Selbsttätig arbeitendes Prüfgerät für verzahnte Teile
Die Erfindung bezieht sich auf ein selbsttätig arbeiten des Prüfgerät für verzahnte Teile, insbesondere zum Prüfen und Messen von Zweiflankenwälzfehlern, Rundlauf-, Teilungs-, Zahndickenfehlern oder Zahnlückenweitenfehlern an verzahnten Teilen, bei dem ein wenigstens einen Messtaster tragender Schlitten periodisch auf den Prüfling zu und von ihm weg bewegt wird. Es sind bereits eine Reihe von Prüfgeräten bekannt, bei denen der Prüfling nach Durchführung einer Messung von Hand oder mittels eines Hilfsmotors um eine Teilung weiterbewegt, dann zur Durchführung der Messung vorübergehend stillgesetzt und schliesslich erneut um eine Teilung weiterbewegt wird.
Damit brauchbare Ergebnisse erzielt werden, ist es erforderlich, das Weiterbewegen des Prüflings um genau eine Teilung oder ein Vielfaches davon mit grosser Präzision vorzunehmen, weil sonst Messfehler auftreten. Die absatzweise Bewegung des Prüflings um genau eine Teilung erfordert einen erhöhten Zeitaufwand und geeignete Prüfgeräte, auf die der Prüfling aufgenommen werden muss. Dies erschwert die Prüfung sehr grosser Teile und macht die Prüfung eingebauter Teile, wie Zahnräder, Kegelräder, Zahnstangen, Schnecken- und Schneckenräder und die Prüfung von Verzahnungswerkzeugen im aufgespannten Zustand auf Verzahnungsmaschinen unmöglich.
Der Erfindung liegt zur Vermeidung dieser Nachteile die Aufgabe zu Grunde, ein Prüfgerät zu schaffen, bei dem es auf die Weiterbewegung des Prüflings um genau eine Teilung zwischen den einzelnen Messvorgängen nicht ankommt, bei dem vielmehr der Prüfling pausenlos, vorzugsweise mit konstanter Geschwindigkeit bewegt und die Messung am sich bewegenden Prüfling vorgenommen wird. Dadurch wird eine Aufnahme des Prüflings auf ein besonderes Prüfgerät zur Weiterbewegung um jeweils genau eine Teilung überflüssig, so dass auch eingebaute oder sehr grosse Teile ohne Schwierigkeiten geprüft werden können. Gleichzeitig soll entsprechend der Aufgabenstellung ein vollautomatisches Arbeiten des Gerätes und eine besonders hohe Messgenauigkeit ermöglicht und zum Beispiel erreicht werden, dass die erhaltenen Messwerte fortlaufend registriert werden.
Schliesslich soll sich das Gerät für die Durchführung verschiedenartiger Messungen, wie zum Beispiel für die Prüfung und Messung von Zweiflankenwälzfehlern, Rundlauf-, Teilungs-, Zahndickenfehlern oder Zahnlückenweitenfehlern, gleich gut eignen.
Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass auf einem periodisch hin und her bewegbaren Schlitten wenigstens ein Messtaster schwenkbar gelagert ist, dass Mittel vorgesehen sind, durch die der Messtaster beim Rücklauf des Schlittens rückwärts geschwenkt wird, dass der Messtaster beim Vorlauf des Schlittens mit seinem vorderen Ende in eine Zahnlücke eines pausenlos bewegten Prüflings vor Erreichen der Messstellung eingeführt und von diesem über die Messstellung hinaus mitgenommen wird, wobei der Messtaster eine Vorwärts Schwenkbewegung ausführt, und dass in Abhängigkeit von dieser Schwenkbewegung des Messtasters arbeitende Schaltmittel vorgesehen sind, durch welche der Rück- und Vorlauf des Schlittens gesteuert wird.
Der vor Erreichen der Messstellung in eine Zahnlücke des pausenlos angetriebenen Prüflings eingeführte Messtaster bzw. mehrere Messtaster, werden vom Prüfling in die Messstellung mitgenommen und über die Messstellung hinaus weitergeschwenkt. Beim Durchgang durch die Messstellung wird die Messung ausgeführt und danach durch den (die) weiterschwenkenden Messtaster der periodische Rücklauf und anschliessende Vorlauf des Schlittens eingeleitet.
Während des Rücklaufs wird der Messtaster so weit im entgegengesetzten Sinne geschwenkt, dass ein Eingriff beim Vorlauf des Schlittens in die nächste Zahnlücke gewährleistet ist.
Bei der Prüfung von Zahnrädern auf Verzahnungsrundlauffehler sowie auf Zahndicken- und Zahnlückenweitenfehler erhält der Messtaster zweckmässig ein als Messkugel, Messkeil oder Messzahn ausgebildetes Tastorgan, das in die Zahnlücken eingeführt wird. Zur Prüfung auf Rundlauf- und Zweiflankenwälzfehler wird das Tastorgan als Zahnsegment ausgebildet. In beiden Fällen wird die radiale Eindringtiefe des Messtasters in die Zahnlücken des Prüflings ausgewertet.
Hierzu wird das Prüfgerät in der Weise ausgebildet, dass auf dem Schlitten, dessen Bewegung in Richtung auf den Prüfling durch einen Anschlag begrenzt ist, ein besonderer, den schwenkbaren Messtaster tragender Messschlitten verschiebbar angeordnet ist, der von einer Feder mit einstellbarem Messdruck gegen den Prüfling bewegt und bei der Schwenkbewegung des von dem sich pausenlos bewegenden Prüfling mitgenommenen Messtasters vom Prüfling wegbewegt wird, und dass die hierbei auftretende Maximalentfernung des Messschlittens vom Prüfling mittels einer vorzugsweise kapazitiv arbeitenden elektrischen Messeinrichtung gemessen und registriert wird.
Der vor Erreichen der Messstellung in den Prüfling eingeführte Messtaster wird hierbei über den hohen Punkt geführt, der dann erreicht ist, wenn die Drehachsen des Prüflings und des Messtasters und die Mitte des Tastorgans auf einer geraden Linie liegen. Der Messschlitten bewegt sich daher zunächst vom Prüfling weg, bis der hohe Punkt , das ist die Messstellung, erreicht ist, und dann wieder auf den Prüfling zu. Die Aufzeichnung dieser Messschlittenbewegung ergibt eine eingipflige Kurve für jede ausgemessene Zahnteilung, und die Abweichungen benachbarter Maximalwerte untereinander sind ein Mass für die Teilungs- und Wälzfehler sowie für die Zahndicken- und Zahnlückenweitenfehler, während die Abweichung der Extremwerte innerhalb dieser Maximalwertereihe ein Mass für den Rundlauffehler darstellt.
Für eine hochwertige Messung ergeben sich folgende Forderungen:
Die Messung soll besonders genau, schnell und möglichst trägheitslos sein; es soll mit möglichst geringen Messdrücken gearbeitet werden, und die Messergebnisse sollen selbsttätig fortlaufend registriert werden. Diesen Forderungen kann zum Beispiel dadurch nachgekommen werden, dass auf dem Messschlitten als Teil der elektrischen Messeinrichtung ein Kondensatorbelag fest angeordnet ist, dessen Abstand von einem auf dem periodisch bewegten Schlitten fest angeordneten zweiten Kondensatorbelag infolge der Bewegung des Messschlittens veränderlich ist, und dass die Bewegung des Messschlittens über die Abstand änderung der Kondensatorbeläge und die dadurch eintretende Kapazitätsänderung in an sich bekannter Weise in einer {: Überlagerungsschaltung elektrisch aus- gewertet wird.
Nach Überschreiten der Messstellung muss der Messtaster ausser Eingriff mit dem Prüfling gebracht und dann in die nächste Zahnlücke des sich pausenlos weiterbewegenden Prüflings eingeführt werden.
Hierzu muss der den Messschlitten mit dem Messtaster tragende Schlitten zurückgefahren und anschliessend wieder vorgefahren werden. Es hat sich als zweckmässig erwiesen, dass der schwenkbare Messtaster nach Überschreiten der Messstellung einen elektrischen Schalter betätigt, wodurch die Rücklaufbewegung des periodisch hin und her bewegten Schlittens eingeleitet wird.
