DD207034A1

DD207034A1 - Verfahren zur teilungs- und zahndickenmessung an verzahnten messobjekten

Info

Publication number: DD207034A1
Application number: DD23779082A
Authority: DD
Inventors: Heinz Priplata; Juergen Loebel
Original assignee: Heinz Priplata; Juergen Loebel
Priority date: 1982-03-01
Filing date: 1982-03-01
Publication date: 1984-02-15
Also published as: DE3244716A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Teilungs- und Zahndickenmessung an verzahnten Messobjekten, insbesondere Zahnraedern, mit dem Ziel, die Produktivitaet des Messens zu erhoehen. Die Aufgabe ist, an nicht festgelegten Punkten die Zahnflanken anzutasten und die Messungen ohne Feinpositionierung durchfuehren zu koennen. Das Messobjekt wird mit zwei Tastern, die mit Messwertgebern verbunden sind, in einer Ausgagnslage angetastet. Die Messsingnale werden einem Rechner zugefuehrt. Das Messobjekt wird bei Anlage der Taster weitergedreht, wobei die dabei von den Messwertgebern erzeugten Signale dem Rechner zugefuehrt werden. Der Rechner ermittelt die Abtastkennlinien einer jeden Zahnflanke und gegebenenfalls die zugehoerigen Ausgleichsgeraden. Die beim Weiterteilen des Messobjekts auf den Kennlinien oder Ausgleichsgeraden verteilten Messwerte werden auf die zu Beginn der Messung erhaltenen Ausgangsmesswerte transfomiert und daraus durch Mittelwertbildung ein fehlerfreier Mittelwert und die Verzahnungsparameter durch den Rechner ermittelt.

Description

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Titel: "Verfahren zur Teilungs- und Zahndickenmessung an verzahnten Meßobjekten

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung Ъetrifft ein Verfahren zur Teilungs- und Zahndickenmessung an verzahnten Meßobjekten, vorzugsweise an Zahnrädern.

Charakteristik der "bekannten technischen Lösungen

Aus der DD-PS 78792 ist ein Verfahren und eine Einrichtung zum Feinpositionieren von mit einem Schrittschaltwerk oder einer Teilvorrichtung gekoppelten Meßobjekten, insbesondere Zahnrädern, bekannt, bei welchem nach einer Grobpositionierung des Meßobjektes in einem Meßkopf angeordnete Taster an den Zahnflanken zur Anlage gebracht v/erden. Diese Taster wirken auf Meßwertgeber. Dabei wird durch die Abweichung des einen, auf einen Positioniergeber einwirkenden Tasters von einer vorher eingestellten Sollstellung durch diesen Positioniergeber erzeugte Signale einer Steuervorrichtung und einem Stellmotor zugeführt, welcher eine Feinverstellung des Meßobjektes und damit die Einstellung eines Tasters in eine Sollstellung bewirkt, bei deren Erreichen durch einen zweiten, mit einem weiteren Taster verbundenen Meßwertgeber, zu den zu ermittelnden 7er-

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zahnungsparameters analoge Meßsignale erzeugt werden.

Es ist jedoch ein Nachteil dieser Einrichtung, daß jeweils nach der Grobpositionierung des Ließobjektes mittels eines Schrittschaltwerkes das Meßobjekt feinpositioniert werden muß, um eine Antastung unter annähernd gleichen Bedingungen zu erzielen. Die Feinpositionierung erfordert Zeit, da sie mit einem langsamen Gang durchgeführt werden muß.

In der DE-OS 2.412.574 ist ein elektronisches Teilungsmeßgerät für Verzahnungen beschrieben, bei welchem durch einen Prozeßrechner mit einem Speicher jeder Meßwert sowie bestimmte Signale als Zeitmarken für die Steuerung eines Tasterschlittens gespeichert werden und bei welcher mit einer Hechnereinheit aus gespeicherten Meßwerten die Yerzahnungsabweichungen berechnet werden. Nachteilig ist bei dieser Einrichtung die aufwendige Steuerung, um während der Antastung einen synchronen Antrieb von Meßobjekt und Taster zu erreichen.

Bei einem Verfahren zur Teilungs- und Zahndickenmessung nach der DD-PS 140 915 werden zu Beginn der Messung eine Zahnflanke топ einem ersten Taster und eine andere, gleichgerichtete oder entgegengerichtete Zahnflanke топ einem zweiten Taster angetastet. Nach entsprechender Weiterschaltung des Meßobjektes werden die an der Messung beteiligten Flanken топ beiden Tastern in grobpositionierter Lage des Meßobjektes angetastet und die jeweiligen Meßwerte in einem Rechner gespeichert. Zwischen dieser Speicherung und einer nachfolgenden Y/eiterrerarbeitung der Meßwerte im Rechner werden diese mittels einer rechnerischen, koordinatenmäßigen Transformation auf den Meßv/ert des ersten Tasters bei der ersten Antastung bezogen. Aus den transformierten Meßwerten wird der Mittelwert gebildet

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und daraus durch Differenzbildung mit den Meßwerten die Verzahnungsabweichungen errechnet.

