DE3141350C2

DE3141350C2 - Verfahren zum Synchronisieren der Tasterbewegung eines Teilungs- und/oder Rundlaufmeßgerätes für Zahnräder

Info

Publication number: DE3141350C2
Application number: DE3141350A
Authority: DE
Inventors: Peter 7505 Ettlingen Golder
Original assignee: Individual
Current assignee: Klingelnberg GmbH
Priority date: 1981-10-17
Filing date: 1981-10-17
Publication date: 1985-11-28
Also published as: JPS5879107A; JPH0116366B2; GB2107874B; US4457074A; GB2107874A; IT1190979B; CH658313A5; DD209258A5; DE3141350A1; IT8223088A0

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Synchronisieren der Tasterbewegung eines Teilungs- und/oder Rundlaufmeßgerätes für Zahnräder, wobei der Taster zur Messung in die Zahnlücken des sich drehenden Zahnrades einfährt und danach wieder zurückfährt, bis die nächste Zahnlücke vor dem Taster angekommen ist. Um die bisher übliche manuelle Synchronisation der Tasterbewegung mit der Drehbewegung des Zahnrades zu vereinfachen, führt der Taster zu Beginn seiner Mitnahmebewegung eine Messung der Drehgeschwindigkeit des Zahnrades durch. Daraus wird unter Berücksichtigung der bekannten Zahnraddaten automatisch die Wartezeit errechnet, die der Taster in seiner rückwärtigen Position gehalten werden muß, ehe die nächste Zahnlücke ankommt. Dadurch wird nicht nur die manuelle Zeitsetzung für die Wartephase erübrigt, vielmehr ergibt sich bei zahlreichen Drehantrieben auch der Vorteil, daß der bzw. die Taster bereits bei ruhendem Zahnrad in der Lücke positioniert werden können. Ferner ergibt sich bei Drehantrieben mit Drehzahlschwankungen der Vorteil, daß die Wartezeit des Tasters automatisch an eventuelle Drehzahländerungen des Zahnrades angepaßt werden kann.

Description

von sich aus die richtige Zuordnung der Tasterbewegung zur Zahnradbewegung zu finden. Vielmehr muß zu Beginn des Meßvorganges die Eintauchbewegung des Tasters manuell durch eine Bedienungsperson mit der Drehbewegung des zu prüfenden Zahnrades synchronisiert werten. Dazu muß die Bedienungsperson zu dem Zeitpunkt, wo sich gerade eine Zahnlücke vor dem Taster befindet, eine Synchronisiertaste drücken. Diese Synchronisiertaste darf erst in dem Moment wieder losgelassen werden, wo sich die nächste Zahnlücke vor dem Taster befindet Dieses manuelle Synchronisieren erfordert ein gutes Augenmaß und Reaktionsvermögen, insbesondere dann, wenn das Zahnrad relativ kleine Zahnlücken hat oder wenn es auf einem schnellaufenden Drehtisch gelagert ist.

Dieselben Nachteile ergeben sich auch für alle anderen bekannten Teilungs- und/oder Rundlaufmeßgeräte den muß.

Die Erfindung bietet somit eine völlig automatische Synchronisation und Wartezeitbestimmung, unabhängig vom Reaktionsvermögen der Bedienungsperson und unabhängig von der Drehgeschwindigkeit des zu prüfenden Zahnrades und eventuellen Geschwindigkeitsänderungen.
In der Praxis hat es sich als günstig erwiesen, daß die Weg- oder Zeitmessung an dem vom Zahnrad mitgenommenen Taster erst nach einer passiven Mitnahmestrecke des Tasters erfolgt Denn der zu Beginn der Tastermitnahme stattfindende Aufprall des Tasters an der Flanke des Zahnrades kann zu Schwingungen führen, die die Genauigkeit der Weg- oder Zeitmessung beeinträchtigen. Führt man die Messung hingegen erst nach einer gewissen Beruhigungsstrecke durch, so sind diese Schwingungen abgeklungen.

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

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

Es folgt die Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung; diese zeigt ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Teilungsmeßgerätes.

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

Im allgemeinen erfolgt die Teilungsmessung derart, daß die beiden Taster t und 2 von dem sich drehenden Zahnrad ein Stück mitgenommen werden, wobei die Auslenkung des einen Tasters, im Ausführungsbeispiel des Tasters 1, zur Auslösung der Teilungsmessung verwendet wird. Der Taster 1 ist hierzu mechanisch vorgespannt und liefert zu Beginn seiner Auslenkbewegung eine negative Vorspannung, die mit zunehmender Auslenkung gegen null geht und sodann zunehmende positive Werte annimmt. Im Nulldurchgang löst der induktive Meßwegaufnehmer la des Tasters t die Teilungsmessung aus, d. h., es wird das in diesem Augenblick angezeigte Signal des Meßwegaufnehmers 2a des Tasters 2 festgehalten und in an sich bekannter Weise weiterverarbeitet und ausgedrückt

