DE2210881C2 - Verzahnungsmeßgerat - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verzahnungsmeßgerät mit einer Zweiflanken-Wälzprüfmaschine und einem Meßwertaufnehmer für die Abtastung der Bewegung eines Meßsc'nlittens, dessen Signal einem Steuergerät zugeführt ist, das Grenzwerteinstellpotentiometer aufweist· und dessen Ausgangssignale auf eine Lampenanzeige, Sortierweiche od. dgl. einwirken.

Zahnräder werden vorwiegend nach dem Zwei-

flanken-Abwälzverfahren geprüft. Dabei werden zwei Zahnräder in Eingriff gebracht und auf beiden Flanken abgewälzt. Das eine Rad, meist der Prüfling, wird ortsfest aufgenommen, das andere· Rad ist auf einem beweglichen Schlitten gelagert. Das andere

Rad kann ein Gegenrad oder ein Lehrrad sein.

Bei bekannten Prüfmaschinen lassen sich die Wege des Meßsch'ittens auf einem Zeigerinstrument verfolgen. Auch die Diagramm-ufzeichnung durch schreibende Feinzeiger ist bekannt. Aus einem solchen

Sammelwälzfehlerdiagramm läßt sich der Wälzfehler, der den Sammelfehler aus Rundlauffehler und Wälzsprung darstellt, als größte Amplitude innerhalb des Teilkreisumfanges des Prüflings ablesen, ebenso kann der Wälzsprung, der sich aus Teilungsfehler,

So Zahndickenfehler und Profilfehler addiert, als größte Amplitude innerhalb einer Zahnteilung ermittelt werden. Bekannt ist es darüber hinaus, anstatt eine Analogweriaufzeichnung graphisch auszuwerten, eine automatische »Gut«- und »Ausschuß«-Sortierung, getrennt nach Gesamtwälzfehler und Wälzsprung, vorzunehmen. Dazu werden die Achsabstandsänderungen über einen Taster auf ein Steuergerät übertragen und dort in elektrische Signale umgewandelt. Nach einer Demodulation steht eine Gleichspannung zur Verfugung, wobei die Analogspannung so gefiltert wird, daß der Wälzsprung vom Sammelwälzfehler getrennt wird. Diese Ausfilterung bedarf eines erheblichen Aufwandes, die Filter arbeiten frequenzabhängig, so daß sie der Meßaufgabe jeweils speziell angepaßt werden müssen. Das bedeutet, daß die Filter stets ausgetauscht werden müssen, wenn sich Modul, Zähnezahl oder Drehzahl des Prüflings ändert, da die Zahnfrequenz (Zähne/Sekunde) prak-

tisch konstant bleiben muß. Man benötig!: daher zahlreiche Ersatzteile und muß Umrüstzeiten m Kauf nehmen. Insbesondere läßt sich bei Mehrfadwerzahnungen, wie bei Schieberädern, Ritzel* nAgdie Filterfrage kaum lösen, da die unterschiedhschen Verzahnungen nut gleicher Drehzahl laufen, zumindest benötigt man eine entsprechende Anzahl von verschiedenen Geräten. Für eine gewisse Anpassung wäre e* notwendig, für den Antrieb der Zahnrader Tinen in der Drehfrequenz regelbaren teuren Motor zu verwenden. _j .

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, em Verzahnungsmeßgerät ™ schaffen, das universell eingesetzt werden kann, also keiner besonderen Anpassung bedarf und an keine Vorbedingungen geknüpft ist, so daß es für alle Abwälz-Prüfgeräte geeignetist. Essoll in beliebigen Geschwindigke.tsbereichen einsetzbar sein und ein Al^wälzen der Rader von Hand für die Einzelprüfung als auch em Abwalzen bei höchsten, durch die Dynamik der Abwalz- »Prüfgeräte begrenzten Geschwindigkeiten zur Verkürzung der Prüfzeit und Rationalisierung m der Serienferügung erlauben. Der Modul die Zahnezah! und die Drehzahl des Prüflings dürfen kernen Einfluß haben, Mehrfachverzahnungen sollen durch gleiche Geräte nebeneinander geprüft werden konnen. Darüber hinaus sollen neben den Veizahnungsfehlern nach DIN 3960 ff. wegen des Achsabstandes im Einbauzustand auch noch die Toleranzen des Teilkreises der Prüflinge erfaßt werden können

