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Verfahren zur Teilungs und Zahndickenmessung an
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verzahnten Meßob,iekten Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Tenlungs-
und Zahndickenmessung an verzahnten Meßobjekten, vorzugsweise an Zahnrädern.
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Aus der DD-PS 78792 ist ein Verfahren und eine Einrichtung zum Feinpositionieren
von mit einem Schrittschaltwerk oder einer Teilvorrichtung gekoppelten Eeßobjekten,
insbesondere Zahnrädern, bekannt, bei welchem nach einer Grobpositionierung des
Meßobjektes in einem ießkopf angeordnete Taster an den Zahnflanken zur Anlage gebracht
werden. Diese Taster wirken auf Meßwertgeber.
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Dabei wird durch die Abweichung des einen, auf einen Positioniergeber
einwirkenden Tasters von einer vorher eingestellten Sollstellung durch diesen Positionierw
geber erzeugte Signale einer Steuervorrichtung und einem Stellmotor zugeführt, welcher
eine Feinverstellung des Meßobjektes und damit die Sinstellung eines Tasters in
eine Sollstellung bewirkt, bei deren Brreichen durch einen zweiten, mit einem weiteren
Taster verbundenen Meßwertgeber, zu den zu ermittelnden Verzahnungsparametern
analoge
Meßsignale erzeugt werden.
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Es ist jedoch ein Nachteil dieser Einrichtung, daß jeweils nach der
Grobpositionierung des Meßobjektes mittels eines Schrittschaltwerkes das Meßobjekt
feinpositioniert werden muß, um eine Antastung unter annähernd gleichen Bedingungen
zu erzielen. Die Feinpositionierung erfordert Zeit, da sie mit einem langsamen Gang
durchgeführt werden muß.
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In der DE-DS 2.412.574 ist ein elektronisches Teilungsmeßgerät für
Verzahnungen beschrieben, bei welchem durch einen Prozeßrechner mit einem Speicher
Jeder Meßwert sowie bestimmte Signale als Zeitmarken für die Steuerung eines Tasterschlittens
gespeichert werden und bei welcher mit einer Rechnereinheit aus gespeicherten Meßwerten
die Verzahnungsabweichungen berechnet werden. Nachteilig ist bei dieser Sinrichtung
die aufwendige Steuerung, um während der Antastung einen synchronen Antrieb von
Meßobjekt und Taster zu erreichen.
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Bei einem Verfahren zur Teilungs- und Zahndickenmessung nach der DD-PS
140 916 werden zu Beginn der Messung eine Zahnflanke von einem ersten Taster und
eine andere, gleichgerichtete oder entgegengerichtete Zahnflanke von einem zweiten
Taster angetastet. Nach entsprechender Weiterschaltung des MeßobJektes werden die
an der Messung beteiligten Flanken von beiden rastern in grobpositionierter Lage
des Meßobåektes angetastet und die jeweiligen Meßwerte in einem Rechner gespeichert.
Zwischen dieser Speicherung und einer nachfolgenden Weiterverarbeitung der Meßwerte
im Rechner werden diese mittels einer rechnerischen, koordinatenmäßigen Transformation
auf den Meßwert des ersten Tasters bei der ersten Antastung bezogen. Aus den transformierten
DIeßwerten wird der Mittelwert gebildet
und daraus durch Differenzbildung
mit den Meßwerten die Verzahnungsabweichungen errechnet.
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Der Nachteil dieses Verfahrens besteht u. a. jedoch darin, daß für
die Berechnung der zu transformierenden Meßwerte eine komplizierte Punktion benötigt
wird, die von einer Reihe variabler z3ìnflußgrößen abhängt. Außerdem ist eine Einstellung
der Taster auf bestimmte Radien am Meßobjekt erforderliche Es ist Zweck der Erfindung,
die Nachteile des Standes der Technik zu beseitigen, die Geschwindigkeit und Genauigkeit
der Messungen zu erhöhen und den Gießprozeß zu vereinfachen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur eilungs-
und Zahndickenmessung an verzahnten Meßobjekten zu schaffen, bei welchem die Antastung
eines Meßobjektes ohne 'einpositionierung und an nicht festgelegten Punkten der
Zahnflanken erfolgen kann und somit durch fehlerhafte Positionierung und Anlage
der Taster am Meßobjekt bedingte Meßfehler beseitigt werden können.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem Verfahren zur Messung
an verzahnten Meßobjekten mit zwei, mit Meßwertgebern verbundenen Tastern und Verarbeitung
der von den WIeßwert;ebern gelieferten elektrischen Signale in einem Rechner dadurch
gelöst, daß - die Taster in einer Ausgangsstellung des MeßobJektes an dessen Zahnflanken
zur Anlage gebracht und die von den, mit den Rastern verbundenen Meßwergebern erzeugten
elektrischen Signale einem Rechner zugeführt und dort gespeichert werden,
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danach das Meßobjekt bei Anlage der Taster an den Zahnflanken um einen Winkel d~um
seine Achse gedreht wird und die während der Drehung durch die Meßwertgeber erzeugten
elektrischen Signale dem Rechner zugeführt und dort gespeichert werden, - mittels
des Rechners die abtastkennlinien der Abtastung einer Jeden Zahnflanke aus den elektrischen
Signalen und die dazugehörigen Ausgleichsgeraden bestimmt werden, - die beim Weiterteilen
des MeßobJektes um vorgegebene Xeilungsintervalle auf den Kennlinien oder Ausgleichs
geraden verteilten Meßwerte auf die zu Beginn der Messung in der Ausgangsstellung
erhaltenen Ausgangs-Meßwerte transformiert und daraus durch Mittelwertbildung der
transformierten Meßwerte ein fehlerfreier Mittelwert und daraus die Verzahnungsparameter
ermittelt werden.
