DE2933891A1 - Elektronischer zahnradpruefer - Google Patents

Description

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ILLINOIS TOOL WORKS INC.

Elektronischer Zahnradprüfer

Die Erfindung betrifft einen elektronischen Zahnradprüfer und mehr allgemein eine Funktionswerkstück-Prüfmaschine, bei der ein Kontrollwerkstück mit einem Testwerkstück im Eingriff steht.

Es sind elektronische Zahnradprüfmaschinen bekannt, die von einer sorgfältigen Steuerung der Motorgeschwindigkeit des Antriebsmotors zum funktionellen Prüfen eines Zahnrades

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abhängig sind, wobei ein Kontrollzahnrad mit dem zu testenden Zahnrad kämmt. Ebenso sind Zahnradprüfmaschinen bekannt, die sich auf die Demodulation und das Filtern von Zahnzu-Zahn-Fehlersignalen von dem zusammengesetzten Fehlersignal stützen, wobei das Filtern und Demodulieren unter zeitabhängigen Bedingungen vollführt wird.

Eine Zahnradprüfmaschine, die so ausgelegt ist, daß sie analoge Speicherung verwendet und dabei die Probleme und Ungenauigkeiten vermeidet, die im Zusammenhang stehen mit zeitabhängigen Demodulations- und Filtertechniken, ist in der US-Patentschrift 3 851 398 vom 3. Dezember 1979 beschrieben, die auf den Namen Walter Hilburger lautet. Die Prüfmaschine dieses Hilburger-Patentes benötigt jedoch zwei Abtastvorrichtungen und zwei analoge Speichervorrichtungen. Eine der Speichervorrichtungen wird dabei nach jeder Umdrehung zurückgesetzt und ist deshalb mit dem zusammengesetzten Fehler des im Test befindlichen Zahnrades assoziiert. Die andere analoge Speichervorrichtung wird zurückgesetzt durch das Signal von dem anderen Sensor und repräsentiert den Zahn-zu-Zahn-Fehler jedes Zahnes.

Die Benutzung von zwei untereinander zusammenhängenden Sensoren und Speichervorrichtungen kann einen nennenswert größeren Grad von Ungenauigkeit in die Zahnradprüfmaschine einbringen, als er erhalten werden kann, wenn alle Fehlersignale mit unabhängigen Sensoren festgestellt werden. Die erfindungsgemäße Zahnradprüfmaschine hat sich deshalb zur Aufgabe gemacht, nicht nur die Probleme zu vermeiden, die in zeitabhängigen Demodulations- und Filtersystemen vorhanden sind, sondern auch dafür zu sorgen, daß die verschiedenen anderen Typen von Zahnradfehlersignalen mit der hohen Genauigkeit erzeugt werden, wie sie bei der Benutzung von

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unabhängigen Sensoren und permanenten Speichern erhalten werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die funktioneile Werkstückprüfmaschine, wie sie in den Ansprüchen beschrieben worden ist.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnungen näher beschrieben·. In den Zeichnungen zeigt:

Fig. 1 ein Blockdiagramm des Mittelpunktabstandsprüfteils der erfindungsgemäßen Maschine,

Fig. 2a + 2b Blockdiagramme des Ausgangsanzeigeabschnittes der Maschine,

Fig. 3 ein Blockdiagramm des Evolventen" Meßabschnittes der Maschine,

Fig. 4 ein Blockdiagramm des Steigungs- und

Konizitätsmeßabschnittes der Maschine,

Fig. 5 ein kombiniertes Blockdiagramm und Schema der Trägerverstärker und Sensoren,

Fig. 6 ein kombiniertes Blockdiagramm und Schema der Typ A-Verarbeitungsschaltungen,

Fig. 7 ein kombiniertes Blockdiagramm und Schema der Typ B-Verarbeitungsschaltungen,

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Fig. 8 ein zu Fig. 7 gehöriges Diagramm von Wellenformen,

Fig. 9 ein kombiniertes Blockdiagramm und

Schema der Typ C-Verarbeitungsschaltung der Erfindung und

Fig. 10 ein schematisches Diagramm der

Schaltung, die die Steigungs- und Konizitäts-Fehlersignale kombiniert.

Fig. 1 zeigt einen Teil des Zahnradprüfinstruments der Erfindung, das benutzt wird zur Überprüfung der Zentrumsdistänzfehler. Das Zahnrad 20, das überprüft werden soll, ist auf einer Spindel 22 montiert, die durch einen Antriebsmotor 24 angetrieben wird. Ein Kontrollzahnrad 26 kämmt mit dem zu überprüfenden Zahnrad 20 und ist auf einer Spindel 28 montiert. Die Spindel 28 erstreckt sich von einem Tragglied 30 aus, das von einer Stange 32 derart getragen wird, das es gegen die Wirkung einer Feder 34 bewegbar ist. Die besondere Art der Lagerung des Kontrollzahnrades 26 ist kein wichtiges Merkmal der vorliegenden Erfindung und es können auch andere Typen von herkömmlichen Gleitführungen verwendet werden.

Die Stange 32 trägt einen Arm 36, der mit einem Abtastfühler eines linearen Spannungsdifferentialtransformators LVDT zusammenwirkt. Das Ausgangssignal des linearen Spannungsdifferentialtransformators LVDT 40 ist mit einem Trägerverstärker 42 gekoppelt, dessen Details nachfolgend genauer beschrieben werden. Wenn das Kontrollzahnrad, das auf den beweglichen Prüfschlitten montiert ist, gedreht wird, zwingt der Wechsel des Abstandes der Zahntadzentren 21, 27 den

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Prüfschlitten dazu, sich zu bewegen,und die Amplitude und die Frequenz dieser Bewegungen sind dann direkt proportional zu den Fehlern, die in dem zu prüfenden Zahnrad vorhanden sind. Das Signal, das so durch den Differentialtransformator 40 erzeugt wird, und das mit dem Trägerverstärker 42 gekoppelt ist, ist somit proportional den zusammengesetzten "Zentrumsabstand"-Bewegungen des Kontrollzahnrades. Wenn die Komponenten dieses Signals ausgesondert und akkurat gemessen werden, geben sie die Größe der spezifischen Zahnradmerkmale an.

Die vorliegende Maschine wird mit Bezug auf eine besondere Ausgestaltung beschrieben, in der eine Anzahl von Zahnradmerkmalen durchgeprüft werden. Für einen Fachmann ist jedoch ersichtlich, daß verschiedene andere Zahnradmerkmale in eine Maschine dieses Typs eingebaut sein können durch die Benutzung von Schaltungsmodifikationen, die dem Fachmann ersichtlich werden. Die überprüften Zahnradmerkmale in dem Abschnitt der Maschine, der mit Fig. 1 verbunden ist, sind die folgenden:

Größe der Zahndicke

der gesamte Ablauf oder zusammengesetzte Fehler der abschnittsweise Ablauf

Zahn-ζu-Zahn-Aktion

Kerben.

Der Differentialdtransformator (LVDT) 40, der das"Zentrumsabstands"-Signal dem Trägerverstärker 42 einspeist, kann ein konventioneller Sensor dieses Typs sein mit einem beweglichen Stößel, an dem ein Ferrit-Anpaßkörper befestigt ist. Bei stationär gehaltenem Körper des linearen Spannungsdifferentialtransformators 40 bewegt der Abtaststößel den ferritischen Körper innerhalb des Kernes eines Transformators in dem linearen Spannungsdifferentialtransformator LVDT 42,

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wodurch der Betrag und die Polarität des elektrischen Signals bestimmt wird, was in die Sekundärwindung des Transformators eingeführt wird. Der Trägerverstärker 42 besitzt einen Kraftoszillator niedriger impedanz, der ein hochfrequentes Signal niedriger Spannung an den Differentialtransformator LVDT 40 über die Leitung 44 liefert. Die Leitung 45 führt das Eingangssignal dem Trägerverstärker 42 zu. Beispielsweise kann dieses Signal ein 2,5 Volt Wechselstrom (Effektivwert) mit einer Frequenz von 5000 Hz sein, um die verlangte Erregerspannung der Primärwindung des Transformators des linearen Spannungsdifferentialtransformators LVDT zuzuführen.

Der Trägerverstärker 42 besitzt auch einen Demodulatorabschnitt zum Demodulieren, Filtern und Verstärken des Signals, das von dem linearen Spannungsdifferentialtransformator LVDT erhalten wird. Eine Ausgangsstufe zum Vorsehen eines kraftvollen Ausgangs, der die gesamte zusammengesetzte Verschiebung des LVDT-Stößels repräsentiert, ist ebenfalls im Trägerverstärker 42 enthalten. Der Ausgang des Trägerverstärkers 42 repräsentiert deshalb den gesamten zusammengesetzten Fehler des Zahnrades, und die verschiedenen Komponenten des Signales, das durch diesen Verstärker erzeugt wird, sind in der Wellenform 46 gezeigt.

Eine Trennung der Komponenten der dargestellten zusammengesetzten Wellenform 46 in bedeutungsvolle Zahnradmerkmale, können mit Bezug auf die Wellenform illustriert werden. Ein perfektes Zahnrad würde eine Ausgangswelle erzeugen, die eine gerade Linie entlang der horizontalen Achse sein würde, die durch die "0"-Linie angezeigt ist. Dieses besondere Zahnrad, das geprüft wird, kann größer oder kleiner als verlangt sein, und somit kann ein Durchschnittsgrößensignal, wie es dargestellt wird durch den Abstand zwischen der 0-Achse und

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der Linie 48, einen + oder - Wert haben. Der gesamte Ablauffehler ist dargestellt durch den Abstand zwischen den Linien 50 und 52, der die Variation der Wellenform 46 um die Linie 48 darstellt, wenn die Hochfrequenzkomponenten beseitigt worden sind. Die maximale funktionelle Zahndicke ist durch den Abstand zwischen der O-Linie und der Linie 54 dargestellt. Bei der Bestimmung dieses Abstandes werden die Kerben darstellenden Signale ausgefiltert.

Die Größe einer Kerbe wird angezeigt durch den Abstand zwischen dem Punkt, an dem das Signal für die Kerbe begann, wie es durch die Linie 56 angezeigt ist, und dem maximalen Scheitel, der durch eine Linie angezeigt ist, wie die Linie 58. Die Zahn-zu-Zahn-Aktion wird angezeigt zwischen den beiden Scheiteln, die mit einem Zahn assoziiert sind, wie es durch die Linien 60 und 62 angezeigt wird. Die minimale funktionelle Zahndicke wird dargestellt durch den Abstand zwischen der O-Linie und der Linie 60. Der gesamte zusammengesetzte Fehler wird dargestellt durch den Abstand zwischen den Linien 58 und 60 und schließt irgendwelche Impulsspitzen aufgrund von Kerben mit ein. Das Zahnradprüfinstrument gemäß der Erfindung ist darauf ausgerichtet, diese verschiedenen Komponenten der zusammengesetzten Wellenform 46 zu trennen, so daß diese Werte aufgezeichnet und/oder benutzt werden können, um eine Anzeige zu geben, wenn irgendeines dieser Signale eine vorbestimmte Grenze überschreitet, die gesteuert wird, um die maximale Abweichung anzuzeigen, die für ein bestimmtes Zahnrad statthaft ist.

