WO2004034010A1 - Verfahren und anordnung zur aufzeichnung und auswertung von messdaten einer getriebeprüfeinrichtung - Google Patents

Verfahren und anordnung zur aufzeichnung und auswertung von messdaten einer getriebeprüfeinrichtung Download PDF

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WO2004034010A1
WO2004034010A1 PCT/AT2003/000295 AT0300295W WO2004034010A1 WO 2004034010 A1 WO2004034010 A1 WO 2004034010A1 AT 0300295 W AT0300295 W AT 0300295W WO 2004034010 A1 WO2004034010 A1 WO 2004034010A1
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measurement
data
values
gear
tooth flank
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PCT/AT2003/000295
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French (fr)
Inventor
Anton Maierhofer
Original Assignee
M & R Automation Gmbh
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M13/00—Testing of machine parts
    • G01M13/02—Gearings; Transmission mechanisms
    • G01M13/021—Gearings
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B5/00—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques
    • G01B5/14—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques for measuring distance or clearance between spaced objects or spaced apertures
    • G01B5/16—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques for measuring distance or clearance between spaced objects or spaced apertures between a succession of regularly spaced objects or regularly spaced apertures
    • G01B5/166—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques for measuring distance or clearance between spaced objects or spaced apertures between a succession of regularly spaced objects or regularly spaced apertures of gear teeth

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for recording and evaluating measurement data of a gearbox testing or measuring device, in particular for measuring the backlash of gearwheels.
  • Modern gearboxes are subject to high requirements with regard to load capacity, service life and noise behavior, among other things. posed. For this reason, it is important to subject the gearbox manufacturing or assembly process to constant control and inspection in order to keep deviations and tolerances as low as possible and thus to ensure the required quality.
  • the static measurement method does not meet these requirements. Therefore dynamic measuring methods are used for high quality requirements. A large number of measured values are recorded during the revolutions of the gearwheels, each tooth is measured against every possible tooth. If there is no 1: 1 gear ratio, a large number of revolutions are required.
  • the object of the present invention is to provide a method for acquiring the measurement data of a dynamic test of the backlash of gears. It is also the object of the invention to provide a device for carrying out this method.
  • the main advantage of the invention is to be seen in the fact that the detection of rotary encoder signals on the drive shaft and on the output shaft and their electronic further processing make it possible, when the drive shaft is forced to rotate, for the angular deviation of the output shaft to the drive shaft at any time and for every gear-tooth pairing for the dynamic testing of the backlash with the high accuracy desired in modern gearboxes.
  • the angular deviations of the opposing tooth flanks can also be detected by reversing the direction of rotation, whereby a determination of the tooth flank play is possible.
  • the encoder signals are digitized and stored in a data buffer, which makes them easily accessible for further processing and the measured values can be recorded independently of the cycle of a further evaluation unit.
  • the deletion of the data buffer prevents errors in the measured value acquisition from occurring during subsequent measurement runs, so that this error remains undetected.
  • the PROFIBUS is a manufacturer-independent, open fieldbus according to the international standard EN 50170. It is advantageous that when connecting sensors via fieldbus systems, the cabling effort and the number of lines between the measuring device and the subsequent electronics are minimized.
  • the electrical properties of the PROFIBUS-DP correspond to the RS-485 standard, so it is Extensions or additions can be carried out particularly easily, for example using other computer systems as evaluation units.
  • Continuous measurement series can be formed from the transferred contents of the data buffer, which simplifies a clear assignment of the individual values to the individual measurement positions for later evaluation in the case of a large number of transferred data buffers.
  • Evaluation unit is subtracted or displayed visually, in particular as a continuous curve. This enables a simple control, or an overall view, of the range of fluctuation or the uniformity of the rotation imposed by the drive train on the drive train. This means that even non-specially trained personnel can easily be checked.
  • this named embodiment variant can also be carried out in the opposite direction of rotation, which makes it possible to calculate a real tooth flank backlash from the difference from the data sets obtained for both directions of rotation, which provides information about the dynamic tooth flank backlash.
  • the gearbox can be evaluated quickly and safely.
  • the data obtained can be archived for later retrieval for complaint or control purposes, which in such cases allows a quick and simple statement about the quality of the delivered gear.
  • the data obtained affect the assembly system itself. It is advantageous here that by comparing this data with the measurement results of the measurement of the gear housing or the gearwheels before assembly to the finished drives, an optimization of the assembly system and the assembly process with regard to the achievable tolerances and thus the quality is possible.
  • the object of the invention is also independent of this by a device for recording and evaluating measurement data of a transmission test or measurement device, in particular for measuring the backlash of gear gears, an input shaft and an output shaft being arranged on the drive on the gear unit to be measured - And on the output shaft a rotary encoder for detecting the angular position is arranged, which scans the current position of a shaft at predetermined times and delivers a signal corresponding to this position and the outputs of the two rotary encoders are connected to a detection unit.
  • the advantage here is that it makes it possible to determine the angular deviation of the output shaft to the drive shaft at any time and for each gear position, thereby making it possible to dynamically check the backlash with the high accuracy desired in modern gearboxes.