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Es ist ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens, daß zur Bestimmung
von Verzahnungsparametern die Kenntnis abweichungsbehafteter Parameter entfällt
und die Einstellung der Taster auf bestimmte Größen nicht notwendig ist. Die Ermittlung
der Kennlinien kann an Jedem zu prüfenden Meßobjekt in Abhängigkeit der Anlagebedingungen
der Taster ohne besonderen Aufwand vorgenommen werden. Ein weiterer Vorteil ist
die Verkürzung der Meßzeit und die Erhöhung der Meßgenauigkeit, die in der Größenordnung
des gewählten Ziffern- oder Digitalschrittes der Taster liegt.
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Die ErSindung soll nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert
werden. Es zeigen Fig. 1 die geometrischen Verhältnisse der Antastung
an
einem Meßobjekt mit dazugehörigen Abtastkennlinien und Fig. 2 die Ausgleichsgeraden
der Abtastkennlinien mit Meßwerttransformation.
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Das Meßprinzip beruht darauf, daß zwei Taster 1 und 2, die mit je
einem Meßwertgeber 3 und 4 verbunden sind und auf diese einwirken, zu Beginn der
Messung an benachbarte, gleichgerichtete (in Fig. 1 dargestellt) oder benachbarte
entgegengesetzt gerichtete Zahnflanken 5 und 6 (nicht dargestellt) an beliebigen
Punkten A und B der Zahnflanken 5 und 6 eines MeßobJektes zur Anlage gebracht werden.
Dabei wird durch den Xeßwertgeber 3 ein elektrisches Signal Yp und durch den Meßwertgeber
4 ein elektrisches Signal YM erzeugt, welche beide als Einstell- oder Bezugswerte
in einen mit den Meßwertgebern 3 und 4 verbundenen Rechner 7 eingegeben und dort
gespeichert werden.
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Danach wird das Meßobjekt bei Anlage der Taster 1 und 2 an den Zahnflanken
5 und 6 vorzugsweise in regelmäßigen Winkelinkrementen ## um um einen Winkel + (gemäß
Fig. 1 um + d-) gedreht, wobei dabei der Taster 1 eine Auslenkung tX1 und der Taster
2 eine Auslenkung 1 erfahren. Diese neue Lage der beiden Taster ist mit 1' und 2'
in Fig. 1 gekennzeichnet. Es muß jedoch gewährleistet sein, daß ein Grenzwert drGrenz
des Winkels dr nicht überschritten wird, damit die Taster 1 und 2 stets in ihrem
Meßbereich ausgelenkt werden.
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Nach Auslösen der Drehung des Meßobjektes werden die ser weg- und
zeitabhängigen Drehung in regelmäßigen Inkrementen durch die Meßwertgeber 3 und
4 elektrische Signale Ypi und YXi zugeordnet, welche dem Rechner 7 zugeführt und
dort gespeichert werden. Die neuen Lagen der Zahnflanken 5 und 6 sind gestrichelt
in Fig, 1 dargestellt und durch 8 und 9 gekennzeichnet.
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Anschließend erfolgt im Rechner 7 die Ermittlung der Abtastkennlien
Yp = f (J) und YM = f (#) ) der beiden Taster 1 und 2. Mit Hilfe dieser gewonnenen,
für das betreffende Meßobjekt charakteristischen Kennlinien werden beim Weiterteilen
des Meßobjektes um vorgegebene Teilungsintervalle die auf den Kennlinien beliebig
verteilten Meßwerte auf die zu Beginn der Messung eingestellten Ausgangsmeßwerte
Ypo und YMo transformiert Dabei ist es gleichgültig, ob statisch oder dynamisch
abgetastet wird. Durch Mittelwertbildung der transformierten Meßwerte wird ein fehlerfreier
Mittelwert und daraus die Verzahnungsparameter oder -abweichungen ermittelt, die
durch eine Ausgabeeinheit 10 angezeigt oder aufgezeichnet werden.
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Anhand eines Beispiels soll das Verfahren erläutert werden. Bei Evolventenverzahnungen
stellen die ermittelten Kennlinien v- = f ( S) und YM = f (#) im Bereich geringer
Drehungen# Geraden dar, die Ausgleichsgeraden analog sind und eine einfache und
rasche Transformation der Meßwerte auf die Ausgangslage gestatten. Zur Vereinfachung
sind deshalb in Fig. 2 die Abtastkennlinien der Taster 1 und 2 und Meßwertgeber
3 und 4 in einem gemeinsamen Koordinatensystem als Geraden dargestellt.
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Zu Beginn der Messung wird der Meßwertgeber 1 auf den Ausgangsmeßwert
P0 und der Meßwertgeber 2 auf den Ausgangsmeßwert M0 eingestellt. Sie dienen als
Bezugswerte der Messung. Bei der Messung des Meßobjektes während seiner Drehung
um # werden Meßwerte P. und M. ermittelt. Bei der Transformation der Meßwerte P.
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und Mi sind der Meßwert Pi um den libszissenabschnitt Po Pi und der
Meßwert Mi um den gleichgroßen Abschnitt MKI Mi zu verschieben, so daß auf diese
Weise ein korrigierter Meßwert h MKi erhalten wird. Im Rechner 7 werden ferner Anfangsmeßwert
Mo und Meßwert 17£Ki zu
einem fehlerfreien Mittelwert und mit dessen
Hilfe die charakteristischen Abweichungen des Meßobjektes berechnest.