Weiter ist es zweckmässig, an einem ortsfesten Teil des Gerätes einen einstellbaren Anschlag vorzusehen, gegen den beim Rücklauf des Schlittens das eine Ende eines auf dem Schlitten drehbar gelagerten Hebels anschlägt, dessen anderes Ende mit dem Messtaster gelenkig verbunden ist, so dass der Messtaster, nachdem er ausser Eingriff mit der Verzahnung des Prüflings gekommen ist, im entgegengesetzten Sinne wie bei der Mitnahme durch den Prüfling geschwenkt wird, wobei der vom Messtaster betätigte elektrische Schalter erneut betätigt wird und dadurch die Vorlaufbewegung des Schlittens einleitet.
Um sicherzustellen, dass der Messtaster um einen solchen Winkel zurückgeschwenkt wird, dass sein Tastorgan beim Vorlauf des Schlittens in die nächste Zahnlücke eindringen kann, ist vorgesehen, dass auf das zur Anlage an den einstellbaren Anschlag kommende Ende des Hebels eine Feder einwirkt, welche nach Einleitung der durch den Rücklauf des Schlittens verursachten Schwenkbewegung des Messtasters diesen bis zu einem durch eine Stellschraube einstellbaren Winkelanschlag nach Art eines Kippschalters schwenkt.
Für die periodische Hin- und Herbewegung des Schlittens können zwei durch den vom Messtaster betätigten Schalter wechselweise einschaltbare Elektromagnete vorgesehen sein, deren gemeinsamer, durch Magnetkräfte hin und her bewegbarer Anker mit dem Schlitten verbunden ist. Zweckmässig ist es hierbei, wenn ein Teil des Ankers als Kolben ausgebildet wird, der in einem Dämpfungszylinder hin und her bewegt wird, so dass die Bewegungen des Schlittens zügig und stossfrei erfolgen. Zweckmässiger ist aber, für die periodische Schlittenbewegung einen Elektromotor vorzusehen, der den Schlitten über ein Ritzel und eine mit dem Schlitten verbundene Zahnstange antreibt, wobei die Einschaltung des Elektromotors und seine Drehrichtungsumkehr über den vom Messtaster betätigten Schalter und seine Abschaltung über einen Ausschalter mittels Schaltschützen erfolgt.
Neben der Prüfung verzahnter Teile durch Messung der radialen Eindringtiefe des als Kugel, Messkeil, Messzahn oder Zahnsegment ausgebildeten Tastorgans in die Zahnlücken des Prüflings ist die Messung der Verzahnungsfehler durch Messung der Abweichungen in tangentialer Richtung, also von Zahnflanke zu Zahnflanke oder auch in Richtung der sogenannten, meist unter 20" gegen die Tangente geneigten Eingriffslinie (Evolventenverzahnung), üblich.
Auch diese Messungen lassen sich mit einem entsprechenden erfindungsgemässen Prüfgerät durchführen.
Hierzu werden zum Beispiel direkt auf dem periodisch hin und her bewegten Schlitten zwei schwenkbare Messtaster vorgesehen, deren Enden in je eine benachbarte Zahnlücke des pausenlos bewegten Prüflings eingreifen, sich an je eine der die Zahnlücken begrenzenden Zahnflanken anlegen und von diesen Zahnflanken mitgenommen werden, so dass beide Messtaster eine gleichsinnige Schwenkbewegung über die Messstellung hinweg ausführen. Da hierbei die Winkellage der Messtaster ein Mass für die Genauigkeit der zu prüfenden Verzahnung ist, wird hier mit jedem der beiden schwenkbaren Messtaster je ein Kondensatorbelag fest verbunden, die mit je einem fest angeordneten Kondensatorbelag in der Weise zusammenwirken, dass die Schwenkbewegungen der Messtaster Kapazitätsänderungen der beiden von den festen und den mit den Messtastern verbundenen Kondensatorbelägen gebildeten Kondensatoren erzeugen.
Zur Festlegung der Messstellung, die infolge der Mitnahme beider Messtaster durch den sich pausenlos bewegenden Prüfling ohne Halt durchlaufen wird, hat es sich als besonders vorteilhaft bewährt, dass in einer Überlagerungsschaltung die von dem einen der beiden Kondensatoren erzeugte veränderliche Frequenz bei Erreichen eines bestimmten Wertes eine Schalteinrichtung betätigt, die den augenblicklichen Kapazitätswert des anderen Kondensators auf ein elektrisches Messwerk schaltet und nach einer einstellbaren Verzögerungszeit den Rücklauf und anschliessenden Vorlauf des Schlittens steuert. In diesem Falle ist ohne trägheitslose Messung nicht auszukommen, da sich der Prüfling dauernd weiterbewegt und die Messtaster schwenkt, die demgemäss die Kapazitätswerte der ihnen zugeordneten Kondensatoren laufend ver ändern.
Die Schalteinrichtung, die im Augenblick des Durchganges durch die Messstellung den Kapazitätswert des einen der beiden Kondensatoren auf das elektrische Messwerk schaltet, muss daher in an sich bekannter Weise als trägheitsloser elektronischer Schalter ausgebildet werden.
Für die periodische Hin- und Herbewegung des Schlittens ist auch hier wieder ein Elektromotor vorgesehen, der den Schlitten über ein Ritzel und eine mit dem Schlitten verbundene Zahnstange antreibt, wobei die Einschaltung des Elektromotors und seine Drehrichtungsumkehr über die Schalteinrichtung und seine Ausschaltung über einen Ausschalter mittels Schaltschützen erfolgt. Soweit die periodische Bewegung des Schlittens mit Hilfe eines Elektromotors, Ritzel und Zahnstange erfolgt, hat es sich bewährt, dass die Zahnstange unter Zwischenschaltung einer Druckfeder derart mit dem Schlitten verbunden ist, dass die Zahnstange nach Beendigung der durch einen Anschlag begrenzten Vorlaufbewegung des Schlittens eine weitere Vorschubbewegung ausführen kann und dass mit der Zahnstange der Aus schalter derart verbunden ist, dass er bei dieser Vorschubbewegung ge öffnet wird.
Zur Regelung der Bewegungsgeschwindigkeit des Schlittens wird zweckmässig der Elektromotor in seiner Drehzahl regelbar gemacht.
Auch bei der Ausführungsform des Gerätes mit zwei schwenkbaren Messtastern zur tangentialen Messung müssen die Tastorgane beim Vorlauf des Schlittens so weit geschwenkt sein, dass sie in die nächsten Zahnlücken eingreifen. Es genügt in diesem Falle, für jeden der beiden Messtaster eine Fesselungsfeder vorzusehen, welche die Taster in eine bestimmte Ausgangsstellung zurückführen. Durch Abstimmung der Bewegungsgeschwindigkeiten des Prüflings und des Schlittens gelingt es, die Tastorgane in die jeweils nächsten Zahnlücken frei einzuführen. Die neu zu prüfenden Zahnflanken nehmen dann infolge der pausenlosen Bewegung des Prüflings die Tastorgane unter Spannen der Fesselungsfedern mit. Anstatt des vorerwähnten, kapazitiv arbeitenden Messwerkes lässt sich ebenso gut ein induktiv arbeitendes Messwerk verwenden.
An die Stelle der Kondensatoren treten dann Induktionsspulen veränderlicher Induktion. Es war gesagt worden, dass die durch das Messwerk ausgewerteten Messergebnisse registriert werden. Ebensogut können die Messergebnisse aber auch als Einzelwerte angezeigt oder in Form von Tonfrequenzen hörbar gemacht und gegebenenfalls aufgenommen werden. Schliesslich lassen sich die erhaltenen Messwerte auch als Regelgrössen für einen selbsttätigen Regler verwenden, durch den beispielsweise die an einem Verzahnungswerkzeug einer in Betrieb befindlichen Verzahnungsmaschine festgestellten Werkzeugfehler laufend auskorrigiert werden, so dass das erzeugte Werkstück nicht mit den Werkzeug- und Maschinenfehlern der erzeugenden Maschine behaftet ist.
Auf der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes dargestellt, und zwar zeigen:
Fig. 1 eine Draufsicht auf eine erste Ausführungsform des Prüfgerätes nach der Erfindung,
Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II der Fig. 1,
Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie III-III der Fig. 1,
Fig. 4 einen als Zahnsegment ausgebildeten Messtaster,
Fig. 5 einen als Messzahn ausgebildeten Messtaster,
Fig. 6 ein Schaltschema für die Schaltung der Elektromagnete des Gerätes nach Fig. 1,
Fig. 7 eine Draufsicht auf eine zweite Ausführungsform des Prüfgerätes,
Fig. 8 einen Teilschnitt nach der Linie VIII-VIII der Fig. 7,
Fig. 9 einen Teilschnitt nach der Linie IX-IX der Fig. 7,
Fig. 10 einen Querschnitt nach der Linie X-X der Fig. 7,
Fig. 11 ein Blockschaltbild der Messeinrichtung,
Fig.