  • the outputs of the data buffer are connected to a data transmission interface, in particular a Profibus-DP interface. place, connected.
  • a data transmission interface in particular a Profibus-DP interface. place, connected.
  • the Profibus-DP itself offers the advantages of simple cabling and standardized electrical properties. This helps to reduce costs and offers the possibility of easy integration into the other parts of the system.
  • the type of data transmission interface should not be limited to a Profibus-DP, but other bus systems that meet the electrical and speed requirements can also be used.
  • FIG. 1 shows a first embodiment variant of the method according to the invention, as a block diagram
  • FIG. 2 shows an embodiment variant of the method according to FIG. 1 as a flow diagram
  • FIG. 3 shows the basic device for recording and evaluating measurement data of a transmission test or measuring device, as a block diagram
  • Fig. 4 shows an embodiment of the device according to Fig. 3, as a block diagram.
  • FIG. 1 shows a first embodiment variant of the method according to the invention as a block diagram.
  • Detection units 1 and 2 are each assigned to an input shaft 3 and an output shaft 4, on which rotary encoders 5 and 6 are arranged in addition to the gear wheels.
  • a gear 7 to be tested additionally contains various bearings and contact elements, which are not shown here.
  • the rotary encoders 5, 6 deliver absolute values of the angular position of the drive shaft 3, or of the output shaft 4, but can also be designed as incremental encoders that deliver pulse signals, the frequency of which depends on the set speed of the gear 7 to be tested and the angular resolution of the one used encoders
  • the rotary encoder 5 arranged on the drive shaft 3 scans the values for the current angular position of the shaft. These signals can be, for example, photoelectric, magnetic, optical or purely electrical in nature. Exactly such values are felt by the
  • Output shaft 4 arranged second encoder 6. Both values are recorded by the recording units 1 and 2 at predetermined times and are available for further use.
  • a preliminary measurement 21 begins after waiting for an adjustable running-in time 20.
  • the unit is driven at a predetermined speed n.
  • the zero crossing evaluation is carried out analogously to step 22.
  • step 24 these two values are written into a data buffer, for example containing 2 times 50 values, and the counter i is increased by 1.
  • steps 22 and 23 are continued. If it does, the content of the buffer is passed on to a further evaluation unit via a data bus, in particular via a Profibus-DP network, the counter i and the buffer are deleted. In the evaluation unit, two consecutive measurement series X j and Y j are formed from these different, for example 2 times 50 value data blocks X; and Y ;.
  • Step 27 checks whether the flow measurement or the return measurement has just been carried out.
  • step 29 forwards to steps 22 and 23.
  • step 30 If the flow measurement has ended, the direction of rotation is reversed in step 30 and the return measurement 32 is started after waiting for the run-in time 31.
  • Steps 22 to 26 are carried out analogously to the preliminary measurement, but step 27 passes on to step 33.
  • step 34 leads back to steps 22 and 23.
  • FIG. 3 shows a basic device for recording and evaluating measurement data from a gearbox testing or measuring device as a block diagram.
  • the gear 7 to be tested is shown with the two rotary encoders 5 and 6, which record the current angular positions of the input and output shafts 3, 4.
  • the detection units 1, 2 are connected to the outputs of the rotary encoders 5, 6 and generate a signal, preferably an electrical signal, which is proportional to the angular position.
  • Counting devices 8, 9 provide the data for determining the complete revolutions, which in turn are fed to the detection units 1, 2.
  • the device is advantageously designed such that the electronic elements used are arranged on one or more flat circuit boards.
  • This board can be designed independently with regard to its energy supply and interfaces, ie it can be integrated in a large number of measuring systems. It is also possible to design this board in the form of a plug-in card for commercially available computers. The necessary Supply voltages and the circuit board itself are not shown in Fig. 3.
  • Analog / digital converters 10 and 11 convert the rotary encoder values detected by the two detection units 1 and 2 into corresponding digital values and provide these values at their outputs for their further use.
  • a clock generator 12 controls the two detection units 1 and 2, as well as the two analog / digital converters 10 and 11, with respect to the desired detection or conversion frequency.
  • FIG. 4 shows a further embodiment variant of the device according to FIG. 3 as a block diagram.
  • the detection units 1, 2 are connected to the outputs of the rotary encoders 5, 6 and generate a signal, preferably an electrical signal, which is proportional to the angular position.
  • the two counting devices 8, 9 provide the data for determining the complete revolutions, which in turn are fed to the detection units 1, 2.
  • the preferably electrical signals are digitized in the analog / digital converters 10 and 11 connected to the outputs of the detection units 1 and 2.
  • a microcontroller 13 periodically reads the outputs of the analog / digital converters 10, 11, evaluates the number of zero crossings and stores the received or calculated data in a data buffer 14.
  • the clock generator 12 controls the microcontroller 13, the two acquisition units 1 and 2, and the two analog / digital converters 10 and 11, with respect to the desired acquisition or. Conversion frequency.
