DD207034A1 - METHOD OF DIVISION AND TOGGLE THICKNESS MEASUREMENT OF TOOTHED MEASURED OBJECTS - Google Patents
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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.The invention relates to a method for measuring pitch and tooth thickness of toothed measuring objects, in particular toothed wheels, with the aim of increasing the productivity of the measuring. The task is to touch the tooth flanks at undefined points and to carry out the measurements without fine positioning. The object to be measured is touched with two pushbuttons connected to transducers in an output position. The measurement signals are fed to a computer. The measured object is further rotated when the buttons are pressed, whereby the signals generated by the sensors are fed to the computer. The computer determines the sampling characteristics of each tooth flank and, if appropriate, the associated compensation straight line. The measured values distributed on the characteristic curves or equalizing straight lines when the test object is distributed are transformed to the initial measured values obtained at the beginning of the measurement, and from this a mean value is determined by averaging and the toothing parameters are determined by the computer.
Description
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Titel: "Verfahren zur Teilungs- und Zahndickenmessung an verzahnten Meßobjekten Title: "Method for measuring pitch and tooth thickness on toothed test objects
Die Erfindung Ъetrifft ein Verfahren zur Teilungs- und Zahndickenmessung an verzahnten Meßobjekten, vorzugsweise an Zahnrädern.The invention relates to a method for measuring pitch and tooth thickness on toothed test objects, preferably on toothed wheels.
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-From DD-PS 78792 a method and a device for fine positioning of coupled with a stepper or a sub-device objects, in particular gears, known in which arranged after a coarse positioning of the measurement object arranged in a probe head on the tooth flanks for conditioning v / ground , These buttons act on transducers. In this case, the deviation of the one, acting on a position sensor probe supplied by a previously set position by this positioning encoder signals a control device and a servomotor, which causes a fine adjustment of the DUT and thus the setting of a button in a desired position, when they reach a second transmitter, connected to another push button, to the 7
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zahnungsparameters analoge Meßsignale erzeugt werden.zahnungsparameters analog measurement signals are generated.
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.However, it is a disadvantage of this device that in each case after the coarse positioning of the Ließobjektes means of a stepper mechanism, the measurement object must be finely positioned to achieve a probing under approximately the same conditions. The fine positioning takes time since it has to be done with a slow gear.
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.In DE-OS 2,412,574 an electronic Teilungsmeßgerät for gears is described in which are stored by a process computer with a memory each reading and certain signals as time stamps for the control of a probe carriage and in which calculated with a Hechner unit from stored measured values Yerzahnungsabweichungen become. A disadvantage of this device is the complex control to achieve a synchronous drive of DUT and probe during the probing.
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 gebildetIn a method for pitch and tooth thickness measurement according to DD-PS 140 915 at the beginning of the measurement, a tooth flank ot the first button and another, rectified or opposing tooth flank touched by a second button. After appropriate switching of the object to be measured, the flanks involved in the measurement are touched by the two buttons in a roughly positioned position of the test object and the respective measured values are stored in a computer. Between this storage and a subsequent processing of the measured values in the computer, these are obtained by means of a mathematical, coordinate transformation to the measuring value of the first probe at the first probing. The mean value is formed from the transformed measured values
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und daraus durch Differenzbildung mit den Meßwerten die Verzahnungsabweichungen errechnet.and calculates the toothing deviations by subtraction of the measured values.
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.The disadvantage of this method is u. a. However, in that for the calculation of the measured values to be transformed a complicated function is required, which depends on a number of variable predictors. In addition, a setting of the buttons on certain radii on the DUT is required.
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.It is an object of the invention to overcome the disadvantages of the prior art, to increase the speed and accuracy of measurements and to simplify the measuring process.
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.The invention has for its object to provide a method for pitch and tooth thickness measurement of toothed test objects, in which the probing of a test object without fine positioning and not fixed points of the tooth flanks can be done and thus due to incorrect positioning and installation of the probe on the test object conditional measurement error can be eliminated.
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,According to the invention, this object is achieved in a method for measuring toothed objects with two sensors connected to transmitters and processing of the electrical signals supplied by the transducers in a computer that - brought the probe in an initial position of the measurement object on the tooth flanks and the electrical signals generated by the sensors connected to the buttons are fed to a computer and stored there,
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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,- Thereafter, the test object Ъеі plant of the probe on the tooth flanks is rotated by an angle cT about its axis and the electrical signals generated during rotation by the transmitter are fed to the computer and stored there,
- mittels des Rechners die Abtastkennlinien der Abtastung einer jeden Zahnflanke aus den elektrischen Signalen und die dazugehörigen Ausgleichsgeraden bestimmt werden,the scanning characteristics of the scanning of each tooth flank from the electrical signals and the corresponding equalization lines are determined by means of the computer,
- 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.the measured values distributed on the characteristic curves or balancing straight lines by predetermined division intervals are transformed to the initial measured values obtained at the beginning of the measurement and from this a mean value of the transformed measured values is used to determine an error-free mean value and from this the toothing parameters.
