DE1938231B2 - Einrichtung zur Toleranzwertbestimmung der Formkurve eines Nockens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Toleranzwertbestimmung der Formkurve eines Nockens, der drehbar gelagert ist, auf dem ein elektrischer Längenmeßtaster mit seinem Stößel aufliegt und der durch einen Motor kontinuierlich angetrieben ist, mit einem SO LL-Wertgeber, der bei jeder Winkelstellung den entsprechenden SOLL-Wert der Formkurve des Nokkens in eine Vergleichsstufe einspeist, in die auch die jeweilige Ausgangsspannung des elektrischen Längenmeßtasters, die den IST-Wert darstellt, eingespeist wird, und an deren Ausgang die Differenz zwischen dem radialen IST-Wert und dem SOLL-Wert erscheint.

Zur Toleranzwertbestimmung der Formkurve eines Nockens ist es bekannt, den Nocken von Grad zu Grad um seinen Drehpunkt zu drehen und in den verschiedenen Winkellagen den zugehörigen Radial IST-Wert des Nockens mittels eines elektrischen Längenmeßtasters zu messen, dessen Stößel auf den Drehpunkt zeigt und auf der Nockenfläche aufliegt. Die einzelnen Meßwerte werden in ein Diagramm eingetragen, gegebenenfalls nach vorheriger Aufzeichnung in Tabellen, und dann wird auch in dieses Diagramm die SOLL-Kurve eingetragen, so daß die Toleranzwerte bestimmt werden und eine Übersicht über die Toleranzbreite bei den einzelnen Winkellagen gegeben ist. Es ist auch bekannt, die Toleranzwerte in Tabellen festzuhalten, jedoch leidet das an Übersichtlichkeit.

Dieses bekannte Verfahren muß von Hand durchgeführt werden. Es ist daher äußerst arbeits- und zeitaufwendig. Es müssen sorgfältige Meßtechniker die Meßeinrichtung bedienen, und schließlich ist auch noch eine umständliche Auswertung anhand von Tabellen oder Zeichnungen erforderlich. Da solche Toleranzwer- ^ te unter Umständen bei einem Nocken mehrmals bestimmt werden müssen, weil durch geringfügige Verdrehung des Nockens eine solche Verringerung der Toleranzwerte möglich ist, daß sie bei dieser neuen Winkellage innerhalb der Toleranzgrenze liegen, sind

U) der Zeilaufwand und die Meßarbeit äußerst hoch. Man hat sich daher häufig mit solchen genauen Messungen nicht befaßt, was sich entweder auf die Güte des gefertigten Nockens oder auf den Ausschuß ungünstig auswirkte.

Durch die Firmendruckschrift F 015 D »Hornmel Nockenmeßgerät« aus dem Jahre 1964 ist ein Nockenmeßgerät bekannt, bei dem eine mechanische Verstellung des Gehäuses eines Längenmeßtasters in Abhängigkeit von Radialwerten eines Meisternockens vorgenommen wird, so daß im Ergebnis der Stößel des Längenmeßtasters nicht die Radialwerte des zugeordneten Nockens mißt, sondern lediglich die Differenz zwischen dem Verschiebungswert seines Gehäuses aufgrund der Verschiebung durch den Meisternocken und dem gerade gemessenen Radialwert des zu messenden Nockens. Der Meisternocken und der zu messende Nocken drehen sich um verschiedene Drehachsen, die gleichsinnig angetrieben sind.

Dieses bekannte Nockenmeßgerät hat mehrere Nachteile. Durch die mechanischen Verstellkräfte für das Gehäuse des Längenmeßtasters treten mechanische Längenmeßfehler auf, insbesondere durch die mechanische Übertragung und durch die Durchbiegung der Welle des Meisternockens. Darüber hinaus muß vor jeder Messung eine Winkeleinstellung der Welle des Meisternockens in bezug zu der zu messenden Nockenwelle vorgenommen werden. Dies ist aufwendig und kann zu Einstellfehlern führen. Trotz äußerster Präzision ist kein völlig winkelsynchroner Lauf beider Wellen zu erzielen, so daß sich durch Winkelunterschiede in der Drehbewegung Meßfehler ergeben. Für jede zu messende Nockenform ist ein gesonderter Meisternocken erforderlich, der sehr teuer ist. Das Nockenmeßgerät ist daher allenfalls für die Kontrolle von Nocken in laufender Fertigung geeignet, nicht jedoch dagegen für Entwicklungsarbeiten, bei denen häufig die Form von Nocken zu Versuchszwecken geändert w>rd.

