Vorrichtung zum Kontrollieren der Evolventenform, des Zahnschrägungswinkels und der Zahnflanken-Oberflächengüte an Zahnrädern
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Kontrollieren der Evolventenform, des Zahnschrägungswinkels und der Zahnflanken-Oberflächengüte, insbesondere an Zahnrädern mit sehr grossem Durchmesser, die auf der Verzahnmaschine aufgespannt oder im Getriebe eingebaut sind, wobei die Bewegung der zur Messung dienenden, die Zahnflanken abtastenden Tastorgane mittels eines Lineals erzeugt wird, das schlupflos an einem zur Drehachse des Prüflings konzentrischen kreisförmigen Rand abgerollt wird. Bisher waren für die drei angegebenen Prüfungen drei verschiedene, auf den jeweiligen Verwendungszweck abgestellte Prüfgeräte notwendig.
Insbesondere die Messgeräte zum Kontrollieren der Genauigkeit der Evolventenform der Zahnflanken für sehr grosse Zahnräder sind sehr schwierig herzustellen und erfordern sehr grosse Abmessungen.
Um die exakt richtige Evolvente zu erzeugen, wird beispielsweise ein Lineal an einem auf das Zahnrad aufgesetzten kreisbogenförmigen Kurvenstück mit Grundkreisdurchmesser schlupflos abgewälzt. Dann beschreibt jeder Punkt der Berührungsfläche des Wälzlineals eine exakte Evolvente und man kann mit einem Tastgerät, dessen Messtasterspitze in der Ebene der Berührungsfläche des Wälzlineals ange ordnet ist, die Genauigkeit der Evolventenform prüfen. Die Messtasterspitze muss aber - weil bei gro ssen Zahnrädern der Grundkreis der Verzahnung stets einen kleineren Durchmesser hat als der Fusskreis der Verzahnung - auf dem Lineal sehr weit seitwärts des Wälzpunktes angeordnet werden, weil die Messung erst an der Stelle beginnen kann, wo die durch die Berührungsfläche des Wälzlineals dargestellte Tangente an den Grundkreis der Verzahnung deren Fusskreis schneidet.
Bei einem Zahnrad von 3 m Teilkreisdurchmesser und Modul 20 muss beispielsweise der Messtaster etwa 1 m seitwärts des Ausgangswälzpunktes angeordnet werden, weil erst dort die Tangente an den Grundkreis den Fusskreis schneidet. Hinzu kommt noch ein Wälzweg von etwa 0,125 m, so dass das Lineal da man rechts und links des Wälzpunktes messen muss, um beide Zahnflanken jedes Zahnes zu erfassen - rund 3 m lang sein muss. Um die Prüfung der Evolventenform mit der erforderlichen Genauigkeit durchführen zu können, muss das Lineal mit grösster Genauigkeit gefertigt sein und wird dadurch ausserordentlich schwer und teuer in der Herstellung.
Dies gilt auch dann, wenn die exakt richtige Evol vente auf andere Weise erzeugt wird, z. B. dadurch, dass die Abrollbewegung einer auf dem Grundkreisumfang entlang geführten Rolle über ein Ritzel auf eine Zahnstange übertragen wird. In diesem Fall muss die Zahnstange entsprechend lang ausgebildet werden.
Durch die Erfindung ist es gelungen, diesen entscheidenden Nachteil der bisher bekannten Prüfungsmethode für die Evolventenform zu vermeiden und eine Vorrichtung zu schaffen, mit der die exakt richtige Evolventenform mit der vorhandenen Evolventenform der Zahnflanke in unmittelbarer Nähe der Verbindungslinie zwischen dem Prüflingsmittelpunkt und dem Wälzpunkt des Lineals verglichen werden kann. Dadurch wird die Vorrichtung auch für sehr grosse Zahnradabmessungen ausserordentlich klein, verhältnismässig billig und leicht bedienbar. Deshalb kann auch die Messgenauigkeit sehr hoch getrieben werden.
Ausserdem ist durch die erfindungsgemässe Ausbildung der Vorrichtung erstmalig die Möglichkeit geschaffen worden, mit dem gleichen Grundgerät unter Auswechseln von die Tastorgane auf nehmenden Trägern sowohl die Genauigkeit der Evolventenform als auch die Genauigkeit des Zahnschrägungswinkels und auch die Oberflächengüte zu messen.
Der Lösungsgedanke für die gestellte Aufgabe, eine Vorrichtung zu schaffen, mit der insbesondere an sehr grossen Zahnrädern mit hoher Genauigkeit die Evolventenform, die Zahnschräge und die Ober flächengüte der Verzahnung geprüft werden können, besteht erfindungsgemäss darin, dass ein auf einem ortsfesten Gestell längsverschiebbarer erster Schlitten über ein an ihm angeordnetes Lineal von einem zur Drehachse des Prüflings konzentrischen Kontrollrand durch eine Drehbewegung des Prüflings schlupflos mit der Umfangsgeschwindigkeit des Kontrollrandes in einer zu ihm tangentialen Richtung angetrieben wird, dass ein zweiter Schlitten vorgesehen ist,
der vom ersten Schlitten in der gleichen Richtung über eine in ihrem Übersetzungsverhältnis einstellbare Üb er- setzungsvorrichtung mit der Umfangsgeschwindigkeit des Teilkreises des Prüflings angetrieben wird, dass in der Nähe der verlängerten Verbindungslinie zwischen dem Prüflingsmittelpunkt und dem Abwälzpunkt des Lineals der eine oder andere von mehreren, gegeneinander auswechselbaren Trägern für ein beweglich im Träger gelagertes Tastorgan angeordnet ist, wobei diese Träger vom zweiten Schlitten getragen bzw.
mittels dieses Schlittens verschoben werden und Mittel vorgesehen sind, um, je nach Art des Messvorganges, eine von dem Verschiebeweg des zweiten Schlittens abhängige Zusatz-Trägerverschiebung zu erzeugen, und dass die bei der Abtastung der zu prüfenden Zahnflanke eintretenden Lageänderungen des Tastorgans relativ zum Träger mittels einer elektrischen Messeinrichtung, deren frequenzbestimmendes Reaktanzsystem im Träger untergebracht ist, gemessen und angezeigt undloder registriert werden.