12 ein Schaltschema für die Schaltung des Elektromotors des Gerätes nach Fig. 7,
Fig. 13 eine Draufsicht einer dritten Ausführungsform des Prüfgerätes,
Fig. 14 einen Querschnitt nach der Linie XIV-XIV der Fig. 13 und
Fig. 15 ein Blockschaltbild des Messgerätes mit einem Schaltschema für die Schaltung des Elektromotors für das Gerät nach Fig. 13.
Bei der ersten Ausführungsform des Prüfgerätes nach den Fig. 1 bis 6 ist der als Zahnrad dargestellte Prüfling mit 1 bezeichnet. Das zu prüfende Zahnrad wird von einer nicht dargestellten Antriebseinrichtung in Pfeilrichtung angetrieben, und zwar pausenlos und vorzugsweise mit konstanter Geschwindigkeit.
In eine Zahnlücke des Prüflings 1 greift ein Messtaster 2 mit einem als Kugel 3 ausgebildeten Tastorgan ein. An die Stelle dieses Messtasters 2 können wahlweise auch Messtaster 2' und 2" nach den Fig. 4 und 5 treten, die ein als Zahnsegment 3' bzw. als Messzahn 3" ausgebildetes Tastorgan aufweisen. Je nach Art der Messungen kommen auch beliebige andere Formen des Tastorgans in Frage.
Das eigentliche Prüfgerät ist unabhängig vom Prüfling 1 und weist auf einer Grundplatte 4 einen längsverschiebbaren Schlitten 5 auf. Zur Führung des Schlittens 5 dienen Rollenführungen 6. Mit dem Schlitten 5 ist ein stabförmiger Anker 7 verbunden, der durch zwei auf der Grundplatte 4 hintereinander angeordnete Elektromagnete 8 und 9 in Richtung des Doppelpfeiles hin und her bewegt werden kann und dadurch den Schlitten 5 auf den Prüfling 1 zu und von ihm wegbewegt. Die vordere Grenzlage des Schlittens 5 ist durch eine an der Vorderkante der Grundplatte 4 angebrachte Begrenzungsleiste 11 festgelegt.
Damit beim wechselweisen Einschalten der Elektromagnete 8 und 9 die Bewegungen des Schlittens 5 zügig und stossfrei erfolgen, ist ein Teil des Ankers 7 zu einem Kolben 12 ausgebildet, der sich in einem auf der Grundplatte 4 befestigten Zylinder 13 hin und her bewegt. Die hierbei vom Kolben 12 verdrängte Luft kann durch enge Bohrungen 14 und 15 in den Zylinder nur langsam ein- bzw. aus ihm ausströmen, wodurch die gewünschte Dämpfung der Bewegung des Schlittens 5 erzielt wird.
Auf dem Schlitten 5 ist ein Messschlitten 16 leicht verschiebbar gelagert, wozu parallel zu den Rollenführungen 6 des Schlittens 5 angeordnete Rollenführungen 17 vorgesehen sind. Der Messschlitten 16 wird durch eine sich gegen ihn und den Schlitten 5 abstützende Feder 18, deren Vorspannkraft mittels einer Schraube 19 einstellbar ist, dauernd in Richtung des Prüflings 1 gedrückt. Der Messschlitten trägt den Messtaster 2, der um eine mittels Kugellagern 21 im Messschlitten 16 drehbar gelagerte, senkrechte Achse 20 schwenkbar ist. In der vordersten Stellung des Schlittens 5, in der dieser gegen die Begrenzungsleiste
11 anschlägt, greift das als Kugel 3 ausgebildete Tastorgan in eine Zahnlücke des Prüflings ein, wie in Fig. 1 dargestellt ist.
Die Feder 18 liefert dabei den durch die Schraube 19 einstellbaren Messdruck, mit dem das Tastorgan 3 an den Zahnflanken des Prüflings zur Anlage kommt.
Durch die Bewegung des Prüflings 1 in der eingezeichneten Pfeilrichtung wird das Tastorgan 3 mitgenommen und der Messtaster 2 entgegen dem Uhrzeigersinne geschwenkt. Dabei wird vorher der Messschlitten 16 von der Feder 18 zunächst ganz nach vorn auf den Prüfling 1 zu verschoben, wobei das Tastorgan 3 in der gestrichelt eingezeichneten, ausgeschwenkten Lage in eine Zahnlücke des Prüflings 1 eingreift. Im Verlauf der Schwenkbewegung des Messtasters 2 bis in die ausgezogen gezeichnete Stellung der Fig. 1 bewegt sich dann der Messschlitten 16 vom Prüfling weg und nach Überschreiten dieses sogenannten hohen Punktes wieder auf den Prüfling 1 zu.
Der hohe Punkt ist dann erreicht, wenn der Mittelpunkt des Zahnrades, die Schwenkachse 20 des Messtasters 2 und das Tastorgan 3 auf einer geraden Linie liegen, die in Fig. 1 als strichpunktierte Linie 21 angedeutet ist. Die Maximalentfernung des Schlittens 16 vom Prüfling 1 beim Durchgang durch den hohen Punkt ist die auszumessende Grösse. Die Unterschiede in den Maximalentfernungen beim Ausmessen der einzelnen Zahnlücken ist ein Mass für die Verzahnungsfehler des Prüflings 1. Um diese Maximalentfernungen des Messschlittens 16 festzustellen, ist auf dem Messschlitten 16 ein Kondensatorbelag 22 fest angeordnet, der mit einem im gegenüberliegenden Kondensatorbelag 23, der am Schlitten 5 befestigt ist, zusammenarbeitet.
Die Relativbewegungen des Messschlittens 16 gegenüber dem in seiner vordersten Stellung festgehaltenen Schlitten 5 erzeugen Abstandsänderungen der Kondensatorbeläge 22 und 23 voneinander und damit Kapazitätsänderungen des aus den beiden Kondensatorbelägen gebildeten Kondensators. Diese Kapazitätsänderungen werden in einer an sich bekannten Überlagerungsschaltung ausgewertet, indem sie nach Umwandlung in eine Frequenz mit einer einstellbaren Festfrequenz verglichen und nach Verstärkung und Umwandlung in Stromoder Spannungswerte angezeigt, registriert oder, in Tonfrequenzen umgewandelt, hörbar gemacht werden.
Nachdem der Messtaster 2 auf die beschriebene Weise zur Ausmessung einer Zahnlücke gedient hat und den hohen Punkt überschritten hat, wird der Schlitten 5 und mit ihm der Messschlitten 16 durch Einschaltung des Elektromagneten 9 zurückgezogen und anschliessend durch Einschaltung des Elektromagneten 8 wieder nach vorn bis zur Begrenzungsleiste 11 vorgeschoben. Dabei wird während der Rücklaufbewegung durch die nachstehend beschriebene Einrichtung der Messtaster 2 in die gestrichelt eingezeichnete Lage seitwärts geschwenkt, so dass er mit seinem Organ 3 beim Vorlauf des Schlittens 5 in die nächstfolgende Zahnlücke des Prüflings eingreift.
Die Einschaltung der Elektromagnete 8 und 9 wird durch den durch die Mitnahme seitens des Prüflings geschwenkten Messtasters 2 direkt gesteuert.
Dazu ist auf der Nabe des Messtasters 2 ein Nocken 24 angeordnet, der nach Überschreiten des hohen Punktes den schematisch angedeuteten Schalter 25 betätigt (vergleiche hierzu das Schaltschema Fig. 6), wodurch der Elektromagnet 9 eingeschaltet wird und den Schlitten 5 zurückbewegt.