Der Ausgang des Trägerverstärkers 42 ist mit einer Typ A-Verarbeitungsschaltung 64 gekoppelt, die benutzt wird, um einige der Signalkomponenten der zusammengesetzten Wellenform 46, dio vorausgehend beschrieben wurde, zu trennen. Beispiels-

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weise sieht die Verarbeitungsschaltung 64 ein Signal auf ihrer Ausgangsleitung 66 vor, welches die maximale funktionelle Zahndicke darstellt oder alternativ dazu die maximale Größe des Zahnrades. Das Ausgangssignal, das auf der Ausgangsleitung 68 erzeugt wird, stellt die durchschnittliche funktionelle Zahndicke dar oder alternativ dazu die durchschnittliche Größe des Zahnrades. Das Signal, das auf der Leitung 70 erscheint, stellt den zusammengesetzten Fehler oder alternativ dazu den Ablauf dar. Das auf der Leitung 72 erzeugte Signal repräsentiert die minimale funktionelle Zahndicke oder alternativ dazu die minimale Größe des Zahnrades.(Die Ausgangsleitungen 66 - 72 können benutzt werden, um ein oder mehr Signale anzuzeigen_t die unterschiedliche Funktionen auf der gleichen Leitung darstellen,durch die Benutzung von Schaltern in der Verarbeitungschaltung 64, die Filter in die Schaltung ein- oder ausschalten,)

Beispielsweise kann die Leitung 70 den zusammengesetzten Fehler anzeigen oder den Ablauf,je nachdem ob die hochfrequenten Signalkomponenten, die mit den Kerben assoziiert sind, wie das Signal zwischen den Linien 56 und 58 ausgefiltert sind oder nicht. Die Ausgangsleitungen 66 - 72 sind jede mit einem Eingang eines zugehörigen Komparators 74,76,78 und 80 gekoppelt. Der andere Eingang jedes der Komparatoren 74 - 80 ist mit einem Toleranzgrenzeneinstellpotentiometer 82 gekoppelt, welches die zugehörige, gewünschte Grenzeneinstellung durchführt. Die Komparatoren 74-80 erzeugen somit ein Ausgangssignal auf den Ausgangsleitungen 83,84,86 und 88, immer wenn die Grenze des zugehörigen Komparators durch das Signal auf den Leitungen 66 - 72 überschritten wird.

Die Ausgangssignale auf den Leitungen 83 - 88 sind mit einer Indikatorlichtanzeige 90 gekoppelt, die in Fig. 2 dargestellt

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ist, die die Fig. 2a und 2b umfaßt. Die Indikatorlichtanzeige schaltet Indikatorlichter an, die dem Operator anzeigen,, daß eine bestimmte Toleranzgrenze überschritten worden ist. Die Indikatorlichtanzeige wird gesteuert durch eine Einstell- und Synchronisationsschaltung 92. Die Verarbeitungsschaltung 6 4 besitzt einen internen Taktoszillator und dieser Oszillator kann auf der Leitung 94 mit der Einstell- und Synchronisationsschaltung 92 gekoppelt sein, so daß sowohl die Verarbeitungsschaltung 64 als auch die Einstell- und Synchronisationsschaltung 92 durch den gleichen Taktkreis gesteuert werden können. Eine Prioritätsauswahl- und Ausgangsschaltung 96 ist sowohl mit der Indikatorlichtanzeige 90 als auch mit der Einstell- und Synchronisationsschaltung 92 gekoppelt, so daß Ausgangssignale für verschiedene Steuerzwecke von den Signalen ausgewählt werden, die mit der Indikatorlichtanzeige 90 gekoppelt sind.

Der Ausgang des Trägerverstärkers 42 auf der Leitung 43 ist auch mit einem Filter 98 gekoppelt, welcher wiederum mit einer Verarbeitungsschaltung 100 verbunden ist, die eine Typ B-Verarbeitungsschaltung ist. Der Filter 98 speist auch ein Signal einer Verarbeitungsschaltung 102 ein, die vom C-Typ ist oder einem anderen Typ als die Verarbeitungsschaltung 64 und 100. Der Filter 98 wird benutzt um die Gleichstromkomponente von dem Signal zu entfernen, das zu den Verarbeitungschaltungen 100 und 102 ausgesandt wird, so daß sie ihre jeweiligen Ausgangssignale erzeugen können. Beispielsweise erzeugt die Verarbeitungsschaltung 100 ein Signal auf ihrer Ausgangsleitung 104, welches entweder die maximale Zahn-zu-Zahn-Aktion oder eine Kerbe darstellt. Der Ausgang auf der Leitung 106 stellt die durchschnittliche Zahn-zu-Zahn-Rollaktion dar. Der Ausgang auf der Leitung 108 stellt den Betrag dar, um den die Kerbe überhalb (oder unterhalb,

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abhängig von der Polarität) dem durchschnittlichen Zahn-zuZahn-Signal ist. Das Signal auf der Leitung 110 stellt den Betrag dar, um den die Kerbe überhalb (oder unterhalb, abhängig von der Polarität) einem vorgewählten Wert ist, welcher durch Einstellen eines Potentiometers bestimmt werden kann, das mit einer Gleichspannungszuführung in der Weise gekoppelt ist, die durch das Potentiometer 578 in Fig. 9 gezeigt ist.

Die Ausgänge auf den Leitungen 104 - 110 sind wiederum mit einem zugehörigen Komparator der Komparatoren 112, 114, 116 und 118 gekoppelt. Diese Komparatoren haben auch einen Eingang, der mit einem Toleranzgrenzeneinstellpotentiometer verbunden ist und eine zugehörige Spannungszuführung, so daß ein Ausgangssignal auf der jeweiligen Ausgangsleitung 120,122,124 und 126 erscheint, wenn die Toleranzgrenze, die durch das Potentiometer 82 eingestellt ist, überschritten wird. Die Signale auf den Leitungen 120 - 126 sind auch mit der Indikatorlichtanzeige 90 gekoppelt. Der Ausgang der Verarbeitungsschaltung 102 auf der Leitung 128 stellt einen abschnittsweisen Ablauf dar. Diese Leitung ist mit einem Eingang eines Komparators 130 gekoppelt, dessen anderer Eingang ebenfalls durch ein Grenzeinstellungspctentiometer 82 gesteuert wird. Die Ausgangsleitung 132 für den Komparator 130 ist mit der Indikatorlichtanzeige 90 gekoppelt.

Bei den dargestellten Ausbildungen der Erfindung, wie in Fig. 1, sind verschiedene Verarbeitungsschaltungen gleichen Typs wie die Verarbeitungsschaltungen 64,160 und 162 so dargestellt, daß sie vom gleichen Typ sind. Die Erfindung kann in der gezeigten Weise verwirklicht werden oder es kann alternativ eine Verarbeitungsschaltung eines bestimmten Typs benutzt und in konventioneller Weise mit Schaltern

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gesteuert werden, so daß sie in einem Beispiel wie die Verarbeitungsschaltung 64 und daß sie in einem anderen Beispiel wie die Verarbeitungsschaltung 160 oder 162 verbunden sein kann. Wenn getrennte Verarbeitungsschaltungen benutzt werden, sollte die Verarbeitungsschaltung, die zu irgendeiner Zeit in Benutzung ist, das Taktsignal auf ihre zugehörige Ausgangsleitung 94 der Einstell- und Synchronisationsschaltung 92 zuführen.

Die grundsätzliche Anordnung des Zahnrades 20 in Fig. 3, das geprüft wird, und des Kontrollrades ist die gleiche, wie sie in Fig. 1 dargestellt ist, mit der Ausnahme, daß unterschiedliche Kontrollzahnräder benutzt werden. Beispielsweise ist das Kontrollzahnrad 134 so konstruiert, daß es mit dem zu testenden Zahnrad 20 entlang der Kopflinie 136 der Zähne des Zahnrades im Eingriff steht. Das Ausgangssignal, das durch den linearen Spannungsdifferentialtransformator (LVDT) 138 entwickelt wird, stellt in diesem Fall die zusammengesetzte Zentrumsabstandsvariation an der Kopflinie des Zahnrades dar. Der Ausgang des Differentialtransformators 138 ist mit einem Trägerverstärker 140 über die Leitung 143 verbunden. Die Primärspannung für den linearen Spannungsdifferentialtransformator 138 wird durch den Trägerverstärker 140 auf der Leitung.142 zugeführt. Obgleich ein individueller linearer Spannungsdifferentialtransformator und Trägerverstärker in Fig. 3 dargestellt sind, ist es wieder für den Fachmann leicht ersichtlich, daß der gleiche Spannungsdifferentialtransformator und Trägerverstärker, der benutzt wurde, um die Messungen des in Fig. 1 dargestellten Teils der Maschine durchzuführen, durch konventionelle Schaltteehnik auch in der Schaltung gem. Fig. 3 benutzt werden könnte.

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Die zusammengesetzte Wellenform 144 auf der Leitung 141, die in Fig. 3 gezeigt ist, verändert sich um die Linie 146 herum, und der Abstand zwischen der O-Achse und der Linie 146 stellt die Durchschnittsgröße des Zahnrades an der Kopfl:.nie dar. Ein zweites Kontrollzahnrad 148 ist im Eingriff m:.t den Zähnen des Zahnrades 20 entlang der Fußlinie 150 der Zahnradzähne. Das durch den linearen Spannungsdifferentialtransformator (LVDT) 152 erzeugte Signal ist mit dem Trägerverstärker 154 über die Leitung 157 gekoppelt, und der Trägerverstärker 154 speist wiederum ein Antriebssignal auf der Leitung 156 in die Primärwicklung des linearen Spannungsdifferentialtransformators 152 ein. Die Wellenform 156 auf der Leitung 155 ändert sich um die Linie 158 herum, und der Abstand zwischen der O-Linie und der Linie 158 stellt die Durchschnittsgröße des Zahnrades 20 an der Fußlinie dar. Aufgrund der Konzentrizität und der Abstandsfehler ist das zusammengesetzte Signal der Wellenformen 144 und 156 beinahe sinusförmig, wobei die Scheitel- und Talpunkte die größten und kleinsten Radiuswerte darstellen. Um diese Werte von einem Referenzpunkt aus zu messen, haben die Differentialtransformatoren LVDT und der Trägerverstärker, die benutzt werden, einen bipolaren Ausgang, so daß Erde als Referenzniveau benutzt wird, welches dem funktioneilen Radius eines Zahnrades von Durchschnitts- oder mittlerer Größe entspricht, das keinen Evolventen-'fehler aufweist.

Die Signale, die durch die Trägerverstärker 140,154 erzeugt werden, stellen die Durchschnittsabweichung der Kopf- und Fußlinien dar und werden Typ A-Verarbeitungsschaltungen 160,162 zugeführt. Die Einstell- und Synchronisationsschaltung 92 kann wiederum ein Taktsignal auf der Leitung von der Verarbeitungsschaltung erhalten, die in der Schaltung gerade arbeitet. Die Verarbeitungsschaltungen 160,

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162 haben Speichermöglichkeiten zum Speichern der eingehenden Signale, so daß die gleiche Teststation sowohl für Kopflinien- als auch für Fußlinienabweichungen benutzt werden kann, falls dieses gewünscht wird.