Zweckmässig werden die Übersetzungsvorrichtung als verstellbare Hebelübersetzung ausgebildet und die beiden Schlitten aufeinander und gemeinsam auf dem Gestell leichtgängig längsverschiebbar gelagert, wobei der Hebel für die einstellbare Hebelübersetzung mehr oder weniger senkrecht zur Verschieberichtung der Schlitten angeordnet ist. Das in den auswechselbaren Trägern eingebaute Reaktanzsystem besteht zweckmässig aus zwei einen Kondensator bildenden Kondensatorplatten, von denen die eine mit dem beweglichen Tastorgan und die andere mit dem Träger fest verbunden ist, so dass die Bewegung des Tastorgans eine Änderung des Kondensatorplattenabstandes bewirkt und damit als Kapazitätsänderung abgebildet wird. An die Stelle einer Kapazität kann genau so gut eine aus einer Spule und einem Eisenkern gebildete Induktivität treten.
Die die Messausschläge der Tastorgane abbildenden Kapazitäts-oder Induktivitätsänderungen werden mittels einer elektrischen Messeinrichtung ausgewertet, die entfernt vom eigentlichen Prüfgerät aufgestellt werden kann. Hierzu dient beispielsweise eine Oszillatorschaltung, in deren Schwingkreis die Kapazitäts- bzw. Induktivitätsänderung eine entsprechende Frequenzänderung hervorruft.
Die so erhaltene Messfrequenz wird dann in einer Überlagerungsschaltung mit einer Eichfrequenz überlagert und die resultierende Überlagerungsfre- quenz wird dann nach Verstärkung in Strom- oder Spannungswerte umgewandelt, die den Kapazitätsoder Induktivitätsänderungen des Messkondensators bzw. der Messinduktivität, die in den auswechselbaren Trägern eingebaut sind, proportional sind und daher auf ein Anzeige- oder Registriergerät geschaltet werden können.
Zum Kontrollieren der Genauigkeit der Evolventenform der Zahnflanke des Prüflings wird mit Vorteil der betreffende, ein Tastorgan aufnehmende Träger auf dem zweiten Schlitten senkrecht zu dessen Bewegungsrichtung in seiner Höhenlage einstellbar angeordnet, das im Träger beweglich gelagerte Tastorgan als schneidenförmiger Messtaster ausgebildet, der die Form eines Zahnes der die Zahnflanke theoretisch erzeugenden Zahnstange aufweist und sich während des Messvorganges mit seiner Schneide an der zu prüfenden Zahnflanke abwälzt, und der schneidenförmige Messtaster parallel zur Verschieberichtung der Schlitten vorzugsweise mittels zweier Blattfedern seitlich verschiebbar im Träger aufgehängt.
Wird der Prüfling, der noch auf der Verzahnmaschine aufgespannt oder in ein Getriebe eingebaut ist, langsam gedreht, dann bewegt sich der zweite Schlitten der Vorrichtung mit der Umfangsgeschwindigkeit des Teilkreises. Da von dem Schlitten der schneidenförmige Messtaster mit der gleichen Geschwindigkeit mitgenommen wird, wälzt sich seine Schneide an der Zahnflanke des zu prüfenden Zahnes ab, wobei der Berührungspunkt vom Fusskreis bis zum Kopfkreis wandert oder umgekehrt. Da dieser schneidenförmige Messtaster gegenüber dem zweiten Schlitten seitlich verschiebbar aufgehängt ist, wird er eine seitliche Verschiebebewegung dann ausführen, wenn die vorhandene Evolventenform der Zahnflanke von der theoretisch richtigen Zahnflankenform abweicht.
Diese Ausweichbewegungen des verschiebbar gelagerten schneidenförmigen Messtasters machen sich als Kapazitätsänderung des im Träger eingebauten Kondensators bzw. als Induktivitätsänderung bemerkbar und werden in bekannter Weise ausgewertet. Der Träger für den schneidenförmigen Messtaster ist parallel zur Drehachse des Prüflings in der Höhe verstellbar, so dass die Verzahnung auf der ganzen Zahnbreite an verschiedenen Stellen geprüft werden kann.
Zum Kontrollieren des Zahnschrägungswinkels wird die Vorrichtung zweckmässig in der Weise eingerichtet, dass der betreffende, ein Tastorgan aufnehmende Träger durch eine ortsfest angeordnete, senkrecht zur Bewegungsrichtung der Schlitten und parallel zur Drehachse des Prüflings verlaufende erste Kulissenführung und durch eine auf dem zweiten Schlitten angebrachte, in die Richtung der Zahnschräge einstellbare zweite Kulissenführung geführt ist, so dass sich der Träger beim Messvorgang unter der Wirkung seines Eigengewichtes parallel zur Drehachse des Prüflings verschiebt und die Geschwindigkeit seiner Verschiebebewegung durch die Schrägstellung des auf dem zweiten Schlitten angebrachten zweiten Kulissenführung bestimmt ist.
