DE2412574C3

DE2412574C3 - Elektronisches Teilungsmeßgerat für Verzahnungen

Info

Publication number: DE2412574C3
Application number: DE2412574A
Authority: DE
Inventors: Guy-Francois Dipl.-Ing. Zuerich Blanc; Meinrad Nuolen Donner; Urs Schlieren Walliser
Original assignee: Maag Zahnrader und Maschinen AG
Current assignee: Maag Zahnrader und Maschinen AG
Priority date: 1974-03-15
Filing date: 1974-03-15
Publication date: 1978-11-16
Also published as: IT1021135B; CH575114A5; DE2412574B2; JPS50126259A; FR2270558B1; GB1438882A; DE2412574A1; US3950858A; FR2270558A1; JPS6025721B2

Description

Die Erfindung betrifft ein elektronisches Teilungsmeßgerät für Verzahnungen mit einer Tasteinheit mit zwei auf einem Schlitten nebeneinander angeordneten Tastköpfen, die in einer Endlage des Schlittens gleichzeitig in verschiedene Zahnlücken einer Verzahnung eingreifen und infolge einer durch Anlage an den Zahnflanken hervorgerufenen Auslenkung über je einen Signalwertgeber elektrische Signale an eine Meßschaltung abgeben, in der ein Signal für die Steuerung des Antriebs des Schlittens und ein dem relativen Einzelteilungsfehler entsprechender Meßwert erzeugt wird.

Bei einem bekannten Teilungsmeßgerät der beschriebenen Gattung (US-PS 29 06 030) wird der Abstand der Tastköpfe zunächst bei ruhendem Prüfling von Hand derart eingestellt, daß beide Tastköpfe an einer Zahnflanke anliegen. Der Prüfling wird dann in langsame, gleichmäßige Drehung versetzt. Bei jeder Messung wird in dem Augenblick, in dem der eine Signalwertgeber einen Soll-Wert anzeigt, aus dem im gleichen Augenblick von dem anderen Signalwertgeber angezeigten Signalwert ein Meßwert ermittelt. Der Zeitpunkt, zu dem der Soll-Wert erscheint, wird weiter zum Auslösen der Bewegung des Schlittens verwendet. Die Bewegungsgeschwindigkeit des Schlittens, der in seiner rückwärtigen Endlage automatisch umsteuert, und in seiner vorderen Endlage, in der die Tastköpfe in die Zahnlücken eintauchen, automatisch anhält, wird von Hand über ein Potentiometer an die Umdrehungs-

geschwindigkeit des Prüflings angepaßt

Die Schlittenbewegung wird bei dem bekannten Teilungsmeßgerät somit derart gesteuert, daß sich die Tastköpfe zusammen mit dem Schlitten eine bestimmte, durch die Verzögerungszeit eines Relais gegebene Zeitdauer nach Durchführung einer Messung aus den Zahnlücken des sich drehenden Prüflings bis in ihre rückwärtige Endlage herausbewegen und sich von dort wieder nach vorne in die nachfolgenden Zahnlücken hineinbewegen und in ihrer vorderen Endlage zum Stillstand kojnmen, bis nach Durchführung der nachfolgenden Messung die Rückwärtsbewegung erneut einsetzt. Ein Meßwert wird dadurch ermittelt, daß der Winkelwert eines durch die Mitnahme an einer Zahnflanke ausgeschwenkten Meßkopfes beim Durchgang des anderen, von einer anderen Zahnflanke mitgenommenen Meßkopfes durch eine bestimmte Winkellage angezeigt bzw. registriert wird.

Die Art der Bewegung des Schlittens des bekannten Teilungsmeßgerätes erfordert eine möglichst geringe Schlittengeschwindigkeit, damit der Hub des Schlittens klein gehalten werden kann. Dies bringt die Gefahr mit sich, daß die Tastköpfe, wenn sich der Prüfling infolge irgendwelcher Störungen ungleichmäßig dreht, bereits vor dem Erreichen ihrer vorderen Endlage an einer Zahnflanke anstoßen, wodurch das Meßergebnis verfälscht wird. Des weiteren ist die Bewegung des Schlittens nur schwierig an verschiedene Prüflinge anpaßbar.

Eine weitere Eigenart des bekannten Teilungsmeßgerätes liegt darin, daß bereits die Ermittlung des relativen Summenteilungsfehlers zu Schwierigkeiten führen kann, wenn die anfängliche Einstellung des Abstandes der Tastköpfe nicht genau gleich dem tatsächlichen Mittelwert der Teilung an dem abgetasteten Kreis ist. Ist dies nicht der Fall, so können sich schon nach wenigen Einzelmessungen hohe relative Summenteilungsfehler ergeben, die den Meßbereich des verwendeten Gerätes oder den Schreibbereich des Registriergerätes übersteigen. Die anfängliche Einstellung der Tastköpfe muß dann korrigiert werden, so daß ein Neubeginn in der Meßreihe erforderlich ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein an verschiedene Prüflinge in einfacher Weise anpaßbares Teilungsmeßgerät zu schaffen, bei dem die Kurve des Summenteilungsfehlers nach der Messung der Teilungen eines Zahnrades längs wenig mehr als einer Umdrehung fertig vorliegt.

Diese Aufgabe wird bei einem Teilungsmeßgerät der eingangs beschriebenen Gattung erfindungsgemäß gelöst durch einen Prozeßrechner, der einen Speicher zum Speichern der Meßwerte sowie bestimmter Stände eines mit einem Oszillator als Zeitbasis gekoppelten Zählers als Zeitmarken für die Steuerung der Bewegung des Schlittens aufweist, an die Meßschaltung über eine Schaltung angeschlossen ist, die nach der Ermittlung weniger Meßwerte den Abstand der Tastköpfe elektronisch an den mittleren Abstand der Zahnflanken fein anpaßt, und mit einer Recheneinheit versehen ist, in der aus den gepseicherten Meßwerten die absoluten Teilungsfehler, Teilungssprünge und Summenteilungsfehler errechnet werden.

