DE1798153C3 - Vorrichtung zum Messen der Un gleichformigkeit großer Ubersetzüngs Verhältnisse von Getrieben - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen von Ungleichförmigkeiten von Getrieben mit großen Übersetzungsverhältnissen, bei welchem eine magne-

tische Aufzeichnung von willkürlich gewählter Frequenz, mit der ein mit einer willkürlichen Drehzahl rotierender Maßstab beschriftet ist, durch einen feststehenden und durch einen mit der Drehzahl des einen Rades des zu messenden Räderpaares rotierenden

;;- Magnettonkopf abgegriffen wi.d und bei welchem aus beiden Frequenzen in einem Diskriminator die Differenzfrequenz gebildet wird und bei welchem eine weitere Vorrichtung zur Bildung einer weiteren Differenzfrequenz mit dem anderen Getriebeteil gekoppelt

ist und beiJc Differenzfrequenzen einem Phasenmesser zugeführt werden.

fcine bekannte Vorrichtung zur Messung der Gleichmäßigkeit von Übersetzungen eignet sich hervorragend zur Messung der Gleichmäßigkeit von kleinem

Übersetzungsverhältnis, etwa 1 : 5 bis 5: 1 (schweizerische Patentschrift 374 208).

Diese bekannte Vorrichtung unterscheidet sich vorteilhaft von älteren Vorrichtungen (deutsche Auslegeschrift 1 000 172 und Patent>chrift 31 620 des Amtes für Erfindungs- und Patentwesen in Ost-Berlin) dadurch, daß sie in der Lag ist, bei sehr kleinen Drehgeschvvindigkeiten und bei Stillstand zu messen, was für die Anwendung dieser Vorrichtung insbesondere bei großen Zahnradfräsmaschinen und solchen Zahn-

radfräsmaschinen, die einen Zahn nach dem anderen fräsen, von Wichtigkeit ist. Nachteilig bei dieser Voriichtung ist, daß für jede Größe des zu messenden Übersetzungsverhältnisses eine neue magnetische Aufzeichnung aufgenommen werden muß, welche eine

hohe Genauigkeit aufzuweisen hat. Die Aufnahme derartiger magnetischer Aufzeichnungen von hoher Genauigkeit ist zeitraubend und schwierig.

Die vorliegende Erfindung schafft nun eine Vorrichtung zum Messen der Ungleichförmigkeit von Ge-

trieben, welche sich für große Übersetzungsverhältnisse eignet und bei welcher die mühsame magnetische Aufzeichnung entfällt.

Die Erfindung besteht darin, daß die rotierende Scheibe dem langsamen Teil des Getriebes zugeordnet

ist und mit zwei gleichen Verzahnungen versehen ist, denen ein stabiler und ein drehbarer Wiedergabekopf zugeordnet ist und daß die weitere Vorrichtung zur Bildung einer weiteren Differenzfrequenz ein Selsyn ist, welches dem schnelleren Teil des Getriebes zuge-

6g ordnet ist.

Es ist ein Vorteil, daß die Verzahnung an der Trommel nicht genau zu sein braucht, weil der Einfluß der Ungenauigkeit der Verzahnung durch Rotation der

Trommel beseitigt wird. Die Verwendungeines Selsyns im Zusammenhang mit dieser einfachen Zahntrommel bringt den Vorteil mit sich, daß der Übergang zu anderen Übersetzungsverhältnissen äußerst einfach ist: Es braucht nur die Trommel gewechselt zu werden, während das Selsyn in der Vorrichtung enthalten bleibt. Dadurch entfällt die mühsame magnetische Aufzeichnung mit all ihren Anforderungen an die Genauigkeit. Das Wesen der Erfindung ist an Hand eines in Zeichnung schematisch dargestellten Ausiu'irungsbeispieles näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 schematisch eine Anordnung zum Messen vwti Schneckengetrieben,

F i g. 2 eine Blockschaltung der Meßvorrichtung,

F i g. 3 ein Schema einer \nordnung, die für die Herabsetzung der Signalfrequenz des durch den Selsyn verarbeiteten Signals angepaßt ist,

F i g. 4 ein Blockschaltungsschema der Meßvorrichtung nach Fig. 3,

Fig. 5 ein Schaltbild zum Erzielen eines Zweiphasensignais aus einem Signal mit einer viermal höheren Frequenz,

Fig. 6 eine schematische Darstellung einer Anordnung zum Messen großer Übersetzungsverhältnisse an Schneckengetrieben, wo anstatt eines Selsyns gemäß F i g. 1 ein Rotationsabnehmer vorgesehen ist,

F i g. 7 ein Blockschaltbild einer Meßvorrichtung nach Fig. 6,

F i g. 8 eine schematische Darstellung eines Teiles der Anordnung nach F i g. 6 zum Erzielen von Differenzfrequenzen,

F i g. 9 ein Blockschaltbild einer Meßvorrichtung nach Fig. 8,

Fig. 10 eine schematische Darstellung einer Universalvorrichtung zum Messen verschiedener Übersetzungsverhältnisse für Schneckengetriebe.