Aus der Zeitschrift »Machinery« Januar 1966, Seiten 87-89, ist es bekannt, SOLL- und IST-Wert zunächst gesondert auf einem Band zu speichern, von dem sie dann abgerufen und in einem Differentialverstärker verglichen werden, und die so gebildete Differenz wird aufgezeichnet. Diese Vorrichtung hat den Nachteil, daß die Speicherung der IST-Werte einen beträchtlichen Speicheraufwand erfordert. Zu diesem beträchtlichen Aufwand kommt noch der Zeitverlust, der sich bei der Lösung von Entwicklungsaufgaben stark bemerkbar macht. Schließlich besteht auch durch die zusätzliche Bandspeicherung die Gefahr von Fehlaufzeichnungen und Fehlablesungen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der bekannten Nockenmeßgeräte zu vermeiden, also ein Nockenmeßgerät zu schaffen, das einfach und billig im Aufbau ist, daß Meßfehler durch Bedienungspersonen ausschließt, das eine schnelle Änderung auf unterschiedliche SOLL-Wertkurven ermöglicht und bei dem bei der Messung unmittelbar die Differenz zwischen SOLL- und IST-Werten zur

Verfügung steht

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe sieht vor, daß der SOLL-Wertgeber ein Datenspeicher ist, in den für jede vorgegebene Winkelstellung ein SOLL-Wert eingespeichert ist, daß mit der Achse cies Nockens ein Impulsgeber verbunden ist, der an den vorgegebenen Winkelstellungen Impulse abgibt, die einen Schalter schließen, der den elektrischen Längenmeßtaster mit der Vergleichsstufe verbindet.

Bei der erfindungsgemäßen Einrichtung erfolgt also ι ο keine Aufzeichnung der IST-Werte, sondern unmittelbar bei der ersten Abtastung der zu messenden Nockenkurve ein Vergleich zwischen den vorher beliebig eingegebenen SOLL-Werten einer vorgegebenen SOLL-Wertkurve mit den gemessenen IST-Werten, so daß dabei die Abweichungen bzw. Toleranzen zwischen SOLL- und IST-Wert unmittelbar zur Verfügung stehen und aufgezeichnet werden können. Damit entfällt die Notwendigkeit der Speicherung der Absolutwerte der jeweils gemessenen Nockenradien, was einen beträchtlichen Speicheraufwand erfordert. Außerdem steht die Toleranzwertkurve bei der Messung sofort zur Verfügung, so daß Meßzeit eingespart wird, was insbesondere bei Entwicklungsarbeiten von großem Vorteil ist. Das Vorgeben anderer SOLL-Wertkurven ist ohne Aufwand allein durch Änderung der eingespeicherten SOLL-Werte möglich. Gegebenenfalls kann auch ganz einfach ein Aus tausch der Speicherträger mit den jeweiligen SOLL-Werten einer SOLL-Wertkurve erfolgen. Es bedarf keiner Anfertigung teurer Meisternocken und deren Einspannung in eine gesonderte Meßeinrichtung, so daß auch keine entsprechenden Einspannfehler oder mechanische Meßfehler auftreten können.

Bei der erfindungsgemäßen Einrichtung erfolgt die Darstellung der Differenzwerte an diskreten, vorgegebenen Winkelstellungen. Die Messung und Abtastung erfolgt trotzdem »fliegend«, also bei kontinuierlicher Drehbewegung des Nockens. Dies wird ermöglicht durch den Impulsgeber, der an den vorgegebenen Winkelstellungen bei Durchlaufen dieser Stellungen Impuls abgibt, die den Vergleich bewirken.