Erfindungsgemäß ist das Teilungsmeßgerät also mit einem Prozeßrechner ausgerüstet, der sowohl die Bewegung des Schlittens steuert als auch die Auswertung übernimmt, wobei der Abstand der Tastköpfe elektronisch an den mittleren Abstand der Zahnflanken fein angepaßt wird. Durch die erfindungsgeniäße Bewegungssteuerung des Schlittens ist nur ein kleiner Hub des Schlittens erforderlich, obwohl die Bewegungen des Schlittens schnell ablaufen können. Damit wird die Messung besonders sicher und die Schlittenbewegung kann in einfacher Weise an verschiedene Prüflinge angepaßt werden. Mit Hilfe der elektronischen Feinanpassung des Abstandes der Tastköpfe an den mittleren Abstand der Zahnflanken wird einerseits im Datenspeicher des Prozeßrechners Platz gespart und wird andererseits gewährleistet, daß die mit der Auswertung befaßten Bauelemente in ihrem optimalen Betriebsbereich arbeiten.

Mit Vorteil ist die Meßschaltung mit dem Prozeßrechner über einen Analog-Digital-Wandler und einen Digital-Analog-Wandler derart verbunden, daß ein Eingang des Analog-Digital-Wandlers über eine analoge Speicherschaltung mit dem einen Signalwertgeber und der Digital-Analog-Wandler über beide Eingänge eines Komparators mit dem anderen Signalwertgeber verbunden ist und der Ausgang des Komparators über ein internes Zeitfolgesteuerglied, das die analoge Speicherschaltung tastet, mit einem zweiten Eingang des Analog-Digital-Wandlers verbunden ist, über den der Analog-Digital-Wandler aktiviert wird.

Mit dem Zähler ist über den Prozeßrechner ein bistabiles Element gekoppelt, das in Abhängigkeit vom Zählerstand gesetzt wird und über einen Servo verstärker entsprechend seinen beiden Zuständen den Antrieb für den Schlitten steuert. Über diese Synchronisierschaltung wird die Bewegung des Schlittens mit den Tastköpfen zu 3eginn der Messung an die Bewegung der zu messenden Verzahnung angepaßt.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist mit dem Prozeßrechner eine Synchronisiertaste gekoppelt, bei deren Betätigen der Zähler startet und sich der Schlitten in seine Endlage zur Verzahnung bewegt, wobei in der Endlage über den Prozeßrechner und eine Aktivierungsleitung Ausgangstore des Zählers aktiviert werden und ein erster Zählerstand ausgelesen und im Speicher eingespeichert wird und auf ein von der Meßschaltung beim Messen abgegebenes Signal ein zweiter Zählerstand eingespeichert wird, der Prozeßrechner nach der Messung das bistabile Element umsetzt, und sobald der Schlitten daraufhin seine von der Verzahnung entfernte Endlage erreicht, ein dritter Zählerstand eingespeichert wird, und daß beim Loslassen der Synchronisiertaste ein vierter Zählerstand eingespeichert wird, der Speicher anschließend den Zähler mit der Summe aus den vier Zählerständen setzt, so daß entsprechend den eingespeicherten Zählerständen der Vor- und Rückschub des Schlittens gesteuert wird. Beim Synchronisieren zwischen dem Antrieb für den Schlitten und der Bewegung des Prüflings muß ein Bediener die Synchronisiertaste lediglich dann loslassen, wenn eine nachfolgende Zahnlücke vor jedem Tastkopf ist, damit die Synchronisierung erreicht ist.

Vorteilhafterweise ist das Teilungsmeßgerät derart aufgebaut, daß der Zähler bei einer Abweichung zwischen einem gespeicherten Sollzählerstand und dem im Augenblick des von der Meßschaltung bei der Messung gelieferten Signals vorhandenen Istzählerstand ein Übertragsignal über eine Übertragleitung an den Prozeßrechner abgibt, entsprechend dem beim nachfolgenden Meßvorgang die Bewegung des Schlittens gesteuert wird. Mit dieser Schaltung wird erreicht, daß bei einer nicht konstanten Bewegung der Verzahnung bzw. bei einer anfänglich nicht optimalen Synchronisierung zwischen der Bewegung der Ver/.ah-

nung und der Bewegung des Schlittens ein Synchronisierfehlcr automatisch ausgeglichen wird.

Zum Antrieb der Verzahnungsmaschine führt eine Steuerleitung, so daß die Verzahnungsmaschinc irnd damit die Bewegung des Prüflings von dem Tcilungsmeßgcrät aus gesteuert werden kann.

Das Teilungsmeßgeräi weist vorieilhalterwcise Handtasten auf, die vom Prozeßrechner aus gesteuert ihre Beladungsbereitschaft anzeigen und bei manueller Betätigung den jeweils nächsten Programmschriti auslösen. Damit ist der Meßvorgang so weit vereinfacht, daß auch ungeschulte Bedienungskräfte das Teilimgsmeßgerät sicher handhaben können.

In einem Ein- und Ausgabegerät werden Verzahnungs- und höchstzulässige Fehlerdatcn als Eingangswerle des Programms des Prozeßrechners eingegeben. Damit ist es möglich, daß die Meßreihe nach einer bestimmten Anzahl von Messungen automatisch beendet wird und nur solche Meßwerte ausgedruckt werden, die über eine maximal zulässige Abweichung hinausgehen.

Das Ein- und Ausgabegerät weist vorteilhafterweise Dckadenschalter für die verschiedenen Eingabegrößen auf.