F i g. 1 zeigt den mechanischen Teil einer Meßvorrichtung. Diese besteht aus einem Wiedergabegerät am langsamen Getriebeteil, im gegebenen Fall auf einem Schneckenrad 2 und aus einem Wiedergabegerät am schnellen Getriebeteil im gegebener. Fall auf ein°r Schnecke 3. Am Schneckenrad 2 ist zentrisch drehbar eine Scheibe 4 befestigt, die mittels eines Elektromotors 7 selbständig angetrieben wird. Auf der Scheibe 4 sind zwei gleiche Verzahnungen vorgesehen mit gleicher Zahnzahl z₅ = z_e. Die Zahl der Zähne dieser Verzahnungen ist gleich der Größe des Übersetzungsverhältnisses z_s -- ζ_Λ = Z₁. Zu einer Verzahnung gehört ein stabiler Wiedergabekopf 5, der mit dem Getrieberahmen 1 verbunden ist, zu der zweiten Verzahnung gehört ein drehbarer Wiedergabekopf 6, der mit dem Schneckenrad 2 verbunden ist. Auf der Welle der Schnecke 3 ist ein zweiphasiger zweipoliger Selsyn (Synchro) 8 befestigt.

F i g. 2 zeigt ein Blockschaltbild des elektronischen Teiles der Meßvorrichtung. Dieser Teil besteht aus einem Zweiphasengerät 9, Phasenmesser 90, Filter 11 und Registriergerät 12.

Bei stillstehendem Getriebe wird in den Wiedergabeköpfen eine Frequenz (genau eine elektrische Spannung von Frequenz)

Beim Drehen des Schneckenrades 2 mit einer Drehzahl k_l wird im drehbaren Wiedergabekopf 6 eine Frequenz

/e = -6 ' "4 ± -ο λ a

induziert. Das Zeichen ± hängt davon ab, ob die Drehrichtung des Schneckenrades und deshalb auch des drehbaren Kopfes 6 gleich oder entgegengesetzt mit der Drehrichtung der Scheibe 4 ist.

ίο !Diese Frequenz wird dem Phasenmesser 10 zugeführt. Die Frequenz ms dem stabilen Kopf 5 wird in das Zweiphasengerät 9 eingeführt, wo zwei um 90° phasenverschobene Phasen erzeugt werden. Mit diesen Phasen wird der Ständer eines Zweiphasen-Zweipolselsyns (Synchros ) 8 gespeist, der mit der Schnecke 3 verbunden ist. Bei stehender Schnecke 3 und deshalb auch stehendem Selsyn 8 wird im Rotor des Selsyns 8 eine gleiche Frequenz induziert, mit welcher der Ständer gespeist wird.

Bei drehender Schnecke 3 und auch drehendem Selsyn 8 mit einer Drehzahl A₃ wird im Rotor eine Frequenz

/ö' = '5 · »4 ' ^j₁

induziert. Das Zeichen -_;- hängt davon ab, ob sich der Roior des Selsyns 8 in oder gegen die Drehrichtung des elektromagnetischen Feldes des Ständers dreht.

Da

ist
und

k._d = Z₅ k, /5' — ²5 ' ⁿ4 ± ^Z5 ^a ^{= Ζ}β "4 A ^Z6 ^'2 = /β ·

Λ = fs =

· "4 = 25 «4

induziert, wo n_t die Drehzahl der Scheibe 4 ist. Diese Drehzahl ist beliebig und wird üblich mit n₄ = 20 Umdrehungen/Sek. gewählt.

Diese Frequenz ist gleich der Frequenz des drehbaren Kopfes 6. Beide Frequenzen werden einem Phasenmesser 10 zugeführt, dessen Angabe mittels eines Filters 11 filtriert und mittels eines Registriergerätes 12 registriert wird. Die durch den Phasenmesser 10 gemessenen und durch das Registriergerät 12 registrierten Angaben zeigen den Verlauf der Unregelmäßigkeiten des Übersetzungsverhältnisses bzw. seine kinematischen Fehler.