Anhand der Zeichnung soll die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden, aus der auch weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung deutlich werden.

F i g. 1 verdeutlicht das Prinzip einer Ausführungsform einer Einrichtung gemäß der Erfindung,

Fig.2 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform, wobei mit der Fig. 1 übereinstimmende Teile gleiche Bezugszeichen aufweisen.

Die Einrichtung gemäß F i g. 1 dient zur Bestimmung der Toleranzwerte der Formkurve eines Nockens 1, der von einer Achse 2 drehbar gehalten ist und von einem Motor 3 gedreht wird. Die radialen SOLL-Werte des Nockens 1 werden von einem Stößel 4 eines elektrischen Längenmeßtasters 5 abgetastet, dessen elektrische Ausgangssignale die IST-Werte darstellen und einer Vergleichsstufe 6 zugeführt werden.

Von der Achse 2 wird außerdem ein Impulsgeber 7 angetrieben, der bei Durchlaufen voller Winkelgrade jeweils einen Impuls 8 einem Schrittschaltwerk 9 zuführt, der bei Empfang eines Impulses 8 um einen Schritt weiterschaltet und entsprechend einen SOLL-Wertgeber 10 dreht, an dessen Ausgangsleitung 11 ein o> elektrisches SOLL-Wertsignal erscheint, das den SOLL-Wert in der jeweils abgetasteten Winkellage angibt und das ebenfalls der Vergleichsstufe 6 zugeführt wird.

Vor Messung wird zunächst der Nocken 1 in bezug zu der Stellung des SOLL-Wertgebers !0 (oder umgekehrt) so grob voreingestellt daß der SOLL-Wert mit dem IST-Wert weitgehend bei einer entsprechenden Winkellage übereinstimmt Unter Umständen kann auch lediglich eine Einstellung bezüglich der Winkelstellung erfolgen. Danach wird der Motor 3, der unter Umständen auch ein Schrittschaltmotor sein kann, in Betrieb gesetzt so daß sich der Nockeu 1 unter dem Stößel 4 wegdreht und von dem Stößel 4 die radialen IST-Werte abgetastet werden. Bei Durchlaufen beispielsweise voller Winkelgrade gibt der Impulsgeber 7 jeweils einen Impuls 8 ab und schaltet dadurch das Schrittschaltwerk 9 und damit auch den Soll-Wertgeber 10 einen Schritt weiter, so daß die Vergleichsstufe 6 jeweils bei den vollen Winkelgraden den gemessenen IST-Wert und den vom SOLL-Wertgeber 10 gelieferten SOLL-Wert erhält und daraus durch Differenzbildung die Toleranz bestimmt die dann an einer Ausgangsleitung 12 erscheint Diese Toleranzwerte können entweder an einem Meßinstrument abgelesen oder direkt mit einem Schreibgerät beispielsweise auf Papier aufgezeichnet werden, wobei es zweckmäßig ist, daß der Vorschub des Papiers synchron mit der Drehung des Nockens 1 erfolgt, beispielsweise durch einen weiteren Schrittschaltmotor, der ebenfalls durch die Impulse 8 gespeist wird. Durch Verschiebung eines Toleranzbreitenfeldes längs der Winkelachse kann es unter Umständen möglich sein, einen Nocken, dessen Werte in der gemessenen Winkellage aus dem Toleranzfeld herausfallen, in das Toleranzfeld zu verlegen. Praktisch bedeutet das, daß ein Nocken, der durch die durchgeführte Messung zum Ausschuß gehören würde, durch Verlegung der Richtung des Nockens vor der Einstufung zum Ausschuß bewahrt werden kann.

Es ist möglich, bei der Ausfühningsform gemäß Fig. 1 den Impulsgeber 7 und das Schrittschaltwerk 9 wegzulassen, wenn in der mit gestrichelten Linien dargestellten Weise der SOLL-Wertgeber 10 als SOLL-Wertgeber 10' unmittelbar vom Motor 3 angetrieben wird, der in diesem Fall zweckmäßigerweise ein Schrittschaltmotor sein kann. In diesem Fall muß natürlich der SOLL-Wertgeber 10' im Bereich der mechanischen Meßanordnung liegen, während er bei der mit ausgezogenen Linien dargestellten Anordnung entfernt davon, beispielsweise mit der Vergleichsstufe 6 und einem Schreibgerät zusammengefaßt sein kann.