Hierbei ist zweckmässig mit einem in der ersten Kulissenführung gleitenden ersten Kulissenstein eine Achse fest verbunden, die durch die zweite Kulissenführung hindurchragt, dort einen drehbar auf ihr angeordneten zweiten, in der schrägstellbaren zweiten Kulissenführung gleitenden Kulissenstein trägt und an ihrem freien Ende mit dem Träger für das Tastorgan fest verbunden ist. Ausserdem kann vorteilhafterweise das Gewicht der beiden Kulissensteine, der Achse und des Trägers durch ein Gegengewicht teilweise ausgeglichen werden, das mittels eines über Umlenkrollen geführten Seiles an der Achse befestigt ist, so dass der Messtaster nur mit einem geringen Messdruck an der Zahnflanke entlang gleitet. Es hat sich als zweckmässig erwiesen, die schräg einstellbare zweite Kulissenführung mittels eines optischen Winkelmessers auf die Zahnschräge einstellbar zu machen.
Als Tastorgan kann der gleiche Messtaster Verwendung finden wie für die Evolventenformprüfung, wobei jedoch der Berührungspunkt der Schneide mit der Zahnflanke längs einer Schraubenlinie in gleichbleibendem Abstand von der Drehachse des Prüflings auf der Zahnflanke entlang wandert es kann aber auch ein Messtaster mit Kugelspitze Verwendung finden, der um eine tangential zur Zahnschräge ausgerichtete Achse schwenkbar ist. In diesem Fall stehen die Ausweichbewegungen des Messtasters senkrecht zur Oberfläche des zu prüfenden Zahnes. Bei der Prüfung des Zahnschrägungswinkels wird ebenfalls der zweite Schlitten von dem sich pausenlos bewegenden Prüfling mit der Umfangsgeschwindigkeit des Teilkreises des Prüflings angetrieben.
Der Messtaster wird aber durch die fest angeordnete Kulissenführung gezwungen, sich parallel zur Drehachse des Prüflings von oben nach unten zu bewegen, wodurch die Spitze des Messtasters den gleichen Abstand von der Drehachse des Prüflings beibehält und relativ zu dem sich drehenden Prüfling eine Schraubenlinie beschreibt. Die Geschwindigkeit, mit der die Messtasterspitze abwärts wandert, ist in bezug auf die Drehgeschwindigkeit des Prüflings ein Mass für die Steigung dieser Schraubenlinie und damit ein Mass für den Schrägungswinkel. Diese Geschwindigkeit wird entsprechend dem Sollwert des Schrägungswinkels durch die auf dem beweglichen Schlitten schrägstellbar angeordnete zweite Kulissenführung bestimmt, da der Träger sich immer nur bis zum Schnittpunkt der Mittellinie der beiden Kulissenführungen abwärts bewegen kann.
Wird der Schrägungswinkel in Höhe des Teilkreises geprüft, dann bewegt sich der zweite Schlitten mit der Umfangsgeschwindigkeit des Teilkreises. Bei der Prüfung am Kopf- oder Fusskreis wird die Geschwindigkeit des zweiten Schlittens mit Hilfe der einstellbaren Hebel übersetzung auf die Umfangsgeschwindigkeit dieser Kreise eingestellt.
Zum Kontrollieren der Zahnflanken-Oberflächengüte wird die Vorrichtung mit Vorteil in der Weise eingerichtet, dass der betreffende Träger für ein Tastorgan in einer auf dem zweiten Schlitten senkrecht zur Eingriffslinie der Verzahnung einstellbaren Führung quer zur Bewegungsrichtung des Schlittens verschiebbar gelagert ist und sich mit einem Ende gegen ein fest angeordnetes, schräg zur Bewegungsrichtung der Schlitten angeordnetes Zusatzlineal abstützt, so dass sich der Träger und das Tastorgan bei der Verschiebung des zweiten Schlittens während des Messvorganges in Richtung auf den Zahnfuss verschiebt.
In diesem Fall ist zweckmässig das Tastorgan als ein im Träger schwenkbar gelagerter Fühlhebel ausgebildet, der für die Abtastung der Zahnfilanken- Oberfläche eine Edelsteinspitze mit ausserordentlich kleinem Abrundungsradius, z. B. 0,002 mm, aufweist.
Das fest angeordnete Lineal kann in seiner Neigung gegenüber den Schlitten einstellbar gemacht werden und kann auch eine gekrümmte Führungsfläche für das betreffende Ende des Trägers aufweisen. Durch die beschriebene Vorrichtung wird ebenfalls wieder durch die Drehung des Prüflings der zweite Schlitten mit der Umfangsgeschwindigkeit des Teilkreises des Prüflings seitwärts verschoben. Der auf ihm angeordnete Träger wird durch die senkrecht zur Eingriffslinie der Verzahnung einstellbare Führung und durch das Zusatzlineal zusätzlich in Richtung auf den Zahnfuss verschoben, so dass die Messtasterspitze vom Kopfkreis des Zahnes bis zum Fusskreis auf der Zahnflanke entlang wandert. Wenn das Lineal, das diese zusätzliche Vorschubbewegung erzeugt, gerade ist, dann beschreibt die Spitze des Fühlhebels zwar keine exakte, sondern nur eine angenäherte Evolvente.
Die genaue Evolventenform braucht aber gar nicht erzeugt zu werden, da es ja nur auf die örtlichen Abweichungen ankommt. Die Ausschläge des Fühlhebels bewirken z. B. eine fortlaufende Kapazitäts änderung, die bei Auswertung über das elektrische Messgerät, beispielsweise als fortlaufende gezackte Kurve, aufgeschrieben wird. Die Zackenhöhe dieser Kurve ist ein Mass für die Oberflächengüte, während der mittlere Verlauf dieser Kurve bei dieser Messung nicht interessiert. Jedoch kann dadurch, dass die Führungsfläche des Zusatzlineals eine geeeignete Krümmung erhält, dafür gesorgt werden, dass die Fühlhebelspitze auch in diesem Fall eine exakte Evolvente beschreibt. Dann ist die Mittellinie der aufgeschriebenen Zackenkurve eine Gerade.