Da die durch die Köpfe 5, 6 abgenommenen Frequenzen /₅ /_e verhältnismäßig hoch sind, z. B. 20 kHz, und Selsyp.e üblich für niedrige Frequenzen konstruiert sind, z. B. fs — 400 Hz, wird erfiniütngsgemäß gemäß F i g. 3, 4 die Frequenz herabgesetzt.

Auf der Scheibe 4 wird außer den zwei ursprünglichen Verzahnungen z₅ und z„ eine weitere Verzahnung z₁₃ vorgesehen, der ein weiterer stabiler Kopf 13 zugehört. Dem elektronischen Teil ist ein Mischer 14

beigefügt. Die Zahl der Zähne d':r Verzahnung für den drehbaren Kopf 6 ist durch die Größe des Übersetzungsverhältnisses gegeben z„ = Z₁. Die Zahl der Zähne der Verzahnung für den stabilen Kopf 5 ist um den Wert m größer oder kleiner ... Z₅ = z„ ± m. Die

Größe des Wertes m ist durch den Ausdruck gegeben

m = --, wo/, die Nennfrequenz des Selsyns 8 bedeutet

"l

und /I₄ die Drehzahl der Scheibe 4.

Die Zahl der Zähne der Verzahnung für den stabilen In den Mischern 21, 22 werden Differenzfrequenzen

Kopf 13 ist W. /ie bis /_t8 und /₁₇ bis /_le gebildet und in den Mischern

Die Frequenzen des drehbaren Kopfes 6 und des 23, 24 Differenzfrequenzen

stabilen Kopfes 5 werden im Mischer subtrahiert. _{f lf} t \. t it t \

^V ₅ Jt — Uw — /1b)> /5 — Ul7 — Jl») ■

f_t — /_s = Z₆ n₄ -j- Z₆ k₂ — (z_e — »') «4 "- "i «4 lL· z_e ki. Es kann durch Berechnung bewiesen werden, daß

diese letzten zwei Differenzfrequenzen gleich sind:

Aus der Frequenz /₁₃ = m ;i₄ werden im Zwei- , , , - .- -.

phasengerät zwei Phasen gebildet. '* ~ "» ~ ^Jli> ~~ ^}h ~ Un — Jn)

fn =* m A₄ .}; k₃ = m «₄ J. _?e k₂ = /, - /₅ · ^Z* "^{4 J Ze} ** ~ ⁷" "^{l5 + Z}" "" * ^Zu *³ , ,

= Z₅ M₄ - Z₁₄ M₁₆ f M₁₆ + Z₁₈ H₁₅ - n₁₅ ± Z₁₈ k_a±k₃,

Das weitere Verarbeiten der Frequenzen im Phasen- j_enn
messer 10 wurde schon an Hand von F i g. 2 be- _ „ _ „ . _ >. _ _t

... Z« /I₄ - Z_s «j , Z₁ K* - Λ3 .

schrieben. 15

Ein leichtes und genaues Erzeugen einer Zwei- Die in den Mischern gebildeten Differenzfrequenzen

phasenfrequenz /₁₃ wird erfindungsgemäß derart aus- können lediglich dann erzielt werden, falls die ur-

geführt, daß für den stabilen Kopf 13 die Verzahnung sprünglichen Frequenzen genügend nahe sind, so daß

mit einer Zahnzahl 4 m gewählt wird. die Differenzfrequenz gegenüber ihnen wesentlich

Die Frequenz /₁₃ ist dann viermal höher als die ao kleiner ist (z. B. fünfmal). Zu diesem Zwecke wird erFrequenz/,. Mittels eines Frequenzaufteilers 14, der findungsgemäß das Wiedergabegerät am Sch.ieckendie Funktion des Zweiphasengerätes 9 vertritt, erzielt rad 3 nach F i g. 8, 9 ausgeführt,
man die Zweiphasenfrequenz /, nach F i g. 5. Auf der Scheibe 4 wird zum Unterschied gegen

Das durch den Kopf 13 abgenommene Sinussignal F i g. 6 eine weitere Verzahnung ausgeführt, der ein

wird in ein rechteckiges übergeführt. Mittels üblicher as stabiler Wiedergabekopf 25 zugehört. Die Zahl der

elektrischer Kippkreise wird seine Frequenz durch vier Zähne z_, dieser Verzahnung wird um den Wert r

dividiert, so daß man eine mit der Nennfrequenz /, des größer oder kleiner gewählt als die Zahl der Zähne der

Selsyns 8 gleiche Frequenz erzielt. Verzahnung Z₅ = z„. Der Wert r wird derart gewählt.