Die Verarbeitungsschaltung 160 liefert ein Ausgangssignal auf der Leitung 164, das die durchschnittliche funktioneile Zahndicke darstellt oder alternativ dazu die durchschnittliche Größe-des Zahnrades 20 entlang der Kopflinie 136 auf den Zähnen des Zahnrades. Die Verarbeitungsschaltung 162 liefert ein Ausgangssignal auf der Leitung 166, welches die durchschnittliche funktionelle Zahndicke darstellt oder die durchschnittliche Größe des Zahnrades 20 entlang der Fußlinie 150. Das dargestellte Signal von dem Trägerverstärker 140 ist als positiv in seiner Polarität gezeigt und das dargestellt Signal von dem Trägerverstärker 154 ist als negativ in seiner Polarität gezeigt. Diese Signale werden in den Verarbeitungsschaltungen 160_r 162 verarbeitet und sind mit einer bewerteten Subtraktorschaltung 168 gekoppelt. (Diese Wellenformen 144,156 können tatsächlich während der Prüfung eines besonderen Zahnrades beide Polaritäten besitzen.) Die Größe der Signale auf den Leitungen 164, 166 wird durch die bewertete Subtraktorschaltung 168 subtrahiert, um ein Signal auf der Ausgangsleitung 170 zu erzeugen, welches die Richtung des ßvolventen^fehlers angibt, und die Amplitude dieses Signales ist proportional der durchschnittlichen Größe des Zahnprofilfehlers.

Die Subtraktorschaltung 168 kann eine konventionelle bewertete Subtraktorschaltung sein und ist so konstruiert, daß eine bewertete Subtraktion vorgenommen wird, so daß die Größe des subtrahierten Signals mit einer Konstanten multipliziert wird, welche dieses Differentialsignal zwischen den

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Kopflinien- und Pußlinienfehlern in ein Signal übersetzt, das die Größe des funktioneilen Evolventen/fehlers darstellt. Die Bewertungskonstante, die für diesen Zweck benutzt wird, wird von Fachleuten einfach bestimmt aufgrund einer Betrachtung der Zahnradbesonderheiten und der Lage der beidon Kontaktpunkte auf dem Zahnprofil, für die dieser Profilfehler zu messen ist. Die Multiplikationskonstante ist eine Funktion des Tangens des Arbeitszahnprofilwinkels des Kontrollzahnrades 148 geteilt durch den Tangens des Arbeitszahnprofilwinkels des Kontrollzahnrades 134.

Das bewertete Ausgangssignal, das repräsentativ ist für den funktionellen Evolyenten^f ehler auf der Leitung 170, ist mit einem Eingang eines Komparators 172 gekoppelt. Dessen anderer Eingang ist mit einem Toleranzgrenzeneinstellpotentiometer 82 und einer zugehörigen Spannungszuführung gekoppelt. Der Ausgang des Komparators 172 auf der Leitung 174 zeigt somit an, wenn die durch das zu dem Komparator 172 gehörige Potentiometer eingestellte Toleranz durch das Fehlersignal auf der Leitung 170 überschritten worden ist.

Fig. 4 zeigt einen Teil der Maschine, der für folgende Messungen benutzt werden kann:

durchschnittliche Steigungsabweichung oder Steigungswinkel

zusammengesetzte Steigungsvariation durchschnittliche KonizitätsVariationen zusammengesetzte Konizitätsvariation kardanische Kerben.

Fig. 4 ist ein Blockdiagramm eines Teils der erfindungsgemäßen Zahnradprüfmaschine, der zur Messung von Steigungs- und

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Konizitätsfehlern benutzt werden kann. Um diese Prüfung durchführen zu können, wird ein kardanischer Prüfkopf 176 verwendet. Das Kontrollzahnrad 178 wird in diesem Fall von einem C-förmigen Joch 180 getragen, welches wiederum von einem zweiten C-förmigen Joch 182 getragen wird. Das Kontrollzahnrad und das zu prüfende Zahnrad werden durch eine Feder 183 zusammengehalten, die in Fig. 4 schematisch dargestellt ist, und werden in Metall-zu-Metall-Kontakt gedreht. Der kardanische. Prüfkopf 176 ist so ausgelegt, daß das Kontrollzahnrad 178 sich frei in Richtung der Konizitätsebene drehen kann, wie es durch die Pfeile 184 angezeigt ist, und sich ebenfalls in Richtung der Steigungsebene drehen kann, wie es durch die Pfeile 186 angezeigt ist. Das Joch 180 besitzt einen Vorsprung 188, der mit einem Abtaststößel eines linearen Spannungsdifferentialtransformators LVDT 190 zusammenarbeitet, um ein Ausgangssignal zu erzeugen, das den Konizitätsebenenfehler anzeigt. Eine horizontale Welle 192, die mit dem Joch 182 verbunden ist, trägt einen Vorsprung 194, der auf den Stößel eines linearen Spannungsdifferentialtransformators LVDT 196 einwirkt, so daß dieser ein Ausgangssignal erzeugt, das den Steigungsebenen^-fehler anzeigt. Der Ausgang des Differentialtransformators 190 ist mit einem Trägerverstärker 198 über die Leitung 201 gekoppelt, welcher über die Leitung 200 dem Differentialtransformator die Primärspannung zuführt. Der Ausgang des Differentialtransformators 196 ist mit einem Trägerverstärker 202 über die Leitung 205 gekoppelt, und der Trägerverstärker 202 liefert die Primärspannung für den Differentialtransformator 196 über die Leitung 204.

Der Ausgang des Trägerverstärkers 202 auf der Leitung 203 besitzt die zusammengesetzte Wellenform 206, dessen verschiedene Komponenten voneinander getrennt werden, um Signale zu erzeugen, die repräsentativ sind für besondere Zahnrad-

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merkmale. Der durchschnittliche Steigungsfehler wird durch den Abstand zwischen der O-Linie und der Linie 2Q8 angezeigt. Der maximale Plus-Steigungsfehler, mit Ausnahme von Kerben, für die Wellenform 206 wird angezeigt durch den Abstand zwischen der O-Linie und der Xiinie 210. (Wenn die Wellenform 206 einen negativen durchschnittlichen Steigungsfehler hätte, würde die Linie 210 gezogen werden, um den geringsten Minus-Steigungsfehler, mit Ausnahme von Kerbensignalen, dieser Wellenform anzeigen.) Der Steigungsvariationsfehler wird angezeigt durch den Abstand zwischen den Linien 212 und 214, der den Abstand zwischen den maximalen und minimalen Punkten der zusammengesetzten Wellenform 206 repräsentiert, wobei die Hochfrequenzkomponenten ausgefiltert sind.

Eine Kerbe auf dem Zahnrad 20, die bei der Prüfung gem. Fig. 4 festgestellt wird, erzeugt ein Signal wie das dargestellte Signal, das zwischen den Linien 216 und 218 variiert und als "kardanische Kerbe"-Signal bezeichnet wird. Die Linie 220 stellt den kleinsten Plus-Steigungsfehler für die Wellenform 206 dar. (Wenn die durchschnittliche Steigungsabweichung negativ wäre anstatt positiv, würde diese Linie den maximalen Minus-Steigungsfehler anzeigen.) Für die Testanordnung gem. Fig. 4 wird die Zahn-zu-Zahn-Aktion durch den Abstand zwischen den Linien 220 und 222 dargestellt. Das zusammengesetzte Steigungsfehlersignal, welches kardanische Kerben berücksichtigt, wird durch den Abstand zwischen den Linien 218 und 220 angezeigt.

Der Ausgang des Trägerverstärkers 202 ist direkt mit einer Typ A-Verarbeitungsschaltung 224 gekoppelt. Diese Verarbeitungsschaltung verarbeitet die eingehenden Signale in analoger Weise zu der Signalverarbeitung, die durch die

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Verarbeitungsschaltung 64 durchgeführt wird, so daß das Ausgangssignal auf der Ausgangsleitung 226 die maximale Plus- oder kleinste Minus-Steigungsabweichung darstellt. Der Ausgang auf der Leitung 228 repräsentiert den durchschnittlichen Steigungsfehler. Der Ausgang auf der Leitung 230 repräsentiert die Steigungsvariation oder den zusammengesetzten Steigungsfehler. Das Signal auf der Leitung 232 stellt den kleinsten Plus- oder maximalen Minus-Steigungsfehler dar.·

Der Ausgang des Trägerverstärkers 202 ist auch mit einem Filter 233 gekoppelt, welches ein Gleichstrom-Blockierfilter ist und welches die Durchschnittsgrößesignalkomponente eliminiert, so daß höhere Frequenzen wie Zahn-zu-Zahn-Aktions- und Kerbensignale zu der Verarbeitungsschaltung 236 durchgelassen werden, die eine Verarbeitungsschaltung vom Typ B ist. Die Verarbeitungsschaltung 236 liefert ein Signal an die Ausgangsleitung 238, das eine kardanische Kerbe oder eine Höchstwert-Zahn-zu-Zahn-Aktion repräsentiert. Der Ausgang auf der Leitung 240 von der Verarbeitungsschaltung 236 repräsentiert das durchschnittliche kardanische Zahn-zuZahn-Signal. Die Ausgangsleitung 242 liefert ein Signal, das repräsentativ ist für das Höchstwertsignal, das durch eine kardanische Kerbe überhalb des durchschnittlichen Zahnzu-Zahn-Niveaus erzeugt wird. Die Ausgangsleitung 2 44 liefert ein Signal, das repräsentativ ist für eine kardanische Kerbe oder Zahn-ζu-Zahn-Aktion überhalb eines vorgewählten Wertes, der in konventioneller Weise durch Einstellen eines Potentiometers bestimmt werden kann, das mit einer Gleichspannungsquelle gekoppelt ist.

Der Trägerverstärker 198, der das Konizitätsebenonsignal von dem Differentialtransformator 190 empfängt, ist mit seinem

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Ausgang auf der Leitung 199 mit einer Typ A-Verarbeitungsschaltung 246 gekoppelt. Die Verarbeitungsschaltung 246 verarbeitet das Signal, das ^sie erhält, um _ei_n Aus gangs signal auf der Leitung 248 zu liefern, das den maximalen Plus- oder minimalen Minus-Steigungsfehler repräsentiert. Die Ausgangsleitung 250 liefert ein Signal, das proportional ist zu der Konizitätsvariation oder dem zusammengesetzten Konizitätsfehler. Das Signal auf der Ausgangsleitung 252 repräsentiert den durchschnittlichen Konizitätsfehler. Die Ausgangsleitung 254 liefert ein Signal., das repräsentativ ist für den kleinsten Plus- oder maximalen Minus-Konizitätsfehler. Es kann wiederum, falls gewünscht, ein Satz von Signalen vorgesehen werden, analog zu den vorausgehend beschriebenen, die durch die Verarbeitungsschaltungen 64 und 100 geliefert werden.

Das Ausgangssignal des Trägerverstärkers 198 wird durch die zusammengesetzte Wellenform 256 auf der Ausgangsleitung repräsentiert. Es ist aus dieser Wellenform ersichtlich, daß der durchschnittliche Konizitätsfehler repräsentiert wird durch den Abstand zwischen der Linie 258 und der O-Lxnie. Das Konxzxtätsvariatxonssignal wird dargestellt durch den Abstand zwischen den Linien 260 und 262, der eine Funktion der zusammengesetzten Wellenform 256 ist, wobei die Hochfrequenzkomponenten ausgefiltert sind. Die Zahn-zu-Zahn-Aktion, die in der Konizitätsebene festgestellt wird, wird durch den Abstand zwischen den Linien 264 und 266 repräsentiert. Das zusammengesetzte Konizitätsfehlersignal, das durch die maximale Abweichung der zusammengesetzten Wellenform 256 dargestellt wird, wird durch den Abstand zwischen den Linien 268 und 270 repräsentiert. Die maximale Minusoder kleinste Plus-Konizität wird dargestellt durch den Abstand zwischen der Linie 268 und der 0-Linie.