Auf der Zeichnung ist ein Beispiel des Erfindungsgegenstandes dargestellt. Dabei wurde im Interesse der Übersichtlichkeit bewusst auf Einzelheiten der konstruktiven Gestaltung verzichtet. Es zeigen:
Fig. 1 eine Ansicht der Vorrichtung von der Seite des nicht gezeichneten Prüflings aus gesehen mit einem auswechselbaren Träger zum Kontrollieren der Evolventenform,
Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II der Fig. 1 einschliesslich eines Teiles des Prüflings,
Fig. 3 eine Draufsicht auf einen Teil der Vorrichtung nach Fig. 1 und 2, teilweise geschnitten,
Fig. 4 einen Ausschnitt aus Fig. 3 in vergrössertem Massstab,
Fig. 5 einen Schnitt nach der Linie V-V der Fig. 4,
Fig. 6 eine der Fig. 1 entsprechende Ansicht der Vorrichtung mit einem auswechselbaren Träger zum Kontrollieren des Zahnschrägungswinkels,
Fig.
7 einen Schnitt nach der Linie VIl-VIl der Fig. 6 und
Fig. 8 eine der Fig. 3 entsprechende Draufsicht auf einen Teil der Vorrichtung mit einem auswechselbaren Träger zum Kontrollieren der Oberflächengenauigkeit.
Die Fig. 1 bis 5 zeigen die erfindungsgemässe Vorrichtung, hergerichtet zum Prüfen der Evolventenform. In Fig. 2 und 3 ist mit 1 das zu prüfende Zahnrad (Prüfling) bezeichnet, das auf einer senkrechten, nicht gezeichneten Welle, z. B. der Spindel der Verzahnmaschine, aufgespannt und mit ihr drehfest verbunden ist, so dass der Prüfling 1 um seine Achse gedreht werden kann. An einem ortsfesten Rahmen 2, z. B. am Ständer der Verzahnmaschine, ist das mit 3 bezeichnete Gestell der Vorrichtung auf einem Ausleger 4 einstellbar befestigt, wozu eine Schwalbenschwanzführung 5 und eine Feststellschraube 6 dienen. Das Gestell 3 ist so angeordnet, dass sich sein Unterteil senkrecht zur Drehachse des Prüflings 1 und tangential zum Umfang des Prüflings erstreckt.
Auf dem Unterteil des Gestelles 3 ist leicht verschiebbar ein erster Schlitten 7 und auf diesem ebenfalls leicht verschiebbar ein zweiter Schlitten 8 angeordnet. Die beiden Schlitten 7 und 8 sind über einen an einem stehenden Arm des Gestelles 3 schwenkbar im Punkt 9 befestigten Übersetzungshebel 10 miteinander gekuppelt. Der erste Schlitten 7 trägt einen Fortsatz 11, auf dessen Ende ein Kulissenstein 12 drehbar angeordnet ist, der in einer Kulissenführung 13 des Ubersetzungshebels 10 gleiten kann. Am einen Ende des zweiten Schlittens 8 ist ein in seiner Höhenlage mittels einer Stellschraube 14 verschiebbar angeordneter Arm 15 gelagert, der an seinem einen Ende ebenfalls einen Kulissenstein 16 trägt, der mit der gleichen Kulissenführung 13 des Hebels 10 zusammenarbeitet.
Durch Verstellen des Armes 15 kann der Abstand der beiden Kulissensteine 12 und 16 voneinander geändert werden. Dadurch tritt eine änderung des Übersetzungsverhältnisses zwischen dem Mass der Längsverschiebung der Schlitten 7 und 8 ein.
Im ersten Schlitten 7 ist ausserdem ein Lineal 17 gegen die Wirkung von Federn 18 quer zur Verschieberichtung des Schlittens 7 verschiebbar gelagert. In der Verschieberichtung des Schlittens 7 kann sich das Lineal 17 jedoch nicht bewegen. Dieses Lineal wird durch Heranführen des Gestells 3 auf dem Ausleger 4 mit Federkraft gegen einen am Prüfling vorgesehenen Kontrollrand 19 gedrückt, der bei grossen Zahnrädern im allgemeinen vorgesehen ist, um das Rad beim Aufspannen bezüglich seines Rundlaufes ausrichten zu können.
Wird der Prüfling 1 in Richtung des Pfeiles 20 in Fig. 3 gedreht, dann wird der bewegliche erste Schlitten 7 über das Lineal 17 in der Pfeilrichtung 21 angetrieben. Über den am Schlitten 7 befestigten Kulissenstein 12 wird auch der Übersetzungshebel 10 geschwenkt, der seinerseits über den Kulissenstein 16 den zweiten Schlitten 8 in der Pfeilrichtung 22 mit einer Geschwindigkeit verschiebt, die der Geschwindigkeit des Schlittens 7 proportional ist. Bei der in Fig. 1 dargestellten Anordnung der Kulissensteine 12 und 16 bewegt sich der zweite Schlitten 8 mit grösserer Geschwindigkeit als der erste Schlitten 7. Die Übersetzung wird mit Hilfe des Hebels 15 so eingestellt, dass der zweite Schlitten 8 eine Verschiebegeschwindigkeit erhält, die mit der Umfangsgeschwindigkeit des Teilkreises 23 des Prüflings 1 genau übereinstimmt.
Soweit bisher beschrieben, ist die Vorrichtung einschliesslich der Wirkungsweise mit der in Fig. 6 und 7 dargestellten Vorrichtung zum Prüfen des Schrägungswinkels der Verzahnung und mit der in Fig. 8 im Ausschnitt dargestellten Vorrichtung zum Prüfen der Oberflächengüte der Verzahnung identisch. Deswegen sind auch in den Fig. 6 bis 8 für diese übereinstimmenden Teile die gleichen Bezugszahlen verwendet.