  • the microcontroller 13 it is advantageously possible for the microcontroller 13 to have a plurality of electronic components groups, such as the analog / digital converter 10, 11 or the data buffer 14 of the device according to the invention combined.
  • the necessary energy sources are not shown in Fig. 4.
  • the data buffer 14 is connected to a data transmission interface 15, in particular a Profibus-DP interface, via corresponding bus lines 16 with an evaluation unit 17, in particular an IBM-compatible PC.
  • the evaluation unit 17 takes over further processing or evaluation of the data, visualizes it with a display unit 18 and saves the data in a storage unit 19 for later use for control or complaint purposes.

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Abstract

Die Erfindung betrifft Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Aufzeichnung und Auswertung von Messdaten einer Getriebeprüf- bzw. Messvorrichtung, insbesondere zur Vermessung des Zahnflankenspiels von Getriebezahnrädern. Jeweils an der Antriebs- und an der Abtriebswelle (3, 4) des zu vermessenden Getriebes (7) ist ein Drehgeber (5, 6) zum Erfassen der Winkelstellung angeordnet, der zu vorgegebenen Zeitpunkten die aktuelle Stellung einer Welle des Getriebes abtastet und ein dieser Stellung entsprechendes Signal liefert, die beide erfasst werden und in digitalisierter Form einer weiteren Verarbeitung und Auswertung zugeführt werden. Die Messung des Zahnflankenspiels wird dynamisch und in der Montagelinie integriert durchgeführt. Aus der Differenz einer Vor- und Rücklaufmessung kann das Zahnflankenspiel berechnet werden.

Description

Verfahren und Anordnung zur Aufzeichnung und Auswertung von Messdaten einer Getriebeprüfeinrichtung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Aufzeichnung und Auswer- tung von Messdaten einer Getriebeprüf- bzw. Messvorrichtung, insbesondere zur Vermessung des Zahnflankenspiels von Getriebezahnrädern.
Bei der üblichen Prüfung von Getrieben, insbesondere des Zahnflankenspiels, wird bislang die sogenannten statische Meßmethode der Einflankenwälzprüfung angewandt. Dabei wird das Zahnflankenspiel (= Verdrehflankenspiel) nur in einigen wenigen Eingriffsstellungen der zu messenden Zahnräder, zum Beispiel mittels Inkrementalgebern oder Drehwinkelgebern vermessen. Die dabei anfallenden Datenmengen sind dementsprechend gering. Eine derartige Meßmethode ist unkritisch bezüglich der Datenerfassung, -Übertragung und -Verarbeitung hinsichtlich Speicherbedarf und Geschwindigkeit.
An moderne Getriebe werden hohe Anforderungen hinsichtlich der Tragfähigkeit, Lebensdauer, sowie des Geräuschverhaltens u.a. gestellt. Aus diesem Grund ist es wichtig, den Pro- zess der Getriebeherstellung, bzw. Montage, einer ständigen Kontrolle und Prüfung zu unterziehen, um Abweichungen und Toleranzen möglichst gering zu halten und somit die erfor- derliche Qualität zu gewährleisten. Diesen Anforderungen genügt die statische Meßmethode grundsätzlich nicht. Daher kommen bei hohen Qualitätsansprüchen dynamische Meßmethoden zum Einsatz. Dabei wird während den Umdrehungen der Zahnräder eine Vielzahl von Messwerten aufgenommen, jeder Zahn wird gegen jeden möglichen Zahn vermessen. Dazu sind, falls keine 1 : 1 Übersetzung vorliegt, eine Vielzahl von Umdrehungen notwendig.
Aufgrund der geforderten hohen Messgenauigkeit bei der Vermessung von Zahnrädern im Mikrometerbereich, fallen beispielsweise während einer Zahnradumdrehung von 360° bis zu 360.000 Datensätze zur Verarbeitung an. Wird die Messung selbst zusätzlich „in-line", also in die Montagelinie integriert, durchgeführt, so fallen enorme Datenmengen zur Aufzeich- nung und Auswertung an. Durch eine Integration in den Montageprozess muss der Messpro- zess selbst in der Taktzeit der übrigen Montagelinie durchgeführt werden, was eine schnelle Signalverarbeitung wünschenswert macht. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Erfassung der Messdaten einer dynamischen Prüfung des Zahnflankenspiels von Getrieben anzugeben. Außerdem ist es die Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zur Durchfuhrung dieses Verfahrens zu schaffen.
Die Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens anhand der Merkmale des Kennzeichenteiles des Patentanspruches 1 und im Hinblick auf die Vorrichtung anhand der Merkmale des Kennzeichenteiles des Anspruches 14 gelöst, wobei die Unteransprüche vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes zeigen.