Damit die Vor- und Rückwärtsbewegung der Taster 1 und 2 auf die Drehgeschwindigkeit des Zahnrades 3 abgestimmt ist, ist der Meßwegaufnehmer la über einen an sich bekannten Verstärker-Demodulator 4 und über einen Dreifachkomparator 5 an einen Zähler Z1 angeschlossen. Der Zähler Z1 ist seinerseits mit einem Zeitgeber 6 in Form eines 10-kHz-Oszillators verbunden. Der Zählerausgang liegt an einem Rechner 7, der seinerseits über einen Zweifachkomparator 8 auf die Motorsteuerung 9 für den Vor- und Rücklauf des die Taster 1 und 2 tragenden Schlittens einwirkt

Der Synchronisiervorgang läuft nun wie folgt ab: Befinden sich die beiden auf das Teilungsmaß eingestellten Taster 1 und 2 jeweils in einer Zahnlücke des Zahnrades 3, so wird von der Bedienungsperson das Startsignal gegeben, worauf die Drehung des Zahnrades beginnt. Je nachdem, wie schnell das Zahnrad 3 rotiert, gelangen die beiden Taster nach wenigen Sekunden in Anlage mit den zu messenden Flanken 3a bzw. 3b und werden von diesen in Umfangsrichtung des Zahnrades mitgenommen. Dabei ändert sich die in den Meßwegaufnehmern la und 2a erzeugte Spannung wegproportional. Der als Nullschalter ausgebildete Meßwegaufnehmer la möge beispielsweise um 0,4 mm vorgespannt sein und hierbei eine negative Spannung von -4 V liefern. Nachdem der Taster durch das Zahnrad 3 um einen Weg von beispielsweise 0,2 mm mitgenommen worden ist, so daß die im Meßwegaufnehmer la erzeugte Spannung -2 V beträgt, wird über den Komparator 5 der Zähler Zl und ein ggf. vorhandener weiterer Zähler Z 2 auf null gestellt. Befindet sich der Taster nach weiterer Mitnahme noch 0,1 mm vor seinem Nulldurchgang, so wird der Zähler Z1 freigegeben und beginnt, die vom Oszillator 6 eingespeisten Impulse zu zählen.

Beim Nulldurchgang des Tasters 1 wird die im Zähler Z1 gemessene Impulszahl in den Rechner 7 eingegeben. Der Rechner 7 ermittelt aus der von der Zahnflanke zurückgelegten Wegstrecke von 0,1 mm und der hierfür benötigten Zeit, ausgedrückt in der Impulszahl /, diejenige Zeitspanne (ebenfalls ausgedrückt als Impulszahl), die verstreichen muß, ehe sich das nächste Lückenpaar von den beiden Tastern 1 und 2 befindet. Setzt man die Wartezeit mit 60% des Teilungsmaßes an, so beträgt der in dieser Zeit von den Zahnflanken zurückzulegende Weg 0,6 π M/cosfi wobei M der Modul des zu prüfenden Zahnrades und der Winkel β der Zahnschrägungswinkel ist.

Setzt man wie im Ausführungsbeispiel die zur Zeitmessung herangezogene Wegstrecke zu 0,1 mm an und bezeichnet man die vom Zähler Z1 hierbei gemessene Impulszahl mit I\, so ergibt sich für die Wartezeit eine Impulszahl von

I₂ = /ι 0,6 λτΜ/0,1 cos/?

bzw.

I₂ = /i

Damit steht die unter Berücksichtigung der Drehgeschwindigkeit des Zahnrades 3 und der Zahnraddaten ermittelte Wartezeit fest.

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

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

Um nun die tatsächliche Wartezeit der Taster in ihrer zurückgezogenen Stellung an die vom Rechner 7 vorgegebene Wartezeit anzugleichen, ist ein weiterer Zähler Z 2 vorgesehen. Dieser Zähler Z2 ist ebenfalls an den als Zeitgeber fungierenden Oszillator 6 angeschlossen. Er wird entweder beim Nulldurchgang des Tasters 1 oder erst dann, wenn der Taster 1 seine zurückgezogene Position erreicht hat, gestartet. Sein Ausgang ist an den Komparator 8 angeschlossen.

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

Selbstverständlich kann anstelle der separaten Zähler Z1 und Z 2 auch ein einziger Zähler verwendet werden, der entweder durchzählt oder aber, sofern die Zählung der Wartezeit erst in der zurückgezogenen Tasterstel-

lung beginnt, vorher auf null gestellt wird.

Das beschriebene Gerät erlaubt es also, ohne zusätzliche Fühler od. dgl. eine automatische Synchronisation der Schlittenbewegung an die Drehgeschwindigkeit des zu prüfenden Zahnrades herbeizuführen.

