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Einrichtung zur Messung der Radialwerte von Nocken einer Nockenwelle
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Messung der Radialwerte von Nocken einer
Nockenwelle, mit einem elektrischen Längenmeßtaster, dessen Stößel in einer Radialebene,
vorzugsweise in einer horizontalen Radialebene, an einem Nocken anliegt und entsprechend
den abgetasteten Radialwerten elektrische Spannungswerte abgibt.
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Bei der genauen Messung der Radialwerte von Nocken einer Nockenwelle
ergeben sich Fehler aufgrund von durch biegungen der Nockenwelle. Fehler aufgrund
von Durchbiegungen durch das Gewicht der Nockenwelle werden bei bekannten Nockenwellenmeßgeräten
dadurch vermieden, daß der die Radialwerte des Nockens abtastende Längenmeßtaster
in einer Horizontalebene angeordnet ist. Eine Durchbiegung
aufgrund
der Belastung der Nockenwelle durch den Meßstößel läßt sich auf diese Weise nicht
kompensieren.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Messung
der Radialwerte von Nocken einer Nockenwelle zu schaffen, bei der Durchbiegungen
der Nockenwelle aufgrund der Belastung der Nockenwelle durch den Meßstößel kompensiert
sind und bei der außerdem eine Anordnung des die Radialwerte eines Nockens abtastenden
Längenmeßtasters in-nicht horizontaler Ebene möglich ist.
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Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird dadurch gelöst, daß
an einem zylindrischen Teil der Nockenwelle entfernt von den eingespannten Enden
der Nockenwelle in der gleichen Radialebene wie der elektrische LängenmeD-taster
zur Abtastung der Radialwerte der Nocken wenigstens ein weiterer Längenmeßtaster
mit seinem Stößel anliegt und Spannungswerte entsprechend der Durchbiegung der Nockenwelle
abgibt, die zu den den Radialwerten eines Nockens entsprechenden Spannungswerten
addiert werden.
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Erfindungsgemäß wird also die Durchbiegungsgröße durch zusätzliche
Meßtaster bestimmt, die an den praktisch immer vorhandenen Lagersitzen antasten.
Der Durchbiegungswert in Form eines entsprechenden Spannungswertes wird dann analog
oder digital unter Berücksichtigung der Durchbiegungsrichtung den die Radialwerte
eines gemessenen Nockens entsprechenden Spannungswerten hinzuaddiert. Auch konstante
Krimmungen der Nockenwelle, die später durch Richten beseitigt werden können, werden
so kompensiert.
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Um den Absolutdurchmesser der zylindrischen Fläche
unberücksichtigt
zu lassen, werden zweckmäßigerweise auf zwei diametral gegenüberliegenden Seiten
zwei Längenmeßtaster vorgesehen, die so gegeneinandergeschaltet sind, daß unmittelbar
ein der Durohbiegung entsprechender Spannungswert abgenommen werden kann.
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Da die zylindrischen Flächen einer Nockenwelle mehr oder weniger
entfernt von dem Jeweils gemessenen Nocken liegen, erfolgt zweckmäßigerweise eine
entsprechende Korrektur unter Berücksichtigung des Durchbiegungsverlaufs durch entsprechende
Vergrößerung oder Verkleinerung des Korrekturwertes. Es ist z.B. möglich, die Spannungswerte
von zwei Längenmeßtastern, die verschiedene zylindrische Flächen abtasten, die vorzugsweise
gleich weit entfernt von den Enden der Nocken liegen, Jeweils an einen festen Anschluß
eines Potentiometers zu legen, an dessen Schleifer bei entsprechender Einstellung
unter Berücksichtigung der Lage des einen Nocken abtastenden Längenmeßtasters zu
den beiden die zylindrischen Flächen abtastenden Längenmeßtastern ein der Durchbiegung
im Bereich des abgetasteten Nockens praktisch völlig entsprechender Korrekturwert
abnehmbar ist.
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Handelt es sich allein um die Durchbiegung der Nockenwelle, die zu
kompensieren ist, so liegen die zylindrischen Flächen, die abgetastet werden, zentrisch
zur Drehachse der Nockenwelle. Es ist Jedoch auch möglich, diese zylindrischen Flächen
exzentrisch in Richtung eines abgetasteten
Nockens zu verlagern
und so den Fehler zu kompensieren, der sich aufgrund eines endlichen KrUmmungsradius
des den Nocken abtastenden Stößels ergibt.
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Anhand der Zeichnung soll die Erfindung an Ausführungsbeispielen
näher erläutert werden.