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Als ein wahlweises Merkmal wird teilweise gewünscht, ein Signal zu erhalten, das repräsentativ ist für die bewertete Summe der Steigungs- und Konizitätsfehler, wobei der Bewertungsfaktor entsprechend dem gewünschten Zweck vorgewählt werden kann. Um dies zu erreichen, koppelt die Ausgangsleitung 228 der Verarbeitungsschaltung 224 das durchschnittliche Steigungsfehlersignal mit einem Eingang einer bewerteten Summierschaltung 272. Der andere Eingang der Summierschaltung 272 wird von der Ausgangsleitung 252 der Verarbeitungsschaltung 246 erhalten, die ein Signal führt, welches repräsentativ ist für den durchschnittlichen Konizitätsfehler des im Test befindlichen Zahnrades.

Alle Ausgangsleitungen 226 - 232, 238 - 244 und 248 und die Ausgangsleitung 274 von der Summierschaltung sind mit einem zugeordneten Komparator 2 76 gekoppelt. Die Komparatoren 276 arbeiten in der gleichen Weise wie die vorausgehend beschriebenen Komparatoren 74 - 80, 112 - 118, 130 und 172, so daß ein Ausgangssignal für die Indikatorlichtanzeige 90 geliefert wird, immer wenn das Eingangssignal auf der aktiven Leitung von einer Verarbeitungsschaltung das Signal überschreitet, das durch das zugeordnete Toleranzgrenzeneinstellpotentiometer 82 geliefert wird.

Abschnittsfehlerverarbeitungsschaltungen wie die Verarbeitungsschaltung 102 in Fig. 1 können, falls gewünscht, der Verarbeitungsschaltungsanordnung in Fig. 4 hinzugefügt werden.

Die interne Schaltungsanordnung der Trägerverstärker 42, 140, 154, 198 und 202 ist in dem kombinierten Blockdiagramm und Schema in Fig. 5 gezeigt. Jeder der Trägerverstärker ist

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mit einem Kraftoszillator 278 versehen. Der Oszillator wird vorzugsweise auch gespeist mit einer automatischen Verstärkungsregelung, die in für den Fachmann bekannter Art eingebaut sein kann. Der Ausgang des Oszillators ist ein Niederspannungs-Hochfrequenzsignal, und der Oszillator selbst hat vorzugsweise eine niedrige Ausgangsimpedanz. Beispielsweise ist ein Signal von 2,5 Volt Wechselstrom (Effektivwert) mit einer Frequenz von 500Ö Hz ein geeignetes Signal für die meisten Differentialtransformatoren LVDT. Dieses Signal wird auf der Ausgangsleitung 280 an die Primärwicklung eines Differentialtransformators LVDT wie beispielsweise des Differentialtransformators 40 gegeben. Der Ausgang des Differentialtransformators wird von der Sekundärwicklung abgenommen und auf der Leitung 282 einer Demodulations schaltung 284 in dem Trägerverstärker eingegeben, die Diodendemodulation oder eine andere geeignete Art von Demodulation verwenden kann. Die Leitung 286 von der Demodulations schaltung ist mit dem invertierenden Eingang 292 des Differentialverstärkers gekoppelt, während die Leitung 288 von der Demodulationsschaltung mit dem nichtinvertierenden Eingang 296 verbunden ist. Die Differenz der Signale auf den Leitungen 286. und 288 zeigt die Verschiebung des Differentialtransformatorsensors von einem Nullpunkt an.

Der Ausgang 294 des Differenzverstärkers 290 ist mit zwei Strombegrenzungswiderständen 298 und 300 gekoppelt, die an einem Ende miteinander verbunden sind. Das andere Ende des Widerstandes 298 ist mit der Basis 302 eines npn-Transistors 304 gekoppelt, während das andere Ende des Widerstandes mit der Basis 306 eines pnp-Transistors 308 gekoppelt ist. Ein Basisvorspannungswiderstand 310 ist zwischen die Basis 302 des Transistors 304 und den Anschluß 312 gekoppelt, der an positiver Spannung liegt. Der Basisvorspannungswiderstand

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314 ist mit der Basis 306 des Transistors 308 verbunden, und sein anderes Ende liegt an dem Anschluß 316, der mit einer negativen Spannungsquelle gekoppelt ist. Der Widerstand 318, der zwischen den Anschluß 312 und den Kollektor 320 des Transistors 304 geschaltet ist, ist der Kollektorbelastungswiderstand für diesen Transistor. Der Widerstand 322, der zwischen den Anschluß 316 und den Kollektor 324 des Transistors 308 geschaltet ist, ist der Kollektorbelastungswiderstand für diesen Transistor.

Der Ausgangsbelastungswiderstand 326 bildet das Ausgangssignal, das auf die Leitung 328 gegeben wird, die an dem Anschluß A_L endet. ^Ein Rückkopplungswiderstand 330 ist mit dem Summierpunkt 332 des Verstärkers verbunden. Der Summierpunkt ist der Punkt, an dem der Emitter 334 des Transistors 304 und der Emitter 336 des Transistors 308 mit dem Belastungswiderstand 326 zusammengeschaltet sind. Das andere Ende des Widerstandes 330 liegt an dem invertierenden Eingang 292 des Differenzverstärkers 290 an. Die Kombination des Differenzverstärkers 290, der Transistoren 304 und 308, der zugehörigen Widerstände und des Rückkopplungswiderstandes 330 bildet deshalb eine Operationsverstärkerschaltung. Dieser Operationsverstärker ist in der Lage, Eingangssignale von geringem Pegel an den Eingängen 292 und 296 aufzunehmen und diese Signale zu benutzen zur Steuerung eines Ausgangssignals, das die elektrische Leistung erheblich vergrößert und das zwischen den Spannungsgrenzen variieren kann, die durch die Stromzuführung, die mit den Anschlüssen 312 und 316 verbunden ist, gegeben sind.

Die Typ A-Verarbeitungsschaltung, wie die Verarbeitungsschaltungen 64, 160, 162, 224 und 246, benutzt eine Schaltungsanordnung, die im größeren Detail in Fig. 6 gezeigt ist. Das

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fen*

Eingangssignal auf der Leitung 338 ist mit einer Filterschaltungsanordnung 340 gekoppelt/ der drei Auswahlschalter 342, 344 und 346 zugeordnet sind. Nur einer dieser Schalter wird jeweils zu einer gegebenen Zeit geschlossen, und das zu der ausgewählten Schaltung gehörige Signal wird über den Belastungswiderstand 348 gebildet. Bei geschlossenem Schalter 342 läuft das Signal auf der Leitung 338 direkt über die Leitung 350 durch, ohne modifiziert zu werden. Bei geschlossenem· Schalter 344 ist der Kondensator 352 eingeschaltet, der die Gleichstromkomponente des Eingangssignals blockiert, so daß lediglich Wechselstromkomponenten passieren. Bei geschlossenem Schalter 346 ist der Tiefpaßfilter eingeschaltet, der aus den Widerständen 354, 356 und den Kondensatoren 358 und 360 besteht. In diesem Fall werden die Welligkeitskomponenten des Eingangssignals gedämpft. Die Welligkeitskomponenten sind bei dieser Ausführung alle Frequenzen überhalb 10 Hz. Diese Signale sind repräsentativ für die Zahn-zu-Zahn-Abrollaktion und für Kerben.

Eine nachfolgende Annäherungsanzeige- und Speicherschaltung wird für die eingehenden Signale durch zwei ähnliche Schaltungen gebildet, die einen Abwärtszähler 362, einen Aufwärtszähler 364, einen Digital-Analog-Wandler 366, der mit dem Abwärtszähler 362 verbunden ist, und einen Digital-Analog-Wandler 368 umfassen, der mit dem Aüfwärtszähler 364 verbunden ist. Eine positive Spannungszuführung ist mit den Wandlern 366 und 368 über einen Anschluß 370 gekoppelt, während eine negative Spannungszuführung mit ihnen über den Anschluß 372 gekoppelt ist. Das Eingangssignal von der Filterschaltungsanordnung 340 wird einem nichtinvertierenden Eingang 374 eines Komparators 376 zugeführt. Das gleiche Signal wird dem invertierenden Eingang 378 eines Komparators 380 zugeführt. Ein periodisches Impulssignal, dessen Frequenz beispielsweise

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200 kHz sein kann, wird von einem Taktgeber 382 zu den Zählern 362 und 364 geleitet. Der Zähler 362 wird anfänglich durch die Größe des Signals auf der Leitung 396, die auch mit B„ gekennzeichnet ist, auf einen vorbestimmten Zählwert eingestellt. Dieses Signal stellt den Zähler 362 auf einen vorbestimmten digitalen Zählwert ein, der einen analogen Pegel repräsentiert, der positiver ist als die am meisten ins Positive verlaufende Abweichung des Eingangssignals. Das Signal 'auf der Leitung 396 stellt den Zähler nur ein, wenn die Leitung 384, die auch mit B_T gekennzeichnet ist, ebenfalls ein Signal empfängt. Der Zähler 362 wird anfänglich für jedes neue Zahnrad eingestellt, das durch die Maschine geprüft w,ird. Der Digital-Analog-Wandler 366 übersetzt den anfänglichen Zählwert in dem Zähler 362 in ein analoges Signal, das positiver ist als die maximale positive Abweichung des Eingangssignals. Wenn der Taktgeber 382 Takte aussendet, zählt der Zähler 362 abwärts bis zu einem kodierten Zählwert, der repräsentativ ist für einen analogen Nullsignalpegel, wie er durch das besondere digitale Kodierschema definiert ist, das verwendet wird. Wenn der Zähler 362 abwärts zählt in Richtung auf diesen kodierten Null-Zählwert, wird die Spannung ebenfalls reduziert, die durch den Digital-Analog-Wandler übersetzt wird und die auf die Ausgangsleitung 386 gespeist wird. Die Ausgangsspannung des Wandlers 366 kann ihre Polarität ändern, wenn der Zähler 362 fortfährt, abwärts zu zählen, nachdem dieser kodierte Null-Zählwert erreicht worden ist.

Der Abwärtszähler 362 enthält ein internes Eingangstor (nicht, gezeigt), welches durch den Ausgang des Verstärkers 376 auf der Leitung 388 und den Taktgeber 382 gesteuert wird. (Ähnliche interne Tore sind auch in den anderen Zählern der Erfindung vorgesehen.) Dieses Tor ist offen, bis das Eingangs-

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♦ « ft *

signal für den invertierenden Eingang 374 des !Comparators 376 gleich ist mit dem Ausgangssignal des Wandlers 366, zu welcher Zeit das interne Tor geschlossen wird und der Abwärtszähler aufhört zu zählen, wodurch ein konstantes Ausgangssignal auf der Leitung 386 geschaffen wird. Somit fängt durch das Abwärtszählen des Zählers 362, während ein nicht invertiertes Eingangssignal zu dem Komparator 376 geleitet wird, der Wandler 366 die geringste negative oder am meisten positive Abweichung des Eingangssignals je nach der Polarität des Eingangssignals.