Der wesentliche Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, dass es durch die Erfassung von Drehgebersignalen an der Antriebs- und an der Abtriebswelle und deren elektronische Weiterverarbeitung möglich wird, bei einer aufgezwungen Drehung der Antriebswelle, die Winkelabweichung der Abtriebswelle zur Antriebswelle zu jedem Zeitpunkt und für jede Zahn- rad-Zahn Paarung, für die dynamische Prüfung des Zahnflankenspiels mit bei modernen Getrieben gewünschter hoher Genauigkeit, zu erfassen. Ebenfalls können durch Drehrichtungsumkehr die Winkelabweichungen der gegenüberliegenden Zahnflanken erfasst werden, wodurch eine Bestimmung des Zahnflankenspiels möglich wird.
Gemäß einer AusfüJhrungsvariante ist vorgesehen, dass die Drehgebersignale digitalisiert und in einem Datenpuffer gespeichert werden, wodurch sie einer einfachen Weiterverarbeitung zugänglich werden und die Messwerte vom Takt einer weiteren Auswerteeinheit unabhängig aufgenommen werden können. Die Löschung des Datenpuffers verhindert, falls es bei nachfolgenden Messdurchläufen zu Fehlern in der Messwerterfassung kommt, dass dieser Fehler unbemerkt bleibt.
Zur weiteren Verarbeitung, bzw. Auswertung der Daten ist eine Übertragung über eine Profi- bus-DP Schnittstelle, bzw. über ein Profibus-DP Netz an eine weitere Auswerteeinheit, z.B. einen handelsüblichen IBM-kompatiblen PC möglich. Der PROFIBUS ist ein herstellerunab- hängiger, offener Feldbus nach der internationalen Norm EN 50170. Vorteilhaft ist, dass beim Anschluss von Sensoren über Feldbussysteme der Verkabelungsaufwand und die Anzahl der Leitungen zwischen Messgerät und Folge-Elektronik minimiert wird. Die elektrischen Eigenschaften des PROFIBUS-DP entsprechen dem RS-485-Standard, daher ist es besonders einfach Erweiterungen oder Ergänzungen durchzuführen, z.B. andere Rechner- systeme als Auswerteeinheit zu verwenden.
Aus den übertragenen Inhalten des Datenpuffers können fortlaufende Messreihen gebildet werden, wodurch bei einer Vielzahl von übertragenen Datenpuffern eine eindeutige Zuordnung der einzelnen Werte zu den einzelnen Messpositionen für eine spätere Auswertung vereinfacht wird.
In Weiterentwicklungen der eben genannten Ausführungsvarianten ist vorgesehen, dass der Messwert der Abtriebswelle vom korrespondierenden Wert der Antriebswelle in der weiteren
Auswerteeinheit subtrahiert wird bzw. visuell, insbesondere als fortlaufende Kurve, dargestellt wird. Dies ermöglicht auf einfache Weise eine Kontrolle, bzw. einen Gesamtüberblick, über die Schwankungsbreite bzw. die Gleichmäßigkeit der vom Antriebsstrang auf den Abtriebsstrang aufgezwungenen Verdrehung. Auch nicht speziell geschultem Personal ist somit eine einfache Kontrolle möglich.
Diese genannte Ausfuhrungsvariante kann gemäß Weiterentwicklungen auch in der entgegengesetzten Drehrichtung durchgeführt werden, wobei es dadurch möglich wird, ein reales Zahnflankenspiel aus der Differenz aus den für beide Drehrichtungen gewonnenen Daten- sätze zu errechnen, welches Aufschluss über das dynamische Zahnflankenspiel gibt.
Durch die Visualisierung dieser Kurven und durch Berechnung und Gegenüberstellung des minimalen, maximalen und mittleren Zahnflankenspiels mit minimal und maximal zulässigen Zahnflankenspielen kann schnell und sicher eine Bewertung der Getriebe erfolgen.
Nach einer Weiterbildung des Verfahrens kann zum späteren Abrufen zu Reklamations- oder Kontrollzwecken eine Archivierung der gewonnenen Daten durchgeführt werden, was in solchen Fällen eine schnelle und einfache Aussage über die Qualität des ausgelieferten Getriebes zulässt.
Möglich ist auch, das die gewonnenen Daten auf das Montagesystem selbst rückwirken. Vorteilhaft hierbei ist es, dass durch vergleichen dieser Daten mit den Messergebnissen der Vermessung der Getriebegehäuse bzw. der Zahnräder vor der Montage zum fertigen Ge- triebe, eine Optimierung des Montagesystems und des Montageprozesses hinsichtlich der erreichbaren Toleranzen und somit der Qualität möglich ist.
Die Aufgabe der Erfindung wird aber auch unabhängig davon durch eine Vorrichtung zur Aufzeichnung und Auswertung von Messdaten einer Getriebeprüf- bzw. -messvorrichtung, insbesondere zur Vermessung des Zahnflankenspiels von Getriebezahnrädern, wobei am zu vermessenden Getriebe eine Antriebswelle und eine Abtriebswelle angeordnet sind, an der Antriebs- und an der Abtriebswelle jeweils ein Drehgeber zum Erfassen der Winkelstellung angeordnet ist, der zu vorgegebenen Zeitpunkten die aktuelle Stellung einer Welle abtastet und ein dieser Stellung entsprechendes Signal liefert und die Ausgänge der beiden Drehgeber mit einer Erfassungseinheit verbunden sind, gelöst. Vorteilhaft dabei ist, dass es dadurch möglich ist, die Winkelabweichung der Abtriebs- zur Antriebswelle zu jedem Zeitpunkt und für jede Zahnräderstellung zu ermitteln und dadurch eine dynamische Prüfung des Zahnflankenspiels mit bei modernen Getrieben gewünschter hoher Genauigkeit möglich wird.