Bei der Prüfung der Evolventenform bei der Vorrichtung nach den Fig. 1 bis 5 ist auf dem zweiten Schlitten 8 leicht auswechselbar ein Ständer 30 fest angeordnet, der in einer senkrechten Führung 31 (Fig. 1) einen Träger 32 für das Tastorgan 33 aufnimmt. Der Träger 32 kann mit Hilfe einer Gewindespindel 34 der Höhe nach verstellt werden, so dass das Tastorgan 33 an jeder beliebigen Stelle der Zahnbreite mit der zu prüfenden Zahnflanke 35 in Berührung gebracht werden kann. Zur Evolventenprüfung ist das Tastorgan 33 als schneidenförmiger Messtaster ausgebildet, der die Form eines Zahnes der die Zahnflanke theoretisch erzeugenden Zahnstange aufweist. Der schneidenförmige Messtaster 33 ist im Träger 32 mit Hilfe zweier Blattfedern 36 seitwärts beweglich aufgehängt.
Mit dem Messtaster 33 ist im Träger 32 ein Kondensatorbelag 37 fest verbunden, dem ein mit dem Träger 32 fest verbundener Kondensatorbelag 38 gegenübersteht, die zusammen einen Kondensator bilden. Bewegt sich der Messtaster 33 seitwärts, dann ändert sich die Kapazität des Kondensators 37/38.
In Fig. 3 ist dargestellt, dass der Messtaster 33 mit seiner rechten Schneide 39 die Zahnflanke 35 im Teilkreis 23 des Prüflings 1 berührt. Dieser Berührungspunkt liegt auf der Verlängerung der Verbindungslinie von der Drehachse 40 des Prüflings 1 zum Berührungspunkt 41 des Lineals 17 am Kontrollrand 19.
Wird der Prüfling 1 in der oben beschriebenen Weise in Pfeilrichtung 20 (Fig. 3) gedreht und das Obersetzungsverhältnis des Obersetzungshebels entsprechend eingestellt, dann bewegt sich der zweite Schlitten 8 zusammen mit dem auf ihm angeordneten Träger 32 in Pfeilrichtung 22 mit der Teilkreisumfangsgeschwindigkeit. Die Schneide 39 des Messtasters wälzt sich dabei an der Zahnflanke 35 ab, wobei sich der Berührungspunkt zwischen der Schneide 39 und der Zahnflanke 35 in Richtung auf den Fusskreis 42 der Verzahnung bewegt, dabei aber wenigstens annähernd auf der Verlängerung der Linie 40-41 bleibt. Solange die Evolventenform der Zahnflanke 35 mit der theoretisch richtigen Evolventenform übereinstimmt, erfährt der Messtaster 33 keinerlei seitliche Verschiebung.
Weicht aber die Zahnflankenform von der theoretisch richtigen Form ab, dann verschiebt sich der Messtaster 33 seitwärts und ändert dadurch die Kapazität des Kondensators 37138. Diese Kapazitätsänderung wird in an sich bekannter Weise mit Hilfe eines elektrischen Messgerätes ausgewertet und registriert.
Zur Prüfung des Zahnschrägungswinkels wird der Ständer 30 nach Fig. 1 gegen die in Fig. 6 und 7 dargestellte Vorrichtung ausgetauscht. Auf dem Ausleger 4 wird eine senkrecht zur Verschieberichtung der Schlitten 7 und 8 und parallel zur Drehachse des Prüflings stehende Kulissenführung 50 in der senkrechten, durch die Verbindungslinie zwischen Prüflingsmittelpunkt (40) und Berührungspunkt (41) des Wälzlineals 17 (vergl. Fig. 3) gehende Ebene fest angeordnet. In der Kulissenführung 50 gleitet ein Kulissenstein 51, mit dem eine Achse 52 fest verbunden ist, die durch die Öffnung einer auf dem zweiten Schlitten 8 angebrachten zweiten Kulissenführung 53 hindurchragt und an ihrem vorderen Ende einen Träger 54 für ein Tastorgan 55 trägt. Auf der Achse 52 ist ein Kulissenstein 56 drehbar angeordnet, der in der zweiten Kulissenführung 53 gleiten kann.
Diese zweite Kulissenführung 53, die auf den längsbeweglichen Schlitten 8 aufgesetzt ist, kann gegen über der Senkrechten um einen beliebigen Winkel geschwenkt und in der jeweiligen Schwenklage festgestellt werden, wie dies am besten aus Fig. 6 ersichtlich ist. Das Gewicht der Kulissensteine 51 und 56 der Achse 52 und des Trägers 54 mit Tastorgan 55 wird mittels eines Gegengewichtes 57 weitgehend ausgeglichen, das mittels eines über Rollen 58 geführten Seiles 59 in der Achse 52 befestigt ist. Das Tastorgan 55 kann in dergleichen Weise ausgebildet werden, wie dies anhand der Fig. 4 beschrieben worden ist. An die Stelle des schneidenförmigen Messtasters kann aber auch ein Messtaster mit Kugelspitze treten.
Die Vorrichtung wird zum Prüfen des Zahnschrägungswinkels so eingestellt, dass der Berührungspunkt des Tastorgans 55 mit der Zahnflanke auf dem Teilkreis 23 des Prüflings 1 liegt, und zwar am oberen Rand der Zahnbreite. In diesem Fall wird die Übersetzung des Hebels 10 so eingestellt, dass sich der zweite Schlitten 8 mit der um den Zahnschrägungswinkel schräg gestellten Kulissenführung 53 mit der Teiikreisumfangsgeschwindiglceit in Fig. 6 nach links bewegt.