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Fig. 1 zeigt ein Ausfuhrungsbeispiel schematisch und in Blockdarstellung,
Fig. 2 verdeutlicht schematisch die Kompensation durch Abtastung zweier entfernt
liegender zylindrischer Flächen, Fig. 3 verdeutlicht schematisch eine weitere Möglichkeit
zur Berücksichtigung des Durchbiegungsverlaufs mit Hilfe von nur zwei Längenmeßtastern,
Fig. 4 verdeutlicht schematisch die Kompensation des Fehlers aufgrund der endlichen
Krümmung eines Meßstößels, der einen Nocken abtastet unterAnwendung des erfindungsgem§ßen
Grundprinzips.
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In Fig. 1 ist eine Nockenwelle 1 zwischen zwei Spitzen 2 und 3 eingespannt.
Sie wird bei einer Messung durch Mitnehmer 4 gedreht, die über ein Getriebe 5 von
einem Motor 6 angetrieben sind. An das Getriebe 5 ist ein Winkelgeber 7 angekoppelt,
der bei Drehung der Nockenwelle 1 in den einzelnen Winkelstellungen Impulse abgibt,
bei deren Auftreten Messungen selbsttätig durchgeführt werden.
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Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird ein Nocken 8 durch
einen Stößel 9 eines linearen elektrischen Längenmeßtasters 10 abgetastet. Der Stößel
9 liegt in einer horizontalen und radialen Ebene. Die analoge Ausgangsspannung des
Längenmeßtasters 10 wird in einem Analog/ Digitalwandler 11 in eine Digitalspannung
umgewandelt und angezeigt. Der Anzeigewert stellt den IST-Hub des Stößels 9 und
damit den tatsächlich gemessenen Radialwert des Nockens 8 dar.
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Der dem IST-Hub entsprechende digitale Spannungswert gelangt in einen
Differenzrechner 12, wo er mit digitalen SOLL-Spannungswerten verglichen wird. Der
Differenzwert wird in diesem Differenzrechner angezeigt.
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An einer im wesentlichen in der Mitte der Nockenwelle 1 liegenden
zylindrischen Fläche 13 liegen in der gleichen radialen Horizontalebene wie der
Stößel 9 Stößel 14 und 15 von elektrischen Längenmeßtastern 16, 17 an. Die Ausgangsspannungen
dieser beiden Längenmeßtaster 16 und 17 werden in einer Radialschlagauswertungseinrichtung
18 miteinander verglichen, und der Differenzwert wird in einem Analog/ Digitalwandler
19 in ein DigitIsignal umgewandelt und angezeigt.
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Der digitale, dem Radialschlag entsprechende Wert gelangt in einen
Korrekturrechner 20, indem dieser dem digitalen SOLL/IST-Differenzwert hinzugefügt
wird.
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Fig. 2 verdeutlicht sehr schimatisch die Abtastung
von
zwei zylindrischen Flächen 21 und 22 durch jeweils zwei Längenmeßtaster 23 und 24
sowie 25 und 26. Die gemessenen Werte e1, e2, e3 und e4 werden in einem Rechner
27 nach der Formel
zusammengefUgt. Die Durchbiegung g einer Nockenwelle 28 wird so näherungsweise bestimmt.
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Fig. 3 entspricht zum Teil der Darstellung in Fig. 2.
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Es handelt sich wieder um die gleiche Nockenwelle, die entsprechend
mit der gleichen Bezugsziffer versehen ist. Hier sind Jedoch die Längenmeßtaster
23 und 25 weggelassen, und die Ausgangswerte e2 und e4 der Längenmeßtaster 24 und
26 sind an die beiden festen Anschlüsse 29 und 30 eines Potentiometers 31 angelegt,
dessen Schleifbahn den Widerstand R haben möge. Am Schleifer 32 des Potentiometers
31 ist eine Spannung abnehmbar, die der Durchbiegung der Nockenwelle 28 im Bereich
eines Nockens 32, der durch einen Stößel 33 eines Längenmeßtasters gemessen wird,
entspricht,und zwar bei Einstellung des Schleifers 32 nach der Beziehung
worin e der Abstand zwischen den zylindrischen Flächen 21 und 22 und e a der Abstand
zwischen der zylindrischen Fläche 21 und dem Nocken 32 ist, während R der Widerstand
der
Schleifbahn des Potentiometers 31 und Ra der Widerstand der Schleifbahn zwischen
dem Anschluß 29 und dem Schleifer 32 ist.
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Fig. 4 zeigt schematisch eine Anordnung zur Kompensation eines endlichen
Krirmmungsradius R eines Stößels 34 eines Längenmeßtasters zur Bestimmung der Radialwerte
eines Nockens 35. Die Drehachse des Nockens 35 ist mit der Bezugsziffer 36 bezeichnet.
Eine zur Kompensation dienende zylindrische Fläche 37 ist um einen Wert 9 exzentrisch
in Richtung des Nockens 35 versetzt, so daß bei Abtastung der zylindrischen Fläche
37 in der erfindungsgemäßen Weise und bei Kompensation die Radialfehler kompensiert
werden, die sich aufgrund des Krtimmungsradius R des Stößels 34 ergeben.