An der Nabe des Messtasters 2 ist weiterhin ein seitlicher Fortsatz 26 angeordnet, der in das gabelförmige Ende 27 eines auf dem Schlitten 5 schwenkbar gelagerten zweiarmigen Hebels 28 eingreift. Bei der Rücklaufbewegung des Schlittens 5 schlägt das andere Ende 29 des zweiarmigen Hebels 28 gegen einen auf der Grundplatte 4 einstellbar befestigten Anschlag 30. Dadurch wird der zweiarmige Hebel 28 entgegen dem Uhrzeigersinn geschwenkt und infolgedessen der Messtaster aus der ausgezogen gezeichneten Lage in die gestrichelt gezeichnete Lage seitwärts geschwenkt. Auf das Ende 29 des Hebels 28 wirkt eine Feder 31, die dafür sorgt, dass der Hebel 28 nach Einleitung der Schwenkbewegung durch Anstossen am Anschlag 30 so weit geschwenkt wird, dass der Messtaster 2 zur Anlage an eine Stellschraube 32 kommt, mit der der gewünschte Winkelausschlag des Messtasters einstellbar ist.
Der Hebel 28 und die Feder 31 wirken hierbei nach Art eines Kippschalters zusammen.
Durch die soeben beschriebene Schwenkbewegung des Messtasters 2 beim Rücklauf des Schlittens 5 wird durch den Nocken 24 auf der Nabe des Messtasters 2 der Schalter 25 erneut betätigt und dadurch nunmehr der Elektromagnet 9 abgeschaltet und der Elektromagnet 8 eingeschaltet, so dass der Schlitten 5 wieder nach vorn bewegt wird. Bei der nun folgenden Mitnahme des Messtasters 2 durch den Prüfling wiederholt sich der eingangs beschriebene Vorgang, wonach sich der Messschlitten 16 zunächst vom Prüfling entfernt, bis der hohe Punkt erreicht ist, und dann wieder auf den Prüfling zu bewegt wird. Die hierbei auftretende Kapazitätsänderung im Kondensator 22/ 23 ergibt nach Auswertung durch das elektrische Messgerät eine eingipflige Kurve, deren Maximalwert den gewünschten Messwert für die betrachtete Zahnlücke darstellt.
In Fig. 3 ist ein Querschnitt durch die beiden Kondensatorbeläge 22 und 23 dargestellt. Die beiden Kondensatorbeläge sind kammartig ausgebildet und greifen ähnlich wie bei einem Drehkondensator ineinander.
Eine zweite Ausführungsform des Prüfgerätes ist in den Fig. 7 bis 10 dargestellt. Im Prinzip ist der Aufbau des Messgerätes der gleiche, wie an Hand der Fig. 1 bis 6 bereits erläutert. Auf einer Grundplatte 40 ist wieder ein Schlitten 41 längsverschiebbar angeordnet, der seinerseits einen längsverschiebbaren Messschlitten 42 trägt. Dieser Messschlitten 42 ist jedoch, wie Fig. 8 zeigt, nicht durch Rollenführungen, sondern durch Aufhängung an zwei Blattfedern 43 und 44 gegenüber dem Schlitten 41 längsverschiebbar. Im Messschlitten 42 ist wieder ein Messtaster 45 schwenkbar gelagert, der ein als Zahnsegment 45" ausgebildetes Tastorgan aufweist, das in die Verzahnung des wiederum als Zahnrad dargestellten Prüflings 46 eingreift.
Zur Hin- und Herverschiebung des Schlittens 41 ist an Stelle der beiden Elektromagnete ein Elektromotor 47 vorgesehen, der über ein auf seiner Welle sitzendes Ritzel 48 eine Zahnstange 49 antreibt, die mit dem Schlitten 41 verbunden ist und dadurch den Schlitten auf den Prüfling zu und von ihm weg bewegt. Die Schaltung des Motors 47 erfolgt über einen Schalter 50, der vom Messtaster 45 bei dessen Schwenkbewegung betätigt wird und über einen Ausschalter 51, der von der Zahnstange 49 betätigt wird. Die Zahnstange 49 ist relativ zum Schlitten 41 verschiebbar und gegen diesen durch eine Druckfeder 52 abgestützt.
Wenn der Schlitten 41 an einer an der Vorderkante der Grundplatte 40 angeordneten Begrenzungsleiste 53 zur Anlage gekommen ist, kann sich die Zahnstange 49 gegen die Kraft der Feder 52 noch weiterhin in Richtung auf den Prüfling zu bewegen, wobei der Schalter 51 geöffnet wird, der dann den Motor 47 stillsetzt. Durch die Federkraft 52 wird der Schlitten 41 in Anlage an der Begrenzungsleiste 53 während des Messvorganges gehalten. Der Rücklauf der Zahnstange 49 wird dadurch verhindert, dass ein Elektromotor 47 mit nach geschaltetem Untersetzungsgetriebe verwendet wird, dessen Selbsthemmung ausreicht, eine Rücklaufbewegung der Zahnstange zu unterbinden.
Mit dem Messschlitten 42 ist auch hier ein Kondensatorbelag 54 verbunden, der mit einem am Schlitten 41 befestigten Kondensatorbelag 55 zusammenarbeitet, wie dies an Hand der Fig. 1 bis 6 bereits beschrieben worden ist. Ebenso findet sich bei dieser Ausführungsform des Gerätes ein auf der Grundplatte angebrachter, einstellbarer Anschlag 56 für einen schwenkbar auf dem Schlitten 41 gelagerten Hebel 57, dessen eines Ende 58 mit dem Messtaster gelenkig verbunden ist, während auf das andere Ende 59 eine Feder 60 einwirkt, die den Hebel 57 bis zum Anschlag des Messtasters 45 an einer Stellschraube 61 verschwenkt, nachdem diese Schwenkbewegung beim Rücklauf des Schlittens 41 durch Anschlagen des Hebelendes 59 anl Anschlag 56 eingeleitet worden ist.
Fig. 11 zeigt ein Blockschaltbild für die verwendete, kapazitiv arbeitende elektrische Messeinrichtung, die sowohl bei der Ausführungsform bei den Fig. 1 bis 6 als auch bei der zweiten Ausführungsform nach den Fig. 7 bis 10 Verwendung findet. Mit a ist ein Schwingkreis bezeichnet, dessen Frequenz von der Kapazitätsänderung des Kondensators 22/23 (Fig. 1) bzw. 54/55 (Fig. 7) abhängig ist. Mit b ist ein Schwingkreis bezeichnet, in dem eine einstellbare Festfrequenz erzeugt wird.
Die von den Teilen a und b erzeugten Frequenzen werden in einer Mischstufe c zu einer Überlagerungsfrequenz überlagert, anschlie ssend in einem Verstärker d verstärkt, dann in einem Messwertumwandler e in Strom- und Spannungswert umgewandelt und schliesslich an einem Messinstrument f angezeigt oder durch ein Registriergerät g aufgezeichnet oder mittels eines Lautsprechers h hörbar gemacht, gegebenenfalls zur Aufnahme auf Tonband.
Die Schaltung des Elektromotors 47 zur periodischen Hin- und Herbewegung des Schlittens 41 sei an Hand des Schaltschemas Fig. 12 erläutert. Nachdem der Messtaster 45 die Messstellung, das ist der hohe Punkts, überschritten hat, wird durch den Messtaster der Schalter 50 geschlossen und dadurch die Magnetspule 62 eines Schaltschützes erregt, so dass dadurch der Elektromotor 47 über die Schaltkontakte 63 in derjenigen Drehrichtung eingeschaltet wird, in der die Zahnstange 49 zurückbewegt wird.
Dadurch schliesst zunächst der von der Zahnstange betätigte Schalter 51, und anschliessend wird der Schlitten 41 zurückgezogen. Bei dieser Rücklaufbewegung des Schlittens 41 wird wie oben beschrieben der Messtaster 45 seitwärts geschwenkt, wodurch der Schalter 50 wieder geöffnet wird. Die Magnetspule 62 des Schaltschützes wird dadurch stromlos.
Die Schaltkontakte 63 werden dadurch geöffnet, während gleichzeitig die Schaltkontakte 64 des Schaltschützes geschlossen werden. Dadurch wird der Motor 47 umgepolt und kehrt seine Drehrichtung um, so dass der Schlitten 41 wieder nach vorn läuft. Nachdem er zur Anlage an die Begrenzungsleiste 53 gekommen ist, öffnet die sich weiterbewegende Zahnstange den Schalter 51, wodurch der Motor 47 ausgeschaltet wird. In Fig. 12 ist in einer der Zuleitungen des Motors ein Potentiometer 65 eingezeichnet, mit dessen Hilfe die Drehzahl des Motors 47 genau einstellbar ist. Die Fig. 12 stellt jedoch nur das einfachste Schaltbild für eine solche Schaltung dar.