Zur Lösung dieser Aufgabe s.eht die Erfindung vor, daß neben dem Meßwertaufnehmer für die Abtastung der Schlittenbewegung ein zweiter beruhrungslos arbeitender Meßwertaufnehmer für die Abtastung der Zahnfolge angeordnet ist und das Steuergerät zwei Analogwertspeicher und mindestens einen Meßwertverstärker aufweist, die über Komparator mit Digitalwertspeichern verbunden sind deren Ausgänge zu einer Dekodierschaltung gefuhrt sind, de mit einer weiteren Dekodierschaltung zur Sort.erwe,-chenbeeinflussung od. dgl. mit einer Lampenanzeige verknüpft ist, und der Meßwertauinehmer fur die Abtastung der Schlittenbewegung mit den Setzerngangen der Analogwertspeicher und dem Eingang des Meßwertverstärkers und der Meßwertaufnehmer für die Abtastung der Zahnfolge mit dem Löscherngang des einen AnalogwertspeicHrs verbunden sind. ⁸ Auf diese Weise bleibt die Zahnfrequenz des Prüflings ohne Einfluß, das Gerät ist für den Einsatz an allen Zweinanken-Wälzprüfmaschmen ohne Rucksieht auf Drehzahlen u. dgl. einsetzbar Modul Zahnezahl und Antriebsdrehzahl des Prüflings können beliebig sein, Mehrfachverzahnungen können m mehreren identischen Geräten gleichzeitig geprüft werden. Die Antriebsdrehzahl kann während der Prüfung verändert werden, ohne daß Fehlmessungen zu befürchten sind, es kann mit höchsten Geschwindigkeiten zur Verminderung der Prüfzeit gearbeitet werden. Beide Meßwertaufnehmer sind vorzugsweise als berührungslose induktive Meßtaster ausgebildet, so daß sich keine Beeinflussungen durch progressive Federkräfte und Änderungen in den Anpreßdrucken ergeben und ein praktisch verschleißfre.es Arbeiten möglich ist Die Zahnradprüfung kann voll automat!- siert werden, über besondere Signalausgange können zusätzlich handelsübliche Schreiber aogescUogen erheblicher Lohnkosten rden- aorurrweichen werden in Ab-Meßergebnis durch Beaufschlagung

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können zusätzlich,in einfacher Beschädigungen der Zahnflanke« signalisiert werden, und es können Ste Igheder

:haltung arbeiten, tlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, daß das Gerät ohne irpndwelche: Um-

Durchmesservon Wellen und Bohrungen ebenso AbsSnde, Tiefen und Dicker,gemessen^werden^d es kann die Rundheit oder Konzentratorunabhan gig vom Wellendurchmesser bestimmt werden. Nach ILm weiteren Merkmal der Erfindung ist ein «jej· ter Meßwertverstärker vorgehen, Jessen Eingang

das Signal des Meßwertaufnehmen fur die Abtastang der Zahnfolge zuführbar .st. Auf diese Weise kann auch bequem bei der Längenmessung zur^Summen oder Differenzmessung gegriffen ^^^^⁰.^^ kenmessungen, unabhängig von der Wertoucklage

so und der Werkstückform, Durchmesser- und Form messingen von Wellen, unabhängig von der Konzen-S ^gPar_allelitätsprüfungen von gegenuberhegend?n Flächen, Dickenmessungen, unabhängig; vom Planlauffehler und von der axialen Lage Me sungen

der Konzentrizität zwischen zwei Wellendurchmes

- -■- n, unabhängig vom Durchmes-

n und Messungen von Spiel oder ubermau zwukuch Welle und Bohrung, unabhängig v?n dem Werkstück-Absolutmaß, durchgeführt wer-

^deNachⁿⁿeiiem weiteren Merkmal der Erfindung sind die Ausgänge der Analogwertspeicher und der Verstärker über einen Schalter mit einem Anze.gemsUument verbindbar, so daß die Signale auch wertmaßig ISTSSÄl* «er,Erfindung _ist j„ der Zeichnung in einem Blockschaltbild dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