Dadurch, dass der Träger 54 für das Tastorgan 55 über die Achse 52 mit der feststehenden Kulissenführung 50 und gleichzeitig mit der schräg gestellten Kulissenführung 53, die sich hierbei seitwärts bewegt, gekoppelt ist, wandert der Träger 54 mit dem Tastorgan 55 bei einer Seitwärtsbewegung des zweiten Schlittens 8, die wieder durch eine Drehbewegung des Prüflings und das Abwälzen des Lineals 17 als Kontrollrand 19 erzeugt wird, abwärts, wobei die Geschwindigkeit der Abwärtsbewegung im Verhältnis zur seitlichen Verschiebebewegung des zweiten Schlittens 8 dem Zahnschrägungswinkel entspricht.
Der Berührungspunkt des Tastorgans 55 wandert demnach auf dem TeiLkreiszylinder abwärts und beschreibt dabei mit Bezug auf die Zahnflanke genau die Schraubenlinie, welche die Teilkreislinie der Zahnflanke des schräg verzahnten Rades über die Breite des Zahnrades hinweg beschreiben soll.
Treten Abweichungen von dieser Soll Linie ein, weil der Schrägungswinkel der Verzahnung nicht stimmt, dann ergibt sich ein Ausschlag des Tastorgans 55, der, wie oben bereits beschrieben, eine Kapazitätsänderung zur Folge hat, die mit Hilfe eines elektrischen Messgerätes ausgewertet werden kann.
Bei der Abwärtsbewegung des Tastorgans 55 bleibt sein Berührungspunkt mit der Zahnflanke dauernd in der Ebene, die man sich durch die Drehachse des Prüflings (40) und den Berührungspunkt (41) zwischen Wälzlineal und Kontrollrand gelegt denken kann. Soll der Zahnschrägungswinkel etwa am Fusskreis oder am Kopfkreis der Verzahnung geprüft werden, dann wird in der beschriebenen Weise verfahren, nur wird das Hebelübersetzungsverhältnis des Übersetzungshebels 10 so eingestellt, dass sich der zweite Schlitten 8 mit der Umfangsgeschwindigkeit des Fuss- bzw. des Kopfkreises bewegt.
Zur Prüfung der Oberflächengenauigkeit dient wieder die gleiche Vorrichtung, die bereits eingangs beschrieben worden ist. An die Stelle des Ständers 30 bzw. der beiden Kulissenführungen 50 und 53 tritt jetzt eine auf dem zweiten Schlitten 8 in ihrer Winkellage einstellbare Führung 70 für einen Träger 71 des Tastorgans 72. Der Träger 71 ist in der Führung 70 mittels Führungsleisten 73 leicht ver schiebbar quer r zur Verschieberichtuug des beweg- lichen zweiten Schlittens 8 angeordnet. Die Führung 70 wird so eingestellt, dass sich der Träger 71 mit dem Tastorgan 72 senkrecht zu der meist um 20 geneigten Eingriffslinie 74 bewegen kann. Der Träger 71 besitzt einen Fortsatz 75, der sich gegen ein ortsfest angeordnetes Lineal 76 abstützt.
Dieses Lineal 76 kann ebenfalls in seiner Winkellage zur Verschieberichtung des Schlittens 8 einstellbar sein.
In Fig. 8 ist die Stellung gezeichnet, in der die Spitze des Tastorgans die Zahnflanke 35 im Teilkreis 23 berührt. Auch hier liegt wieder der Berührungspnnkt der Spitze des Tastorgans 72 in der Verlängerung der Linie vom Prüflingsmittelpunkt 40 zum Berührungspunkt 41 zwischen Lineal 17 und Kontrollrand 19. Das Tastorgan 72 ist in diesem Fall als im Träger 71 schwenkbar gelagerter Fühlhebel ausgebildet, dessen Messtasterspitze als Edelsteinspitze ausgebildet ist, die etwa nur 0,002 mm Abrundungsradius aufweist, so dass der Fühlhebel mit dieser Mikrospitze die feinsten Unebenheiten der Zahnflankenoberfläche erfassen kann. Zur Prüfung der Zahnflanken-Oberflächengüte wird in der gleichen Weise verfahren, wie oben bereits beschrieben.
Der Prüfling 1 wird angetrieben und treibt seinerseits über das Lineal 17 den Schlitten 7 mit der Umfangsgeschwindigkeit des Kontrollrandes 19, der Schlitten 7 treibt seinerseits über die einstellbare Übersetzung des Hebels 10 den zweiten Schlitten 8 mit der Umfangsgeschwindigkeit des Teilkreises 23 des Prüflings 1. Dadurch, dass der Schlitten 8 in der Pfeilrichtung 22 verschoben wird, drückt das Lineal 76 den Träger 71 in der Führung 70 in der Pfeilrichtung 77 und damit die Fühlhebelspitze 78 in Richtung auf den Fusskreis 42 der Verzahnung, so dass die Fühlhebelspitze 78 auf der Zahnflanke entlang wandert und dabei jede Unebenheit durch einen Win kelausschlag des Fühlhebels 72 registriert.
Diese Fühlhebelausschläge werden, wie bereits eingangs beschrieben, über den im Träger 71 eingebauten Messkondensator 37/38 durch ein elektrisches Messgerät ausgewertet und registriert. Selbstverständlich beginnt die Messung nicht, wie in Fig. 8 dargestellt, erst am Teilkreis, sondern bereits am Kopfkreis der Verzahnung.
Bei dieser Anordnung beschreibt zwar die Fühlhebelspitze 78 nicht exakt eine Evolvente, jedoch kommt es bei der Messung der Oberflächengenauig- keit hierauf auch gar nicht an, weil nur die Unebenheiten gemessen werden sollen. Allerdings überlagert sich dann der durch die Unebenheiten hervorgerufenen Hin- und Herschwenkbewegung des Fühlhebels noch eine zusätzliche Schwenkbewegung des Fühlhebels 72, da dieser durch geeignete Mittel, z. B. einer Feder, dauernd in Anlage an der Zahnflanke gehalten wird. Hierdurch kann eine Verminderung der Messg
Device for checking the involute shape, the tooth helix angle and the tooth flank surface quality on gears
The invention relates to a device for controlling the involute shape, the tooth helix angle and the tooth flank surface quality, in particular on gears with very large diameters that are clamped on the gear cutting machine or built into the gearbox, with the movement of the sensing elements used for measuring and scanning the tooth flanks by means of A ruler is generated, which is rolled off slip-free on a circular edge concentric to the axis of rotation of the test object. So far, three different test devices, tailored to the respective purpose, were necessary for the three specified tests.
