DE2334772A1 - Testing appts. for gearwheels - uses device which brings in mesh two gears designed to operate together, and has two shafts - Google Patents
Testing appts. for gearwheels - uses device which brings in mesh two gears designed to operate together, and has two shaftsInfo
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Abstract
Description
SIEMENS AKTIEUGESELLS GHAiT München 2, den "-·-'-- ■SIEMENS AKTIEUGESELLS GHAiT München 2, the "- · -'-- ■
Berlin und München Wittelsbacherplatz 2Berlin and Munich Wittelsbacherplatz 2
j 4^ / r; j 4 ^ / r;
Das in der Praxis am weitesten verbreitete Verfahren zur Prüfung von Zahnrädern stellt die sogenannte Zweiflanken-Wälzprüfung dar, bei der das zu prüfende Zahnrad entweder mit einem Lehrzahnrad oder mit dem ihm für den späteren Zusammenbau zugedachten Gegenrad unter Federkraft spielfrei abgerollt wird. Dabei bewirken Rundlauf- und Verzahnungsfehler Achsabstands Schwankungen, die mit Hilfe geeigneter Prüf- und Registriergeräte gemessen und aufgezeichnet werden können. Diese Aufzeichnungen ergeben charakteristische Kurvenverläufe, aus denen unter Berücksichtigung empirischer Erfahrungswerte auf das Verhalten des Zahnradpaares nach Zusammenbau,beispielsweise im Hinblick auf Haltbarkeit oder Geräuschentwicklung, geschlossen werden kann. Diese Aussagen sind allerdings verhältnismäßig ungenau, da die Abrollverhältnisse bei der Zweiflanken-Wälzprüfung dem späteren Betriebszustand nur sehr entfernt ähneln; die Verzahnungen der beiden Zahnräder greifen nämlich bei dieser Wälzprüfung spiellos ineinander, so daß dabei Plankenbereiche abgewälzt werden, die im eigentlichen Betrieb außerhalb des Eingriffsbereiches liegen.The most widespread method for testing gears in practice is the so-called two-flank rolling test where the gear to be tested either with a master gear or with it for later assembly the intended mating gear is unrolled without play under spring force. Concentricity and toothing errors cause center distance Fluctuations that can be measured and recorded with the help of suitable testing and recording devices. These Recordings result in characteristic curves which taking into account empirical values on the behavior of the gear pair after assembly, for example with regard to durability or noise development, can be closed. However, these statements are relatively imprecise, since the rolling conditions in the two-flank rolling test resemble the later operating state only very slightly; the teeth of the two gears engage namely in this rolling test without play in each other, so that plank areas are rolled off that in the actual Operation are outside the intervention area.
Obwohl in der Praxis bislang nicht oder nur vereinzelt angewendet, muß dagegen die Einflanken-Wälzprüfung als die zweckmäßigste und sinnvollste Zahnradprüfmethode angesehen werden, da die Verhältnisse während der Prüfung abgesehen von der Belastung und der Drehzahl dem Betriebszustand am nächsten kommen. Bei der Einflanken-Wälzprüfung walzen zwei für den gemeinsamen Zusammenbau vorgesehene Zahnräder aneinander ab.Although not or only sporadically used in practice, On the other hand, the single-flank rolling test must be regarded as the most appropriate and sensible gear testing method, since the conditions during the test, apart from the load and the speed, come closest to the operating state. In the single-flank rolling test, two gears intended for joint assembly roll off one another.
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Der Begriff der Einflanken-Wälzprüfung erklärt sich daher, daß von jedem Zahnrad nur eine Plankenseite im Eingriff steht. Die Verzahnungsfehler der beiden Zahnräder bewirken während der Wälzbewegung eine unregelmäßige Bewegungsübertragung; die Drehwinkeldifferenzen zwischen den beiden Zahnrädern werden gemessen und in einem Diagramm aufgezeichnet, das wiederum Aufschluß über Art und Ausmaß der Verzahnungsfehler gibt.The term single-flank rolling test is therefore explained that of each gear only one side of the plank is in engagement. The toothing errors of the two gears cause during the rolling motion is an irregular transmission of motion; the rotation angle differences between the two gears will be measured and recorded in a diagram, which in turn provides information about the type and extent of the toothing errors.