Eine Zweiflanken-Wälzprüfmaschine 1 hat einen ortsfesten Aufnahmeteil 2 und einen dem gegenüber beweglich angeordneten Meßschlitten 3. Während z. B. im Aufnahmeteil 2 ein Prüfling 4 gelagert ist, befindet sich im Meßschlitten 3 ein Lehrrad oder ein GegenradS, das sich auf dem Prüfling 4 abwälzt. Entsprechend den vorhandenen Fehlern wird sich der Meßschlitten 3, der unter dem Einfluß einer Feder 6 steht, hin und her bewegen. Diese Bewegung wird durch einen Meßwertauf nehmer 7 aufgenommen, der als berührungsloser, induktiver Meßtaster ausgebildet ist. Er ist so angeordnet, daß sich der Abstand zwischen ihm und dem Meßschlitten 3 während der Abhebebewegung (z. B. während des Aufbringens oder Abnehmens des Prüflings 4) vergrößert. Der Meßwertaufnehmer 7 wandelt die Wegänderung des Meßschlittens 3 während des Abwälzvorganges in eine Signalspannung um, die über eine Buchse 8 in ein Steuergerät 9 eingeführt wird.

Neben dem ersten Meßwertaufnehmer 7 für die Schlittenbewegung ist ein zweiter berührungsloser, insbesondere induktiver Meßwertaufnehmer 10 vorgesehen, der den Umfang des Prüflings 4 bzw. die Zahnfolge oder Zahnfrequenz abtastet. Seine Signalspannung wird über eine Buchse 11 in das Steuergerät 9 eingegeben.

Die Signaleingabe, die Verarbeitung und die Ausgabe erfolgt weitestgehend berührungs- und kontaktlos, lediglich Umschalter 12 bis 15 eines Anzeigeschalters 53 und gewisse Löschkontakte können als Kontakttaster ausgeführt sein.

Das Steuergerät 9 enthält im wesentlichen einen Monoflop 16, zwei Analogwertspeicher 17, 18, zwei Meßwertverstärker 19, 20, ein Anzeigeinstrument 21, fünf Komparatoren 22 bis 26, sechs Digitalwertspeicher 27 bis 32, eine Dekodierschaltung 33 und eine Lampenanzeige 34. Eine weitere Dekodierschaltung 54 ist an die Dekodierschaltung 33 anschließbar, sie hat drei Signalausgänge 35 bis 37 für »Gut«, »Ausschuß« und »Nacharbeit«. Die Lampenanzeige 34 hat als zentrale »Gut«-Anzeige eine grüne Lampe 28, eine rote Lampe 39 für den Sammelwälzfehler, eine rote Lampe 40 für den Wälzsprung, eine gelbe Lampe 41 für Anzeige von beschädigten Zähnen, wobei eine Nachbearbeitung möglich ist, eine gelbe Lampe 42 zur Anzeige für einen zu großen Teilkreis und eine rote Lampe 43 für die Anzeige eines zu kleinen Teilkreises.

Die Signalspannung an der Buchse 8 vom Meßwertauf nehmer 7 wird den Setzeingängen 44, 45 der Analogwertspeicher 17, 18 und dem Eingang 46 des Meßwertverstärkers 19 zugeführt. Die Buchse 11 ist über den Monoflop 16, dem Dioden 55, 56 nachgeschaltet sind, mit dem Löscheingang 47 des Analogwertspeichers 18 verbunden. An ihr liegt während des Abwälzvorganges eine Signalspannung an, deren Frequenz der Zahnteilung in bezug auf die Umfangsgeschwindigkeit entspricht. Durch den Monoflop 16 werden die Signale so umgeformt, daß sie letztlich als Löschsignal am Analogwertspeicher 18 zur Verfügung stehen. Dieser Löschvorgang am Speicher 18 bewirkt, daß die Wegänderung des Meßschlittens 3 von Zahn zu Zahn eingespeichert wird während an dem Speicher 17 die Wegänderung des Meßschlittens 3 über den ganzen Teilkreisumfang des Prüflings 4 eingespeichert wird. Man erhält also am Ausgang 48 eine Signalspannung, deren Wert dem Sammelwälzfehler entspricht, während die Signalspan nung am Ausgang 49 des ,Analogwertspeichers 18 dem Wälzsprung, also der größten Amplitude der Wegänderung innerhalb einer Zahnteilung entspricht. Am Ausgang 51 des Meßwertverstärkers 19 liegt ein Signal an, das ein Maß für die Abweichung im Teilkreisdurchmesser des Prüflings 4 darstellt.