Der Nachteil dieses Verfahrens besteht u. a. jedoch darin, daß für die Berechnung der zu transformierenden Meßwerte eine komplizierte Funktion benötigt wird, die von einer Reihe variabler Einflußgrößen abhängt. Außerdem ist eine Einstellung der Taster auf bestimmte Radien am Meßobjekt erforderlich.

Ziel der Erfindung

Es ist Zweck der Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zu beseitigen, die Geschwindigkeit und Genauigkeit der Messungen zu erhöhen und den Meßprozeß zu vereinfachen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Teilungs- und Zahndickenmessung an verzahnten Meßobjekten zu schaffen, bei welchem die Antastung eines Meßobjektes ohne Feinpositionierung und an nicht festgelegten Punkten der Zahnflanken erfolgen kann und somit durch fehlerhafte Positionierung und Anlage der Taster am Meßobjekt bedingte Meßfehler beseitigt werden können.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem Verfahren zur Messung an verzahnten Meßobjekten mit zwei, mit Meßwertgebern verbundenen Tastern und Verarbeitung der von den Meßwertgebern gelieferten elektrischen Signale in einem Rechner dadurch gelöst, daß - die Taster in einer Ausgangsstellung des Meßobjektes an dessen Zahnflanken zur Anlage gebracht und die von den, mit den Tastern verbundenen Meßwertgebern erzeugten elektrischen Signale einem Rechner zugeführt und dort gespeichert werden,

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- danach das Meßobjekt Ъеі Anlage der Taster an den Zahnflanken um einen Winkel cT um seine Achse gedreht wird und die während der Drehung durch die Meßwertgeber erzeugten elektrischen Signale dem Rechner zugeführt und dort gespeichert werden,

- mittels des Rechners die Abtastkennlinien der Abtastung einer jeden Zahnflanke aus den elektrischen Signalen und die dazugehörigen Ausgleichsgeraden bestimmt werden,

- die beim Weiterteilen des Meßobjektes um vorgegebene Teilungsintervalle auf den Kennlinien oder Ausgleichsgeraden verteilten Meßwerte auf die zu Beginn der Messung in der Ausgangsstellung erhaltenen Ausgangs-Meßwerte transformiert und daraus durch Mittelwertbildung der transformierten Meßwerte ein fehlerfreier Mittelwert und daraus die Verzahnungsparameter ermittelt werden.

Es ist ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens, daß zur Bestimmung von Verzahnungsparametern die Kenntnis abweichungsbehafteter Parameter entfällt und die Einstellung der Taster auf bestimmte Größen nicht notwendig ist. Die Ermittlung der Kennlinien kann an jedem zu prüfenden Meßobjekt in Abhängigkeit der Anlagebedingungen der Taster ohne besonderen Aufwand vorgenommen werden. Ein weiterer Vorteil ist die Verkürzung der Meßzeit und die Erhöhung der Meßgenauigkeit, die in der Größenordnung des gewählten Ziffern- oder Digitalschrittes der Taster liegt.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigen

Fig. 1 die geometrischen Verhältnisse der Antastung

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an einem Meßobjekt mit dazugehörigen Abtastkennlinien und

Fig. 2 die Ausgleichsgeraden der Abtastkennlinien mit Meßwerttransformation.

Das Meßprinzip beruht darauf, daß zwei Taster 1 und 2, die mit je einem Meßwertgeber 3 und 4 verbunden sind und auf diese einwirken, zu Beginn der Messung an benachbarte, gleichgerichtete (in Fig. 1 dargestellt) oder benachbarte entgegengesetzt gerichtete Zahnflanken 5 und 6 (nicht dargestellt) an beliebigen Punkten A und B der Zahnflanken 5 und 6 eines Meßobjektes zur Anlage gebracht werden· Dabei wird durch den Meßwertgeber 3 ein elektrisches Signal Yp und durch den Meßwertgeber 4 ein elektrisches Signal Y„ erzeugt, welche beide als Sinstell- oder Bezugswerte in einen mit den Meßwertgebern 3 und 4 verbundenen Rechner 7 eingegeben und dort gespeichert werden.