In particular, the measuring devices for checking the accuracy of the involute shape of the tooth flanks for very large gears are very difficult to manufacture and require very large dimensions.
In order to produce the exactly correct involute, for example, a ruler is rolled off slip-free on an arcuate curve piece with a base circle diameter placed on the gear wheel. Then each point of the contact surface of the rolling ruler describes an exact involute and you can check the accuracy of the involute with a probe whose probe tip is arranged in the plane of the contact surface of the rolling ruler. The probe tip, however, has to be positioned very far to the side of the pitch point on the ruler because the base circle of the toothing always has a smaller diameter than the root circle of the toothing on large gears, because the measurement can only begin at the point where the Contact surface of the rolling ruler shown tangent to the base circle of the toothing whose root circle intersects.
With a gear wheel with a pitch circle diameter of 3 m and module 20, for example, the measuring probe must be arranged about 1 m to the side of the initial rolling point, because only there does the tangent to the base circle intersect the root circle. In addition, there is a rolling path of about 0.125 m, so that the ruler must be around 3 m long since you have to measure to the right and left of the rolling point in order to capture both tooth flanks of each tooth. In order to be able to carry out the examination of the involute shape with the required accuracy, the ruler must be manufactured with the greatest possible accuracy and is therefore extremely heavy and expensive to manufacture.
This also applies if the exactly correct Evol vente is generated in another way, z. B. in that the rolling movement of a roller guided along the base circle circumference is transmitted to a rack via a pinion. In this case, the rack must be made correspondingly long.
The invention made it possible to avoid this decisive disadvantage of the previously known test method for the involute shape and to create a device with which the exactly correct involute shape with the existing involute shape of the tooth flank in the immediate vicinity of the connecting line between the test object center point and the pitch point of the ruler can be compared. This makes the device extremely small, relatively cheap and easy to use, even for very large gearwheel dimensions. Therefore, the measurement accuracy can also be increased very high.
In addition, the inventive design of the device has for the first time created the possibility of measuring both the accuracy of the involute shape as well as the accuracy of the tooth helix angle and the surface quality with the same basic device by exchanging the sensing organs on receiving carriers.
The solution to the problem posed, to create a device with which the involute shape, the tooth bevel and the surface quality of the toothing can be checked with high accuracy, especially on very large gears, consists according to the invention in that a first carriage which is longitudinally displaceable on a stationary frame A ruler arranged on it is driven by a control edge concentric to the axis of rotation of the test object by a rotational movement of the test object with the peripheral speed of the control edge in a direction tangential to it, so that a second slide is provided,
which is driven by the first slide in the same direction via a transmission device whose transmission ratio is adjustable with the peripheral speed of the pitch circle of the test object, so that near the extended connecting line between the test object center and the rolling point of the ruler one or the other of several, mutually interchangeable supports are arranged for a feeler member movably mounted in the support, these supports being carried or supported by the second slide.
be displaced by means of this slide and means are provided in order, depending on the type of measuring process, to generate an additional carrier displacement dependent on the displacement path of the second slide, and that the changes in position of the feeler element relative to the carrier that occur when the tooth flank to be tested is scanned an electrical measuring device, the frequency-determining reactance system of which is housed in the carrier, can be measured and displayed and / or registered.
The transmission device is expediently designed as an adjustable lever transmission and the two carriages are mounted on one another and together on the frame so that they can be easily moved longitudinally, the lever for the adjustable lever transmission being arranged more or less perpendicular to the direction of displacement of the slide. The reactance system built into the exchangeable supports consists expediently of two capacitor plates forming a capacitor, one of which is firmly connected to the movable feeler element and the other to the support, so that the movement of the feeler element causes a change in the distance between the capacitor plates and is thus represented as a change in capacitance becomes. Instead of a capacitance, an inductance formed from a coil and an iron core can just as well be used.
The changes in capacitance or inductance representing the measurement deflections of the sensing elements are evaluated by means of an electrical measuring device which can be set up away from the actual test device. For this purpose, an oscillator circuit is used, for example, in whose resonant circuit the change in capacitance or inductance causes a corresponding change in frequency.
The measurement frequency obtained in this way is then superimposed with a calibration frequency in a superimposition circuit and the resulting superimposition frequency is then, after amplification, converted into current or voltage values that are proportional to the changes in capacitance or inductance of the measuring capacitor or the measuring inductance built into the exchangeable carriers and can therefore be switched to a display or recording device.
To control the accuracy of the involute shape of the tooth flank of the test specimen, the relevant support, which receives a feeler element, is advantageously arranged on the second slide perpendicular to its direction of movement in its height position, and the feeler element, which is movably mounted in the carrier, is designed as a blade-shaped measuring probe which has the shape of a tooth the rack that theoretically generates the tooth flank and rolls its cutting edge on the tooth flank to be tested during the measuring process, and the cutting-edge measuring probe is suspended in the carrier, preferably by means of two leaf springs, parallel to the direction of displacement of the slide, preferably by means of two leaf springs.
If the test specimen, which is still clamped on the gear cutting machine or installed in a gear, is slowly rotated, the second slide of the device moves at the peripheral speed of the pitch circle. Since the cutter-shaped measuring probe is taken along at the same speed by the slide, its cutter rolls off the tooth flank of the tooth to be tested, whereby the point of contact moves from the root circle to the tip circle or vice versa. Since this knife-edge measuring probe is suspended laterally displaceable with respect to the second slide, it will execute a lateral displacement movement if the existing involute shape of the tooth flank deviates from the theoretically correct tooth flank shape.
