliche Messung erst würden sich dann grössere Signalamplituden ergeben. Die beginnt, nachdem die Anfahrschwingungen bereits aufgehört 40 vom Schwingungsaufnehmer erfasste Schwingungsfrequenz haben. Die meisten Zahnräder haben jedoch keinen derar- der Maschine bewegt sich üblicherweise zwischen 2-14 Hz.

tigen Hinterschliff. Weiter Hessen sich die erwähnten Anfahr- Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden

Schwingungen auch vermeiden, indem der Messantrieb in unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben,

beliebig langer Zeit angefahren wird. Das ist jedoch nicht Es zeigt:

praktikabel, weil von einer Zahnradprüfmaschine eine 45

bestimmte Messleistung verlangt wird, die voraussetzt, dass Fig. 1 ein Beispiel einer Zahnradprüfmaschine, bei der die für die Messung pro Zahnflanke nicht mehr Zeit als unbe- Steueranordnung nach der Erfindung verwendbar ist,

dingt erforderlich aufgewendet wird. Es ist deshalb erfor- Fig. 2 Messkurven einer Versuchsmessserie,

derlich, dass bereits beim Anfahren des Messantriebs, d.h. bei Fig. 3 ein Diagramm, in welchem die Messgeschwindigkeit dessen Hochfahren auf die Endmessgeschwindigkeit gültige 50 über der Zeit für verschiedene Kurven mit linearem Anstieg

Messergebnisse möglichst sofort erzielt werden. der Messgeschwindigkeit auf die Endmessgeschwindigkeit

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Steueranordnung der im aufgetragen ist,

Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art so aus- Fig. 4 eine S-förmig ansteigende Kurve, die an Stelle der zubilden, dass bereits ab dem Anfang des Messvorganges gül- linearen Anstiegskurven von Fig. 3 verwendet werden kann,

tige, d.h. nicht von Eigenschwingungen der Maschine beein- ss Fig. 5 ein Blockschaltbild der Steueranordnung nach der trächtigte Messergebnisse erzielt werden, ohne dass bei der Erfindung,

Maschine auf das vorteilhafte Vorhandensein des Hebelsy- Fig. 6 ein Blockschaltbild der in Fig. 5 vorgesehenen stems und des Wälzlineals und damit der zwangsläufigen Anfahrsteuereinrichtung und

Bewegungsübertragung zwischen dem Schlittensystem und Fig. 7 ein Diagramm des von dem Schwingungsaufnehmer dem Prüfzahnrad verzichtet wird. 60 in Fig. 5 gelieferten Schwingungssignals.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Fig. 1 zeigt eine bekannte Zahnradprüfmaschine, deren

Die in der Steueranordnung nach der Erfindung enthal- Arbeitsweise eingangs beschrieben ist. In dieser Maschine ist tene Anfahrsteuereinrichtung hält die Steigung der Kenn- an einer Stelle X am Wälzzylinder 18 ein in Fig. 5 schema-linie, die die zeitliche Abhängigkeit der Messgeschwindigkeit es tisch als Block dargestellter Schwingungsaufnehmer 50 vor-bis zum Erreichen der Endmessgeschwindigkeit darstellt, auf gesehen. Bei diesem Schwingungsaufnehmer handelt es sich einem derartigen Wert, dass die Endmessgeschwindigkeit in hier um einen bekannten Beschleunigungsgeber (z. B. Typ möglichst kurzer Zeit erreicht wird, ohne dass das Messer- QA 1100 SUNDSTRAND)