Über die Komparatoren 22 bis 26 lassen sich frei wählbar Grenzwerte einstellen. Werden diese überschritten, so erhält man über die Digitalwertspeicher

ίο 27 bis 32 und die Dekodierschaltung 33 an der jeweiligen Stelle ein Ausgangssignal, das über die Lampenanzeige 34 angezeigt bzw. die Dekodierschaltung 54 weiterverarbeitet wird.
Werden die Grenzwerte in keinem Falle überschritten, so leuchtet die grüne Lampe 38 auf, bzw. am Signalausgang 35 liegt Spannung (Gut-Anzeige). Mit dem Ausgang 49 des mit dem Signal des Meßwertaufnehmers 10 gespeisten Analogwertspeichers 18 ist neben dem Komparator 23 ein zweiter Kompa-

ao rator 24 mit einer anderen Grenzwerteinstellung verbunden. Wird dieser Wert überschritten, so ist das ein Zeichen dafür, daß die Zahnflanke durch äußere Einflüsse beschädigt ist oder einen Grat aufweist und gegebenenfalls nachgearbeitet werden muß. Das Si-

»5 gnal wird über den Digitalwertspeicher 30 und die Dekodierschaltung 33 auf die Lampe 41 bzw. auf nicht näher dargestellte Stellglieder gegeben, die veranlassen, daß über eine Bezeichnungseinrichtung der beschädigte Zahn markiert wird. Wenn bei dem Meßvorgang die Lampe 41 aufleuchtet, wird nach einer Nacharbeit das Zahnrad neu geprüft.

Soll der tatsächliche Meßwert abgelesen werden, so werden über den Anzeigeschalter 53 bzw. die Umschalter 12 bis 15 wahlweise die Ausgänge 48, 49 der

Analogwertspeicher 17, 18 bzw. die Ausgänge 51, 52 der Meßwertverstärker 19, 20 auf das Anzeigeinstrument gegeben.

Auf diese Weise lassen sich nicht nur die üblichen Wälzfehler gemäß DIN bestimmen, sondern es kann eine vollständige »Zahnrad-Diagnose« abgegeben werden, die eine Teilkreisdurchmesserkontrolle und eine Überprüfung auf Zahnbeschädigungen mit umfaßt.
Es ist schon daiauf hingewiesen worden, daß sich

♦5 das Gerät neben der Zahnradmessung bzw. Prüfung auch für die üblichen Rundlauf- bzw. Längenmessungen eignet.

Zur Rundlaufmessung wird insbesondere der Meßwertaufnehmer 7 benützt. Die Signale beim minde-

stens einmaligen Umdrehen des Prüflings werden über den Analogwertspeicher 17, den Komparator 22, die Digitalwertspeicher 27 und 28 und die Dekodierschaltung 33 verarbeitet und je nach der Grenzwerteinstellung über den Komparator 22 der Lampe

38 oder der Lampe 39 bzw. dem Signalausgang 35 oder 36 für »Gut« oder »Ausschuß« zugeführt

Bei der Längenmessung wird für die Einzelmessung zweckmäßig ebenfalls der Meßwertaufnehmer 7 verwendet, dessen Signal über den Meßwertverstar kei 19, die Komparatoren 25 bzw. 26, die Digital wertspeicher 31 bzw. 32 und die Dekodierschaltung 33 gegebenenfalls auf die Lampen 42,43 bzw. die Signalausgänge 35, 36 gegeben wird. Durch die Anordnung des zweiten Meßwertverstärkers 20 kann aber ebensogut nach der Summen- oder Differenzmessungsmethode gearbeitet werden. Der Ausgang 52 wird in diesem Falle in nicht näher dargestellter Weise über die entsprechenden Komparatoren and

Digitalwertspeichcr mil der Dekodierschaltung 33 und.sein Eingang 59 über die Buchse 50 mit dem zweiten Mcßwcrtauinehmcr 10 verbunden. Mit einem nicht näher gezeigten Meßartschaltcr kann vorgewählt werden, ob eine Einzclmessung oder eine Summenmessung durchgeführt werden soll, ein Meßbcreichsschalter ist zuständig für die Einschaltung des günstigsten Verstärkungsbereiches.

Vor jeder Messung wird eine Löschtaste 57 gedrückt, die die Speicher 17, 18 bzw. 27 bis 32 auf

Null setzt. Über die Diode 56 kann das Löschsignal zwar zum Löscheingang 58 des Analogwertspeichers 18, aber wegen der Diode 55 nicht zum Monoflop 16 bzw. zum Meßwertaufnehmer 10 gelangen.