Danach wird das Meßobjekt bei Anlage der Taster 1 und 2 an den Zahnflanken 5 und 6 vorzugsweise in regelmäßigen Winkelinkrementen д 6" um einen Winkel + S (gemäß Fig. 1 ^m + a ) gedreht, wobei dabei der Taster 1 eine Auslenkung IS- und der Taster 2 eine Auslenkung ББ. erfahren· Diese neue lage der beiden Taster ist mit 1' und 2¹ in Fig. 1 gekennzeichnet. Es muß jedoch gewährleistet sein, daß ein Grenzwert O„ des Winkels O nicht überschritten wird, damit die Taster 1 und 2 stets in ihrem Meßbereich ausgelenkt werden·

Nach Auslösen der Drehung des Meßobjektes werden dieser weg- und zeitabhängigen Drehung in regelmäßigen Inkrementen AO durch die Meßwertgeber 3 und 4 elektrische Signale Yp₁ und T^. zugeordnet, welche dem Rechner 7 zugeführt und dort gespeichert werden· Die neuen Lagen der Zahnflanken 5 und 6 sind gestrichelt in Fig. i dargestellt und durch 8 und 9 gekennzeichnet.

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Anschließend erfolgt im Rechner 7 die Ermittlung der Abtastkennlinien Y_x, = f (<f ) und Y„ = f ((T) der beiden Taster 1 und 2. Mit Hilfe dieser gewonnenen, für das betreffende Meßobjekt charakteristischen Kennlinien werden beim Weiterteilen des Meßobjektes um vorgegebene Teilungsintervalle die auf den Kennlinien beliebig тег-teilten Meßwerte auf die zu Beginn der Messung eingestellten Ausgangsmeßwerte Ip₀ und V^₀ transformiert. Dabei ist es gleichgültig, ob statisch oder dynamisch abgetastet wird. Durch Mittelwertbildung der transformierten Meßwerte wird ein fehlerfreier Mittelwert und daraus die Verzahnungsparameter oder -abweichungen ermittelt, die durch eine Ausgabeeinheit 10 angezeigt oder aufgezeichnet werden.

Anhand eines Beispiels soll das Verfahren erläutert werden. Bei Evolventenverzahnungen stellen die ermittelten Kennlinien I_? = f (<T) und Y_M = f (<T) im Bereich geringer Drehungen <T Geraden dar, die Ausgleichsgeraden analog sind und eine einfache und rasche Transformation der Meßwerte auf die Ausgangslage gestatten. Zur Vereinfachung sind deshalb in Fig. 2 die Abtastkennlinien der Taster 1 und 2 und Meßwertgeber 3 und 4 in einem gemeinsamen Koordinatensystem als Geraden dargestellt.

Zu Beginn der Messung wird der Meßwertgeber 1 auf den Ausgangsmeßwert P und der Meßwertgeber 2 auf den Äusgangsmeßwert M eingestellt. Sie dienen als Bezugswerte der Messung. Bei der Messung des Meßobjektes während seiner Drehung um O werden Meßwerte P. und M. ermittelt. Bei der Transformation der Meßwerte P. und Mj sind der Meßwert P. um den Abszissenabschnitt und der Meßwert ItL um den gleichgroßen Abschnitt zu verschieben, зо daß auf diese Weise ein korrigierter Meßwert M-. erhalten wird. Im Rechner 7 werden ferner Anfangsmeßwert M und Meßwert M~. zu

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einem fehlerfreien Mittelwert und mit dessen Hilfe die charakteristischen Abweichungen des Meßobjektes berechnet.

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Claims

1♦ Verfahren zur Teilungs- uDd Zahndickenmessung an verzahnten Meßobjekten, wobei zwei, mit Meßwertgebern verbundene Taster an benachbarte gleichgerichtete oder benachbarte entgegengesetzt gerichtete Zahnflanken eines Meßobjektes zur Anlage gebracht werden und wobei die von den Meßwertgebern erzeugten elektrischen Signale einem Rechner zugeführt und die Yerzahnungsparameter an einer Ausgabeeinheit aufgezeichnet oder angezeigt werden, dadurch gekennzeichnet, daß

- die Taster in einer Ausgangsstellung des Meßobjektes an dessen Zahnflanken zur Anlage gebracht und die von den, mit den Tastern verbundenen Meßwertgebern erzeugten elektrischen Signale einem Rechner zugeführt und dort gespeichert werden,

- danach das Meßobjekt bei Anlage der Taster an den Zahnflanken um einen Winkel <T um seine Achse gedreht wird und die während der Drehung durch die Meßwertgeber erzeugten elektrischen Signale dem Rechner zugeführt und dort gespeichert werden,

- mittels des Rechners die Abtastkennlinien der Abtastung einer jeden Zahnflanke aus den elektrischen Signalen' und die dazugehörigen Ausgleichsgeraden bestimmt werden,

- die beim Weiterteilen dee Meßobjektes um vorgegebene Teilungsintervalle auf den Kennlinien oder Ausgleichsgeraden verteilten Meßwerte auf die zu Beginn der Messung in der Ausgangsstellung erhaltenen Ausgangsmeßwerte transformiert und daraus durch Mittelwertbildung der transformierten Meßwerte ein fehlerfreier Mittelwert und daraus die Yerzahnungsparameter ermittelt werden,

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