In den Fig. 13 bis 15 ist eine dritte Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes dargestellt. Wäh- rend mit den Prüfgeräten nach den ersten beiden Ausführungsformen die Verzahnungsfehler in radia ler Richtung messbar waren, wird bei dem Prüfgerät der jetzt zu beschreibenden Ausführungsform in tangentialer Richtung gemessen, das heisst von Zahnflanke zu Zahnflanke. Für diese Messungen sind dementsprechend zwei Messtaster 80 und 81 erforderlich, die in benachbarte Zahnlücken eines wiederum als Zahnrad dargestellten Prüflings 83 eingreifen und auf derselben Seite den Zahnflanken der die Zahnlücken begrenzenden Zähne anliegen. Gemessen wird der Abstand von Zahnflanke zu Zahnflanke über die gegenseitige Winkellage der beiden Messtaster 80 und 81.
Das Prüfgerät für diese Art von Messungen weist eine Grundplatte 84 auf, auf der in Rollenführungen 85 ein Schlitten 86 längsverschiebbar gelagert ist.
Dieser Schlitten wird mit Hilfe eines Elektromotors 87 unter Zwischenschaltung einer Zahnstange 88, die über ein Ritzel 89 des Motors 87 angetrieben wird, auf den Prüfling 83 zu und von ihm weg bewegt. In seiner vordersten Stellung schlägt der Schlitten 86 an eine an der Vorderkante der Grundplatte 84 angeordnete Begrenzungsleiste 90 an.
Auf dem Schlitten 86 sind Querschlitten 91 und 92 angeordnet, die mit Hilfe von Gewindespindeln 93 und 94 in ihrem gegenseitig wird zunächst in einem Schwingkreis A die laufende Kapazitätsänderung des Kondensators 100/102, die durch die Schwenkbewegung des Messtasters 81 verursacht wird, in eine Frequenz umgewandelt und in einer Mischstufe B mit einer von einem Schwingkreis C gelieferten, willkürlich einstellbaren Festfrequenz zu einer Überlagerungsfrequenz überlagert, in einem Verstärker D verstärkt und anschliessend in einem Messwertumwandler E in Strom- und Spannungswerte umgewandelt.
In dem Augenblick, in dem der Kondensator 100/102 den vorher festgelegten Kapazitätswert erreicht hat, das heisst in dem Augenblick, in dem die Messstellung von dem sich pausenlos bewegenden Prüfling erreicht worden ist, wird von der soeben beschriebenen Messeinrichtung A bis E ein Schaltimpuls auf ein Relais R gegeben, das kurzzeitig den Kapazitätswert des Messkondensators 99/ 101 auf das Messwerk schaltet. Zur Auswertung der Kapazitätsänderung des durch die Schwenkbewegung des Messtasters 80 laufend veränderlichen Kapazitätswertes des Kondensators 99/101 ist eine ähnliche Schaltung vorgesehen wie für die Auswertung der Kapazitätsänderung des Kondensators 100/102.
Der bei der Schwenkbewegung des Messtasters 80 sich laufend ändernde Kapazitätswert des Kondensators 99/101 wird in einem Schwingkreis A' in eine Frequenz umgewandelt, in einer Mischstufe B' mit einer einstellbaren, in einem Schwingkreis C' erzeugten Festfrequenz zu einer Überiagerungsfrequenz überlagert, anschliessend in einem Verstärker D' verstärkt und in einem Messwertumwandler E' in Strom- und Spannungswerte umgewandelt. Diese Strom- und Spannungswerte werden in dem Augenblick, in dem die Messstellung erreicht ist und das Relais R betätigt worden ist, an einem Messinstrument F angezeigt oder durch ein Registriergerät G aufgezeichnet oder mittels eines Lautsprechers H hörbar gemacht, gegebenenfalls zur Aufnahme auf Tonband.
Das Relais R hat die Eigenschaft, dass es nach einer willkürlich wählbaren Zeit wieder abfällt und damit die Anzeigegeräte F bis G von der Messeinrichtung A' bis E' trennt. Gleichzeitig mit dem Relais R ist ein weiteres Relais R' geschaltet worden, das folgende Eigenschaften besitzt:
Das Relais R'spricht erst nach einer bestimmten Verzögerungszeit, z. B. einer halben Stunde, auf den empfangenden Impuls an, und es fällt nach einer willkürlich einstellbaren Zeitdauer von selbst wieder ab.
Die Verzögerungszeit des Relais R' ist so bemessen, dass es den von ihm zu betätigenden Schaltvorgang erst einleitet, nachdem die Messung durchgeführt und das Relais R wieder abgefallen ist. Geschaltet wird von dem Relais R' ein weiteres Relais R", dessen Magnetspule 105 über den Schalter 106 an eine Spannung gelegt wird, wodurch in der gleichen Weise, wie an Hand der Fig. 12 bereits beschrieben, der Elektromotor 87 über die Kontakte 107 in derjenigen Drehrichtung eingeschaltet wird, die für die Rücklaufbewegung des Schlittens 86 erforderlich ist. Dadurch bewegt sich zunächst die relativ zum Schlitten 86 bewegliche und über eine Druckfeder 108 gegen den Schlitten 86 abgestützte Zahnstange vom Prüfling 83 weg. Dadurch wird zunächst ein Schalter 109 geschlossen und danach der Schlitten 86 vom Prüfling wegbewegt.
Sobald das Relais R' nach einer bestimmten Zeit wieder abfällt, wird auch der von diesem Relais betätigte Schalter 106 im Stromkreis der Magnetspule des Relais R" geöffnet, so dass dieses Relais R" abfällt, wodurch die bisher geschlossenen Kontakte 107 geöffnet werden. Gleichzeitig werden aber die Kontakte 110 des Relais R" geschlossen und dadurch die Drehrichtung des Motors 87 umgekehrt, da der mechanische, von der Zahnstange 88 betätigte Schalter 109 geschlossen ist.
Der Schlitten 86 wird infolge der Drehrichtungsumkehr des Motors 87 wieder nach vorn in die Messstellung bewegt, wo er an der Begrenzungsleiste 90 anschlägt und zum Stillstand kommt. Der weiterlaufende Motor 87 bewegt aber die Zahnstange 88 noch in derselben Richtung weiter, wodurch der mit der Zahnstange verbundene Schalter 109 geöffnet und der Motor 87 stillgesetzt wird. Zur Regelung der Motordrehzahl und damit der Geschwindigkeit, mit der der Schlitten 86 bewegt wird, ist der Motor 87 in seiner Drehzahl regelbar, was im Schaltbild Fig. 15 durch ein Potentiometer 111 angedeutet ist.
Wie eingangs bereits erwähnt, werden die von dem Prüfling 83 seitwärts verschwenkten Messtaster 80/81 bei der Rücklaufbewegung des Schlittens 86 durch die Fesselungsfedern 103 und 104 in die Ausgangslage zurückgebracht und greifen mit ihren Tastorganen beim Vorlauf des Schlittens in die Messstellung in die nächstfolgenden Zahnlücken des pausenlos weiterbewegten Prüflings ein, so dass sich in der beschriebenen Weise die Messvorgänge für die einzelnen Zahnteilungen selbsttätig aneinanderreihen.
Die drei beschriebenen Ausführungsformen sind nur Beispiele dafür, wie der Erfindungsgedanke verwirklicht werden kann. Deswegen ist die Erfindung auch nicht auf die an Hand der drei Ausführungsformen beschriebenen konstruktiven Einzelheiten beschränkt. Die Erfindung umfasst vielmehr alle im Rahmen des Könnens eines Fachmannes liegenden weiteren Ausführungsformen, in denen der Grundgedanke der Erfindung konstruktiv verwertet wird.
Automatic testing device for toothed parts
The invention relates to an automatic operation of the test device for toothed parts, in particular for testing and measuring double flank rolling errors, concentricity, pitch, tooth thickness errors or tooth gap width errors on toothed parts, in which a slide carrying at least one measuring probe periodically to and from the test object it is moved away. A number of test devices are already known in which the test object is moved further by one division after a measurement has been carried out by hand or by means of an auxiliary motor, then temporarily stopped to carry out the measurement and finally moved further by one further division.
In order to achieve useful results, it is necessary to move the test object further by exactly one division or a multiple thereof with great precision, otherwise measurement errors will occur. The intermittent movement of the test object by exactly one division requires an increased expenditure of time and suitable test equipment on which the test object must be recorded. This makes it difficult to test very large parts and makes it impossible to test installed parts such as gear wheels, bevel gears, racks, worm and worm gears and to test gear cutting tools in the clamped state on gear cutting machines.