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Die übliche Steueranordnung dieser Maschine hat den in Fig. 5 dargestellten Aufbau, mit Ausnahme der Anfahrsteuereinrichtung 52, statt welcher üblicherweise eine direkte Verbindung zwischen der Endmessgeschwindigkeit-Sollwertaufbereitungsschaltung 54 und dem PID-Geschwindigkeits-regler 56 und keine Verbindungsleitung 58 zwischen dem Schleifer eines als Drehmoment Einstellvorrichtung für den Hilfsantrieb vorgesehenen Potentiometers 60 vorhanden ist, und mit Ausnahme des Schwingungsaufnehmers 50. In der den üblichen Aufbau aufweisenden Steueranordnung liefert ein als Endmessgeschwindigkeitseinstellvorrichtung dienendes Potentiometer 62 eine bestimmte Endmessgeschwindigkeit, die nach der Erfahrung in Abhängigkeit von Grösse und Gewicht des Prüfzahnrades 26 an der Maschine eingestellt wird. Das von dem Potentiometer 62 gelieferte Signal wird durch die Sollwertaufbereitungsschaltung 54 in einen mit dem Geschwindigkeitsregler 56 kompatiblen Zustand gebracht. Dessen Ausgangssignal, das einen Drehzahlsollwert nsoii darstellt, wird über einen Servoverstärker 64 an einen Messantriebsmotor M angelegt, bei dem es sich um den Profilmessantriebsmotor 12 oder den Helixmessantriebs-motor 32 in Fig. 1 handelt. Dessen Drehzahl wird durch einen Tachogenerator T abgefühlt und als Istdrehzahlsignal nist an den Geschwindigkeitsregler angelegt.

Das Potentiometer 60 wird auf einen Drehmomenteinstellwert von Hand eingestellt. Dieser Einstellwert wird von einer Drehmoment-Einstellwertaufbereitungsschaltung in einen mit dem Hilfsantrieb kompatiblen Zustand gebracht und über einen Servoverstärker 68 an den Hilfsantriebsmotor 36 angelegt. Der Hilfsantriebsmotor dient, wie eingangs dargelegt, dem Zweck, ein konstantes Drehmoment aufzubringen, welches die Lagerreibung und das Losreissmoment im Bereich der Werkstückspindel 20 und des Prüfzahnrades 26 gerade kompensiert. Der Hilfsantriebsmotor 36 dient also wohlgemerkt nicht dem Zweck, das Prüfzahnrad während des Messvorganges anzutreiben, sondern lediglich die durch dieses hervorgerufenen Reibungskräfte gerade zu kompensieren, damit diese nicht auch noch über das Hebelsystem und das Wälzlineal vom Messantrieb aufgebracht werden müssen. Für Zahnräder mit einem Gewicht von mehreren Tonnen wären nämlich das Hebelsystem und das Wälzlineal nicht steif genug, um einen Kraftschluss zwischen dem Messantrieb und dem Zahnrad aufrechtzuerhalten. Der geeignete Einstellwert für das Drehmoment wird, wie eingangs erwähnt, ermittelt, indem an einer Zahnflanke zwei Messungen, d.h. vom Fuss zum Kopf und vom Kopf zum Fuss durchgeführt werden und dieser Vorgang unter Veränderung des Einstellwertes so lange wiederholt wird, bis beide Messkurven zur Deckung gebracht sind und damit das optimale Drehmoment des Hilfsantriebes vorliegt, das die Reibungskräfte gerade aufhebt. Bei diesem Messvorgang handelt es sich um eine normale Messung, durch die z.B. eine Messkurve wie die in Fig. 2 mit 1 bezeichnete erzielt werden kann. Der Servoverstärker 68 betreibt dann den Hilfsantriebsmotor 36 mit einem dem gefundenen Drehmomenteinstellwert entsprechenden konstanten Strom. In der Praxis hat es sich gezeigt, dass, wenn eine Steueranordnung der in Fig. 5 dargestellten Art ohne die Anfahrsteuereinrichtung und den Schwingungsaufnehmer nach der Erfindung benutzt wird, am Anfang des Beginns der Messung auf der aktiven Flanke des Prüfzahnrades Schwingungen erzeugt werden (Kurve 2 in Fig. 2), die das Messergebnis unbrauchbar machen. Da bekanntlich der Grundkreisradius des Prüfzahnrades, das Gewicht desselben und die Lagerreibung der Maschine in die Einstellung des Drehmoments des Hilfsantriebes eingehen, werden diese Parameter durch das Messen einer Zahnflanke und das beschriebene In-Deckung-bringen von zwei an derselben Zahnflanke erhaltenen Messkurven durch das dann eingestellte Drehmoment des Hilfsantriebs zwar kompensiert. Dadurch lassen sich aber bei grossen Zahnrädern nicht die erwähnten Schwingungen am Beginn des Messvorganges beseitigen. Diese implizit in dem eingestellten Drehmoment des Hilfsantriebes enthaltenen Parameter können jedoch auf im folgenden beschriebene Weise dazu benutzt werden,