Zusammengefaßt ist es mit dem erfindungsgemäßen Teilungsmeßgerät möglich, vollautomatisch die Teilungsfehler zu ermitteln und gleichzeitig zu registrieren. Eine genaue Anfangseinstellung des Abstandes der Tastköpfe ist nicht erforderlich, so daß das Messen zeitsparend abläuft. Der vollautomatische Ablauf der Messung ermöglicht einen außerordentlich wirtschaftlichen Einsatz des Gerätes. Die Tasteinheit, die relativ kleine Abmessungen haben kann, kann unmittelbar an der Verzahnungsmaschine angeordnet werden. Sämtliche Funktionen können von der Tasteinheit ausgesteuert werden. Der Prozeßrechner steuert über seinen Programmablauf sämtliche Funktionen der Tasteinheit, übernimmt programmierte Auswertoperationen und steuert die Registriergeräte.

Zum Stand der Technik sei ergänzend auf die DE-OS 21 23 %0 und CH-PS 5 07 504 hingewiesen.

Die DE-OS 21 23 960 beschreibt ein elektronisches Auswertgerät für ein Teilungsmeßgerät von Verzahnungen. Darin sind verschiedene Schaltungen, wie Differenz- und Summenbildner, Divisionsglieder usw. zum Auswerten der von einem Meßwertgeber abgegebenen Meßsignale enthalten. Ein ] Prozeßrechner, der den Meßablauf in programmierbarer Weise steuert sei es durch die Synchronisierung zwischen Schlittenbewegung und Drehbewegung des Prüflings, sei es durch eine elektronische Feinanpassung der Taster an den Abstand der Zahnflanken, ist bei dem Gerät gemäß der DE-OS nicht vorgesehen.

In der CH-PS 5 07 504 ist ein Verfahren und eine Einrichtung zum Feinpositionieren von Prüflingen bei der Ermittlung von Abständen an diesen Prüfling beschrieben. Dort wird der Prüfling von einem Schrittschaltmotor bewegt und ruht während der Messung. Damit er während der Messung eine genau definierte Lage einnimmt, ist ein zusätzlicher Stellmotor vorgesehen, der den Prüfling vor jeder Messung genau in die Soll-Lage bringt Bei der Einrichtung gemäß der CH-PS wird somit auf die Lage des Prüflings eingewirkt, um die Messung durchzuführen, während beim Erfindungsgegenstand der Prüfling gemessen wird, ohne daß auf ihn Einfluß genommen wird.

Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Darstellungen beispielsweise und mit vorteilhaften Einzelheiten erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Vcr/.ahnungsmeßgerätes an einer Verzahnungsmaschinc.

Fi g. 2 eine Aufsicht aufdieTasieinheit gemäß Fi g. 1, ^r) F i g. 3 ein Blockschaltbild des Prozeßrechners.
F i g. 4 ein Blockschaltbild des Interface,
F i g. 5 ein Blockschaltbild des Zählerteils,
F i g. 6 ein Blockschaltbild der Steuerung des Antriebs für die Tasteinheit,

in F i g. 7 ein Blockschaltbild der Meßschaltung,

Fig.8 eine Darstellung der von den Signalwertgebern während einer Messung gelieferten Spannungen,

F i g. 9 die Lagen der Tastköpfe während verschiedener Programmphasen,

Fig. !0 ein Blockschaltbild eines Teils der Ein- und Ausgabeeinheit.

In F i g. 1 ist auf einer Verzahnungs- und Meßmaschine ein Prüfling 2 auf einem Dorn 3 oder einem Tisch 4 aufgenommen und wird von einem Drehantrieb 5

20· drehend angetrieben.

Auf dem Gestell 6 der Verzahnungs- und/oder Meßmaschine 1 ist weiter die Tasteinheit 10 eines Teilungsmeßgerätes aufgenommen, die einen Schlitten 11 mit Tastköpfen 12 aufweist. Die gesamte Tasteinheit 10 ist gegenüber dem Gestell 6 mittels eines aus Treibritzel 6a und Zahnstange 66 bestehenden Antriebs höhenverstellbar. Der Schlitten 11 wird von einem Antrieb 13, beispielsweise von einem Elektromotor, über Ritzel und Zahnstange 13a vorwärts und rückwärts bewegt, so daß die Tastköpfe 12 sich in die Zahnlücken der Verzahnung hinein- bzw. aus ihnen herausbewegen. Die Tasteinheit 10 ist über eine Datenleitung 27 an ein Interface 30 des Teilungsmeßgerätes angeschlossen. Das Interface 30 ist mit einem Prozeßrechner 40, einem Modem 50 zum Anschluß an eine zentrale Datenverarbeitungsanlage und Ausgabegeräte, wie einen Drucker 51, einen Diagrammschreiber 52, einen Fernschreiber 53 angeschlossen. Das Interface 30 ist weiter mit einem Ein- und Ausgabegerät 56 und über eine Steuerleitung 27a mit der Steuerung 57 für den Drehantrieb 5 der Verzahnungsmaschine verbunden. Das Interface 30, der Prozeßrechner 40, das Modem 50 und das Ein- und Ausgabegerät 56 sind in einem einzigen Gehäuse zu einem Steuer- und Auswertgerät zusammengefaßt.

Wie aus F i g. 2 ersichtlich, sind auf dem Schlitten 11 der Tasteinheit 10 quer zur Bewegungsrichtung zwei mit im Profil T-förmigen Führungen versehene Schienen 14a, 146 über Schraubbolzen 15a, 156 in ihrer Winkellage feststellbar angebracht Auf jeder Schiene ist ein Block 16a, 166 mittels eines Spannhebels 17a, 176 zu befestigen. In jedem Block ist über einen nicht dargestellten, beispielsweise induktiven Signalwertgeber eine Halterung 18a, 186 angebracht die je einen Tastkopf 12a, 126 aufnimmt Jeder Tastkopf ist mittels eines federnd in der Halterung gehaltenen Bolzens 19a, 196 aufgenommen, so daß er durch Herausziehen des Bolzens und Verdrehen in einfacher Weise ausgewechselt werden kann. Die Signalwertgeber sind über Leitungen 20a, 206 an Eingänge 21a, 216 an einem Gehäuse 22 gelegt Am

Gehäuse sichtbar sind zwei Spannungsmeßgeräte 23a,

236 sowie ein Bedienungsfeld 24 mit Bedienungstasten 25 und einer Synchronisiertaste 26.