In order to avoid these disadvantages, the invention is based on the object of creating a test device in which the further movement of the test object by exactly one division between the individual measuring processes does not matter, in which the test object moves continuously, preferably at constant speed, and the Measurement is made on the moving test object. As a result, there is no need to hold the test item on a special test device for further movement by exactly one division, so that built-in or very large parts can also be tested without difficulty. At the same time, fully automatic operation of the device and particularly high measurement accuracy should be enabled in accordance with the task, and it should be achieved, for example, that the measured values obtained are continuously recorded.
Finally, the device should be equally suitable for carrying out various types of measurements, such as for testing and measuring double flank generating errors, concentricity, pitch, tooth thickness errors or tooth gap width errors.
The object is achieved according to the invention in that at least one measuring probe is pivotably mounted on a periodically movable back and forth slide, that means are provided by which the measuring probe is pivoted backwards when the carriage returns, that the measuring probe with its The front end is inserted into a tooth gap of a continuously moving test object before the measuring position is reached and is carried along by this beyond the measuring position, the measuring probe executing a forward pivoting movement, and switching means that operate as a function of this pivoting movement of the measuring probe are provided through which the return - and advance of the carriage is controlled.
The measuring probe or several measuring probes inserted into a tooth gap of the continuously driven test object before reaching the measuring position are taken into the measuring position by the test object and pivoted further beyond the measuring position. When passing through the measuring position, the measurement is carried out and then the periodic return and subsequent forward movement of the slide is initiated by the probe (s) that continue to pivot.
During the return movement, the probe is swiveled in the opposite direction so that it can intervene in the next tooth gap when the slide moves forward.
When testing gears for tooth run-out errors and for tooth thickness and tooth gap width errors, the measuring probe appropriately receives a feeler element designed as a measuring ball, measuring wedge or measuring tooth, which is inserted into the tooth gaps. The feeler element is designed as a tooth segment to check for concentricity and double flank rolling errors. In both cases, the radial penetration depth of the measuring probe into the tooth gaps of the test object is evaluated.
For this purpose, the test device is designed in such a way that on the slide, the movement of which in the direction of the test object is limited by a stop, a special measuring slide carrying the pivotable measuring probe is displaceably arranged, which moves against the test object by a spring with adjustable measuring pressure and during the pivoting movement of the probe carried along by the continuously moving test object, it is moved away from the test object, and that the maximum distance of the measuring slide from the test object that occurs is measured and registered by means of a preferably capacitive electrical measuring device.
The probe inserted into the test object before reaching the measuring position is guided over the high point that is reached when the axes of rotation of the test object and the probe and the center of the feeler element lie on a straight line. The measuring slide therefore first moves away from the test object until the high point, that is the measurement position, is reached, and then again towards the test object. The recording of this measuring slide movement results in a single-peak curve for each measured tooth pitch, and the deviations between adjacent maximum values are a measure of the pitch and pitch errors as well as the tooth thickness and tooth gap width errors, while the deviation of the extreme values within this maximum value series represents a measure of the concentricity error .
The following requirements arise for a high-quality measurement:
The measurement should be particularly accurate, fast and as inertia-free as possible; the lowest possible measuring pressures should be used, and the measuring results should be automatically and continuously recorded. These requirements can be met, for example, that a capacitor layer is fixedly arranged on the measuring slide as part of the electrical measuring device, the distance of which from a second capacitor layer fixedly arranged on the periodically moving slide is variable due to the movement of the measuring slide, and that the movement of the Measurement slide via the change in distance between the capacitor layers and the resulting change in capacitance is evaluated electrically in a manner known per se in a superposition circuit.
After the measuring position has been exceeded, the measuring probe must be disengaged from the test item and then inserted into the next tooth gap of the continuously moving test item.
For this purpose, the slide carrying the measuring slide with the measuring probe must be moved back and then moved forward again. It has proven to be expedient for the pivotable measuring probe to actuate an electrical switch after the measurement position has been exceeded, whereby the return movement of the carriage, which is moved periodically back and forth, is initiated.
It is also useful to provide an adjustable stop on a stationary part of the device, against which one end of a lever rotatably mounted on the carriage strikes when the carriage returns, the other end of which is articulated to the probe so that the probe after it has come out of engagement with the toothing of the test specimen, is pivoted in the opposite direction as when it is being carried along by the test specimen, the electrical switch actuated by the probe being actuated again and thereby initiating the forward movement of the slide.
In order to ensure that the probe is swiveled back by such an angle that its feeler element can penetrate the next tooth gap when the slide is moving forward, provision is made for a spring to act on the end of the lever that comes to rest against the adjustable stop, which after initiation the swiveling movement of the probe caused by the return movement of the slide swivels it up to an angle stop that can be adjusted by an adjusting screw in the manner of a toggle switch.
For the periodic back and forth movement of the slide, two electromagnets can be provided which can be switched on alternately by the switch actuated by the probe and whose common armature, which can be moved back and forth by magnetic forces, is connected to the slide. It is useful here if part of the armature is designed as a piston that is moved back and forth in a damping cylinder so that the carriage moves quickly and without jolting. However, it is more expedient to provide an electric motor for the periodic slide movement, which drives the slide via a pinion and a rack connected to the slide, the activation of the electric motor and its reversal of the direction of rotation takes place via the switch operated by the probe and it is switched off via a switch using contactors .
In addition to testing toothed parts by measuring the radial penetration depth of the feeler element, which is designed as a ball, measuring wedge, measuring tooth or tooth segment, into the gaps between the teeth of the test specimen, the measurement of tooth gaps is also possible by measuring the deviations in the tangential direction, i.e. from tooth flank to tooth flank or in the direction of the so-called , usually less than 20 "against the tangent line of action (involute toothing), common.
These measurements can also be carried out with a corresponding test device according to the invention.
For this purpose, for example, two swiveling measuring probes are provided directly on the carriage that is periodically moved back and forth, the ends of which each engage in an adjacent tooth gap of the continuously moving test object, rest against one of the tooth flanks delimiting the tooth gaps and are taken along by these tooth flanks, so that both measuring probes execute a swivel movement in the same direction across the measuring position. Since the angular position of the measuring probe is a measure of the accuracy of the gearing to be tested, a capacitor plate is firmly connected to each of the two swiveling measuring probes, which interact with a fixed capacitor layer in such a way that the swiveling movements of the measuring probes change the capacitance of the generate both capacitors formed by the fixed and the capacitor plates connected to the probes.
In order to determine the measuring position, which is passed through without stopping as a result of both measuring probes being carried along by the continuously moving test object, it has proven to be particularly advantageous that the variable frequency generated by one of the two capacitors when a certain value is reached in a superposition circuit Switching device actuated, which switches the current capacitance value of the other capacitor to an electrical measuring mechanism and, after an adjustable delay time, controls the return and subsequent advance of the carriage. In this case, it is not possible to do without inertia-free measurement, since the test object keeps moving and swivels the measuring probes, which accordingly continuously change the capacitance values of the capacitors assigned to them.
The switching device, which switches the capacitance value of one of the two capacitors to the electrical measuring mechanism at the moment of passage through the measuring position, must therefore be designed in a manner known per se as an inertia-free electronic switch.
For the periodic back and forth movement of the slide, an electric motor is again provided here, which drives the slide via a pinion and a rack connected to the slide, the switching on of the electric motor and its direction of rotation reversal via the switching device and its switching off via a switch by means of Contactors takes place. As far as the periodic movement of the carriage takes place with the help of an electric motor, pinion and rack, it has been proven that the rack is connected to the carriage with the interposition of a compression spring in such a way that the rack moves a further forward movement of the carriage, which is limited by a stop Can perform feed movement and that the off switch is connected to the rack in such a way that it is opened during this feed movement.
To regulate the speed of movement of the carriage, the speed of the electric motor is expediently made controllable.
Even with the embodiment of the device with two pivotable measuring probes for tangential measurement, the sensing elements must be pivoted so far as the carriage moves forward that they engage in the next tooth gaps. In this case, it is sufficient to provide a restraint spring for each of the two measuring probes, which guide the probe back into a certain starting position. By coordinating the speed of movement of the test object and the slide, it is possible to freely insert the tactile elements into the next tooth gaps. As a result of the non-stop movement of the test object, the tooth flanks to be newly tested then take the tactile organs with them while tensioning the restraint springs. Instead of the aforementioned capacitive measuring mechanism, an inductively operating measuring mechanism can just as well be used.