Augenscheinlich sind in jeder Periode dieser Fre- um die Erzielung der entsprechenden Differenzfre-

qucnz vier Perioden der ursprünglichen Frequenz ent- 30 quenz zu ermöglichen.

halten. Es nimmt somit jede Periode 90° der Phase ein. Ein Blockschaltbild ist in F i g. 9 dargesteüi.

Das wird zum Erzielen von zwei Phasen zum Speisen In den Mischern 26, 27 werden Differenzfrequen-

des Ständers des Selsyns 8 ausgenutzt. zen /„ — f_K und /₅ — /_M gebildet. Diese Differenz-

Eine zweite Variante des Messens von Unregel- frequenzen werden ähnlich wie die Frequenzen /„ /₅

mäßigkeiten eines Schneckengetriebes ist in F i g. 6, 7 35 im Blockschaltbild nach F i g. 7 verarbeitet. Da die

dargestellt; diese Variante unterscheidet sich vom Ver- Frequenz

fahren nach Fig. 1,2 durch andere Ausführung des f = (z ± r)n = (z + r)n

Wiedergabegerätes am schnellen Getriebeteil. In diesem _ ^{s 4} ' *

Fall wird anstatt des Selsyns 8 ein Rotations-Wieder- durch Änderung des Wertes _r zu ändern ist, können

gabegerät verwendet. Dieses besteht aus einer Scheibe 40 auch die Differenzfrequenzen /, — Z₂₅ und /₅ — /_K

15, die zentrisch mit der Achse der Schnecke 3 mit derart geändert werden, daß in den Mischern 23, 24 in

einer Drehzahl M₁₅ rotiert, durch einen Elektromotor 20 F i g. 9 Differenzfrequenzen erhalten werden,

angetrieben. Auf der Scheibe 15 sind vier Verzahnun- Diese beiden Lösungen ermöglichen ein Messen der

gen, welchen Paare von stabilen Wiedergabeköpfen 16, Ungleichförmigkeit des Übersetzungsverhältnisses

17 und drehbaren Wiedergabeköpfen 18,19 zugehören. 4; ± — Z₅ = z_e des Getriebes. Das Messen anderer Über-

Die Zahnzahlen sind derart gewählt, daß sich jeweils Setzungsverhältnisse wird erfindungsgemäß derart aus-

zwei Verzahnungen um einen Zahn unterscheiden. geführt, daß der Selsyn 8 (gemäß Lösung 1) bzw. das

Zum Beispiel gehören: Rotations-Wiedergabegerät (gemäß Lösung ?* nicht

zum Wiedergabegerät 16 Z₁₈ = 120 Zähne, ^dirf_f ^ki ^mi!^der Schneckenwelle 3 verbunden ist sondern

„,. j . _ ,- 1 50 mittels eines Zahnradgetriebes mit auswechselbaren

• zum Wiedergabegerat 17 Z₁₇ = *»-} Zahnrädern 28, 29 derart, daß das resultierende Über-

~ _ ' Setzungsverhältnis zwischen dem Selsyn bzw. dem

zum Wiedergabegerät 18 Z₁₈ = 100 Zähne, Rotationswiedergabegerät wieder I₁ = z*, — z_% ist

zum Wiedergabegerät 19 Z₁₈ = Z₁₈ — 1 (Fi g. 10).

= 99 Zähne. 55 Die Größe dieses HilfsÜbersetzungsverhältnisses der

, , , .,,. . . -. . „ .· auswechselbaren Zahnräder28,29 ist t_v— ~ .

