DE2705787A1

DE2705787A1 - Tastgeraet, insbesondere fuer messungen an zahnraedern

Info

Publication number: DE2705787A1
Application number: DE19772705787
Authority: DE
Inventors: Gerd Sommer; Armin Sterki
Original assignee: Maag Zahnrader und Maschinen AG
Current assignee: Maag Zahnrader und Maschinen AG
Priority date: 1976-02-12
Filing date: 1977-02-11
Publication date: 1977-08-18
Also published as: GB1578163A; CH596538A5; US4228591A; DE2705787B2; GB1578162A; JPS5298551A; JPS6113161B2; FR2341127B1; DE2705787C3; FR2341127A1

Description

DR. ING. K. WUKSTnOFF DR.K.v.rEOnMANN DR. IN«. U. BKURRNS UIPI,. ΙΝ(ί. H. GOKTZ PATENTANWÄLTE

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Anmelder:

Maag-Zahnräder & -Maschinen Aktiengesellschaft Hardstraße 219 Zürich, Schweiz

Titel:

Tastgerät, insbesondere für Messungen an Zahnrädern.

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Beschreibung

Tastgerät, insbesondere für Messungen an Zahnrädern.

Die Erfindung betrifft ein Tastgerät, insbesondere für Messungen an Zahnrädern, mit einem Taster, der an einem vorzugsweise parallelogrammartigen Federsystem angeordnet und mit von einem elektromagnetischem Antrieb beeinflußtem Meßdruck, vorzugsweise nach Wahl in jeweils einer von zwei entgegengesetzten Richtungen, an ein Meßobjekt anlegbar ist, wobei dem Federsystem zum Messen seiner Auslenkung ein Meßwertgeber zugeordnet ist.

Bei einem bekannten Tastgerät dieser Gattung (DT-OS 23 64 917) ist der elektromagnetische Antrieb entweder ein Elektromotor oder ein Elektromagnet. Bei der Ausführung mit Elektromotor ist an dessen Welle eine Kurbel befestigt, die um mehr als 180° und weniger als 360° zwischen zwei Obertotpunktstellungen hin- und herdrehbar ist. Bei der Ausführung mit Elektromagnet ist als Magnetanker ein zwischen zwei Anschlagstellungen hin- und herschwenkbarer Hebel vorgesehen, an dem eine Feder derart angreift, daß die beiden Anschlagstellungen zugleich Obertotpunktstellungen sind. In beiden Fällen ist der Meßdruck nur seiner Richtung nach vom elektromagnetischen Antrieb bestimmt, seiner Größe nach aber von den Meßbedin-

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gungen, u.a. von der Lage des Tastgerätes im Raum, abhängig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Tastgerät der eingangs beschriebenen Gattung derart weiterzubilden, daß der Meßdruck unabhängig von der Lage des Tastgerätes im Raum und unabhängig von sonstigen Meßbedingungen einstellbar ist.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der elektromagnetische Antrieb eine im Stillstand veränderbare mechanische Kraft aufweist und vom Meßwertgeber über eine Schaltung gesteuert ist, die den Meßdruck unabhängig von Größe und Richtung der Auslenkung des Federsystems zumindest annähernd konstant hält.

Weitere Erfindungsmerkmale ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Das erfindungsgemäße Tastgerät hat vor allem den Vorteil, daß durch Konstanthalten des Meßdruckes große Meßgenauigkeiten unter den verschiedensten Betriebsbedingungen erreichbar sind, Es läßt sich ohne weiteres einrichten, daß der Meßdruck fernsteuerbar ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 ein Tastgerät in perspektivischer Darstellung mit Blockdiagramm der zugehörigen Schaltung,

Fig. 2 die Draufsicht des Tastgerätes beim Abtasten einer linken Zahnflanke,

Fig. 3 die Draufsicht des Tastgerätes beim Abtasten einer rechten Zahnflanke und

Fig. 4 die Vorderansicht des Tastgerätes, das eine willkürliche Lage im Raum einnimmt.