The capacitors are then replaced by induction coils of variable induction. It was said that the measurement results evaluated by the measuring mechanism are recorded. The measurement results can just as well be displayed as individual values or made audible in the form of audio frequencies and, if necessary, recorded. Finally, the measured values obtained can also be used as control variables for an automatic controller, by means of which, for example, the tool errors detected on a gear cutting tool of a gear cutting machine in operation are continuously corrected so that the workpiece produced is not affected by the tool and machine errors of the generating machine .
In the drawing, exemplary embodiments of the subject matter of the invention are shown, namely show:
Fig. 1 is a plan view of a first embodiment of the testing device according to the invention,
Fig. 2 is a section along the line II-II of Fig. 1,
3 shows a section along the line III-III of FIG. 1,
4 shows a measuring probe designed as a tooth segment,
5 shows a measuring probe designed as a measuring tooth,
6 shows a circuit diagram for the circuit of the electromagnets of the device according to FIG. 1,
7 is a plan view of a second embodiment of the testing device,
8 shows a partial section along the line VIII-VIII in FIG. 7,
9 shows a partial section along the line IX-IX in FIG. 7,
Fig. 10 shows a cross section along the line X-X of Fig. 7,
11 is a block diagram of the measuring device,
Fig.
12 a circuit diagram for the circuit of the electric motor of the device according to FIG. 7,
13 is a top view of a third embodiment of the testing device,
14 shows a cross section along the line XIV-XIV of FIGS. 13 and
15 shows a block diagram of the measuring device with a circuit diagram for switching the electric motor for the device according to FIG. 13.
In the first embodiment of the test device according to FIGS. 1 to 6, the test object shown as a gear is designated by 1. The gear to be tested is driven by a drive device (not shown) in the direction of the arrow, namely continuously and preferably at constant speed.
A measuring probe 2 with a probe element designed as a ball 3 engages in a tooth gap in the test object 1. This measuring probe 2 can optionally be replaced by measuring probes 2 'and 2 "according to FIGS. 4 and 5, which have a probe member designed as a toothed segment 3' or as a measuring tooth 3". Depending on the type of measurements, any other shape of the tactile organ can also be used.
The actual test device is independent of the test item 1 and has a longitudinally displaceable slide 5 on a base plate 4. Roller guides 6 are used to guide the carriage 5. A rod-shaped armature 7 is connected to the carriage 5, which can be moved back and forth in the direction of the double arrow by two electromagnets 8 and 9 arranged one behind the other on the base plate 4, thereby moving the carriage 5 to the DUT 1 moved towards and away from him. The front limit position of the carriage 5 is defined by a limit strip 11 attached to the front edge of the base plate 4.
So that when the electromagnets 8 and 9 are switched on alternately, the movements of the slide 5 take place quickly and smoothly, part of the armature 7 is designed as a piston 12 which moves back and forth in a cylinder 13 attached to the base plate 4. The air displaced by the piston 12 can only slowly flow in and out of the cylinder through narrow bores 14 and 15, whereby the desired damping of the movement of the slide 5 is achieved.
A measuring slide 16 is mounted on the slide 5 so as to be easily displaceable, for which purpose roller guides 17 arranged parallel to the roller guides 6 of the slide 5 are provided. The measuring slide 16 is continuously pressed in the direction of the test object 1 by a spring 18 which is supported against it and the slide 5 and whose pretensioning force can be adjusted by means of a screw 19. The measuring slide carries the measuring probe 2, which can be pivoted about a vertical axis 20 rotatably mounted in the measuring slide 16 by means of ball bearings 21. In the foremost position of the carriage 5, in which it is against the delimitation bar
11 strikes, the tactile element designed as a ball 3 engages in a tooth gap in the test object, as shown in FIG. 1.
The spring 18 supplies the measuring pressure adjustable by the screw 19, with which the feeler element 3 comes to rest on the tooth flanks of the test object.
By moving the test specimen 1 in the direction of the arrow shown, the feeler element 3 is carried along and the probe 2 is pivoted counterclockwise. In this case, the measuring slide 16 is first pushed all the way forward by the spring 18 towards the test specimen 1, the sensing element 3 engaging in a tooth gap of the test specimen 1 in the swiveled-out position shown in dashed lines. In the course of the pivoting movement of the measuring probe 2 up to the position shown in FIG. 1, the measuring slide 16 then moves away from the test specimen and, after crossing this so-called high point, moves back towards the test specimen 1.
The high point is reached when the center point of the gear, the pivot axis 20 of the measuring probe 2 and the feeler element 3 lie on a straight line, which is indicated in FIG. 1 as a dash-dotted line 21. The maximum distance of the slide 16 from the test item 1 when passing through the high point is the size to be measured. The differences in the maximum distances when measuring the individual tooth gaps is a measure of the toothing errors of the test object 1. In order to determine these maximum distances of the measuring slide 16, a capacitor plate 22 is fixedly arranged on the measuring slide 16, which is connected to a capacitor plate 23 on the opposite side and on the slide 5 is attached, cooperates.
The relative movements of the measuring slide 16 with respect to the slide 5 held in its foremost position produce changes in the spacing of the capacitor plates 22 and 23 from one another and thus changes in the capacitance of the capacitor formed from the two capacitor plates. These changes in capacitance are evaluated in a superimposing circuit known per se, in that they are compared with an adjustable fixed frequency after conversion into a frequency and, after amplification and conversion into current or voltage values, are displayed, registered or converted into audio frequencies, made audible.
After the measuring probe 2 has been used to measure a tooth gap in the manner described and has passed the high point, the slide 5 and with it the measuring slide 16 are withdrawn by switching on the electromagnet 9 and then by switching on the electromagnet 8 again forwards to the limit strip 11 advanced. During the return movement by the device described below, the measuring probe 2 is pivoted sideways into the position shown in dashed lines, so that it engages with its organ 3 as the slide 5 moves forward in the next tooth gap of the test object.
The activation of the electromagnets 8 and 9 is directly controlled by the probe 2 pivoted by the test object being carried along.
For this purpose, a cam 24 is arranged on the hub of the probe 2, which actuates the schematically indicated switch 25 after the high point has been exceeded (compare the circuit diagram in FIG. 6), whereby the electromagnet 9 is switched on and the slide 5 moves back.
On the hub of the measuring probe 2, a lateral extension 26 is also arranged, which engages in the fork-shaped end 27 of a two-armed lever 28 pivotably mounted on the carriage 5. During the return movement of the carriage 5, the other end 29 of the two-armed lever 28 strikes against a stop 30 that is adjustably attached to the base plate 4. As a result, the two-armed lever 28 is pivoted counterclockwise and as a result the probe is moved from the position shown in solid lines to the position shown in dashed lines pivoted sideways. A spring 31 acts on the end 29 of the lever 28, which ensures that the lever 28, after the pivoting movement has been initiated, is pivoted by striking the stop 30 so that the probe 2 comes to rest on an adjusting screw 32 with which the desired Angular deflection of the probe is adjustable.
The lever 28 and the spring 31 interact in the manner of a toggle switch.
As a result of the just described pivoting movement of the probe 2 when the slide 5 travels backwards, the switch 25 is actuated again by the cam 24 on the hub of the probe 2 and the electromagnet 9 is now switched off and the electromagnet 8 switched on, so that the carriage 5 moves forward again is moved. When the test object takes the measuring probe 2 along, the process described at the outset is repeated, after which the measuring slide 16 first moves away from the test object until the high point is reached and then moves back towards the test object. The change in capacitance that occurs in the capacitor 22/23 after evaluation by the electrical measuring device results in a single-peak curve, the maximum value of which represents the desired measured value for the tooth gap under consideration.
In Fig. 3 a cross section through the two capacitor plates 22 and 23 is shown. The two capacitor plates are designed like a comb and interlock in a manner similar to that of a rotary capacitor.
A second embodiment of the testing device is shown in FIGS. In principle, the construction of the measuring device is the same as already explained with reference to FIGS. 1 to 6. A slide 41 is again arranged on a base plate 40 so as to be longitudinally displaceable and in turn carries a longitudinally displaceable measuring slide 42. However, as FIG. 8 shows, this measuring slide 42 cannot be displaced longitudinally relative to the slide 41 by means of roller guides, but rather by being suspended on two leaf springs 43 and 44. In the measuring slide 42, a measuring probe 45 is again pivotably mounted, which has a feeler element in the form of a toothed segment 45 ″, which engages in the toothing of the test object 46, which is again shown as a gear.