In den einzelnen Wiedergabegeraten werden die ' ^p 1

folgenden Frequenzen induziert: Da das Übersetzungsverhältnis χ jeweils verhältnismäßig groß ist (es handelt sich um ein Messen der

/₅ = Zj · η«, ⁶^ Ungleichförmigkeit bei großen Übersetzungsverhält-

/, = z_e · n₄ ± z_e k₂ , nissen), sind die Anforderungen auf Genauigkeit der

/je — ζ,, · /I₁₅, auswechselbaren Zahnräder klein, und deren Fehler

/17" (z_la — I)«i5> beeinflussen nicht die ivleßgenauigkeit. Praktisch

/ι» ~ Zig-/r₁₆ — i_ Z₁₈-Aj, können auf diese Weise alle größeren Übersetzungs-

/1» — (z₁₈ — 1) * "is i (Zi8 — 1) ^a. ⁶5 Verhältnisse als 1: 20 gemessen werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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Claims (6)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Messen von Ungleichförmigkeiten von Getrieben mit großen Übersetzungsverhältnissen, bei welcher eine magnetische Aufzeichnung von willkürlich gewählter Frequenz, mit der ein mit einer willkürlichen Drehzahl rotierender Maßstab beschriftet ist, durch einen feststehenden und durch einen mit der Drehzahl des einen Rades des zu messenden Räderpaares rotierenden Magnettonkopf abgegriffen wird und bei welcher aus beiden Frequenzen in einem Diskriminator die Differenzfrequenz gebildet wird und bei welcher eine weitere Vorrichtung zur Bildung einer weiteren Differenzfrequenz mit dem anderen Getriebeteil gekoppelt ist und beide Differenzfrequenzen einem Phasenmesser zugeführt werden, dadurch gele η η / ι c h η e t, daß die rotierende Scheibe(4) dem langsamen Teil des Getriebes zugeordnet ist und nut zwei gleichen Verzahnungen versehen ist, denen ein stabiler (5) und ein drehbarer (6) Wiedergabekopf zugeordnet ist. und daß die weitere Vorrichtung /iir Bildung einer weiteren Diffcrenzfrequeri/ ein SeLv η (8) ist, welches dem schnelleren Teil ovs Getriebe* (3) zugeordnet ist.

J. Vorrichtung zum Messen von Ungleichförmigkeiten von Getrieben mit großen Übersetzungsverhältnissen, dadurch gekennzeichnet, daß das Wiede: gabegerät des langsamen Getriebeteiles (2) eine rotierende S* heibe (4) aufweist, die mit zwei gleichen Verzollungen versehen ist, denen ein stabiler (5) und ein dreh!' irer (6) Wiedergabekopf zugehört, und daß das Wiedergabegerät des schnellen Getriebeteiles (3) aus einer rotierenden Scheibe (15) besteht, die mit vier Verzahnungen ausgestattet ist, von denen sich jeweils zwei um einen Zahn unterscheiden, denen ein Paar stabiler Viedergabeköpfe (16. 17) und ein Paar rotierender Wiedergabeköpfe (18, 19) zugehört.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Wiedergabegerät des langsamen Getriebeteiles (2), das aus einer rotierenden Scheibe (4) besteht, eine weitere Verzahnung besitzt, der ein stabiler Wiedergabekopf (13) zugehört, wobei die Zahl der Zähne dieser Verzahnung sich von den anderen Verzahnungen um einen Wert unterscheidet, der durch das Verhältnis der Nennfrequenz des Selsyns (8) des schnellen Getriebeteiles (3) und der Drehzahl der rotierenden Scheibe (4) gegeben ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahl der Zähne der in Anspruch 3 erwähnten Verzahnung gegenüber den restlichen viermal größer ist, zwecks Erzielen von zwei Phasen zum Speisen des Selsyns (8).

5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daG das Wiedergabegerät des langsamen Getriebeteiles (2), das aus einer rotierenden Scheibe (4) besteht, eine weitere Verzahnung besitzt, der ein stabiler V/iedergabekopf (25) zugehört, wobei die Zahl der Zähne dieser Verzahnung sich von den restlichen Verzahnungen um einen Wert unterscheidet, der durch die bekannte Bedingung zum Erzielen der erforderlichen Differenzfrequenz gegeben ist.

6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Messungen von Getrieben mit Übersetzungsverhältnissen, deren Größe nicht mit der Zahl der Zähne der Verzahnungen des Wiedergabegerätes des langsamen Getriebe-Teiles (2) übereinstimmt, das Wiedergabegerät (8) des schnellen Getriebeteiles mit dem schnellen Getriebeteil (3) mittels eines Hilfsgetriebes mit auswechselbaren Zahnrädern (28, 29) verbunden ist, deren Übersetzungsverhältnis derart ^;st, daß das resultierende Übersetzungsverhältnis der Zahl der Zähne der Verzahnungen des Wiedergabegerätes des langsamen Getriebeteiles (2) entspricht.