durch geeignete Verknüpfung mit dem von einem Schwingungsaufnehmer gelieferten Schwingungssignal den Messantrieb so auf die Endmessgeschwindigkeit hochzufahren, dass keine (durch unzureichende Steifigkeit des mechanischen Systems zwischen dem Messantrieb und dem Prüfzahnrad verursachten) Schwingungen entstehen können.

Gemäss Fig. 5 ist zur Vermeidung der Anfahrschwingungen die mit dem Schwingungsaufnehmer 50 verbundene Anfahrsteuereinrichtung 52 vorgesehenen, deren Eingang I mit dem Ausgang der Sollwertaufbereitungsschaltung 54, deren Eingang IV mit dem Schleifer des Potentiometers 60, dessen Eingang III mit dem Ausgang des Schwingungsaufnehmers 50 und dessen Ausgang II mit dem Geschwindigkeitsregler 56 verbunden ist. Bevor auf den Aufbau der Anfahrsteuereinrichtung 52 im einzelnen eingegangen wird, werde aber die Messserie näher betrachtet, die zu den in Fig. 2 dargestellten Messkurven geführt hat.

Die Messungen wurden an einem 12 t wiegenden Prüfzahnrad unter folgenden Bedingungen durchgeführt:

Messserie Profil HA 6,8 2000fach 2Hz2:l

Messung

V

T

Bemerkung

I

2,2

—

Vergleichsdiagramm

2

2,2

ls zu Beginn aktiver Flanke angefahren

3

2,2

3s zu Beginn aktiver Flanke angefahren

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2,2

5s zu Beginn aktiver Flanke angefahren

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8s zu Beginn aktiver Flanke angefahren

Darin bedeuten:

V Messgeschwindigkeit mm/s T Zeit bis zum Erreichen der Endmessgeschwindigkeit

Bei der Messung 1 wurde die Zeit T bis zum Erreichen der Endmessgeschwindigkeit so gross gewählt, dass mit Sicherheit keine Schwingungen bei dem Anfahrvorgang auftreten konnten. Die Kurve 1 kann deshalb als Vergleichsdiagramm dienen. Eine so grosse Zeit steht in der Praxis nicht zur Verfügung, weil aus wirtschaftlichen Gründen eine gewisse Messleistung erreicht werden muss, die eine bestimmte Maximalmesszeit voraussetzt, die nicht überschritten werden sollte.

Der von der Anfahrsteuereinrichtung 52 festgelegte Anstieg der Messgeschwindigkeit auf die Endmessgeschwindigkeit kann linear erfolgen (Fig. 3) oder S-förmig (Fig. 4). Es hat sich gezeigt, dass in beiden Fällen keine messbaren Unterschiede auftreten, weshalb nur die linear ansteigenden Kurven gemäss Fig. 3 ausführlicher beschrieben werden.