In entsprechender Weise wird der Zähler 364 anfänglich auf einen kodierten Zählwert eingestellt, der einen Pegel repräsentiert, der negativer ist als die am meisten ins Negative gehende Abweichung des Eingangssignals, welches bei der beschriebenen Ausbildung das Negative des am meisten positiven Pegels ist. Die anfängliche Einstellung des Zählers 364 wird auch gesteuert durch die Leitungen 384 und 396. Der Digital-Analog-Wandler 368 ist mit dem Aufwärtszähler 364 gekoppelt, um den Zählwert des Zählers 364 zu dekodieren und ein Ausgangssignal auf die Leitung 390 zu geben. Der Eingang des Zählers 364 wird von dem Ausgang des Komparators 380 auf der Leitung 392 zugeführt. Der Aufwärtszähler 364 zählt aufwärts in Richtung auf einen kodierten Zählwert, der repräsentativ ist für einen analogen Nullpegel, so daß die Ausgangsspannung auf der Leitung 390 des Wandlers 368 sich einem analogen Nullpegel nähert, wenn der Zähler 364 zu zählen fortfährt. Die Polarität des Ausgangs des Wandlers 368 kann sich wieder ändern, wenn der Zähler 364 nach Erreichen des kodierten Null-Zählwerts fortfährt zu zählen. Wenn das Ausgangssignal auf der Leitung 390 gleich dem Eingangssignal an dem Eingang 378 ist, wird das interne Tor (nicht gezeigt) des Aufwärtszählers 364 geschlossen, und der

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Ausgang des Wandlers 368 gibt ein Signal auf die Leitung 390, das die Eingangsspannung an diesem Punkt darstellt. Somit fängt der Wandler 368 die am meisten negative oder geringste positive Abweichung des Eingangssignals ein je nach der Polarität des Eingangssignals. Die Leitung 394, die auch durch B₀ gekennzeichnet ist und die mit beiden Zählern und 364 gekoppelt ist, liefert ein Einschaltsignal zum Einschalten dieser Zähler.

Das Signal auf der Ausgangsleitung 386 des Wandlers 366 wird über einen invertierenden Verstärker 398 und einen Eingangswiderstand 400 dem invertierenden Eingang 402 einer Summierschaltung 404 zugeleitet. Das Ausgangssignal auf der Leitung 390 von dem Digital-Analog-Wandler 368 wird über einen invertierenden Verstärker 406 und einen Eingangswiderstand 408 auf die Eingangsleitung 410 für den invertierenden Eingang des Verstärkers 424 der Summierschaltung 412 gegeben. Der Widerstand 414, der zwischen die Ausgangsleitung 416 und den invertierenden Eingang 402 des Verstärkers 418 geschaltet ist, ist der Rückkopplungswiderstand für die Summierschaltung 404. In entsprechender Weise ist der Widerstand 420 zwischen die Ausgangsleitung 422 und die Eingangsleitung 410 des Verstärkers 424 geschaltet. Die Ausgancsleitung 416 ist auch mit A^. gekennzeichnet, während die Ausgangsleitung 422 auch mit A^ gekennzeichnet ist. Die Ausgangsleitung 386 ist auch direkt durch den Widerstand 426 mit der Eingangsleitung 410 der Summierschaltung 412 gekoppelt. Entsprechend ist die Ausgangsleitung 390 über einen Widerstand 328 mit der Eingangsleitung 402 der Summierschaltung 404 gekoppelt.

Der Ausgang auf der Leitung 422 ist deshalb repräsentativ für die mittlere Verschiebung von Null. Wenn der Schalter

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geschlossen ist, kann diese Ausgangsleitung somit alternativ entweder die mittlere funktionelle Zahndicke, die maximale Größe, den mittleren Steigungsfehler oder den mittleren Konizitätsfehler repräsentieren, je nachdem welche der Typ A-Verarbeitungsschaltungen 64, 160, 162, 224 oder 246 betrachtet wird und je nach der Position der Schalter 342, 344 und 346. Wenn der Schalter 346 für die Verarbeitungsschaltung 64 geschlossen ist, stellt das Ausgangssignal auf der Leitung. 422 die mittlere Größe des Zahnrades anstatt der mittleren funktioneilen Zahndicke dar, die mittleren Steigungs- und Konizitätsfehler können aber noch auf dieser Leitung für die Verarbeitungsschaltungen 224 und 246 erhalten werden.

Wenn der Schalter 342 geschlossen ist, repräsentiert der Ausgang auf der Leitung 416 die Scheitel-zu-Scheitel-Variation des Eingangssignals. Pur die verschiedenen betroffenen Typ A-Verarbeitungsschaltungen kann diese Leitung deshalb den zusammengesetzten Zentrumsabstandsfehler oder alternativ dazu den zusammengesetzten Steigungsfehler oder den zusammengesetzten Konizitätsfehler repräsentieren. Wenn der Schalter 346 statt dessen geschlossen ist, repräsentiert diese Leitung den Ablauf anstatt des zusammengesetzten Zentrumsabstands fehlers für die Verarbeitungsschaltung 64, die Steigungs- und Konizitätsvariation kann aber noch.auf dieser Leitung für die Verarbeitungsschaltung 224 und 246 erhalten werden.

Eine direkte Ausgangsleitung 430, die auch mit B_p gekennzeichnet ist, ist mit der Ausgangsleitung 386 verbunden. Wenn der Schalter 342 geschlossen ist, repräsentiert diese Leitung somit ein Scheitelsignal, welches entweder die am meisten positive oder die am wenigsten negative Variation

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des Eingangssignals ist. Somit kann die Leitung 430 für verschiedene Verarbeitungsschaltungen ein Signal liefern, das die maximale funktionelle Zahndicke oder den maximalen positiven (oder am meisten negativen) Steigungsfehler oder den maximalen positiven (oder am wenigsten negativen) Konizitätsfehler repräsentiert. Wenn der Schalter 346 geschlossen ist, kann die Leitung 430 eine maximale Größe des Zahnrades für die Verarbeitungsschaltung 64 repräsentieren.

In einer entsprechenden Weise ist eine Ausgangsleitung 432, die auch mit B gekennzeichnet ist, mit der Ausgangsleitung 390 gekoppelt. Wenn der Schalter 342 geschlossen ist, repräsentiert die Ausgangsleitung 432 den untersten Talteil des Signals oder in anderen Worten die am meisten negative oder am wenigsten positive Abweichung. Das Signal auf der Leitung 432 kann deshalb die minimale funktionelle Zahndicke repräsentieren oder alternativ dazu den minimalen positiven (oder maximalen negativen) Steigungsfehler oder den minimalen positiven (oder maximalen negativen) Konizitätsfehler. Wenn Der Schalter 346 geschlossen ist, repräsentiert die Leitung 432 die minimale Größe des Zahnrades anstatt der minimalen funktionellen Zahndicke für die Verarbeitungsschaltung 64; diese Leitung repräsentiert aber noch die minimalen positiven oder maximalen negativen Steigungs- und Konizitätsfehler für die Verarbeitungsschaltungen 224 und 246. Ausgangssignale mit ausgefilterter Gleichstromgrößenkomponente können durch Schließen des Schalters 344 erhalten werden.

Die Schaltμngsanordnung für die Typ B-Verarbeitungsschaltungen wie die Verarbeitungsschaltungen 100 und 236 ist in Fig. 7 gezeigt. Die Wellenformen an verschiedenen Punkten in der Schaltungsanordnung gem. Fig. 7 sind in Fig. 8 dargestellt. Das Eingangssignal auf der Leitung 440 zu einer Typ B-

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OO

Verarbeitungsschaltung wird zuerst über einen Hochpaßfilter 234 geleitet, der aus den Kondensatoren 444 und 446 und den Widerständen 448 und 450 gebildet wird. Der Ausgang des Filters 234 ist mit einem invertierenden Verstärker 452 gekoppelt. Der Ausgang des Verstärkers 452 wird zwei Aufnahme- und Halteschaltungen 454 und 456 zugeführt. Der Hochpaßfilter 234 dämpft relativ niedrige Frequenzen, und somit passieren nur höhere Frequenzen diesen Filter, die repräsentativ sind für die Zahn-zu-Zahn-Aktion und Kerben. Die Aufnahme-und-Halteschaltung 454 nimmt die positiven Spitzen des Eingangssignals auf und speichert sie, während die Aufnahme-und-Halteschaltung 456 die negativen Spitzen des Eingangssignals aufnimmt und speichert.

Der Ausgang der Aufnahme-und-Halteschaltung ist über den Widerstand 458 mit dem invertierenden Eingang 460 einer Summierschaltung 462 gekoppelt. Ein anderer Widerstand ist mit dem Eingang der Aufnahme-und-Halteschaltung gekoppelt, um ein zweites Signal von dem Filter 234 auf der Eingangsleitung 460 dem invertierenden Eingang der Summierschaltung 462 zuzuleiten. Eine Diode 466 mit charakteristischer Zündspannung, die vorzugsweise eine Zener-Diode ist, ist zwischen die Eingangsleitung 460 und die Ausgangsleitung 468 des Verstärkers 470 geschaltet, der in der Summierschaltung 462 verwendet wird. Die Zener-Diode 466 bewirkt ein Halten des Ausgangs, so daß ein Impulssignal auf der Ausgangsleitung 468 von einem Niveau nahe Erde zu einem positiven Spannungsniveau verläuft und bei diesem Niveau verbleibt, bis das Eingangssignal unter einem vorbestimmten Niveau ist, wenn die Summe der Eingangsstromsignale über die Widerstände 458 und 464 ein vorbestimmtes Niveau überschreiten. Die Wellenform 472 in Fig. 8 illustriert das Signal, das an der Ausgangsleitung 468 für die in Fig. 8

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gezeigten Wellenformsignale erscheint.

Das Eingangssignal, das an den Eingangsleitungen 474 und 475 der Aufnahme-und-Halteschaltungen 454 und 456 erscheint, nähert sich einer sinusförmigen Wellenform, verursacht durch die Zahnabstandsfehler. Dieses Eingangssignal zu dem invertxerenden Verstärker 452 wird durch die Wellenform 476 in Fig. 8 dargestellt. Die Aufnahme-und-Halteschaltung 454 ist so ausgebildet, daß sie den positiv verlaufenden Teil der invertierten Wellenform 476 speichert, und es erscheint somit die Wellenform 478 an der Ausgangsleitung 480. Die Wellenform 472 erscheint entsprechend an der Ausgangsleitung 468, die mit einem^Eingang des AND-Gatters 556 verbunden ist, um so der Aufnahme und Halteschaltung 454 zu erlauben, das Eingangssignal auf sein positivstes Niveau zu ziehen. Die Aufnahme-und-Halteschaltung 456 liefert ihren Ausgang auf der Leitung 482 über den Eingangswiderstand 484 an die Eingangsleitung 486 zu dem nichtinvertierenden Eingang des Verstärkers 490 der Summierschaltung 488. Die Aufnahme-und-Halteschaltung 456 zieht somit das Eingangssignal auf sein negativstes Niveau. Die Klemmdiode für die Summierschaltung 488 ist die Zener-Diode 492.

Der Eingangsstrom von dem Verstärker 452 verläuft auch über den Widerstand 494 zu dem nichtinvertierenden Eingang des Verstärkers 490. Das Ausgangssignal, das an der Ausgangsleitung 496 der Summierschaltung 488 erscheint, wird deshalb durch die Wellenform 498 in Fig. 8 dargestellt, während die Wellenform_Λ die an der Ausgangsleitung 482 der Aufnahme-und-Halteschaltung 456 erscheint, die Wellenform 500 ist. Der Ausgang des Verstärkers 452 ist auch auf der Leitung 502 über den Widerstand 504 auf der Eingangsleitung 506 mit dem invertxerenden Eingang eines Nulldurchgangsdetektors 508 ge-

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koppelt, der verwendet wird, um anzuzeigen, wann immer die Eingangswellenform 476 Null überquert, zu welcher Zeit der Signalausgang auf der Ausgangsleitung 510 des Verstärkers 508 sein Niveau wechselt. Die Klemmdiode 512 wird verwendet, um Impulsausgangssignale auf der Leitung 510 vorzusehen, wie es durch die Wellenform 514 in Fig. 8 gezeigt ist.