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.It is an advantage of the method according to the invention that the knowledge of deviating parameters is omitted for the determination of toothing parameters and the setting of the probe to certain sizes is not necessary. The determination of the characteristic curves can be carried out on each test object to be tested depending on the investment conditions of the probe without any special effort. Another advantage is the shortening of the measuring time and the increase of the measuring accuracy, which is in the order of magnitude of the selected digit or digital step of the probe.
Die Erfindung soll nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigenThe invention will be explained in more detail below with reference to the drawing. Show it
Fig. 1 die geometrischen Verhältnisse der AntastungFig. 1, the geometric relationships of the probing
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an einem Meßobjekt mit dazugehörigen Abtastkennlinien undon a DUT with associated Abtastkennlinien and
Fig. 2 die Ausgleichsgeraden der Abtastkennlinien mit Meßwerttransformation.Fig. 2, the balancing line of the Abtastkennlinien with 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.The measuring principle is based on the fact that two buttons 1 and 2, which are each connected to a transmitter 3 and 4 and act on this, at the beginning of the measurement to adjacent, rectified (shown in Fig. 1) or adjacent oppositely directed tooth flanks 5 and 6 (Not shown) at any points A and B of the tooth flanks 5 and 6 of a test object to be brought to · This is generated by the transmitter 3, an electrical signal Yp and the transmitter 4, an electrical signal Y ", both as Sinstell- or Reference values are entered into a connected to the transducers 3 and 4 computer 7 and stored there.
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·Thereafter, the measured object is rotated at installation of the probe 1 and 2 on the tooth flanks 5 and 6 preferably at regular angle increments д 6 " by an angle + S (as shown in FIG. 1 ^ m + a ), in which case the probe 1 a deflection IS- and the push button 2 experiences a deflection ББ · This new position of the two push buttons is marked 1 'and 2 1 in Fig. 1. However, it must be ensured that a limit value O "of the angle O is not exceeded so that the push buttons 1 and 2 are always deflected in their measuring range ·
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.After triggering the rotation of the measurement object of this path and time-dependent rotation in regular increments AO by the transmitter 3 and 4 electrical signals Yp 1 and T ^. assigned, which are supplied to the computer 7 and stored there · The new layers of the tooth flanks 5 and 6 are shown in dashed lines in Fig. i and marked by 8 and 9.
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Anschließend erfolgt im Rechner 7 die Ermittlung der Abtastkennlinien Yx, = 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.Subsequently, in the computer 7, the determination of the scanning characteristic Y x , = f (<f) and Y "= f ((T) of the two buttons 1 and 2. With the help of this obtained, characteristic of the object to be measured characteristics are when sharing the DUT at predetermined graduation intervals, the measured values arbitrarily divided on the characteristic curves are transformed to the initial measured values Ip 0 and V ^ 0 set at the beginning of the measurement, irrespective of whether the sampling is static or dynamic determine therefrom the gear parameters or deviations that are displayed or recorded by an output unit 10.
Anhand eines Beispiels soll das Verfahren erläutert werden. Bei Evolventenverzahnungen stellen die ermittelten Kennlinien I? = f (<T) und YM = 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.By way of example, the method will be explained. With involute gears, the determined characteristic curves I ? = f (<T) and Y M = f (<T) in the range of small rotations <T lines, the equalization lines are analogous and allow a simple and rapid transformation of the measured values to the starting position. For simplicity, therefore, in Fig. 2, the Abtastkennlinien the buttons 1 and 2 and transducers 3 and 4 are shown in a common coordinate system as a straight line.
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~. zuAt the beginning of the measurement, the transmitter 1 is set to the output measured value P and the transmitter 2 is set to the output measured value M. They serve as reference values of the measurement. When measuring the object to be measured during its rotation by O, measured values P. and M. are determined. In the transformation of the measured values P. and Mj, the measured value P. are to be displaced by the abscissa section and the measured value ItL by the section of the same size, that is, in this way a corrected measured value M-. is obtained. In the computer 7 are also Anfangsmeßwert M and measured value M ~. to
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einem fehlerfreien Mittelwert und mit dessen Hilfe die charakteristischen Abweichungen des Meßobjektes berechnet.an error-free average value and with the aid of which the characteristic deviations of the measured object are calculated.
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