Kurven der in Fig. 3 gezeigten Art wurden bei den Messungen verwendet, deren Ergebnisse in Fig. 2 angegeben sind. Die Kurve 2 entspricht einem Anstieg der Messgeschwindigkeit auf die Endmessgeschwindigkeit von 2,2 mm/s in 1 s. Bei den Messungen 3,4 und 5 wurde dieselbe Endmessgeschwindigkeit benutzt, die aber jeweils mit geringerer Steigung angefahren wurde, d.h. in 3 s, 5 s bzw. 8 s. Die Steigung a der Kurve 2 ist zu gross, d.h. das lineare Hochfahren auf die Endmessgeschwindigkeit von 2,2 mm/s in 1 s erfolgt zu schnell, weil, wie die Kurve 2 in Fig. 2 zeigt, am Beginn des Anfahrvorganges Schwingungen erzeugt werden, die das Messer4

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gebnis unbrauchbar machen. Die eine zunehmend geringere Steigung aufweisenden Kurven 3 und 4 zeigen eine abnehmende Schwingungstendez, und die Kurve 5 zeigt schliesslich einen schwingungsfreien Verlauf am Anfang des Mess vorganges. D.h. eine Steigung a, die einem Hochfahren auf die Endmessgeschwindigkeit von 2,2 mm/s in 8 s entspricht, ergibt ein gutes Messergebnis. In den in Fig. 2 als Kurven 2 bis 5 dargestellten Fällen ist zwar die Anfahrsteuereinrichtung 52 zusammen mit dem Schwingungsaufnehmer 50 verwendet worden, es wurden jedoch von Hand bestimmte Steigungen a zu Veranschaulichungszwecken fest vorgegeben. Zweck der im folgenden näher beschriebenen Anfahrsteuereinrichtung ist es selbstverständlich, ein der Kurve 5 in der Qualität entsprechendes Messergebnis automatisch zu erzielen. Zu diesem Zweck wird der Schwingungsaufnehmer 50 benutzt, dessen Schwingungssignal dazu dient, die Steigung a der die Messgeschwindigkeit über der Zeit darstellenden Anfahrkurve auf einen optimalen Wert zu bringen, bei welchem keine das Messergebnis verfälschenden Schwingungen auftreten und trotzdem in möglichst kurzer Zeit auf die Endmessgeschwindigkeit hochgefahren werden kann.

Die Anfahrsteuereinrichtung 52 ist ausführlich in Fig. 6 dargestellt. Die Anfahrsteuereinrichtung 52 empfängt über ihren Eingang III ein Schwingungssignal (Fig. 7) aus dem Schwingungsaufnehmer 50. Eine Signalaufbereitungsschaltung 70 ermittelt die Amplitude H der Hüllkurve des Schwingungssignals und gibt den Kehrwert 1/H an einen steuerbaren Verstärker 72 ab, der ausserdem über die Verbindungsleitung 58 und den Eingang IV ein dem an dem Potentiometer 60 eingestellten Drehmoment entsprechendes Signal empfängt. Der steuerbare Verstärker 72 bildet aus dem Kehrwert des Drehmomenteinstellwertes und dem Kehrwert 1/H das Produkt und gibt dieses über seinen Ausgang als ein der Steigung a entsprechendes Signal an einen steuerbaren Integrator 74 ab. Der steuerbare Integrator empfängt über den Eingang I das Sollgeschwindigkeitssignal Vsoii und lässt die Messgeschwindigkeit von null auf die Endmessgeschwindigkeit mit der Steigung a linear ansteigen. Das Ausgangssignal Vsoii (t) wird über den Ausgang II an den PID-Geschwindigkeitsregler 56 abgegeben. Der Geschwindigkeitsregler 56 macht einen Soll-/Istwertvergleich zwischen der der jeweiligen Sollgeschwindigkeit entsprechenden Solldrehzahl und der Istdrehzahl nist und gibt ein der Differenz entsprechendes Stellsignal über den Servoverstärker 64 an den Messan-striebsmotor M ab, der schliesslich das Messzahnrad entsprechend dreht. Die Signalaufbereitungsschaltung 70 ist ausserdem mit dem Schleifer eines Potentiometers 76 verbunden. An dem Potentiometer 76 wird das Abbruchkriterium eingestellt, d.h. ein bestimmter Mindestwert der Hüllkurvenamplitude H und damit eine bestimmte Grösse des Schwingungssignals, ab welchem die Steigung a nicht mehr verändert werden soll, weil sie ihren optimalen Wert erreicht hat. Für das Abbruchkriterium wird eine Schwingungsgrösse gewählt, bei der der Taster 24 nicht mehr reagiert. Der Schwingungsaufnehmer 50, der wesentlich empfindlicher ist als der Taster, liefert zwar noch Schwingungssignale, es muss aber eine Grenze festgelegt werden, ab welcher diese Schwingungssignale sich am Taster nicht mehr bemerkbar machen können, weil der Taster zu unempfindlich ist.