Ein Ende des Widerstandes 518 ist mit einem Anschluß 520 gekoppelt, der an eine positive Spannung angeschlossen ist. Die Anode einer Diode 522 ist mit der Verbindung des anderen Endes des Widerstandes 518 und der Anode der Diode 516 verbunden. Die Kathode der Diode 522 ist mit der Anode einer anderen Diode 524 und einem Anschluß eines Kondensators verbunden, dessen anderer Anschluß geerdet ist. Die Kathode der Diode 524 ist mit dem einen Ende eines Widerstandes und der Basis 530 eines npn-Transistors 532 verbunden. Der Kollektor 534 ist mit einem Widerstand 536 verbunden, der wiederum mit dem Anschluß 520 in Verbindung steht. Der Emitter 538 des Transistors 532 ist mit einem Belastungswiderstand 540 und der Basis 542 eines anderen npn-Transistors 544 verbunden.

Durch Verbinden des Emitters 538 des Transistors 532 mit der Basis 542 des Transistors 544 in der gezeigten Weise, kann eine wesentliche Stromverstärkung erhalten werden. Der Belastungswiderstand 546 für den Transistor 544 ist mit dem Anschluß 520 verbunden und der Emitter 548 des Transistors 544 ist geerdet. Wenn somit die Wellenform 514 an der Leitung 510 auf Erdniveau ist, ist die Anode der Diode 516 im wesentlichen auf Erdniveau und dieses reduziert das Potential an der Basis 530 auf einen Punkt, an dem der Transistor 532 sperrt. Es erscheint somit eine positive Spannung an dem Kollektor 550 des Transistors 544. Wenn die Wellenform 514

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an der Ausgangsleitung 510 ein positives Niveau erreicht, wird jedoch die Diode 516 umgekehrt vorgespannt, so daß die Basis 530 des Transistors 532 auf ein hoch genug positives Potential kommen kann (nach einer vorgegebenen Zeitverzögerung), so daß ausreichend Strom der Basis 542 zugeführt wird, um sie in Sättigung zu bringen.

Das Signal auf der Ausgangsleitung 510 des Verstärkers 508 ist auf der·Leitung 511 mit einem Eingang eines AND-Gatters 552 gekoppelt, dessen anderer Anschluß auf der Leitung 551 mit dem Kollektor 550 des Transistors 544 gekoppelt ist. Wenn somit die Wellenform 514 anfangs ein positives Niveau auf der Ausgangsleitung 510 annimmt, sind positive Spannungssignale an beiden Eingängen des Gatters 552 vorhanden, aufgrund der RC-Zeitkonstante, die durch den Kondensator 526 und den zugehörigen Schaltungswiderstand geschaffen ist. Das Ausgangssignal von dem Kollektor 550 befindet sich somit lediglich für eine kurze Zeit auf einem positiven Niveau, wie es durch die RC-Zeitkonstante bestimmt wird. Die Wellenform 554 repräsentiert den Ausgang des Gatters 552, was zeigt, daß beide Eingänge des Gatters 552 positives oder "1"-Niveau nur haben, bis der Kondensator 526 genügend geladen ist, um den Transistor 544 in Sättigung zu bringen. Der Ausgang des Gatters 552 ist auf der Linie 553 mit einem Eingang jedes der Gatter 556 und 558 gekoppelt. Der andere Eingang des Gatters 556 ist so gekoppelt, daß er das Signal auf der Ausgangsleitung 468 der Summierschaltung 462 empfängt, während der andere Eingang des Gatters 558 so gekoppelt ist, daß er das Signal auf der Ausgangsleitung 496 der Summierschaltung 4 88 empfängt. Der Ausgang des Gatters 556 ist auf der Leitung 557 mit der Aufnahme-und-Halteschaltung 454 gekoppelt, um einen zyklischen Wiedereinstellimpuls immer dann vorzusehen, wenn die Eingangswellenform 476 Null überquert bei einem

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übergang von positiver zu negativer Spannung. Das Gatter 558 speist entsprechend einen Wiedereinstellimpuls auf der Leitung 559 in die Aufnahme-und-Halteschaltung 456 ein.

Die Aufnahme-und-Halteschaltungen 454 und 456 sind jeweils über die Widerstände 560 und 562 mit invertierenden Eingängen der Verstärker 564 und 566 gekoppelt. Der Verstärker 564 kann wie die meisten hierin beschriebenen Verstärker einen externen Fernverstärkungsregelungswiderstand wie den einstellbaren Widerstand 568 als wahlweises Merkmal aufweisen, wenn dieses gewünscht wird. Der Ausgang des Verstärkers 566 ist über den Widerstand 570 mit dem invertierenden Eingang des Verstärkers 564 verbunden. Der Ausgang des Verstärkers 564 repräsentiert somit die Addition des Inversen der Wellenform 478 und der Wellenform 500. Deshalb wird die Spitze-zu-Spitze-Wellenform, die an der Ausgangsleitung 573 des Verstärkers 564 erscheint, repräsentiert durch die Wellenform 574 in Fig. 8. Die Wellenform 574, die positive Polarität besitzt, ist mit dem nichtinvertierenden Eingang eines Verstärkers 576 gekoppelt, dessen Verstärkung durch ein Potentiometer 578 gesteuert werden kann, welches mit einer positiven Spannung an dem Anschluß 580 gekoppelt ist. Das Signal auf der Ausgangsleitung 577 von dem Verstärker 576 kann entweder ein über dem Durchschnitt liegendes Spitze-zu-Spitze-Signal oder ein über einem eingestellten Wert entsprechend der Einstellung des Schalters liegendes Spitze-zu-Spitze-Signal repräsentieren.

Der Schalter 590 ist so dargestellt, daß er die abgegriffene Spannung von dem Potentiometer 578 auf der Leitung 592 dem Eingang des Verstärkers 576 zuführt. Falls gewünscht, kann der Schalter 590 auch mit dem Kontakt 594 verbunden sein, in welchem Fall der Ausgang auf der Leitung 588 eher ein

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maximales Spitze-zu-Spitze-Signal repräsentieren würde als das maximale Spitze-zu-Spitze-Signal überhalb des eingestellten Wertes, der durch die Einstellung des Potentiometers 578 gegeben ist, wenn der Schalter 590 mit dem Kontakt verbunden ist. Wenn der Schalter mit dem Kontakt 59 6 verbunden ist, liefert die Leitung 597 ein begrenztes Durchschnittssignal, und wenn der Schalter mit dem Kontakt 598 verbunden ist, wird ein Spitze-zu-Spitze-Signal überhalb einem Durchschnittswert erzeugt auf der Leitung 588 in einer Weise, die nachfolgend beschrieben wird.

Der Abwärtszähler 584 besitzt eine Anzahl von Eingangsverbindungen auf den Leitungen 600, 602, 604 und 606. Die Leitungen 600, 602 und 604 entsprechen den Leitungen 384, 394 und 396 des Zählers 362. Die Leitung 606 ist eine Takt-Eingangsleitung. Der Komparator 582, der Abwärtszähler 584 und derDigital-Analog-Wandler 586 funktionieren in der gleichen Weise wie die Speicherschaltungen, die vorausgehend mit Bezug auf Fig. 6 beschrieben worden sind. In diesem FaIJ wird jedoch der Abwärtszähler 584 anfancjs eingestellt iiuf eine kodierte Repräsentation eines analogen Niveaus, das positiver ist als die am meisten positive Abweichung bzw. der am meisten positive Ausschlag des Signals auf der Leitung 588. Wenn das Signal auf der Ausangsleitung 588 gleich dem Eingangssignal auf der Eingangsleitung 579 zu dem nichtinvertierenden Eingang des Verstärkers 582 ist, wird der Zähler 584 an weiterem Zählen gehindert, und die Ausgangsleitung 588 des Wandlers 586 repräsentiert so einen Spitzezu-Spitze-Wert. Der Ausgang auf der Leitung 588 kcinn deshalb einen maximalen Spitze-zu-Spitze-Wert oder einen maximalen Spitze-zu-Spitze-Wert über einem Durchschnitt repräsentieren oder alternativ dazu einen maximalen Spitze-zu-Spitze-Wert überhalb einem eingestellten Wert entsprechend der Art, in

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der die Schaltung benutzt werden soll, wie es durch Einstellen des Schalters 590 bestimmt wird.

Um eine Durchschnittsspannung vorzusehen, die mit der maximalen Spitze-zu-Spitze-Spannung am Eingang des Verstärkers 576 verglichen werden soll, ist der Ausgang des Eingangsverstärkers 452 mit einer Absolutwertschaltung 608 gekoppelt, die den Widerstand 610 und die Dioden 612, 614 und den Verstärker 616.umfaßt. Die Ausgangsleitung 618 von dem Verstärker 616 ist mit der Anode der Diode 612 und der Kathode der Diode 614 verbunden. Das Absolutwertsignal von der Schaltung 608 wird an den invertierenden Eingang eines Verstärkers 620 geführt, der wiederum mit einer Integrierschaltung gekoppelt ist, die aus dem Kiderstand 624 und dem Kondensator 626 gebildet wird. Der Ausgang des Verstärkers 620 ist die in Fig. 8 gezeigte Absolutwertwellenform 651. Zusätzliches Dämpfen zur Erzeugung der Wellenform 653 am Ausgang des Verstärkers 620 kann durchgeführt werden durch wahlweise Einschaltung des Kondensators 655 über den Rückkopplungswiderstand 657. Der Ausgang der Integrierschaltung, die aus dem Widerstand 624 und dem Kondensator 626 besteht, ist über einen Eingangswiderstand 628 mit einem Verstärker 630 gekoppelt. Der Verstärker 630 kann einen Rückkopplungsverstärkungseins tellwider stand 631 haben, falls dies gewünscht wird. Die Kombination des Widerstandes 624 und des Kondensators 626 und des Verstärkers 630 bildet eine Schaltung, die durch ihre Integriereigenschaften ein Ausgangssignal auf der Ausgangsleitung 633 des Verstärkers 630 erzeugt, das den unbegrenzten Durchschnittswert des Eingangssignals von dem Verstärker 452 repräsentiert. Dieses Ausgangssignal erscheint auf der Leitung 632 und ist mit der Aufnahme-und-Halteschaltung 634 gekoppelt, die diesen Durchschnittswert aufnimmt und hält und entsprechend ein Signal auf der Leitung

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599 vorsieht, das diesen Wert repräsentiert.

Eine fakultative begrenzende Summierschaltung 637 kann vorgesehen sein, um den in der Aufnahme-und-Halteschaltung 634 gespeicherten' Durchschnittswert auf einen maximalen Betrag zu beschränken. Diese Schaltung enthält den Verstärker 636, die Klemmdiode 638, das Potentiometer 640, das mit einer negativen Spannung am Anschluß 642 gekoppelt ist und mit dem Eingangswiderstand 644 von dem Ausgang des Verstärkers 630,und den Eingangsverstärker 646 von dem Abgriff des Potentiometers 640. Der Ausgang des Verstärkers 636 liefert ein Begrenzungs- oder Wiedereinstell--Impulssignal zu dem Toranschluß der Aufnahme-und-Halteschaltung 634, um die gewünschte Begrenzung des Durchschnittssignals zu erreichen.