Die Erfindung bezieht sich im Hinblick auf die durch die Möglichkeit der Einstellung unterschiedlicher Drehzahlen weitergehende Übereinstimmung zur Zweiflanken-Wälzprüfung auf ein Verfahren zur Prüfung von Zahnrädern mittels einer zwei für den Zusammenbau vorgesehene Zahnräder in Eingriff bringenden Vorrichtung,die eine mit einstellbarer Drehzahl antreibbare Antriebswelle zur Aufnahme des einen und eine der Aufnahme des anderen Zahnrad dienende Abtriebswelle aufweist, deren Bewegungsunregelmäßigkeiten mittels einer Meßeinrichtung registriert werden. Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, mit möglichst geringem funktionellen und gerät et echni sch en Aufwand die im Zusammenbau für den späteren Betrieb gegebenen Betriebsverhältnisse möglichst genau nachzubilden und exakte Aussagen über für den Betrieb von Zahnradpaaren chai'akteristische Kriterien zu machen. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Abtriebswelle in den Zusammenbaubedingungen entsprechender relativer Lage zur Antriebswelle gelagert wird und einen Aufzeichnungsträger aufnimmt, auf den entlang einer mit der Abtriebswelle konzentrischen Kreislinie eine Taktinformation konstanter Taktfrequenz aufgezeichnet ist, die in durch die Lage und Ausbildung einer Leseeinrichtung vorgegebener Winkellage der Abtriebswelle während der Drehbewegung derselben kontinuierlich erfaßt und mit einem Taktinformationsnormal verglichen wird.The invention relates in terms of the possibility of the setting of different speeds more extensive Correspondence to the two-flank rolling test on Method for testing gears by means of a meshing two gears intended for assembly Device that can be driven with an adjustable speed Has drive shaft for receiving the one and one for receiving the other gear serving output shaft, the Movement irregularities registered by means of a measuring device will. The object on which the invention is based is to use as little functional and device as possible et echnical effort to reproduce the operating conditions given during assembly for later operation as precisely as possible and to make exact statements about characteristic criteria for the operation of gear pairs. this will according to the invention achieved in that the output shaft in the assembly conditions corresponding relative position to Drive shaft is mounted and receives a recording medium, on the clock information of constant clock frequency along a circular line concentric with the output shaft is recorded in the predetermined angular position of the output shaft by the position and design of a reading device is continuously detected during the rotational movement of the same and compared with a clock information standard.
Als wesentlich für die Erfindung ist anzusehen, daß die Abtriebswelle Träger einer Taktinformation mit konstanter Takt-It is to be regarded as essential for the invention that the output shaft Carrier of clock information with constant clock
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frequenz ist und daß sich die Gleich lauf abweichungen der Zahnräder in einer !frequenzmodulation einer in der Leseeinrichtung erzeugten Zeitfunktion äußern. Durch Demodulation läßt sich daraus eine sich zyklisch wiederholende Zeitfunktion der Gleichlaufabweichungen gewinnen.frequency and that the synchronism deviations of the gears express themselves in a frequency modulation of a time function generated in the reading device. Lets through demodulation a cyclically repeating time function of the synchronization deviations can be obtained from this.
Da der Frequenzhub dieser Modulation im allgemeinen jedoch sehr klein ist - 1 bis 5 o/oo der Grundfrequenz - sind digitale Auswerteverfahren zu bevorzugen. Sine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht in diesem Zusammenhang vor, in einem der lese einrichtung nachgeschalteten Gleichlaufmeßgerät kontinuierlich einen digitalen Meßwert zu erzeugen, der dem jeweiligen zeitlichen Abstand zweier Charakteristika der Taktinformation äquivalent ist. Solche Charakteristika können beispielsweise die Nulldurchgänge eines sinusförmigen Signals sein; bei Anwendung optischer Verfahren durch Aufbringung fotooptisch abtastbarer Marken auf dem Aufzeichnungsträger sind dagegen diese Marken als Charakteristika anzusehen. Der digitale Meßwert kann beispielsweise dadurch erzeugt werden, daß im Moment des einen Nulldurchgangs das Tor eines Zählerausgangs aufgesteuert wird und im Moment des zweiten Nulldurchgangs das Tor verschlossen wird. Unter Berücksichtigung der !frequenz des Zählgenerators liegt damit ein genaues Maß für den zeitlichen Abstand der beiden abgetasteten Marken vor. Der dermaßen gewonnene Zahlenwert kann dann mit einem konstanten Zahlenwert verglichen werden, der unter Berücksichtigung der Drehzahl der Antriebswelle und des Obersetzungsverhältnisses des Zahnradpaares bei exaktem Gleichlauf des auf der Abtriebswelle angeordneten Zahnrades vorliegen müßte.Since the frequency deviation of this modulation is generally very small - 1 to 5 o / oo of the basic frequency - are digital Evaluation method to be preferred. An advantageous further development of the invention provides in this context to continuously generate a digital measured value in a synchronization measuring device connected downstream of the reading device, which is equivalent to the respective time interval between two characteristics of the clock information. Such characteristics can for example be the zero crossings of a sinusoidal signal; when using optical methods by application Photo-optically scannable marks on the recording medium, on the other hand, these marks are to be regarded as characteristics. The digital measured value can be generated in this way, for example be that at the moment of a zero crossing the gate of a counter output is opened and at the moment of second zero crossing the gate is closed. Considering the! frequency of the counting generator is an exact measure of the time interval between the two scanned Brands. The numerical value obtained in this way can then be compared with a constant numerical value, the taking into account the speed of the drive shaft and the gear ratio of the gear pair with exact synchronization of the gear arranged on the output shaft would have to.