Der Prozeßrechner 40 weist eine Ablaufsteuereinheit

41, eine Recheneinheit 42, einen Datenspeicher 43 und einen Programmspeicher 44 auf, und ist in bekannter Weise, wie aus Fig.3 ersichtlich, in Blöcken mit der Datenleitung 27 verbunden.

Im Interface 30 sind eine Ein- und Ausgabeeinheit 31. ein Analog-Digital-Wandler 32. eine analoge Meßschullung 33 und ein Digital-Analog-Wandler 34 enthalten. An die analoge Meßschaltung führen Leitungen von den Signalwertgebcrn 36a und 366. die mit den zugehörigen -, Tastköpfen 12;iund 126 verbunden sind.

Zur Ein- und Ausgabeeinheit 31 gehört weiter eine in F i g. 5 dargestellte Zählereinheit mit einem Zähler 31.7. der mit einem als Zeiteinheit dienenden Oszillator 316 verbunden ist und über Ausgangstore 31c. deren zweite ι ο Hingänge mil einer Aklivierungsleitung 31c/ verbunden sind, abgelesen wird und weiter eine Übertragsignalleitung 31 c aufweist.

Weiter gehören zur Ein- und Ausgabeeinheit 31 gemäß F i g. fc ein mit der Datenleiuing 27 verbundener Decoder 31/! ein mit der Datenleitung 27 und dem Decoder verbundenes bistabiles Element 31jr, beispielsweise ein Flip-Flop, das mit einem Servoverstärker 31/? für den Antrieb 13 des Schlittens 11 der Tasteinheit 10 verbunden ist. 2«

Die Meßschaltung 33 ist anhand der Fig.7 näher erläutert. Der Ausgang des Signalgebers 366 ist mit einem Eingang eines Komparator 33a verbunden, dessen Ausgang an ein internes Zeitfolgesteuerglied 336 gelegt ist, das mit einem Eingang des Analog-Digital-Wandlers 32 verbunden ist. Der andere Eingang des Komparators 33a ist mit dem Digital-Analog-Wandler 34 verbunden. Der Ausgang des Signalwertgebers 36a ist mit dem Eingang einer analogen Speicherschaltung 33c verbunden, deren Ausgang wiederum mit dem anderen Eingang des Analog-Digital-Wandlers 32 verbunden ist. Der Ausgang des internen Zeitfolgesteuerglieds 336 ist mit einem elektronischen Schalter zum Tasten der analogen Speicherschaltung 33c verbunden.

In F i g. 8 sind die von den Signalwertgebern 36a, 366 während der Mitnahme der Tastköpfe 12a, 126 durch eine Zahnflanke gelieferten Ausgangsspannungen bzw. Meßspannungen dargestellt. Die Abszisse beschreibt dabei die Auslenkung der Tastköpfe 12a, 126 gegenüber ihrer Ruhelage, auf der Ordinate sind die Meßspannungen dargestellt. Solange der Tastkopf 12a in Ruhelage ist, liegt am Ausgang des Signalwertgebers 36a die Spannung A. die ab einer gewissen Auslenkung etwa geradlinig in die negative Spannung Dübergeht und bei weiterer Auslenkung des Tastkopfes 12a wiederum konstant bleibt. Ganz ähnlich liefert der Signalwertgeber 366 in Ruhelage des Tastkopfes 126 die Spannung B, die negativ ist, linear mit der Auslenkung in die Spannung +c übergeht und bei weiterer Auslenkung wiederum konstant bleibt. £ bezeichnet den Nulldurchgang des Signalwertgebers 366, F bezeichnet diejenige Spannung, die beim Nulldurchgang des Signalwertgebers 366 vom Signalwertgeber 36a geliefert wird.

In Fig. 9 sind die verschiedenen Lagen der Tastköpfe 12a, 12ö relativ zu den Zahnflanken des Prüflings 2 dargestellt Die Figur wird anhand der später folgenden Funktionsbeschreibung näher erläutert

In F i g. 10 ist ein Teil der Ein- und Ausgabeeinheit 31 im Blockschaltbild dargestellt, das zum Anschluß eines Fernschreibers vorgesehen ist Der Datenkanal 27 ist an einen Datenpuffer 31/ gelegt der über einen Befehlsdecoder 31/ und einen ebenfalls an den Datenpuffer 31/» gelegten Serie-Parallel-Wandler 31 k mit dem Ausgang 31/ verbunden ist Der Eingang 31m der Ein- und Ausgabeeinheit ist mit dem Serie-Parallel-Wandler 31Ar verbunden.

Im folgenden werden die Funktion und das Zusammenwirken der einzelnen Bauteile anhand eines typischen Belriebsablaufs erläutert.

Über den Fernschreiber 53 oder das Ein- und Ausgabegerät 56 beispielsweise mittels Dckadcnschallern, werden die zum Messen von Verzahnungen benötigten Daten, wie Zähnezahl, Spannenweite (Anzahl des zwischen zwei zu messenden Zahnflanken liegenden Zähne), größtzulässiger Teilungssprung. größiziilässiger Gesamiteilungsfehler usw. eingegeben. Vom Bedicnungsfeld 24 auf der Tasteinheit 10 aus wird der Schlitten 11 mit den Tastköpfen 12a. 126 so auf den ruhenden Prüfling 2 zubewegt, daß die Taslköpfe 12a. 126 zumindest in der Nähe des Teilkreises an den zu messenden Flanken anstehen. Der Abstand zwischen den Tastköpfen 12a, 126 wird mittels Lösen der Spannhebel 17a, 1/6 derart eingestellt, daß sich die Zeiger der beiden analogen Meßinstrumente 23a. 236 in einem Grob-Toleranzfeld bewegen, das auf der Skala jedes Instruments markiert ist. Nach diesem Grobabgleich wird die vordere Stellung des Schlittens 11 mittels eines Anschlags eingestellt. Daraufhin wird der Schlitten 11, ausgelöst von einer weiteren Taste 25 am Bedienungsfeld 24, in seine Ausgangsstellung zurückgefahren, die ebenfalls durch einen Anschlag festgelegt ist. Sobald der Schlitten 11 wieder in seiner Ausgangsstellung angelangt ist, startet der Prozeßrechner 40 über das Interface 30 die Steuerung 57 für die Verzahnungsmaschine 1, so daß sich der Prüfling 2 zu drehen beginnt.