Um eine bewertete Summation der zusammengesetzten Steigungsund Konizitätsfehlersignale von Fig. 4 zu erhalten, werden diese Signale auf den Leitungen 228 und 252 in Fig. 10 den Absolutwertschaltungen 652 und 654 der bewerteten Summierschaltung 272 zugeführt. Die Ausgänge dieser Verstärker sind mit den Anoden der Dioden 660 und 662 gekoppelt. Die Absolut wertschaltungen 652 und 654 arbeiten in der Weise der bereits beschriebenen Absolutwertschaltung 608 aber mit einem Ausgangssignal umgekehrter Polarität. Die Ausgänge der Verstärker 656 und 658 sind über die einstellbaren Widerstände 664 und 666 und auch über die Widerstände 668 und 670 mit dem invertierenden Eingang eines Verstärkers 672 gekoppelt. Die Eingangswiderstände und der Verstärker 672 bilden deshalb eine Summierschaltung 674, die ein Eingangssignal auf der Leitung 170 erzeugt, welches einen zusammengesetzten Steigungs- und Konizitätsfehler darstellt, das so mit einem Bewertungsfaktor versehen ist, so daß das eine oder das andere dieser Fehlersignale eine strengere Bewertung bzw.

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Wichtung tragen kann als gewünscht, entsprechend der Einstellung der Widerstände 664 und 666. Es ist ersichtlich, daß die bewertete Subtraktorschaltung 168 von Fig. 3 in analoger Weise aufgebaut sein kann und auch, daß irgendwelche der verschiedenen Signale, die in dieser Prüfmaschine erzeugt werden, miteinander kombiniert (oder gespeichert und später kombiniert) werden können in bewerteten oder unbewerteten Subtraktor- oder Summierschaltungen, falls dies gewünscht wird.

Die Typ C-Verarbeitungsschaltung 102 ist in größerem Detail in Fig. 9 gezeigt. Der Eingang für diese Verarbeitungsschaltung wird auf. der Leitung 678 von dem Tiefpaßfilter 680 abgenommen, das aus den Widerständen 682, 684 und den Kondensatoren 686 und 688 besteht. Der Ausgang des Filters 680 ist auf der Leitung 685 mit dem invertierenden Eingang eines Verstärkers 690 gekoppelt. Der Ausgang des Operationsverstärkers 690 ist über einen Kondensator 692 und einen Widerstand 694 auf der Leitung 698 mit einer Vergleichsschaltung 696 über den invertierenden Eingang des Verstärkers 700 gekoppelt. Der Kondensator 692 dient zum Blockieren der Gleichstromkomponente des zusammengesetzten Signals, um so die Zahnradgröße von den Einwirksignalen zu eliminieren, die durch diese Schaltung verarbeitet werden. Das Signal über den Widerstand 694 wird auch über den Rückkopplungswider stand 697 mit dem nichtinvertierenden Eingang des Verstärkers 690 rückgekoppelt. Der Kondensator 692 ist auch mit einer Integrierschaltung 702 gekoppelt, die aus den Widerständen 704, 706 und den Kondensatoren 708 und 710 besteht. Der Zweck dieser Integrierschaltung ist es, eine Phasenverschiebung von im wesentlichen 90° von dem Signal vorzusehen, das an der Eingangsleitung 698 auftritt. Dieses phasenverschobene Signal wird auf der Leitung 712 dem nicht-

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invertierenden Eingang des Verstärkers 714 zugeleitet. Der Rückkopplungswiderstand 716 ist vorzugsweise einstellbar, um die korrekte Phasenverschiebung von 90° zu erreichen, und es ist ein Stabilxsxerungswiderstand 718 zwischen den invertierenden Eingang 720 und Erde geschaltet.

Das phasenverschobene Ausgangssignal von dem Verstärker 714 ist über den Widerstand 722 auf der Leitung 724 mit dem invertierenden Eingang der Vergleichsschaltung 696 gekoppelt. Der Ausgang dieser Vergleichsschaltung schafft deshalb einen Vergleich zwischen den phasenverschobenen und den nichtphasenverschobenen zusammengesetzten Fehlersignalen, wobei die Hochfrequenzkomponenten beseitigt sind. Dieses Signal wird benutzt, um den Betrag der abschnittsweisen Abweichung festzustellen, die auftritt in dem Ablauffehlersegment innerhalb jedes 90"-Segmentes der relativen Rotationsbewegung der Kontroll- und zu prüfenden Werkstücke oder Zahnräder. Falls gewünscht, können natürlich andere Beträge der Phasenverschiebung als 90° benutzt werden.

Der Ausgang der Vergleichsschaltung 696 ist mit einer Absolutwertschaltung 726 gekoppelt, die in der gleichen Weise konstruiert ist wie die Absolutwertschaltungen 652 und 654 in dem dargestellten Ausführungsbeispiel. Das Signal wird dann über einen invertierenden Verstärker 728, der einen fakultativen Verstärkungseinstellwiderstand 730 besitzt, und den Widerstand 732 mit dem nichtinvertierenden Eingang des Verstärkers 734 gekoppelt. Der Verstärker 734 ist mit einem Abwärtszähler 736 verbunden, und der Abwärtszähler ist verbunden mit einem Digital-Analog-Wandler 738. Die Kombination des Verstärkers 734, des Abwärtszählers 736 und des Digital-Analog-Wandlers 738 funktioniert in der gleichen Weise wie die vorausgehend beschriebenen sukzessiven Annäherungs-

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schaltungen, die ebenfalls Abwärtszähler verwendeten. Die Eingangsleitungen 740, 742, 744 und 746 zu dem Abwärtszähler 736 entsprechen den Eingangsleitungen 600, 602, 604 und zu dem Abwärtszähler 584.

Der Abwärtszzähler 736 wird anfänglich auf einen kodierten Zählwert eingestellt, der ein analoges Niveau repräsentiert, das positiver ist als die am meisten ins Positive gehende Abweichung des Signals von dem Verstärker 728. Der Zähler 736 zählt abwärts und der Digital-Analog-Wandler 738.wandelt diesen Zählwert in ein entsprechendes analoges Spannungsniveau um, bis das Signal an der Ausgangsleitung 128 oder dem Digital-Analog-Wandler 738 gleich ist mit dem Eingangssignal auf der Eingangsleitung 750 zu dem nichtinvertierenden Eingang des Verstärkers 734. Wenn diese beiden Signale gleich sind, wird das interne Tor des AbwärtsZählers geschlossen, und die durch den Wandler 738 angezeigte Spannung an der Ausgangsleitung 128 repräsentiert die maximale Abschnittsabweichung für die ausgewählte Phasenverschiebung.

Aufgrund von Fertxgungsungenauigkeiten oder Verformungen kann ein Zahnrad seinen Teilkreis perfekt konzentrisch zur Montierwelle oder öffnung haben aber mit Gruppen von dünnen und dicken Zähnen nur an der Kopflinie. In einer Planetenträgerordnung mit schwebendem Drehkranz erzeugen diese Ungenauigkeiten, daß das Kontrollzahnrad seine Winkelgeschwindigkeit ändert, was das funktioneile Leben des Zahnrades verkürzen und Geräusch verursachen kann. Aus diesem Grunde kann es wünschenswert sein, eine zusätzliche Schaltungsanordnung der Funktionswerkstück-Prüfmaschine der Erfindung vorzusehen, um die Ablauf- oder Winkelgeschwindigkeitskomponente abzutasten, die der Kopflinie der Zähne eines Zahnrades zugeordnet ist.

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Der Ablauf entlang der Kopflinie des Testzahnrades 20 wird repräsentiert durch den Abstand zwischen den Linien 145 und 147 bei der Wellenform 144 von Fig. 3, die wiederum die Signalvariation repräsentiert, die abgetastet wird, wobei die Ilochfrequenzkomponenten beseitigt sind. Dieses Signal wird durch die Verarbeitungsschaltung 160 verarbeitet, um ein Ablaufsignal auf der Leitung 161 in der gleichen Weise vorzusehen, wie die Verarbeitungsschaltung 6 4 ihr entsprechendes Ablaufsignal auf der Leitung 70 liefert. Die Leitung ist mit einem Eingang eines !Comparators 173 gekoppelt, dessen anderer Eingang mit dem Grenzeinstellpotentiometer 82 gekoppelt ist, um so ein Ausgangssignal auf der Leitung 175 zu der Indikatorlichtanzeige 90 zu liefern, immer wenn die diesem Komparator zugeordnete Grenze überschritten wird. Die sukzessiven Annäherungsfeststellungs- und Speicherschaltungen, die vorausgehend beschrieben worden sind, sind in einer Weise konstruiert, die konventionellen sukzessiven Annäherungs-Analog-Digital-Wandlern entsprechen. In dem konventionellen Analog-Digital-Wandler wird ein analoges Niveau von relativ konstantem Wert an einen Eingang der Vergleichsschaltung geliefert, und ein zweites analoges Signalniveau, das von dem Zählwert eines digitalen Zählers dekodiert wird, wird an den anderen Eingang der Vergleichsschaltung geliefert. Der Zähler zählt dann von einem Nullzählwert in Richtung auf dies konstante Niveau und hört auf zu zählen, wenn zwei analoge Signale einander gleich sind. Der Digitalwert des Zählers wird dann als Ausgangssignal benutzt.

Die Erfindung benutzt sukzessive Annäherungsschaltungen in einer völlig unterschiedlichen Weise. Die sukzessiven Annäherungsschaltungen der Erfindung werden nicht benutzt, um ein digitales Ausgangssignal zu erzeugen, das eine übersetzung eines relativ konstanten analogen Eingangssignals

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ist. Statt dessen wird die sukzessive Annäherungsschaltung der Erfindung benutzt als Einheiten zur Anzeige und Speicherung von Analogsignalspitzen und -tälern, wobei diese Einheiten für die Speicherung dieser Werte vorgesehen sind, b.i 55 sie benutzt werden müssen. Dieses vermeidet dadurch schädliche Effekte kurzzeitiger Speicherung aufgrund eines Spannungsverfalls, der bei konventionellen analogen Speicherschaltungen auftritt, wenn das Signal für relativ lange Zeiten gespeichert werden muß, wie bei einer kompletten Umdrehung eines im Test befindlichen Werkstückes oder Zahnrades. Die sukzessiven Annäherungsschaltungen der Erfindung werden deshalb nicht benutzt für konventionelle Analog-Digital-Umwandlung, sondern sie werden statt dessen benutzt zur Anzeige der maximalen und minimalen Niveaus eines analogen Signals und zur permanenten (bis sie von einer externen Anlage benötigt werden) Speicherung dieser Niveaus bzw. Pegel.

Alle Rückkopplungswiderstände für Operationsverstärker, die vorausgehend speziell beschrieben worden sind, sind in den Figuren mit 800 gekennzeichnet, und alle Dioden in den Absolutwertschaltungen, die nicht speziell vorausgehend beschrieben worden sind, sind mit 802 gekennzeichnet. Bei der Arbeitsweise der Zähler der sukzessiven Annäherungsschaltungen können die Zähler beispielsweise 12 Bits enthalten, und alle Bits eines Abwärtszählers können auf ein "1"-Niveau eingestellt werden, während alle Bits eines AufwärtsZählers auf "O"-Nive<iu eingestellt werden können. Der Zählwert, der repräsentativ ist für eine analoge Nullausgangsspannung erscheint dann, wenn alle Zählstufen des Zählers außer der signifikantesten Bitstufe auf "!"-Niveau eingestellt sind.

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'Ht .