Am Gerät sind zweckmäßig Buchsen angeordnet, über die direkt das Sammelwälzfehlersignal, das Wälzsprungfehlersignal, das Beschädigungsfchlersignal und die Meßwcrlverstärkersignale zur Weiterverarbeitung durcsi Schreiber, Oszillographen, Klassiergcräte u. dgl. abgenommen werden können.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

309649/106

Claims (11)

Patentansprüche:

1. Verzahnungsmeßgerät mit einer Zweifianken-Wälzprüfmaschine und einem Meßwertaufnehmer für die Abtastung der Bewegung eines Meßschlittens, dessen Signal einem Steuergerät zugeführt ist, das Grenzwerteinstellpotentiometer aufweist und dessen Ausgangssignale auf eine Lampenanzeige, Sortierweiche od. dgl. einwirken, dadurch gekennzeichnet, daß neben dem Meßwertaufnehmer (7) für die Abtastung der Schlittenbewegung ein zweiter, berührungslos arbeitender Meßwertaufnehmer (10) für die Abtastung der Zahnfolge angeordnet ist und das Steuergerät (9) zwei Analogwertspeicher (17, 18) und mindestens einen Meßwertverstärker (19, 20) aufweist, die über Komparatoren (22 bis 26) mit Digitalwertspeichern (27 bis 32) verbunden sind, deren Ausgänge zu einer Dekodierschaltung (33) geführt sind, die mit einer weiteren Dekodierschaltung (54) zur Sortierweichenbeeinflussung od. dgl. bzw. mit einer Lampenanzeige (34) verknüpft ist, und der Meßwertaufnehmer (7) für die Abtastung der Schlittenbewegung mit den Setzeiragängen (44, 45) der Analogwertspeicher (17, 18) und dem Eingang (46) des Meßwertverstärkers (19) und der Meßwertaufnehmer (10) für die Abtastung der Zahnfolge mit dem Löscheingang (47) des einen Analogwertspe<chers (18) verbunden sind.

2. Meßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßwertaufnehmer (7) für die Abtastung der Schlittenbewegung als berührungsloser Meßwertaufnehmer ausgebildet ist.

3. Meßgerät nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßwertaufnehmer (7, 10) aus induktiven Meßtastern bestehen, die ihre Speisespannung aus dem Gleichspannungsspeisegerät des Steuergerätes beziehen.

4. Meßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Analogwertspeicher (18), an dessen Setzeingang (45) das Signal des einen Meßwertaufnehmers (7) für die Abtastung der Schlittenbewegung und an dessen Löscheingang (58) das Signal des anderen Meßwertaufnehmers (10) für die Abtastung der Zahnfolge geführt Kt, zwei Komparatoren (23, 24) und zwei Digitalwertspeicher (29, 30) nachgeschaltet sind, die über die Dekodierschaltung (33) den Wälzsprung und einen etwaigen Beschädigungsfehler anzeigen.

5. Meßgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß Stellglieder und eine Bezeichnungseinrichtung vorgesehen sind, die über das Signal zur Anzeige des Beschädigungsfehlers den beschädigten Zahn markieren.

6. Meßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Ausgang des Meßwertaufnehmers (10) für die Abtastung der Zahnfolge und den Löscheingang (58) des einen Analogwertspeichers (18) ein Monoflop (16) geschaltet ist.

7. Meßgerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß den Löscheingängen der Analogwertspeicher (17,18) und der Digitalwertspeicher (27 bis 32) über einen Schalter (57) Lösch- signale zuführbar sind, die vom Monoflop (16) durch eine Diode (55) abgehalten sind.

8. -Meßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgänge (48, 49) der Analogwertspeicher (17, 18) und der Meßwertverstärker (19, 20) über einen AnzeigeschaUer. (53) mit einem Anzeigeinstrument (21) verbindbar sind. ,

9. Meßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Analogwertspeicher (17, 18) als Spitze-Spitze-Speicher ausgebildet sind.

10. Meßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Meßwertverstärker (19) zwei Komparatoren (25, 26) und zwei Digitalwertspeicher (31, 32) nachgeschaltet sind, die über die Dekodierschaltung (33) einen zu großen bzw. einen zu kleinen Teilkreisdurchmesser des Prüflings (4) anzeigen.

11. Meßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Meßwertverstärker (20) vorgesehen ist, dessen Eingang das Signal des zweiten Meßwertaufnehmers (10 bzw. 7) zugeführt wird.