Um die Drehbewegung des Prüflings 2 mit der Eintauchbewegung des Schlittens 11 zu synchronisieren, wird nun ein besonderer Abstimmvorgang durchgeführt:

Sobald sich die grob eingestellten Tastköpfe 12a, 126, die sich in ihrer hinteren Ruhelage 5(Fig. 9) befinden, über einer Zahnlücke des Prüflings 2 bewegen (in F i g. 9 ist der Ursprung des Bezugssystems der besseren Darstellbarkeit halber in den sich bewegenden Prüfling 2 verlegt), wird auf dem Bedienungsfeld 24 eine Synchronisiertaste 26 betätigt und gehalten. Der Prozeßrechner 8 sendet daraufhin über die Datenleitung 17 ein Signal an die Ein- und Ausgabeeinheit 31/— 31^r (Fig. 6),das von dem Decodierer31 /"decodiert wird und mit dem das Flip-Flop 31^ in einen seiner beiden Zustände gesetzt wird. Der Ausgang dieses Flip-Flops 31^· steuert den Servoverstärker 316, der den Schlitten 11 mittels des Antriebs 13 derart nach vorne bewegt, daß die Tastköpfe 12a. 126 in die Zahnlücken eintauchen, wobei sie die Strecke 5—G (Fig.9) zurücklegen. Bei Betätigen der Synchronisiertaste 26 wird außerdem vom Prozeßrechner 40 über die Datenleitung 27 und den Decoder 31/" (Fig.6) der Aufwärts-Abwärts-Zähler 31a (Fig.5) gestartet, der gestoppt wird, sobald die Tastköpfe 12a. 126 ihre vordere Endlage erreichen und über die Aktivierungsleitung 31 düber die Ausgangstore31causgelesen wird.

Der Zähler 31a wird aus dem Oszillator 316 gespeist. Die Frequenz /dieses Oszillators dient als Zeitbasis des Teilungsmeßgeräts.

Der ausgelesene Zählerstand wird über die Datenleitung 27 an den Datenspeicher 43 (Fig.3) gesandt und dort als eine erste Zeitmarke abgespeichert Im Anschluß daran wird der Zähler 31 a erneut gestartet

Die Tastköpfe 12a, 126 bleiben in ihrer vorderen Endlage G (Fig.9), bis sie zur Anlage an einer Zahnflanke des Prüflings 2 kommen und ein Meßvorgang in ihrer Stellung H (Fig.9) ausgelöst wird. Der Zähler 31a wird in diesem Augenblick mittels eines Signals, das von der Meßschaltung 33 in dem Augenblick, in dem der Signalwertgeber 366 einen

Sollwert überschreitet, erneut gestoppt, und sein Wen in den Datenspeicher 43 als /weile Zeitmaike abgespeichert. Wird die Synchronisiertaste 26 des Bedienungsfcldes 24 freigegeben, bevor der Meßvorgang im Punkt ti ausgelöst worden ist, dann wird der -, Vorgang abgebrochen und ein Alarm ausgelost, ßci Beendigung des Meßvorgangs wird in der Ein- und Ausgabeeinheit 31 der Decodierer 31/"vom Prozeßrechner 40 aktiviert, so daß das Flip-Flop Mg in seinen anderen Zustand zurückgesetzt wird. Der Servoverstär- id ker 31Λ steuert den Schlitten 11 um, so dall die beiden Tastköpfe 12a, 12b aus den Zahnlücken des Prüflings 2 ausfahren und in ihre hintere Endlage K gelangen, d. h. die Strecke H—K zurücklegen. Ebenfalls bei Beendigung des Meßvorgangs wird vom Prozeßrechner 40 über die Datenieiiung 27 der Zähler 31 a erneut aufwärts gestartet. Bei Erreichen der hinteren Endlage K wird der Zähler 31a wiederum gestoppt und sein Stand über die Datenleitung 27 erneut ausgelesen und als dritte Zeitmarke im Datenspeicher 43 abgespeichert. Anschließend wird der Zähler 31a vom Prozeßrechner 40 erneut gestartet.

Mit weiterhin niedergedrückter Synchronisiertaste 26 auf dem Bedienungsfeld 24 wird gewartet, bis vor den Testköpfen 12a, 12b sich die nächste Zahnlücke des Prüflings 2 befindet. In diesem Augenblick wird die Synchronisiertaste freigegeben, der Zähler 31a wird gestoppt und sein Zählerstand als vierte Zeitmarke im Datenspeicher 43 eingelesen. Die beiden Tastköpfe 12a, 12b bewegen sich, vom Prozeßrechner 40 gesteuert, in die Zahnlücke des Prüflings 2 und legen erneut die Strecke /C-L(F i g. 9) zurück.

Der Synchronisiervorgang ist damit abgeschlossen. Die Teilzeiten, die zum Bewegen der Tastköpfe 2 benötigt werden, sowie die Wartezeiten, während derer der Antrieb für den Schlitten 11 nicht betätigt ist, sind im Datenspeicher 43 als Zeitmarken gespeichert. Alle diese Zeitmarken werden vom Prozeßrechner 40 addiert. Ihre Summe wird über die Datenleitung 27 an die Ein- und Ausgabeeinheit 31 gesandt. Der Zähler 31a wird mit diesen Daten gesetzt und beginnt eine Abwärtszählung (negativ). Unterschreitet der Zähler 31a einen bestimmten Wert, weil z. B. der Meßvorgang nicht beim Sollzählerstand geschieht, so erscheint am Zähler 31a ein Übertragssignal, das über die Leitung 3Ie(F ig. 5) dem Prozeßrechner 40 zugeführt wird, und entsprechend dem der Prozeßrechner 40 den nächsten Bewegungsvorgang des Schlittens 11 und damit der beiden Tastköpfe 12a, 12b auslöst.