Vorteilhaft ist weiters, dass durch die Zähleinrichtungen zur Erfassung vollständiger Drehgeberumdrehungen die exakte Winkelstellung der Getriebewellen erfasst werden kann, unabhängig von der Bauart bzw. der Übersetzung des Drehgebers selbst.
Nach einer Weiterbildung der Vorrichtung wird durch die Umwandlung der Messsignale in Digitalwerte und deren Speicherung in einem Datenpuffer eine Weiterverarbeitung der Messdaten, insbesondere in elektronischen Rechenanlagen, einfach möglich. Vorteilhaft dabei ist, dass die erfassten und digital umgewandelten Messwerte zunächst nur in den Datenpuffer geschrieben werden und diese Datenspeicherung daher zunächst unabhängig von einer nachgeschalteten Auswerteeinheit, insbesondere einem IBM-kompatiblen PC, arbeiten kann. Damit wird das Problem hoher Busbelastung reduziert, da einerseits die Messdaten selbst nicht einzeln an eine Auswerteeinheit geschickt werden müssen, und somit die Headerinformation und andere Bussteuerungssignale nicht für jeden Wert extra anfallen, andererseits eventuell vorhandene andere Geräte am Bus bei Paketübertragung das Timing der Übertra- gung nicht in dem Maße stören können, als dies bei einer Einzelübertragung der Fall wäre.
Gemäß einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind die Ausgänge des Datenpuffers mit einer Datenübertragungsschnittstelle, insbesondere einer Profibus-DP Schnitt- stelle, verbunden. Der Profibus-DP selbst bietet die Vorteile einer einfachen Verkabelung und standardisierter elektrischer Eigenschaften. Dies hilft Kosten zu senken und bietet die Möglichkeit einer einfachen Integration in die restlichen Anlagenteile. Die Art der Datenübertragungsschnittstelle soll aber nicht auf einen Profibus-DP beschränkt sein, sondern sind auch andere Bussysteme, die den elektrischen und Geschwindigkeitsanforderungen genügen, einsetzbar.
Durch die Bildung der Auswerteeinheit durch einen IBM-kompatiblen PC ist es auf einfache Weise möglich die erhaltenen Daten weiterzuverarbeiten, auszuwerten, zu archivieren und graphisch darzustellen. Möglich ist weiters, statt des IBM-kompatiblen PCs jeden handelsüblichen Computer einzusetzen.
Das erfindungsgemäße Verfahren und die zugehörige Vorrichtung sollen mit nachfolgenden AusfüJhrungsbeispielen und anhand von Figuren näher erläutert werden.
Hierbei zeigen jeweils in schematisch vereinfachter Darstellung:
Fig. 1 eine erste Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens, als Blockschaltbild;
Fig. 2 eine Ausfuhrungsvariante des Verfahrens nach Fig.l, als Flussdiagramm;
Fig. 3 die prinzipielle Vorrichtung zur Aufzeichnung und Auswertung von Messdaten einer Getriebeprüf- bzw. Messvorrichtung, als Blockschaltbild;
Fig. 4 eine Ausfuhrungsvariante der Vorrichtung nach Fig. 3, als Blockschaltbild.
Einführend sei festgehalten, dass in den unterschiedlich beschriebenen Ausfuhrungsformen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen versehen werden, wobei die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sinngemäß auf gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragen werden können. Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z.B. oben, unten, seitlich usw. auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen und sind bei einer Lageänderung sinngemäß auf die neue Lage zu übertragen. Weiteres können auch Einzelmerkmale oder Merkmalskombinationen aus den gezeigten und beschriebenen unterschiedlichen Ausführungsbeispielen für sich eigenständige, erfinderische oder erfindungsgemäße Lösungen darstellen.
Fig. 1 zeigt eine erste Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens als Blockschaltbild.
Erfassungseinheiten 1 und 2 sind jeweils einer Antriebswelle 3 und einer Abtriebswelle 4 zugeordnet, auf denen neben den Zahnrädern, jeweils Drehgeber 5 und 6 angeordnet sind.
Ein zu prüfendes Getriebe 7 beinhaltet unter anderem zusätzlich verschiedene Lager und Anlageelemente, die hier nicht dargestellt sind. Die Drehgeber 5, 6 liefern Absolutwerte der Winkelstellung der Antriebswelle 3, bzw. der Abtriebs welle 4, können aber auch als Inkre- mentalgeber ausgeführt sein, die Impulssignale liefern, deren Frequenz von der eingestellten Drehzahl des zu prüfendes Getriebes 7 und der Winkelauflösung der verwendeten Drehgeber
5, 6 abhängt.