Die Ausführungsform gemäß F i g. 2 entspricht weitgehend der gemäß F i g. 1 und entsprechend sind übereinstimmende Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Der Impulsgeber 7 gemäß F i g. 2 besteht aus einer Schlitzblende 13, die im wesentlichen aus einer lichtundurchlässigen Scheibe besteht, die auf der Achse 2 befestigt ist und mit Schlitzen 14 versehen ist, durch die ein Lichtstrahl 15 einer Lichtquelle 16 auf eine Fotozelle 17 fallen kann. Die Schlitze 14 sind jeweils in den Winkellagen vorgesehen, in denen eine Messung erfolgen soll. Fällt der Lichtstrahl 15 durch einen der Schlitze 14, so sendet die Fotozelle 17 einen Impuls aus, der gegebenenfalls nach Verstärkung einen Schalter 18 schließt, der so das Ausgangssignal, das den SOLL-Wert darstellt, des elektrischen Längenmeßtasters 5 an die Vergleichsstufe 6 anlegt. Auf diese Weise erfolgt immer nur dann eine Toleranzwertbestimmung, wenn volle Winkelgrade durchlaufen werden.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 2 ist der SOLL-Wertgeber 10 ein Lochstreifengerät mit einem

Lochstreifen 19, auf dem die SOLL-Werte in einem Lochkode festgehalten sind. Natürlich können auch andere Aufzeichnungsträger Verwendung finden. Der Lochstreifen 19 wird von einem Zahnrad 20 angetrieben, das in diesem Fall mit dem Motor 3 verbunden ist. Unter Umständen kann es zweckmäßig sein, den Antrieb des Zahnrades 20 durch ein gesondertes Schrittschaltwerk durchzuführen, das durch die Impulse der Fotozelle 17 weitergeschallet wird. Die auf dem Lochstreifen 19 enthaltenen SOLL-Werte werden von einem Tastgerät 21 abgetastet und in Form eines elektrischen Signals der Vergleichsstufe 6 zugeführt, wo in der beschriebenen Weise wieder die Tolcranzwertbestimmung erfolgt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Toleranzwertbestimmung der Formkurve eines Nockens, der drehbar gelagert ist. auf dem ein elektrischer Längenmeßtaster mit seinem Stößel aufliegt und der durch einen Motor kontinuierlich angetrieben ist, mit einem Soll-Wertgeber, der bei jeder Winkelstellung den entsprechenden Soll-Wert der Formkurve des Nockens in eine Vergleichsstufe einspeist, in die auch die jeweilige Ausgangsspannung des elektrischen Längenmeßtasters, die den Ist-Wert darstellt, eingespeist wird, und an deren Ausgang die Differenz zwischen dem radialen Ist-Wert und dem Soll-Wert erscheint, dadurch gekennzeichnet, daß der Soll-Wertgeber (19,20,21) ein Datenspeicher ist, in den für jede vorgegebene Winkelstellung ein Soll-Wert eingespeichert ist, daß mit der Achse (2) des Nockens (1) ein Impulsgeber (13—17) verbunden ist, der an den vorgegebenen Winkelstellungen Impulse abgibt, die einen Schalter (18) schließen, der den elektrischen Längenmeßtaster (5) mit der Vergieichsstufe (6) verbindet.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulsgeber eine Schlitzblende (13) ist, die sich auf der Achse (2) der Nockenwelle befindet und die an den vorgegebenen Winkelstellungen Schlitze (14) aufweist, durch die ein Lichtstrahl einer Lichtquelle (16) auf eine Fotozelle (17) fällt, die bei Durchlaufen der vorgegebenen Winkelstellungen die Impulse abgibt.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Soll-Wertgeber (19, 20, 21) durch ein Schrittschaltwerk angetrieben ist, das durch die Impulse des Impulsgebers (13—17) gespeist ist.