To move the slide 41 back and forth, an electric motor 47 is provided instead of the two electromagnets, which drives a rack 49 via a pinion 48 seated on its shaft, which is connected to the slide 41 and thereby moves the slide to and from the test specimen moved him away. The motor 47 is switched via a switch 50, which is actuated by the measuring probe 45 during its pivoting movement, and via a switch 51, which is actuated by the rack 49. The rack 49 is displaceable relative to the carriage 41 and is supported against it by a compression spring 52.
When the carriage 41 has come to rest on a delimitation bar 53 arranged on the front edge of the base plate 40, the toothed rack 49 can continue to move in the direction of the test object against the force of the spring 52, the switch 51 being opened, which then the motor 47 stops. By the spring force 52, the slide 41 is held in contact with the limiting strip 53 during the measuring process. The return of the rack 49 is prevented by using an electric motor 47 with a downstream reduction gear, the self-locking of which is sufficient to prevent a return movement of the rack.
Here, too, a capacitor plate 54 is connected to the measuring slide 42, which works together with a capacitor plate 55 fastened to the slide 41, as has already been described with reference to FIGS. 1 to 6. In this embodiment of the device there is also an adjustable stop 56 attached to the base plate for a lever 57 pivotably mounted on the carriage 41, one end 58 of which is articulated with the probe, while a spring 60 acts on the other end 59, which pivots the lever 57 as far as the stop of the measuring probe 45 on an adjusting screw 61 after this pivoting movement has been initiated when the carriage 41 returns by striking the lever end 59 against the stop 56.
11 shows a block diagram for the capacitively operating electrical measuring device used, which is used both in the embodiment in FIGS. 1 to 6 and in the second embodiment according to FIGS. 7 to 10. A denotes a resonant circuit, the frequency of which is dependent on the change in capacitance of the capacitor 22/23 (FIG. 1) or 54/55 (FIG. 7). A resonant circuit is designated by b, in which an adjustable fixed frequency is generated.
The frequencies generated by parts a and b are superimposed in a mixer stage c to form a superimposed frequency, then amplified in an amplifier d, then converted into current and voltage values in a transducer e and finally displayed on a measuring instrument f or by a recording device g recorded or made audible by means of a loudspeaker h, if necessary for recording on tape.
The circuit of the electric motor 47 for the periodic back and forth movement of the carriage 41 is explained with reference to the circuit diagram in FIG. After the probe 45 has exceeded the measuring position, that is the high point, the switch 50 is closed by the probe and the magnetic coil 62 of a contactor is excited, so that the electric motor 47 is switched on via the switching contacts 63 in the direction of rotation in which the rack 49 is moved back.
As a result, the switch 51 actuated by the rack closes first, and then the carriage 41 is withdrawn. During this return movement of the carriage 41, the measuring probe 45 is pivoted sideways, as described above, whereby the switch 50 is opened again. The solenoid 62 of the contactor is thereby de-energized.
The switching contacts 63 are thereby opened, while at the same time the switching contacts 64 of the contactor are closed. As a result, the polarity of the motor 47 is reversed and its direction of rotation is reversed so that the carriage 41 runs forward again. After it has come to rest against the delimitation strip 53, the toothed rack moving further opens the switch 51, whereby the motor 47 is switched off. In FIG. 12, a potentiometer 65 is shown in one of the supply lines of the motor, with the aid of which the speed of the motor 47 can be precisely adjusted. Fig. 12, however, only represents the simplest circuit diagram for such a circuit.
13 to 15 show a third embodiment of the subject matter of the invention. While the toothing errors in the radial direction were measurable with the test devices according to the first two embodiments, the test device of the embodiment to be described now measures in the tangential direction, that is, from tooth flank to tooth flank. For these measurements, two measuring probes 80 and 81 are accordingly required, which engage in adjacent tooth gaps of a test object 83, which is again shown as a gearwheel and which rest on the same side against the tooth flanks of the teeth delimiting the tooth gaps. The distance from tooth flank to tooth flank is measured via the mutual angular position of the two measuring probes 80 and 81.
The test device for this type of measurement has a base plate 84 on which a slide 86 is mounted in roller guides 85 so as to be longitudinally displaceable.
This slide is moved towards and away from the test object 83 with the aid of an electric motor 87 with the interposition of a rack 88 which is driven via a pinion 89 of the motor 87. In its foremost position, the carriage 86 strikes a delimitation strip 90 arranged on the front edge of the base plate 84.
On the carriage 86, cross carriages 91 and 92 are arranged, which with the help of threaded spindles 93 and 94 are mutually converted into a frequency in an oscillating circuit A. converted and superimposed in a mixer B with an arbitrarily adjustable fixed frequency supplied by an oscillating circuit C to form a superimposed frequency, amplified in an amplifier D and then converted into current and voltage values in a transducer E.
At the moment in which the capacitor 100/102 has reached the previously determined capacitance value, that is, in the moment in which the measuring position has been reached by the continuously moving test object, the measuring device A to E just described generates a switching pulse A relay R is given, which briefly switches the capacitance value of the measuring capacitor 99/101 to the measuring mechanism. For evaluating the change in capacitance of the capacitance value of the capacitor 99/101, which is continuously changing due to the swiveling movement of the measuring probe 80, a circuit similar to that for evaluating the change in capacitance of the capacitor 100/102 is provided.
The capacitance value of the capacitor 99/101, which constantly changes during the pivoting movement of the probe 80, is converted into a frequency in an oscillating circuit A ', and then superimposed into a superimposed frequency in a mixer B' with an adjustable fixed frequency generated in an oscillating circuit C ', then in amplified by an amplifier D 'and converted into current and voltage values in a transducer E'. These current and voltage values are displayed on a measuring instrument F or recorded by a recording device G or made audible by means of a loudspeaker H, if necessary for recording on tape at the moment the measuring position is reached and the relay R has been actuated.
The relay R has the property that it drops out again after an arbitrarily selectable time and thus separates the display devices F to G from the measuring device A 'to E'. At the same time as the relay R, another relay R 'has been switched, which has the following properties:
The relay R's speaks only after a certain delay time, e.g. B. half an hour, on the received pulse, and it falls off again after an arbitrarily adjustable period of time.
The delay time of the relay R 'is dimensioned such that it only initiates the switching process to be actuated after the measurement has been carried out and the relay R has dropped out again. Another relay R "is switched by the relay R ', the magnetic coil 105 of which is connected to a voltage via the switch 106, whereby in the same way as already described with reference to FIG. 12, the electric motor 87 via the contacts 107 in that direction of rotation is switched on which is required for the return movement of the slide 86. As a result, the toothed rack, which is movable relative to the slide 86 and supported by a compression spring 108 against the slide 86, moves away from the test object 83. This first closes a switch 109 and then the slide 86 moves away from the test object.
As soon as the relay R 'drops out again after a certain time, the switch 106 actuated by this relay in the circuit of the magnetic coil of the relay R "is opened, so that this relay R" drops out, whereby the previously closed contacts 107 are opened. At the same time, however, the contacts 110 of the relay R ″ are closed and thereby the direction of rotation of the motor 87 is reversed, since the mechanical switch 109 actuated by the rack 88 is closed.
As a result of the reversal of the direction of rotation of the motor 87, the carriage 86 is moved forward again into the measuring position, where it strikes the limiting strip 90 and comes to a standstill. The motor 87 which continues to run, however, continues to move the rack 88 in the same direction, as a result of which the switch 109 connected to the rack is opened and the motor 87 is stopped. To regulate the motor speed and thus the speed at which the slide 86 is moved, the speed of the motor 87 can be regulated, which is indicated in the circuit diagram in FIG. 15 by a potentiometer 111.
As already mentioned at the beginning, the measuring probes 80/81, pivoted sideways by the test object 83, are brought back into the starting position by the restraint springs 103 and 104 during the return movement of the carriage 86 and, as the carriage advances into the measuring position, grip the next following tooth gaps of the continuously moving test specimen so that the measuring processes for the individual tooth pitches are automatically lined up in the manner described.
The three embodiments described are only examples of how the idea of the invention can be implemented. The invention is therefore not limited to the structural details described with reference to the three embodiments. Rather, the invention encompasses all further embodiments which are within the capabilities of a person skilled in the art and in which the basic concept of the invention is used constructively.