Um die für die Praxis günstigste Form der Darstellung der Gleichlauf Schwankungen in Form einer graphischen Darstellung der Gleichlaufabweichung über der Zeit einer Umdrehung der Antriebswelle zu erzielen, wird gemäß weiterer Ausbildung der Erfindung der kontinuierlich gewonnene DifferenzwertIn order to provide the most favorable form of representation of the synchronism fluctuations in the form of a graphic representation of the synchronization deviation over the time of one revolution of the To achieve drive shaft, according to a further embodiment of the invention, the continuously obtained difference value
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über einen Digital-Analogwandler einem Aufzeichnungsgerät zugeführt. Als Aufzeichnungsgerät kann beispieleweise ein Oszillograph mit externer Synchronisation oder nachleuchtender Bildfläche eingesetzt werden; es ist jedoch auch der Einsatz schreibender Registriergeräte in diesem Zusammenhang möglich.via a digital-to-analog converter to a recording device fed. As a recording device, for example, a Oscilloscope with external synchronization or photoluminescent image surface can be used; however, it is also that Use of writing recording devices possible in this context.
Gerätetechnisch besonders einfache Verhältnisse sowohl für die Erzeugung der Taktinformation als auch deren Abtastung mittels der leseeinrichtung lassen sich durch auf den Aufzeichnungsträger aufgebrachte Magnetschichten erzielen, die mit herkömmlichen Hagnetköpfen bespielt und abgefragt werden können. Hierbei lassen sich herkömmliche Einrichtungen handelsüblicher Tonbandgeräte nutzbar machen, wenn die Magnetschicht in Form eines auf der Mantelfläche eines scheibenförmig ausgebildeten Aufzeichnungsträgers angeordneten Magnetbandes aufgebracht wird. Die Taktinformation läßt sich dann dadurch gewinnen, daß der Aufzeichnungsträger auf der Antriebswelle gelagert wird und die Takt information während der Drehbewegung derselben mittels eines frequenzstabilen Generators über den Magnetkopf eines Tonbandgerätes aufgespielt wird.Particularly simple conditions in terms of device technology for both the generation of the clock information and its sampling by means of the reading device it is possible to read through onto the recording medium Achieve applied magnetic layers, which are recorded and queried with conventional magnetic heads can. Here, conventional devices of commercially available tape recorders can be used if the magnetic layer in the form of a recording medium arranged on the lateral surface of a disk-shaped design Magnetic tape is applied. The clock information can then be obtained in that the recording medium on the Drive shaft is stored and the clock information during the rotary movement of the same is played by means of a frequency-stable generator via the magnetic head of a tape recorder will.
Die Messungen der Gleichlauf Schwankungen im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens lassen sich natürlich auch im Rahmen umfassenderer Prüfungen vornehmen, die beispielsweise Dauerversuche zur Prüfung der Haltbarkeit oder Untersuchungen über die Geräuschentwicklung des Zahnradpaares implizieren. Um hierbei und für das erfindungsgemäße Verfahren die exakten Betriebsbedingungen des Zusammenbaustadiums simulieren zu können, ist die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens so ausgestaltet, daß die Antriebs- und die Abtriebswelle in ihrem Abstand und in ihrer Winkellage zueinander sowie bezüglich der Drehzahl der Antriebswelle und der Drehmomentbelastung der Abtriebswelle einstellbar ausgestaltet sind. 409885/0593 VPA 9/73O/2O33 ' -5-The measurements of the synchronism fluctuations in the context of the method according to the invention can of course also be carried out in the context of more comprehensive tests which, for example, imply long-term tests to test the durability or investigations into the noise development of the gear pair. In order to be able to simulate the exact operating conditions of the assembly stage here and for the method according to the invention, the device for performing the method according to the invention is designed so that the distance between the drive and output shafts and their angular position relative to one another and with respect to the speed of the drive shaft and the Torque load of the output shaft are designed to be adjustable. 409885/0593 VPA 9 / 73O / 2O33 '-5-
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in zwei Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert. Die Figur 1 zeigt dabei eine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignete Vorrichtung, während in der Figur 2 eine Schaltungsanordnung zur Verifizierung der Gleichlauf Schwankungen mit den charakteristischen Zeitverläufen der Ausgangsgröße einzelner Schaltstufen dargestellt ist.The invention is explained below with reference to an embodiment shown in two figures. The figure 1 shows a device suitable for carrying out the method according to the invention, while in FIG Circuit arrangement for verifying the synchronization fluctuations with the characteristic time courses of the output variable individual switching stages is shown.