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Das dargestellte Tastgerät besitzt einen Sockel 1, auf dem ein Winkel 2 befestigt ist, der einen als Permanentmagnet-Gleichstrommotor gebauten elektrischen Antrieb 3 trägt. An zwei Stirnseiten des Sockels 1 ist je ein Flachfederpaar 4 und 5 mit je einem Ende befestigt; an den anderen Enden der Flachfederpaare ist ein Träger 6 befestigt. Die beiden Flachfederpaare 4 und 5 bilden mit dem Sockel 1 und dem Träger 6 ein Parallelogramm. Auf dem Träger 6 ist ein Tastarm 7 mit einem kugelförmigen Taster 8 befestigt. Der Träger 6 ist mit einer Ausnehmung 9 versehen; in diese greift eine Kugel 10, die exzentrisch auf der Welle 11 des Antriebs 3 befestigt ist. Auf dem Träger 6 ist beidseitig des Sockels 1 je eine Lasche 12 bzw. 13 befestigt, in die Stellschrauben 14 und 15 eingelassen sind. Die Stellschraube 14 trägt einen einseitig gehaltenen Meßanker 16 eines Meßwertgebers 17. Die Stellschraube 15 dient als Anschlag bzw. Wegbegrenzung des Trägers 6; eine nicht sichtbare, entsprechende Stellschraube in der Lasche 13 dient ebenfalls als Anschlag.

An den Meßwertgeber 17 ist eine Meßwertgeberelektronik 18 angeschlossen, die einerseits verbunden ist mit einem Wegsignal-Anzeigeinstrument 19 und andererseits mit einer Kompensationsschaltung 20 für das Parallelogramm. Die Kompensationsschaltung 20 besteht aus einem einstellbaren Spannungsteiler und einem ansteuerbaren Signalinverter und ist über ein Summierglied 21 mit zwei Verstärkern 22 und 23 verbunden. Der Verstärker 23 ist kombiniert mit einem Treiber, der auf den Motor 3 wirkt. Der Verstärker 22 ist über ein Sumraierglied 24 verbunden mit einem Potentiometer 25 für die Gewichtskompensation und einem Potentiometer 26 für die Vorspannkraft. Das Potentiometer 26 ist mit einem Kontakt zum Erzeugen des Steuersignals versehen. Die Kompensationsschaltung 20 und das Potentiometer 26 sind über eine Steuerleitung 27 miteinander verbunden. Die elektronischen Einheiten 17 bis 26 stellen an sich bekannte und handelsübliche Bausteine dar oder lassen sich mit elektronischen Komponenten auf einfache Art und Weise realisieren.

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Bei Auslenkung des Tasters 8 durch ein zu messendes Objekt, z.B. die eine Flanke eines Zahnradzahnes 28, wird über den Tasthebel 7, den Träger 6, die Lasche 12, die Stellschraube 15 und den Meßanker 16 der Meßwertgeber 17 angesprochen. Infolgedessen liefert der Meßwertgeber 17 ein der Größe der Auslenkung proportionales Wegsignal, das in der Meßwertgeberelektronik 18 in ein Gleichstromwegsignal umgeformt wird. Die Polarität des Gleichstromwegsignals entspricht der Auslenkrichtung und seine Spannung entspricht der Größe der Auslenkung, die durch das Wegsignal-Anzeigeinstrument 19 angezeigt wird. Bei Auslenkung des Tasters wird gleichzeitig über die Kugel 10 und die Welle der Rotor des Motors 3 verdreht.

Mit zunehmender Größe der Auslenkung nimmt die Rückstellkraft der Flachfederpaare 4 und 5, und somit des gesamten Parallelogramms, ebenfalls zu (Fig. 2 und 3). Das Gleichstromwegsignal wird nun aber über die Kompensationsschaltung 20 nach Größe und Vorzeichen für die Auslenkrichtung + S auf das Summierglied 21 geschaltet. Dadurch verändert der Verstärker 23 und zugleich Treiber den Strom des elektrischen Antriebs 3 und damit das Drehmoment von dessen Rotor in Funktion der Auslenkung. Da dieses Drehmoment über die Motorwelle 11 und über die Kugel 10 auf den Träger 6 wirkt, werden die zunehmenden Rückstellkräfte der Flachfederjpaare 4 und 5 kompensiert und der Auflage- oder Meßdruck des Tasters 8 auf das zu messende Objekt 28 annähernd konstant gehalten. Dieser Meßdruck F ist damit unabhängig von der Größe der Auslenkung, also von der Fehlergröße des zu messenden Objektes, im angenommenen Beispiel der linken oder rechten Flanke des Zahnes 28.