Der an der Antriebswelle 3 angeordneter Drehgeber 5 tastet die Werte für die momentane Winkelstellung der Welle ab. Diese Signale können beispielsweise photoelektrischer, mag- netischer, optischer oder rein elektrischer Natur sein. Eben solche Werte tastet der an der
Abtriebswelle 4 angeordnete zweite Drehgeber 6 ab. Beide Werte werden dabei zu vorgegebenen Zeitpunkten von den Erfassungseinheiten 1 und 2 erfasst und stehen ihrer Weiterverwendung zur Verfügung.
Fig. 2 zeigt ein Flussdiagramm einer Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens. Um die Beschreibung nicht unnötig umfangreich zu gestalten, zeigt dieses Flussdiagramm einen möglichen Gesamtverfahrensablauf unter Einbeziehung der möglichen Weiterbildungen der Erfindung.
Nach einem Startimpuls, der mit Anlaufen des Getriebes 7 gegeben wird, beginnt, nach Abwarten einer einstellbaren Einlaufzeit 20, eine Vorlaufmessung 21. Das Aggregat wird dabei mit einer vorgegebenen Drehzahl n angetrieben. Im Verfahrensschritt Nr. 22 werden die Daten des Drehgebers 5 der Antriebswelle 3 ausgelesen und der momentane Winkelwert Xj (z.B. i=l) von der Erfassungseinheit 1 erfasst. Diese Signale werden in Digitalwerte umgewandelt. Weiters werden die Nulldurchgänge, d.h. die erfolgten ganzen Umdrehungen werden erfasst, digitalisiert und gezählt. Dieser Wert wird mit 360 ° multipliziert und zum Drehgeberwert addiert.
Im Schritt 23 werden zeitgleich die Daten des Drehgebers 6 der Abtriebswelle 4 ausgelesen und der momentane Winkelwert Y; (z.B. i=l) von der Erfassungseinheit 2 erfasst. Die Nulldurchgangsauswertung dazu erfolgt analog zu Schritt 22.
Im Schritt 24 werden diese beiden Werte in einen beispielsweise 2 mal 50 Werte fassenden Datenpuffer geschrieben und der Zähler i um 1 erhöht.
Falls der Datenpuffer, wie in Schritt 25 geprüft wird, danach noch nicht vollständig beschrie- ben ist, wird mit den Schritten 22 und 23 fortgefahren. Falls doch, wird der Inhalt des Puffers über einen Datenbus, insbesondere über ein Profibus-DP Netz, an eine weitere Auswerteeinheit weitergegeben, der Zähler i und der Puffer werden gelöscht. In der Auswerteeinheit werden aus diesen verschiedenen, beispielsweise 2 mal 50 Werte - Datenblöcken X;und Y;, zwei fortlaufende Messreihen Xj und Yj gebildet.
Schritt 27 prüft, ob gerade die Vorlaufmessung oder die Rücklaufmessung durchgeführt wurde. Im Falle der Vorlaufmessung folgt im Schritt 28 in der Auswerteeinheit 13 eine Berechnung der Differenzwerte der beiden Messreihen Xj und Yj, Kj = Xj — Yj • Physikalisch bedeuten diese Differenzwerte die Schwankungen der Verdrehwinkel der Wellen 3 und 4 auf- grund von Maßungenauigkeiten der Zahnradzähne. Weiteres erfolgt eine graphische Darstellung dieser Werte Kj durch eine Auswerteeinheit 17.
Schritt 29 leitet im Falle, dass die Vorlaufmessung noch nicht zu Ende ist, zu den Schritten 22 und 23 weiter.
Falls die Vorlaufmessung beendet ist, wird im Schritt 30 die Drehrichtung umgekehrt und nach dem Abwarten der Einlaufzeit 31 die Rücklaufmessung 32 gestartet. Die Schritte 22 bis 26 erfolgen analog zur Vorlaufmessung, Schritt 27 leitet jedoch zu Schritt 33 weiter. Hier erfolgt in der Auswerteeinheit wieder eine Berechnung der Differenzwerte der beiden Messreihen Xj und Yj, Lj =Xj - Yj . Physikalisch bedeuten diese Differenzwerte wiederum die Schwankungen der Verdrehwinkel der beiden Wellen 3 und 4 aufgrund von Maßungenauigkeiten der Zahnradzähne, diesmal j edoch auf der gegenüberliegenden Zahnradzahnseite. Wiederum erfolgt eine graphische Darstellung dieser Werte Lj durch die Auswerteeinheit 17.
Parallel dazu erfolgt die Berechnung des realen Zahnflankenspiels ZFSj = (Kj - Lj)f aus der Differenz der Vorlaufmessung zur Rücklaufmessung, noch multipliziert mit dem Teilkreis- faktor f und erfolgt vorher eine Anpassung der Werte Kj und Lj, dahingehend, dass eine Datenreihe praktisch umgedreht werden muss, da aufgrund der Drehrichtungsumkehr der letzte Wert von Kj mit dem ersten Wert von Lj korrespondiert.