Der Figur 1 ist zu entnehmen, daß die beiden für den Zusammenbau bestimmten Zahnräder Z1 und Z2 auf den beiden an jeweils zwei lagerstellen 111, L12 bzw. 121, 122 gelagerten Wellen W1 und ¥2 angeordnet sind. Die Antriebswelle Wi ist über ein nicht dargestelltes Getriebe mit dan Antriebsmotor M verbunden und trägt außerdem das Schwungrad SR, um eine möglichst regelmäßige Drehbewegung zu gewährleisten. Die Antriebswelle W2 kann durch entsprechende Ausbildung der lager 121, 122 sowohl in bezug auf den Abstand als auch die Winkellage zur Antriebswelle W1 verändert werden; sie trägt außerdem eine Einrichtung EF, die der Einstellung unterschiedlicher Friktionen zur Simulation unterschiedlicher Belastungen dient.From Figure 1 it can be seen that the two gears intended for assembly Z1 and Z2 on the two at each two bearing points 111, L12 and 121, 122 bearing shafts W1 and ¥ 2 are arranged. The drive shaft Wi is over a transmission not shown connected to dan drive motor M and also carries the flywheel SR to a possible ensure regular rotational movement. The drive shaft W2 can by appropriate design of the bearings 121, 122 both in terms of the distance and the angular position to Drive shaft W1 can be changed; it also carries a facility EF, which allows the setting of different frictions serves to simulate different loads.
Die Abtriebswelle W2 trägt zusätzlich den als Scheibe S ausgebildeten Aufzeichnungsträger, wobei die Mantelfläche der Scheibe S das zu seiner Kenntlichmachung vergrößert gezeichnete Magnetband MB aufnimmt. Durch die gestrichelte Einzeichnung der Scheibe S auf der Antriebswelle W1 soll angedeutet werden, daß die Aufspielung einer frequenzkonstanten Taktinformation mittels des Generators G über den Magnetkopf MK1 während eines Umlaufs der Antriebswelle W1 erfolgt ist. Nach Aufbringen der Scheibe S auf die Abtriebswelle W2 und erneuter Drehbewegung der Antriebswelle W1 mit der für den späteren Zusammenbau vorgesehenen Drehzahl werden über den Magnetkopf MK2 aus der Taktinformation Signale gewonnen, die über den Verstärker V dem Gleichlaufmeßgerät GM zugeführt werden, das die jeweiligen Abweichungen der Drehbewegung von derThe output shaft W2 also carries the one designed as a disk S. Recording medium, the outer surface of the disk S being enlarged for its identification Magnetic tape MB records. The dashed drawing of the disk S on the drive shaft W1 is intended to be indicated that the recording of a frequency-constant clock information by means of the generator G via the magnetic head MK1 took place during one revolution of the drive shaft W1. After placing the disk S on the output shaft W2 and again Rotational movement of the drive shaft W1 with that for the later Assembly provided speed signals are obtained via the magnetic head MK2 from the clock information, which via the amplifier V are fed to the synchronization measuring device GM, which the respective deviations of the rotary movement from the
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exakt gleichmäßigen Drehbewegung ermittelt und an das aufzeichnende Schreibgerät SG abgibt. precisely uniform rotary movement is determined and transferred to the recording writing instrument SG.