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Unter Bezugnahme auf die Fig. 5 bis 7 wird nun die Arbeitsweise der Steueranordnung beschrieben.

Zunächst wird an dem Potentiometer 62 die Endmessgeschwindigkeit eingestellt, bei der es sich um einen Erfah-s rungswert handelt, der angibt, wie schnell ein bestimmtes Zahnrad auf einer bestimmten Zahnradprüfmaschine gemessen werden kann. Die Endmessgeschwindigkeit Vsoii wird von der Sollwertaufbereitungsschaltung 54 an die Anfahrsteuereinrichtung 52 abgegeben, die die Messge-lo schwindigkeit mit einer optimalen Steigung a (Fig. 3) auf die Endmessgeschwindigkeit hochfährt. Die Anfahrtsteuereinrichtung 52 ist also praktisch ein Führungsgrössengeber für den PID-Geschwindigkeitsregler 56, die diesem die Füh-rungsgrösse in der Beschleunigungsphase liefert und ihn ls nach dem Erreichen der Endmessgeschwindigkeit veranlasst, diese konstant beizubehalten. Das Potentiometer 60 wird auf die oben beschriebene Weise so eingestellt, dass der Hilfsantriebsmotor 36 für das betreffende Prüfzahnrad und die betreffende Maschine die Reibungskräfte, den Grundkreisra-20 dius und das Gewicht des Prüfzahnrades gerade kompensiert. Zu diesem Zweck wird vorher eine Messung entsprechend der Kurve 1 in Fig. 2 durchgeführt, wie oben beschrieben. Wenn für den Hilfsantrieb ein zu geringes Drehmoment eingestellt würde oder überhaupt kein Hilfsantrieb vorgesehen 25 wäre, dann würde sich das gesamte Hebelsystem verbiegen und wäre nicht in der Lage, das Prüfzahnrad trägheitslos mitzunehmen.

Der Schwingungsaufnehmer 50 liefert ein Schwingungssignal, dessen Hüllkurvenamplitude Hw (Fig. 7) und davon 30 der Kehrwert durch die Signalaufbereitungsschaltung 70 ermittelt werden. Mit dem Kehrwert 1/H des Schwingungssignals wird in dem steuerbaren Verstärker 72 der Kehrwert des Drehmomenteinstellwertes multipliziert. Das ergibt eine bestimmte Steigung aa>, mit der der steuerbare Integrator 74 35 angesteuert wird, welcher seinerseits auf den Geschwindigkeitsregler 56 einwirkt, wie beschrieben. Allgemein mathematisch lässt sich für die Steigung a sagen:

40 Ci (ti A —-—

Hilfsantrieb Hw

Am Anfang der Messung ist die Hüllkurvenamplitude Hi gross und der Kehrwert 1/Hi ist entsprechend klein. Der 45 kleine Kehrwert 1/Hi ergibt eine bestimmte Verstärkung in dem steuerbaren Verstärker 72 und einen bestimmten Wert für die Steigung a. Nach der Nachstellung des Messantriebs-motors M liefert der Schwingungsaufnehmer 50 ein Schwingungssignal mit einer kleineren Amplitude H2. Über den 50 grösser werdenden Kehrwert ergeben sich wieder eine grössere Steigung a und eine grössere Schwingungsamplitude, so dass der Messantriebsmotor M mit einer dieser entsprechenden Geschwindigkeit nachgestellt wird. Dieser Vorgang setzt sich fort, bis das in Abhängigkeit von der Maschine ein-55 gestellte Abbruchkriterium, nämlich ein bestimmter Mindestwert der Amplitude H erreicht ist. In diesem Augenblick ist der optimale Wert für die Steigung a gefunden, der nun nicht mehr verändert wird, bis ein neuer Messvorgang initialisiert wird.

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3 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

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   PATENTANSPRÜCHE

   1. Steueranordnung für eine Zahnradprüfmaschine mit einem einen Messtaster (24) tragenden und einen durch einen Geschwindigkeitsregler (56) regelbaren Messantrieb (M) aufweisenden Schlittensystem (10,22,30,34), mit einem durch das Schlittensystem betätigten Hebelsystem (14) zum Bewegen eines Wälzlineals (16), auf dem ein mit dem Prüfzahnrad (26) gekuppelter und mit einem auf konstantes Drehmoment einstellbaren Hilfsantrieb (36) versehener Wälzzylinder (18) schlupffrei abrollt, mit einer Endmessge-schwindigkeitseinstellvorrichtung (62,54), die den Sollendwert (Vsoii) für den Geschwindigkeitsregler (56) liefert, und mit einer Drehmomenteinstellvorrichtung (60) für den Hilfsantrieb (36), gekennzeichnet durch einen mit der Maschine fest verbundenen und ein Schwingungssignal liefernden Schwingungsaufnehmer (50) und durch eine zwischen der Endmessgeschwindigkeitseinstellvorrichtung (62,54) und dem Geschwindigkeitsregler (56) angeordnete und mit dem Ausgang des Schwingungsaufnehmers (50) und mit der Drehmomenteinstellvorrichtung (60) verbundene Anfahrsteuereinrichtung (52), die die Messgeschwindigkeit (V) in Abhängigkeit von der Zeit (t) so auf den Sollwert (Vsoii) ansteigen lässt, dass die Steigung (um) gleich dem Produkt aus dem Kehrwert des eingestellten Hilfsantriebsdrehmoments und dem Kehrwert der Amplitude (H(t>) der Hüllkurve des Schwingungssignals ist.
2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anfahrsteuereinrichtung (52) enthält: eine mit dem Ausgang des Schwingungsaufnehmers (50) verbundene Signalaufbereitungsschaltung (70) zum Ermitteln des Kehrwerts der Amplitude der Hüllkurve des Schwingungssignals, einen mit der Drehmomenteinstellvorrichtung (60) und der Signalaufbereitungsschaltung (70) verbundenen steuerbaren Verstärker (72) zum Bilden des Produkts aus dem Kehrwert des eingestellten Hilfsantriebsdrehmomentes und dem Kehrwert der Amplitude der Hüllkurve des Schwingungssignals, und einen mit der Endmessgeschwindigkeitseinstellvorrich-tung (62) und mit dem Ausgang des steuerbaren Verstärkers (72) verbundenen steuerbaren Integrator (74), der das Ausgangssignal (Vsoii (t)) der Anfahrsteuereinrichtung (52) an den Geschwindigkeitsregler (56) abgibt.
3. 3. Anordnung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine mit der Signalaufbereitungsschaltung (70) verbundene Vorrichtung (76) zum Einstellen einer Mindesthüllkurven-amplitude als Abbruchkriterium für das Verändern der Steigung (a<t)) während des Anfahrsteuervorgangs.
4. 4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwingungsaufnehmer (50) an dem Wälzzylinder (18) befestigt ist.