Schritt 34 fuhrt, falls die Rücklaufmessung noch nicht beendet ist, zurück zu den Schritten 22 und 23.
Fig. 3 zeigt eine prinzipielle Vorrichtung zur Aufzeichnung und Auswertung von Messdaten einer Getriebeprüf- bzw. Messvorrichtung als Blockschaltbild dargestellt.
In dieser Fig. ist das zu prüfende Getriebe 7 mit den beiden Drehgebern 5 und 6 gezeigt, die die aktuellen Winkelstellungen der Antriebs und Abtriebswelle 3, 4 aufnehmen.
An den Ausgängen der Drehgeber 5, 6 sind die Erfassungseinheiten 1, 2 angeschlossen, die ein der Winkelstellung proportionales, vorzugsweise elektrisches, Signal erzeugen. Zählein- richtungen 8, 9 stellen die Daten zur Ermittlung der vollständigen Umdrehungen bereit, die wiederum den Erfassungseinheiten 1, 2 zugeführt werden.
Die Vorrichtung ist vorteilhafterweise so ausgeführt, dass die verwendeten elektronischen Elemente auf einer oder mehreren Flachleiterplatinen angeordnet werden. Diese Platine kann hinsichtlich ihrer Energieversorgung und Schnittstellen eigenständig ausgeführt sein, d.h. sie kann in eine Vielzahl von Meßsystemen integriert werden. Weiteres ist es möglich, diese Platine in Form einer Steckkarte für handelsübliche Computer auszuführen. Die notwendigen Versorgungsspannungen und die Platine selbst sind in Fig. 3 nicht dargestellt.
Analog/Digital-Wandler 10 und 11 wandeln die von den beiden Erfassungseinheiten 1 und 2 erfassten Drehgeberwerte in entsprechende Digitalwerte um und stellen diese Werte an ihren Ausgängen zu ihrer Weiterverwendung bereit.
Ein Taktgeber 12 steuert die beiden Erfassungseinheiten 1 und 2, sowie die beiden Analog/Digital-Wandler 10 und 11, bezüglich der gewünschten Erfassungs- bzw. Umwandlungsfrequenz an.
Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsvariante der Vorrichtung nach Fig. 3 als Blockschaltbild.
In dieser Fig. ist wiederum das zu prüfende Getriebe 7 mit den beiden Drehgebern 5 und 6 gezeigt, die die aktuellen Winkelstellungen der Antriebs- und Abtriebswelle 3, 4 erfassen.
An den Ausgängen der Drehgeber 5, 6 sind die Erfassungseinheiten 1, 2 angeschlossen, die ein der Winkelstellung proportionales, vorzugsweise elektrisches, Signal erzeugen. Die beiden Zähleinrichtungen 8, 9 stellen die Daten zur Ermittlung der vollständigen Umdrehungen bereit, die wiederum den Erfassungseinheiten 1, 2 zugeführt werden.
Das Digitalisieren der vorzugsweise elektrischen Signale erfolgt in den an den Ausgängen der Erfassungseinheiten 1 und 2 angeschlossenen Analog/Digital - Wandlern 10 und 11.
Ein MikrokontroUer 13 liest periodisch die Ausgänge der Analog/Digital-Wandler 10, 11 aus, wertet die Anzahl der Nulldurchgänge aus und legt die erhaltenen, bzw. berechneten Daten in einem Datenpuffer 14 ab.
Der Taktgeber 12 steuert den Mikrocontroller 13, die beiden Erfassungseinheiten 1 und 2, sowie die beiden Analog/Digital-Wandler 10 und 11 , bezüglich der gewünschten Erfassungsbzw. Umwandlungsfrequenz an.
Vorteilhafterweise ist es möglich, dass der MikrokontroUer 13 mehrere elektronische Bau- gruppen, wie z.B. die Analog/Digital-Wandler 10, 11 oder den Datenpuffer 14 der erfindungsgemäßen Vorrichtung in sich vereint. Die notwendigen Energiequellen sind in Fig. 4 nicht dargestellt.
Der Datenpuffer 14 ist mit einer Datenübertragungsschnittstelle 15, insbesondere einer Profibus-DP Schnittstelle, über entsprechende Busleitungen 16 mit einer Auswerteeinheit 17, insbesondere einem IBM-kompatiblen PC, verbunden. Die Auswerteeinheit 17 übernimmt eine Weiterverarbeitung, bzw. Auswertung der Daten, visualisiert diese mit einer Anzeigeeinheit 18 und sichert die Daten in einer Speichereinheit 19 zur späteren Verwendung zu Kontroll- oder Reklamationszwecken.
Die einzelnen in den Fig. 1; 2; 3; 4 gezeigten Ausführungen können den Gegenstand von eigenständigen, erfindungsgemäßen Lösungen bilden. Die diesbezüglichen erfindungsgemäßen Aufgaben und Lösungen sind den Detailbeschreibungen dieser Figuren zu entnehmen.