Da die Bewegungen des Schlittens 11 in Einzelbewegungen, d.h. in Strecken S-/. aufgegliedert und diese einzeln abgespeichert sind, werden bei ungleichförmigem Antrieb des Prüflings 2 über den Prozeßrechner 40 und die Ein- und Ausgabeeinheit 31 (Fig.4) die Synchronisierzeiten entsprechend den Strecken S—L (Fi g. 9) so geändert, daß eine einwandfreie Synchroni sation der Bewegungen des Schlittens 11 und des sich drehenden Prüflings 2 gewährleistet wird Dies gilt auch bei Spannenmessungen, bei denen nicht jede Zahnlücke ausgemessen wird.

Die elektrischen Signalwertgeber 36a und 36fe (Fig.7) erzeugen ein Innerhalb ihres Meßbereiches (Fig.8) der mechanischen Auslenkung der Tastköpfe 12a und 12b proportionales Signal, das an die analoge Meßschaltung 33 weitergeleitet wird. Im gegebenen Beispiel (Fig.8) liegt während des Meßvorgangs an einem Eingang der Meßschaltung33 die Ausgangsspannung A—D (Fig.S) des Signalwertgebers 36a und am anderen Eingang die Spannung B—Cdes Signalwertgebers 366. Der Digital-Analog-Wandler 34 (Fig. 7) wurde vor dem obengenannten Ablauf über die Datenleitung 27 vom Prozeßrechner 40 auf Null gestellt, so daß an seinem Ausgang die Spannung Null Volt anliegt. Sobald die Spannungskurve B— C durch Null gehl (Punkt E in Fi g. 8), aktiviert der Komparator 33,i das interne Zeitfolgesteuerglied 33b. Dadurch wird die analoge Speicherschaltung 33c getastet, so daß am einen Eingang des Analog-Digital-Wandlers 32 die Spannung F, die im Augenblick des Nulldurchgangs E am zugehörigen Eingang der analogen Speicherschaltung 33c anliegt, gehalten wird. Von dem Steuerglied 33b wird weiter der Wandler 32 aktiviert, der die an seinem anderen Eingang liegende analoge Spannung F digitaiisiert. Nach beendeter Wandlung wird der gemessene Wert der Spannung Fin digitaler Form über die Datenleitung 27 vom Prozeßrechner 40 übernommen und im Datenspeicher 43 gespeichert.

Es folgen selbständig η weitere Messungen, wobei die Art der Synchronisation zwischen dem sich drehenden Prüfling 2 und dem in die Zahnlücke des Prüflings 2 eintauchenden Tastköpfen 12a, 12b, wie oben beschrieben, abläuft. Da bei diesen Messungen entsprechend der Qualität des Prüflings 2 jedesmal eine andere Teilung gemessen wird, ergeben sich für die Spannung F verschiedene Werte. Nach jeder Messung wird der digitalisierte Wert der Spannung Fvom Prozeßrechner 40 im Datenspeicher 43 gespeichert. Sind die n-Messungen gemacht, wird vom Rechner 40 der durchschnittliche Wert der Spannung Ferrechnet. Dieser errechnete Wert wird als Korrekturwert vom Prozeßrechner 40 über die Datenleitungen 27 mit umgekehrten Vorzeichen an den Digital-Analog-Wandler 34 gesendet, so daß die Ansprechspannung des Komparators 33a um den durchschnittlichen Betrag von

gegen den Nullpunkt verschoben wird. Dies bedeutet einen sehr genauen Nullpunktabgleich des Meßsystems, obwohl anfänglich nur eine Grobeinstellung der Tastköpfe 12a, 12b vorgenommen worden ist. Mit anderen Worten wird durch diesen elektronischen Feinabgleich eine genaue und langwierige mechanische Feineinstellung des Abstandes der Tastköpfe 12a und 12b überflüssig.

Nach diesem automatisch erfolgten Feinabgleich wird an der Bedienungstafel 24 über eine Taste 25 mit der Bezeichnung »Messen« die eigentliche Meßreihe eingeleitet, die daraufhin selbsttätig abläuft Während des Meßvorgangs können Meßdaten, wie Einzelteilungsfehler und Teilungssprung über den Meßwertdrukker51,den Diagrammschreiber 52 oder den Fernschreiber 53 ausgegeben werden.

1st die gewünschte Anzahl Messungen durchgeführt, stoppt der Rechner 40 -über das Interface 30 die Eintauchbewegungen des Schlittens 11 sowie die Drehbewegungen des Prüflings 2.

Die Verarbeitung der von den Meßwertgebern 36a, 36b gelieferten Meßwerte im Prozeßrechner 40 wird im Nachstehenden näher erläutert:

Die Anzahl der Messungen sei 1,2,3,.. „ m,.., k.

Während des Meßvorganges können der relative Einzelteilungsfehler f_pK und der Teilungssprung. Δ f_p direkt ausgegeben werden wobei Af_p immer vom Prozeßrechner 40 mit einem vor der Messung über das

IO

Ein- und Ausgabegerät 56 oder den Fernschreiber 53 eingegebenen Maximalwert verglichen wird.

Sei der relative Kreisteilungsfehler /),„ während des Messens:

J plrl * J plr2 · ■ ■ ·> J ptrm · · · * ./plrfc'

der Teilungssprung \ J_n wahrend des Messens beträgt dann:

' /pll ⁼ I plrl ~~ J plrl ' ' ./ pm ./ plr m + 1 ./ plr m *

' fpk — fplrl ~~ fptrk-

Wird der vorgegebene Maximalwert des Teilungssprunges Afp überschritten, dann wird vom Prozeßrechner 40 ein Alarm ausgelöst und auf dem Drucker 51 und/oder dem Fernschreiber 53 ein entsprechender Kommentar gedruckt.