Leerseite

Claims (16)

1. Patentansprüche

   Funktionswerkstück-Prüfmaschine gekennzeichnet durch ein Kontrollwerkstück, das derart mit einem Testwerkstück im Eingriff steht, daß eine Relativverschiebung zwischen dem Kontrollwerkstück und dem Testwerkstück erzeugt wird, wenn eine relative Bewegung zwischen ihnen in einer vorbestimmten Weise auftritt, Abfühleinrichtungen zum Abfühlen eines Prüfsignals, das repräsentativ ist für die Relativverschiebung, wobei das Prüfsignal eine Abweichung bzw. einen Ausschlag von maximaler Stärke in einer besonderen Richtung von einem Referenzniveau ausführt, wenn die relative Bewegung auftritt, und sukzessive Annäherungseinrichtungen (Iterationseinriehtungen), die Vergleichseinrichtungen umfassen, die so gekoppelt sind, daß sie das Prüfsignal empfangen, Zähleinrichtungen, die anfänglich auf einen Zählwert eingestellt werden, der repräsentativ ist für ein Signalniveau, das eine größere Stärke in der besonderen Richtung hat als der besagte Ausschlag, wobei die Zähleinrichtungen so aufgebaut sind, daß sie in periodischer Weise zählen, so daß ihr Zählwert repräsentativ ist für ein Signalniveau, das sich dem Ausschlag maximaler Stärke annähert, wenn die Zählung fortgesetzt wird, Digital-Analog-Wandler-Einrichtungen, die mit den Zähleinrichtungen so gekoppelt sind, daß sie den Zählwert in den Zähleinrichtungen in ein analoges Niveau umwandeln, wobei der Ausgang der Wandlereinrichtungen mit den Vergleichseinrichtungen gekoppelt ist und der Ausgang der Vergleichseinrichtungen mit den Zähleinrichtungen gekoppelt ist, um die Zähleinrichtungen

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   ORIGINAL INSPECTED

   hinsichtlich eines Weiterzählens anzuhalten, wenn das Prüfsignal annähernd gleich dem Niveau ist, das durch das Zählergebnis in den Zähleinrichtungen repräsentiert wird.
2. 2. Funktionswerkstück-Prüfmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Prüfsignal einen ersten Ausschlag maximaler Stärke in die besondere Richtung und einen zweiten Ausschlag von maximaler Stärke in dazu entgegengesetzte Richtung von dem Referenzniveau ausführt, wenn die relative Bewegung auftritt, und die Maschine weiterhin zweite sukzessive Annäherungseinrichtungen (Iterationseinrichtungen) umfaßt, die zweite Vergleichseinrichtungen umfassen, die so gekoppelt sind, daß sie das Prüfsignal empfangen, daß zweite Zähleinrichtungen anfänglich auf einen Zählwert eingestellt werden, der repräsentativ ist für ein Signalniveau, das eine größere Stärke in der entgegengesetzten Richtung hat als der zweite Ausschlag, wobei die zweiten Zähleinrichtungen so ausgebildet sind, daß sie in periodischer Weise zählen, so daß ihr Zählergebnis repräsentativ ist für ein Signalniveau, das sich dem Ausschlag maximaler Stärke in der entgegengesetzten Richtung nähert, wenn das Zählen fortgesetzt wird, daß zweite Digital-Analog-Wandler-Einrichtungen mit den zweiten Zähleinrichtungen dergestalt gekoppelt sind, daß sie den Zählwert in den zweiten Zähleinrichtungen in ein zweites analoges Niveau umwandeln, daß der Ausgang der zweiten Wandlereinrichtungen mit den zweiten Vergleichsexnrichtungen und die zweiten Vergleichsexnrichtungen mit den zweiten Zähleinrichtungen gekoppelt sind, um die zweiten Zähleinrichtungen hinsichtlich eines Weiterzählens zu steppen, wenn das Prüfsignal annähernd gleich dem Niveau ist, das durch das Zählergebnis in den zweiten Zähleinrichtungen repräsentiert wird.

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3. 3. Funktionswerkstück-Prüfmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zweite sukzessive Annäherungsanzeige- und Speichereinrichtungen vorgesehen sind, wobei die sukzessiven Annäherungseinrichtungen ein erstes Signalniveau erfassen und speichern und die zweiten sukzessivenAnnäherungseinrichtungen ein zweites Signalniveau erfassen und speichern, wobei die ersten und zweiten Signalniveaus jeweils repräsentativ sind für maximale PrüfSignalausschläge, und daß Kombinationseinrichtungen vorhanden sind zum Kombinieren des ersten und zweiten Signalniveaus in einer vorbestimmten Weise.
4. 4. Funktionswerkstück-Prüfmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zweite sukzessive Annäherungsanzeige- und Speichereinrichtungen vorhanden sind, wobei die sukzessiven Annäherungseinrichtungen ein erstes Signalniveau erfassen und speichern und die zweiten sukzessiven Annäherungseinrichtungen ein zweites Signalniveau erfassen und speichern und die ersten und zweiten Signalniveaus jeweils repräsentativ sind für maximale Prüfsignalausschläge entlang unterschiedlichen Bewegungslinien im Hinblick auf das Testwerkstück, und daß Kombinationseinrichtungen zum Kombinieren des ersten und zweiten Signalniveaus in einer vorbestimmten Weise vorhanden sind.
5. 5. Funktionswerkstück-Prüfmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Phasenverschiebeeinrichtungen vorhanden sind zum Verschieben der Phase des Prüfsignals um einen vorbestimmten Betrag, daß Subtraktoreinrichtungen gekoppelt sind, um das nichtverschobene Prüfsignal und das phasenverschobene Prüfsignal zu empfangen und voneinander abzuziehen, daß Absolutwerteinrichtungen mit

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   den Subtraktoreinrichtungen gekoppelt sind, um ein Absolutwertsignal vorzusehen, das repräsentativ ist für den Absolutwert der erhaltenen Subtraktion, und daß eine sukzessive Annäherungsanzeige- und Speichereinrichtung vorhanden ist zum Erfassen eines maximalen Ausschlages des Absolutwertsignals über eine relative Winkeldrehung des Werkstückes, was annähernd gleich der Anzahl von Graden der Phasenverschiebung ist, die durch die Phasenverschiebeeinrichtungen vorgesehen ist.
6. 6. Funktionswerkstück-Prüfmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Signalverarbeitungseinrichtungen zum Verarbeiten des Prüfsignales vorhanden sind, die ein Hochpaßfilter zum Entfernen der niedrigen Frequenzen und der Gleichstromkomponente von dem Prüfsignal umfassen zum Schaffen eines zyklischen Hochfrequenzeingangssignals, das einen maximal ins Positive verlaufenden Ausschlag und einen maximalen ins Negative verlaufenden Ausschlag mit Bezug auf ein Referenzniveau während jedes Zyklus der Werkstücke, wie Zahnräder, hat, daß erste analoge Speichereinrichtungen zum Speichern des ins Positive verlaufenden maximalen Ausschlages jedes Zyklus des Eingangssignals und zweite analoge Speichereinrichtungen vorgesehen sind zum Speichern des ins Negative verlaufenden maximalen Ausschlages jedes Zyklus des Eingangssignals, daß Kombinationseinrichtungen vorhanden sind zum Kombinieren der gespeicherten maximalen ins Positive und ins Negative verlaufenden Ausschlägen zu einem Signal einer einzigen Polarität für jeden Zyklus des Eingangssignals, daß analoge Speicherwiedereinstelleinrichtungen mit den ersten und zweiten analogen Speichereinrichtungen gekoppelt und zum Empfangen des Eingangssignals geeignet sind zum Wiedereinstellen

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   der ersten und zweiten analogen Speichereinrichtungen für jeden Zyklus des Eingangssignals, und daß sukzessive Annäherungsanzeige- und Speichereinrichtungen so gekoppelt sind, daß sie das Signal mit der nur einen Polarirät empfangen zur Erfassung und Speicherung eines maximalen Ausschlages dieser einzigen Polarität während jedes Zyklus des Eingangssignals.
7. 7. Funktionswerkstück-Prüfmaschine nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstücke Zahnräder mit zentralen Achsen sind und die Trageinrichtungen so konstruiert sind, daß sie eine Relativbewegung der Werkstücke in einer Ebene gestatten, die normal zu ihren zentralen Achsen verläuft.
8. 8. Funktionswerkstück-Prüfmaschine nach einem der Ansprüche 1,2 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstücke Zahnräder sind und daß die Trageinrichtungen so konstruiert sind, daß sie eine Relativbewegung in der Steigungsebene gestatten.
9. 9. Funktionswerkstück-Prüfmaschine nach einem der Ansprüche 1,2 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstücke Zahnräder sind und daß die Trageinrichtungen so konstruiert sind, daß sie eine Relativbewegung in der Konizitätsebene gestatten.
10. 10. Funktionswerkstück-Prüfmaschine nach einem der Ansprüche 1,2 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Absolutwerteinrichtung das Prüfsignal verarbeitet und das Prüfsignal als ein Signal mit einer einzigen vorbestimmten Polarität mit den Vergleichseinrichtungen koppelt.

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11. 11. Funktionswerkstück-Prüfmaschine nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Prüfsignal von einer einzigen Polarität ist.
12. 12. Funktionswerkstück-Prüfmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abfühleinrichtungen einen Operationsverstärker umfassen, der einen Differenzverstärker aufweist, der einen invertierenden und nichtinvertierenden Eingang besitzt, zwei komplementäre Transistoren, deren Emitter zusammengeschaltet sind, deren Basen mit dem Ausgang des Differenzverstärkers gekoppelt sind und deren Kollektor-Emitterpfade über eine Stromzuführung in Reihe geschaltet sind, die eine positive Spannung an einen Anschluß und eine negative Spannung an den anderen Anschluß gibt, und einen Rückkopplungswiderstand, der mit seinem einen Ende an die Emitter und mit seinem anderen Ende an den invertierenden Eingang des Differenzverstärkers angekoppelt ist.
13. 13. Funktionswerkstück-Prüfmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abfühleinrichtungen ein einzelnes Abfühlelement umfassen, das so gekoppelt ist, daß es das Prüfsignal abfühlt, und daß eine Mehrzahl von Signalverarbeitungseinrichtungen zum simultanen Verarbeiten von Eingangssignalen und zum Erzeugen von Ausgangssignalen, die repräsentativ sind für verschiedene Komponenten des Prüfsignals, mit dem einzelnen Abfühlelement gekoppelt sind, und daß die Signalverarbeitungseinrichtungen jeweils sukzessive Annäherungsanzeige- und Speichereinrichtungen umfassen zum Erfassen maximaler Ausschläge ihrer jeweiligen Eingangssignale mit Bezug auf ein Referenzniveau, und daß Filtereinrichtungen

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    Λ-

    selektiv einsetzbar sind zwischen die Abfühleinrichtungen und die Signalverarbeitungseinrichtungen zum Filtern des Prüfsignals in selektiver Weise und zum Zuführen des selektiv gefilterten Prüfsignals als Eingangssignal zumindestens einer der SignalVerarbeitungseinrichtungen, wobei die gewünschten Frequenzkomponenten, die von jedem der Signalverarbeitungseinrichtungen benötigt werden, dadurch selektiv zugeführt werden.
14. 14. Funktionswerkstück-Prüfmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Maschineneinrichtungen eine Filtereinrichtung umfassen, die selektiv einsetzbar ist zwischen der Abfühleinrichtung und zumindest einer der sukzessiven Annäherungseinrichtungen zum derartigen Filtern des Prüf signals, daß sie entweder als Gleichstromblockierfilter oder als Tiefpaßfilter wirkt, je nachdem was gewünscht wird.
15. 15. Funktionswerkstück-Prüfmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abfühle inr ich tung eine Demodulationseinrichtung umfaßt zum Demodulieren des Prüfsignals von einer Trägerwelle, die durch die Abfühleinrichtung erzeugt wird.
16. 16. Funktionswerkstück-Prüfmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Relativbewegung eine relative Drehbewegung ist.

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