Bezugszeichenaufstellung
Erfassungseinheit
Erfassungseinheit
Antriebswelle
Antriebswelle
Drehgeber
Drehgeber
Getriebe
Zähleinrichtung
Zähleinrichtung
Analog/Digital-Wandler
Analog/Digital-Wandler
Taktgeber
MikrokontroUer
Datenpuffer
Datenübertragungsschnittstelle
Busleitung
Auswerteeinheit
Anzeigeeinheit
Speichereinheit
Schritt
Schritt
Schritt
Schritt
Schritt
Schritt
Schritt
Schritt
Schritt
Schritt
Schritt
Schritt
Schritt
Schritt
Schritt

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Verfahren zur Aufzeichnung und Auswertung von Messdaten einer Getriebeprüfbzw. Messvorrichtung, insbesondere zur Vermessung des Zahnflankenspiels von Getriebe- Zahnrädern, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils an der Antriebs- und an der Abtriebswelle
(3, 4) des zu vermessenden Getriebes (7) ein Drehgeber (5, 6) zum Erfassen der Winkelstellung angeordnet ist, der zu vorgegebenen Zeitpunkten die aktuelle Stellung einer Welle des Getriebes abtastet und ein dieser Stellung entsprechendes Signal liefert.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden erfassten Signale der Drehgeber (5, 6) in Digitalwerte X und Y umgewandelt und in einen Datenpuffer (14) geschrieben werden, bei vollem Datenpuffer (14) der Inhalt an eine Auswerteeinheit (17) zu einer Weiter- und Endverarbeitung übertragen wird und gegebenenfalls der Datenpuffer (14) anschließend gelöscht wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Inhalt des Datenpuffers (14) über ein Profibus-DP-Netz an die Auswerteeinheit (17), insbesondere an einen IBM-kompatiblen PC, übertragen wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass in der Auswerteeinheit (17) aus den übertragenen Inhalten des Datenpuffers (14) zwei fortlaufende Messreihen X; und Yj gebildet werden.
5. Verfahren nach Ansprach 4, dadurch gekennzeichnet, dass in der Auswerteeinheit (17) die Differenz X-Y der Werte der beiden Messreihen Xj und Yj gebildet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass diese Differenzwerte visuell, insbesondere als fortlaufende Kurve, dargestellt werden.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach einer ziehenden Messung (Vorlaufmessung) in einer Drehrichtung, ein weiterer Messdurchlauf mit einer schiebenden Messung (Rücklaufinessung) in der entgegengesetzten Drehrichtung, durchgeführt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass aus den Daten der schiebenden Messung die Differenz X- Y der Werte der beiden Messreihen X; und Yj gebildet wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass während der schiebenden Messung, parallel zur Differenzberechnung der Messwerte Xj und Yj , die Berechnung des realen Zahnflankenspieles für jeden Messpunkt durchgeführt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl die Werte aus der Differenzberechnung, als auch die berechneten Werte des realen Zahnflankenspieles visuell, insbesondere als fortlaufende Kurven, dargestellt werden.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass anhand der Daten eine Beurteilung des realen Zahnflankenspieles durch Berechnung und Gegenüberstellung des minimalen, maximalen und mittleren Zahnflankenspiels, mit minimal und maximal zulässi- gen Zahnflankenspielen, durchgeführt wird.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die gewonnenen Daten auf einem Speichermedium (19) archiviert werden, insbesondere zum späteren Abrufen zu ReJklamations- oder Kontrollzwecken.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die gewomienen Daten auf ein Getriebemontagesystem rückwirken und somit zu dessen Optimierung herangezogen werden.
14. Vorrichtung zur Aufzeichnung und Auswertung von Messdaten einer Getriebeprüfbzw, -messvorrichtung, insbesondere zur Vermessung des Zahnflankenspiels von Getriebe- zahnrädern, wobei am zu vermessenden Getriebe eine Antriebswelle (3) und eine Abtriebswelle (4) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils an der Antriebs- und an der Abtriebswelle (3, 4) des zu vermessenden Getriebes (7) ein Drehgeber (5, 6) zum Erfassen der Winkelstellung angeordnet ist, der zu vorgegebenen Zeitpunkten die aktuelle Stellung einer Welle abtastet und ein dieser Stellung entsprechendes Signal liefert und die Ausgänge der beiden Drehgeber (5, 6) mit jeweils einer Erfassungseinheit (1, 2) verbunden sind.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere Zähleinrichtungen (8, 9) zur Erkennung und Zählung von vollständigen Umdrehungen der Drehgeber (5, 6) vorgesehen sind.
16. Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgänge der Erfassungseinheiten (1, 2) über Analog/Digital-Wandler (10, 11) mit Eingängen eines Datenpuffers (14) verbunden sind.
17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Datenpuffer (14) an eine Datenübertragungsschnittstelle (15), insbesondere an eine Profibus-DP Schnittstelle, angebunden ist.
18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass eine Auswerteeinheit (17) über ein Profibusnetz mit der Profibus-DP Schnittstelle verbunden ist.
19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit
(17) durch einen IBM-kompatiblen PC gebildet ist.
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