Der Figur 2 ist zu entnehmen, daß der Aufzeichnungsträger eine Taktinformation enthält, die am Ausgang des Hagnetkopfes MK2 gemäß der Figur 1 im Moment des Auftretens eines bestimmten Charakter!stikum der Taktinformation jeweils zu einem Nadelimpuls führt, der fortlaufend bezüglich seiner Polarität alterniert. Mit diesen Nadelimpulsen wird der Schmitt-Trigger SX angestoßen, der an seinen Ausgängen a und b Impulse mit einer dem Abstand zweier aufeinander folgender Nadelimpulse entsprechenden Dauer liefert. Der Ausgang a steuert dabei ein UND-Gatter UG, dessen anderer Eingang mit dem Ausgang eines Impulsgenerators IG verbunden ist.It can be seen from FIG. 2 that the recording medium contains clock information which is sent to the output of the magnetic head MK2 according to FIG. 1 at the moment of the occurrence of a certain Characteristic of the clock information in each case to one Leads needle pulse, which alternates continuously with respect to its polarity. With these needle pulses, the Schmitt trigger SX triggered, the pulses at its outputs a and b with a duration corresponding to the distance between two successive needle pulses. The output a controls an AND gate UG, the other input of which is connected to the output of a pulse generator IG.
Am Ausgang des UND-Gatters entstehen damit Impulsfolgen mit der Taktfrequenz der Impulse des Impulsgenerator und einer den Ausgangsimpulsen des Schmitt-Triggers ST entsprechenden Hüllkurve. Diese Impulse werden dem Zähler Z zugeführt, der an einem zweiten Eingang durch über das Differenz!erglied D aus den am Ausgang b des Schmitt-Triggers St anliegenden Impulsen gewonnenen Nadelimpulsen so gesteuert wird, daß jeweils bei Auftreffen eines negativen Nadelimpulses ein spezieller Differenzzählvorgang eingeleitet wird. Dieser Differenzzählgang sieht vor, daß von einem vorbestimmten Zählwert, der das eigentliche Taktinformationsnbrmal darstellt, - also identisch mit dem Wert ist, der bei exaktem Gleichlauf des Zahnradpaares zu erwarten wäre - bis zum durch die Anzahl der über das UND-Gatter UG dem Zähler Z zugeführten Impulse gegebenen Zählstand gezählt wird. Die Differenzimpulse werden über den Ausgang des Zählers Z einschließlich einer zugehörigen Vorzeicheninformation an den Digital-Analogwandler übergeben, der an seinem Ausgang einen entsprechend in der Amplitude moderierten Impuls an das Schreibgerät SG abgibt.At the output of the AND gate there are thus pulse trains with the clock frequency of the pulses from the pulse generator and one the envelope curve corresponding to the output pulses of the Schmitt trigger ST. These pulses are fed to the counter Z, the at a second input through the difference element D from the pulses present at output b of the Schmitt trigger St obtained needle pulses is controlled so that each time a negative needle pulse hits a special one Difference counting process is initiated. This differential counting cycle provides that from a predetermined count, which represents the actual clock information sbrmal - i.e. is identical to the value that is used when the Gear pair would be expected - up to by the number the pulses fed to the counter Z via the AND gate UG given count is counted. The differential pulses are via the output of the counter Z including an associated Transfer sign information to the digital-to-analog converter, which at its output emits a pulse with a correspondingly moderated amplitude to the writing instrument SG.
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Während eines Umlaufes des auf der Abtriebswelle W2 gelagerten Zahnrades Z2 entsteht dann "bei spielsweise eine' Zeit funktion der Gleichlauf abweichung in der im unteren Teil der Figur 2 dargestellten Weise. Aus dieser Aufzeichnung lassen sich unter Berücksichtigung empirischer Erfahrungswerte die Auswirkungen bestimmter Fehlergroßen, wie beispielsweise Wälzfehler, Wälzsprung und Evolventenabweichungen auf die Betriebsbedingungen der Zahnradgetriebe abschätzen. Anhand solcher Unterlagen kann vor dem eigentlichen Fertigungsanlauf die erforderliche Qualität der Zahnräder ermittelt werden. Es kann damit sichergestellt werden, daß vom Konstrukteur nur solche Qualitäten vorgesehen werden, die wirklich erforderlich sind; d.h. daß keine zu feinen Toleranzen im Hinblick auf die Güte der Zahnräder und deren relative Lage zueinander gestellt werden.During one revolution of the stored on the output shaft W2 Gear Z2 then arises "for example a 'time function the synchronization deviation in the lower part of the figure 2 illustrated manner. From this recording, taking empirical values into account, the Effects of certain error sizes, such as Estimate generating error, generating jump and involute deviations on the operating conditions of the gear units. Based Such documents can be used to determine the required quality of the gears before the actual start of production. It can thus be ensured that the designer only those qualities are provided that are really necessary; i.e. that there are no excessively fine tolerances in the With regard to the quality of the gears and their relative position to each other.
9 Patentansprüche
2 Figuren9 claims
2 figures
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VPA 9/73O/2O33 -8-VPA 9 / 73O / 2O33 -8-
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