Das Wegsignal wird je nach dem ob eine linke oder eine rechte Zahnflanke gemessen wird, durch das entsprechende, von der Steuerleitung 27 übertragene Steuersignal des Potentiometers in der Kompensationsschaltung 20 durch den Signalinverter invertiert. Die Korapensationsrichtung ist abhängig von der Meßart, Das Steuersignal wird von der Polarität des Vorspann-Sollwertes im Potentiometer 26 abgeleitet. Die Einstellung der Kompensation ist abhängig von der Steifheit der Flachfederpaare 4 und 5 und

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somit eine einmalige Einstellung. Das Drehmoment des elektrischen Antriebs 3 wird somit nach Größe und Richtung elektronisch eingestellt und die durch das System der Federpaare 4 und 5 verursachte Auflagedruckänderung des Tasters 8 wird entsprechend der Größe der Auslenkung elektronisch kompensiert.

Weicht die Lage des Tastgerätes von der Horizontalen ab, dann bewirkt das Gewicht G der beweglichen Teile eine zusätzliche oder abzügliche Kraftkomponente F_Q auf die Meßfläche (ESg. 4) . Mit der Gewichtskompensation durch das Potentiometer 25 kann durch Vorgabe eines festen, von der Lage des Tastgerätes abhängigen Sollwertes diese Kraft F_ durch die entgegengesetzt gerichtete Kraft F_r' kompensiert werden. Dies kann sehr einfach am Potentiometer 25 für eine bestimmte Schräg- oder sogar Senkrechtlage so eingestellt werden, bis die Weganzeige bei freischwebendem Taster auf Null steht und das Tastgerät somit im Gleichgewicht ist. Ist der Vorspannkraft-Sollwert auf Null eingestellt, wirkt nur noch der Gewichtskompensations-Sollwert auf das Summierglied 24, Im Betrieb wird der Vorspann-Sollwert im Summierglied 24 zum Gewichtskompensations-Sollwert, dessen Vorzeichen abhängig ist von der Meßart, vorzeichenrichtig addiert und im Verstärker 22 verstärkt, Sodann wird im Summierglied 21 das resultierende Signal vom Verstärker 22 zum Parallelogrammkompensations-Sollwert vorzeichenrichtig addiert und der Verstärker 23 mit Treiber angesteuert, der seinerseits den Motorstrom liefert zur Erzeugung des Drehmomentes an der Kugel 10 und damit der Vorspannkraft am Taster 8, Damit wird der Auflagedruck des Tasters 8, unabhängig von der Lage des Gerätes im Raum, praktisch konstant gehalten.

In rechnergesteuerten automatisierten Meßsystemen können die Potentiometer 25 und 26 durch Digital-Analogwandler ersetzt werden. Die Vorgabe der Vorspann- und Kompensationswerte erfolgt dann durch den Rechner.

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Claims

Patentansprüche :

Tastgerät, insbesondere für Messungen an Zahnrädern, mit einem Taster, der an einem vorzugsweise parallelogrammartigen Federsystem angeordnet und mit von einem elektromagnetischen Antrieb beeinflußtem Meßdruck, vorzugsweise nach Wahl in jeweils einer von zwei entgegengesetzten Richtungen, an ein Meßobjekt anlegbar ist, wobei dem Federsystem zum Messen seiner Auslenkung ein Meßwertgeber zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet , daß der elektromagnetische Antrieb (3) eine im Stillstand veränderbare mechanische Kraft aufweist und vom Meßwertgeber (17) über eine Schaltung (18-27) gesteuert ist, die den Meßdruck (F) unabhängig von Größe und Richtung der Auslenkung des Federsystems (4,5,6) zumindest annähernd konstant hält.
2. Tastgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennze. ich n e t , daß dem Meßwertgeber (17) eine dessen Meßsignal in ein Gleichstromsignal umwandelnde Meßwertgeberelektronik (18) nachgeschaltet ist und der elektromagnetische Antrieb (3) ein Permanentmagnet-Gleichstrommotor ist.
3. Tastgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Schaltung (18-27) ein Potentiometer (25) für die Gewichtskompensation der beweglichen Teile und ein Potentiometer (26) für die Einstellung des Meßdruckes (F) des Tasters aufweist.

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