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

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims

(beispielsweise DE-AS 11 83 700), soweit sie für Zahnräder mit unterschiedlichen Abmessungen verwendet werden. Hiervon ausgehend, Hegt die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, das eingangs beschriebene Verfahren hinsichtlich der manuellen Synchronisation zu vereinfachen. Außerdem soll die Erfindung die Möglichkeit bieten, den Synchronisiervorgang bei ruhendem Zahnrad zu beginnen. ίο Ausgehend von dem eingangs beschriebenen bekannten Verfahren, wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Taster bei stillstehendem Rad in die Zahnlücke gefahren wird und während der Mitnahme des Tasters durch das anfahrende Zahnrad entweder die Zeitspanne gemessen wird, während der der Taster eine vorgegebene Wegstrecke mitgenommen wird oder die Wegstrecke gemessen wird, die der Taster während einer vorgegebenen Zeitspanne zurücklegt, daß die gemessene Weg/Zeit-Zuordnung dem Rechner zur Ermittlung der Wartezeit des Tasters in seiner rückwärtigen Position zugeführt wird und der Meßvorgang und die Wartezeitberechnung bei jeder Zahnlücke wiederholt wird. Die Erfindung geht dabei von der Erkenntnis aus, daß " die bisher notwendige manuelle Synchronisation dadurch wesentlich vereinfacht werden kann, daß man die Drehgeschwindigkeit des Zahnrades mißt und aus der Drehgeschwindigkeit unter Berücksichtigung der bekannten Verzahnungsdaten die Wartezeit des Tasters in seiner rückwärtigen Position berechnet. Selbstverständlich braucht die Geschwindigkeit nicht explizit errechnet zu werden, vielmehr genügt eine Weg/Zeit-Zuordnung, aus der dann die zu dem vorgegebenen Dreh weg gehörende Wartezeit zu errechnen ist. Durch die Erfindung ergibt sich der Vorteil, daß auf das bisher notwendige manuelle Auslösen der ersten Einfahrbewegung der Taster verzichtet werden kann und statt dessen die Taster bei ruhendem Zahnrad direkt in den entsprechenden Zahnlücken positioniert 40 werden können. Der Drehantrieb des Zahnrades kann dann zu einem beliebigen Zeitpunkt eingeschaltet werden, worauf sich automatisch die richtige Synchronisa-Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Synchroni- tion ergibt sieren der Tasterbewegung eines Teilungs- und/oder Durch die Wiederholung der Geschwindigkeitsmes- Rundlaufmeßgerätes für Zahnräder mit den Merkmalen 45 sung in jeder Zahnlücke ergibt sich eine automatische gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. Berücksichtigung eventueller Drehzahlschwankungen Ein derartiges Synchronisierverfahren ist durch die des zu prüfenden Zahnrades, wie sie vor allem beim DE-AS 24 12 574 bekannt Dabei wird die Bewegung Anfahrvorgang, daneben aber auch bei einfacheren des Tasters in Abhängigkeit von der Drehbewegung des Tischantrieben zu befürchten sind, wo mit Drehzahlänzu prüfenden Zahnrades von einem Prozeßrechner ge- 50 derungen von +10% bis —15%, entsprechend den zusteuert. Dieser Prozeßrechner ist aber nicht in der Lage, lässigen Netzspannungsschwankungen, gerechnet wer- Patentansprüche:

1. Verfahren zum Synchronisieren der Tasterbewegung eines Teilungs- und/oder Rundlaufmeßgerätes für Zahnräder, wobei zumindest ein Taster in die Zahnlücken des zu prüfenden Zahnrades einfährt und zur Teilungs- oder Rundlaufmessung von dem sich drehenden Zahnrad ein Stück mitgenommen wird und nach der Messung automatisch zurückfährt und wobei die Wartezeit des Tasters in seiner hinteren Position und das erneute Einfahren in die nächste Zahnlücke durch einen Rechner gesteuert wird, der mit einem Zeitgeber gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Taster bei stillstehendem Rad in die Zahnlücke gefahren wird und während der Mitnahme des Tasters durch das anfahrende Zahnrad entweder die Zeitspanne gemessen wird, während der der Taster eine vorgegebene Wegstrecke mitgenommen wird oder die Wegstrekke gemessen wird, die der Taster während einer vorgegebenen Zeitspanne zurücklegt, daß die gemessene Weg/Zeit-Zuordnung dem Rechner zur Ermittlung der Wartezeit des Tasters in seiner rückwärtigen Position zugeführt wird und der Meßvorgang und die Wartezeitberechnung bei jeder Zahnlücke wiederholt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Weg- oder Zeitmessung an dem vom Zahnrad mitgenommenen Taster erst nach einer passiven Mitnahmestrecke des Tasters erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die bei der Zeitmessung vorgegebene Wegstrecke < 1 mm beträgt

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Rechner die Wartezeit um die Ein- und Ausfahrzeit des Tasters verkürzt.