Nach Beendigung des Meßvorgangs wertet der Prozeßrechner 40 die angefallenen Meßwerte aus. Der Auswertvorgang dauert sehr kurze Zeit, so daß unmittelbar anschließend an den Meßvorgang die ausgewerteten Daten über den Drucker 51, den Diagrammschreiber 52, den Fernschreiber 53 oder über das Modem 50 als Übertragungseinrichtung ausgegeben werden können. Dabei werden beispielsweise folgende Werte ausgegeben:

Kreisteilungsfehler /,,, = :

ι- J plrl < J ptr2 - · · ^ J ptrm' ' ' ' J ptrk

ptl - Jplrl Z < 3D

fptrl	+	/„*■·	*. +*	Jptrm' '	. +	fptrk
*J plrl*	+	/plr2 · ·	. +	J ptrm ' ■	₊	fptrk
/plrl	+	*J plr2 ■ ■*	k . +	./ plrm ■ ■	. +	f *J ptrk*

40

J ptm J ptrm

ptk ~ J ptrk

Der Teilungssprung Δί_ρ ist nach dem Auswertvorgang gleich dem bereits während der Messung gemessenen, außer:

50

Bei den hohen Meßempfindlichkeiten, mit denen mit dem Teilungsmeßgerät gemessen werden kann, ist es besonders vorteilhaft, die Kurve des Summenteilungsfehlers zu ermitteln, bei der im Gegensatz zur gewöhnlich ermittelten Kurve des relativen Summenteilungsfehlers Anfangs- und Endpunkt auf einer horizontalen Linie zu liegen kommen; dies wird erfindungsgemäß mit Hilfe des Prozeßrechners 40 durchgeführt Zu diesem Zwecke wird ein Korrekturwert

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eingeführt, mit dem erreicht wird, daß die bei der Aufzeichnung des relativen Summenteilungsfehlers ansteigende Bezugslinie, die durch den Einstellungsfehler der Tastkopfe 12a, 12bbedingtist, unterdrückt wird.

DcrSuminenteilungsfehler F,, wird in der Form

— J plr

F = F - m

^r pm — ^r prm '"

V f

ausgegeben, wobei F_pr,„dem unkorrigiertcn Sunimenteilungsfehier entspricht (F_prm = If_p,_r„). Sind alle gewünschten Meßdaten ausgegeben, wird über den Drucker 51 oder den Fernschreiber 53 der Gesamtteilungsfehler F_p= positiver Maximalwert des Summenteilungsfehler + absoluter Betrag des negativen Minimalwertes des Sunimenteilungsfehlers ausgegeben und besonders gekennzeichnet.

Selbstverständlich kann die Kurve des absoluten Summenieilungsfehlers auch unter Zwischenspeicherung der absoluten Einzelteilungsfehler berechnet werden.

Nach erfolgtem Auswertvorgang kann eine neue Meßreihe erfolgen oder die im Speicher 43 des Prozeßrechners 40 gespeicherten Werte können nach Betätigung einer Drucktaste auf dem Ein- und Ausgabegerät 56 erneut in beliebiger Reihenfolge über den Drucker 51, den Diagrammschreiber 52, den Fernschreiber 53 oder das Modem 50 ausgegeben werden.

Wird am gleichen Prüfling 2 an axial verschiedenen Stellen der Zahnbreite gemessen, so werden die Meßwerte im Prozeßrechner 40 zunächst gespeichert und erst nach der letzten Messung ausgewertet. Dabei werden die gemessenen Werte nach Maxima und Minima ausgesucht und zueinander in Beziehung gebracht. Die Ausgabe erfolgt dann in der beschriebenen Weise.

Werden mehrere Prüflinge 2 der gleichen Art gemessen, so erfolgt die Auswertung und Ausgabe insgesamt derart, daß die maximalen Streuwerte aller Prüflinge 2 erfaßt und auf eventuelle Toleranzüberschreitungen kontrolliert werden. Sämtliche Meß- und Ausgabewerte sind nach erfolgten Messungen beliebig oft abfragbar.

Die Ein- und Ausgabeeinheit 31 ist für den Anschluß des Fernschreibers 53 ausgerüstet, so daß die benötigten Daten auch über diesen neu ein- und ausgegeben werden können. Dies hat den Vorteil, daß die anfallenden Werte in tabellarischer Form als Meßprotokoll mit einer kurzen Beschreibung des Prüflings 2 ausgegeben werden können. Für die Übertragung zwischen dem Ein- und Ausgabegerät 31 und dem Fernschreiber 53 wird ein gebräuchlicher Fernschreibercode mit Start-Stop-und Parity-Zeichen verwendet.

Die Ein- und Ausgabeeinheit 31 (Fig. 10) wird über die Datenleitung 27 vom Prozeßrechner 40 über den Datenpuffer 31/, der in bekannter Art aufgebaut ist und dem Befehlsdecoder3iyin eine Wartestellung gebracht Das erste über die Empfangsleitung 31 m ankommende Startzeichen aktiviert den Serie-Parallel-Wandler 31Ä. Dieser bringt das ganze in Serie vom Fernschreiber 53 gesendete Wort in eine parallele Form und gibt es an

den Datenpuffer 31/ weiter. Der Prozeßrechner 40 übernimmt über die Datenleitiing 27 die Information und speichert sie im Datenspeicher 43. Nach beendeter Eingabe über den Fernschreiber 53 sind alle Randdaten gespeichert und werden vom Programm, das im Programmspeicher 44 gespeichert ist, bei Bedarf abgemfen.

Mögliche Randdaten und sonstige Eingaben sind rieben der bereits erwähnten Zähnezahl und der maximal zulässigen Toleranz des Teilungssprungs die Spannenzähnezah), die gewünschte Ausgabeart des Fernschreibers 53 und Diagrammschreibers 52, der Vorschub und die Vergrößerung des Diagrammschrei-

bers 52 sowie auch der die Protokollierung der anfallenden Daten erleichternde Kommentar.

Werden Informationen über den Fernschreiber 53 ausgegeben, so werden diese Daten, z. B. die Meßwerte, aus dem Datenspeicher 43 vom Prozeßrechner 40 abgerufen und über die Datenleitung 27 an die Ein- und Ausgabeeinheit 31 gesendet. Der Datenpuffer 31/ speichert diese Daten und gibt sie, wenn der Fernschreiber 53 die vorhergehenden Informationen ausgeschrieben hat, an den Parallel-Serie-Wandler 31 Jt weiter. Dieser fügt die erforderlichen Start-Stop und Parity-Zeichen hinzu und sendet die Daten über die Ausgangsleitung31/an den Fernschreiber53.

Hierzu 7 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

L Elektronisches Teilungsmeßgerät für Verzahnungen mit einer Tasteinheit mit zwei auf einem s Schlitten nebeneinander angeordneten Tastköpfen, die in einer Endlage des Schlittens gleichzeitig in verschiedene Zahnlücken einer Verzahnung eingreifen und infolge einer durch Anlage an den Zahnflanken hervorgerufenen Auslenkung über je einen Signalwertgeber elektrische Signale an eine Meßschaltung abgeben, in der ein Signal für die Steuerung des Antriebs des Schlittens und ein dem relativen Einzelteilungsfehler entsprechender Meßwert erzeugt wird, gekennzeichnet durch einen Prozeßrechner (40), der einen Speicher (43) zum Speichern der Meßwerte sowie bestimmter Stände eines mit einem Oszillator (31 ty als Zeitbasis gekoppelten Zählers (3IaJ als Zeitmarken für die Steuerung der Bewegung des Schlittens (11) aufweist, an die Meßschaltung (33) über eine Schaltung (34, 33a) angeschlossen ist, die nach der Ermittlung weniger Meßwerte den Abstand der Tastköpfe elektronisch an den mittleren Abstand der Zahnflanken fein anpaßt, und mit einer Recheneinheit (42) versehen ist, in der aus den gespeicherten Meßwerten die absoluten Teilungsfehler, Teilungssprünge und Summenteilungsfehler errechnet werden.
2. Teilungsmeßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßschaltung (33) mit dem Prozeßrechner (40) über einen Analog-Digital-Wandler (32) und einen Digital-Analog-Wandler (34) derart verbunden ist, daß ein Eingang des Analog-Digital-Wandlers (32) über eine analoge Speicherschaltung (33cjmit dem einen Signalwertgeber (36a) und der Digital-Analog-Wandler (34) über beide Eingänge eines !Comparators (33a,) mit dem anderen Signalwertgeber (36b) verbunden ist und der Ausgang des !Comparators (33a) über ein internes Zeitfolgesteuerglied (33b), das die analoge Speicherschaltung (33d) tastet, mit einem zweiten Eingang des Analog-Digital-Wandlers (32) verbunden ist, über den der Analog-Digital-Wandler (32) aktiviert wird.
3. Teilungsmeßgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Zähler (3IaJ über den Prozeßrechner (40) ein bistabiles Element (3\g) gekoppelt ist, das in Abhängigkeit vom Zählerstand gesetzt wird und über einen Servoverstärker (3\h)entsprechend seinen beiden Zuständen den Antrieb (13) für den Schlitten (11) steuert.
4. Teilungsmeßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Prozeßrechner (40) eine Synchronisiertaste (26) gekoppelt ist, bei deren Betätigen der Zähler (31a) startet und sich der Schlitten (11) in eine Endlage zur Verzahnung bewegt, wobei in der Endlage über den Prozeßrechner (40) und eine Aktivierungsleitung (31 d) Ausgangstore (3Ic)des Zählers (31 a) aktiviert werden und ein erster Zählerstand ausgelesen und im Speicher (43) eingespeichert wird und auf ein von der Meßschaltung beim Messen abgegebenes Signal ein zweiler Zählerstand eingespeichert wird, der Prozeßrechner nach der Messung das bistabile bi Element (3tg) umsetzt und, sobald der Schlitten (11) daraufhin seine von der Verzahnung entfernte Endlage erreicht, ein dritter Zählerstand eingespeichert wird, und daß beim Loslassen der Synchronisiertaste (26) ein vierter Zählerstand eingespeichert wird, der Speicher (43) anschließend den Zähler (3IaJ mit der Summe aus den vier Zählerständen setzt, so daß entsprechend den eingespeicherten Zählerständen der Vor- und Rückschub des Schlittens (11) gesteuert wird.
5. Teilungsmeßgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Zähler (3IaJ bei einer Abweichung zwischen einem gespeicherten Sollzählerstand und einem im Augenblick des von der Meßschaltung (33) bei der Messung gelieferten Signals vorhandenen Istzählerstand ein Übertragsignal über eine Übertragleitung (3IeJ an den Prozeßrechner (40) abgibt, entsprechend dem beim nachfolgenden Meßvorgang die Bewegung des Schlittens (11) gesteuert wird
6. Teilungsmeßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine zum Antrieb (5) der Verzahnungsmaschine (1) führende Steuerleitung (27aJ.
7. Teilungsmeßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch Handtasten (25,26), die vom Prozeßrechner (40) aus gesteuert ihre Betätigungsbereitschaft anzeigen und bei manueller Betätigung den jeweils nächsten Programmschritt auslösen.
8. Teilungsmeßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch ein Eingabe- und Ausgabegerät (56) zum Eingeben von Verzahnungsund höchstzulässigen Fehlerdaten als Eingangswerte des Programms des Prozeßrechners (40).
9. Teilungsmeßgerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Ein- und Ausgabegerät (56) Dekadenschalter für die verschiedenen Eingabegrößen aufweist.