These evasive movements of the displaceably mounted blade-shaped measuring probe become noticeable as a change in capacitance of the capacitor built into the carrier or as a change in inductance and are evaluated in a known manner. The height of the carrier for the blade-shaped measuring probe can be adjusted parallel to the axis of rotation of the test object, so that the toothing can be tested at different points over the entire face width.
To control the tooth helix angle, the device is expediently set up in such a way that the carrier in question, which accommodates a feeler element, is supported by a fixedly arranged first link guide, which is perpendicular to the direction of movement of the carriage and parallel to the axis of rotation of the test specimen, and by a link guide attached to the second carriage the direction of the tooth incline adjustable second link guide is guided so that the carrier moves under the effect of its own weight parallel to the axis of rotation of the test object during the measurement process and the speed of its displacement movement is determined by the inclination of the second link guide attached to the second slide.
In this case, an axis is expediently fixedly connected to a first sliding block sliding in the first sliding block guide, which axis protrudes through the second sliding block guide, there carries a second sliding block rotatably arranged on it, sliding in the inclined second sliding block guide and at its free end with the carrier for the Tactile organ is firmly connected. In addition, the weight of the two sliding blocks, the axle and the carrier can advantageously be partially compensated for by a counterweight, which is attached to the axle by means of a rope guided over pulleys, so that the probe glides along the tooth flank with only a low measuring pressure. It has proven to be expedient to make the obliquely adjustable second link guide adjustable to the tooth bevel by means of an optical protractor.
The same measuring probe can be used as the probe as for the involute shape test, but the point of contact of the cutting edge with the tooth flank moves along a helical line at a constant distance from the axis of rotation of the test object along the tooth flank.However, a measuring probe with a ball point can also be used is pivotable about an axis aligned tangentially to the tooth slope. In this case, the evasive movements of the probe are perpendicular to the surface of the tooth to be tested. When testing the tooth helix angle, the second slide is also driven by the continuously moving test object at the peripheral speed of the pitch circle of the test object.
However, the fixed link guide forces the probe to move from top to bottom parallel to the axis of rotation of the test object, whereby the tip of the probe maintains the same distance from the axis of rotation of the test object and describes a helical line relative to the rotating test object. The speed at which the probe tip travels downwards is a measure of the slope of this helix and thus a measure of the helix angle in relation to the rotational speed of the test object. This speed is determined according to the setpoint of the helix angle by the second slotted guide on the movable slide, as the carrier can only move down to the intersection of the center line of the two slotted guides.
If the helix angle is checked at the level of the pitch circle, the second slide moves at the peripheral speed of the pitch circle. When testing the tip or foot circle, the speed of the second slide is set to the circumferential speed of these circles with the aid of the adjustable lever transmission.
To control the surface quality of the tooth flank, the device is advantageously set up in such a way that the relevant support for a feeler element is mounted in a guide that is adjustable on the second carriage perpendicular to the line of engagement of the toothing and can be displaced transversely to the direction of movement of the carriage and has one end against it a fixed additional ruler, which is arranged at an angle to the direction of movement of the slide, is supported so that the carrier and the feeler element move in the direction of the tooth root when the second slide is moved during the measuring process.
In this case, the feeler element is expediently designed as a feeler lever pivotably mounted in the carrier, which has a gemstone tip with an extremely small radius of curvature for scanning the tooth filank surface, e.g. B. 0.002 mm.
The fixed ruler can be made adjustable in its inclination with respect to the carriage and can also have a curved guide surface for the relevant end of the carrier. With the device described, the rotation of the test object also shifts the second slide sideways at the peripheral speed of the pitch circle of the test object. The carrier arranged on it is moved in the direction of the tooth root by the guide that is adjustable perpendicular to the line of action of the toothing and by the additional ruler, so that the probe tip moves from the tip circle of the tooth to the root circle on the tooth flank. If the ruler that generates this additional feed movement is straight, then the tip of the feeler lever does not describe an exact, but only an approximate involute.
The exact involute shape does not need to be generated at all, since all that matters is the local deviations. The deflections of the feeler lever cause z. B. a continuous change in capacitance, which is written down during evaluation via the electrical measuring device, for example as a continuous jagged curve. The point height of this curve is a measure of the surface quality, while the mean course of this curve is of no interest in this measurement. However, by giving the guide surface of the additional ruler a suitable curvature, it can be ensured that the feeler lever tip describes an exact involute in this case too. Then the center line of the marked curve is a straight line.
The drawing shows an example of the subject matter of the invention. In the interest of clarity, details of the structural design were deliberately omitted. Show it:
1 shows a view of the device from the side of the test specimen, not shown, with an exchangeable carrier for checking the involute shape,
FIG. 2 shows a section along the line II-II of FIG. 1 including part of the test object,
3 shows a plan view of part of the device according to FIGS. 1 and 2, partially in section,
4 shows a detail from FIG. 3 on an enlarged scale,
Fig. 5 is a section along the line V-V of Fig. 4,
FIG. 6 shows a view of the device corresponding to FIG. 1 with an exchangeable carrier for controlling the tooth helix angle,
Fig.
7 shows a section along the line VIl-VIl of FIGS. 6 and
FIG. 8 shows a top view corresponding to FIG. 3 of part of the device with an exchangeable carrier for checking the surface accuracy.
FIGS. 1 to 5 show the device according to the invention, prepared for testing the involute shape. In Fig. 2 and 3, 1 denotes the gear to be tested (test item), which is on a vertical, not shown shaft, z. B. the spindle of the gear cutting machine, is clamped and rotatably connected to it, so that the test item 1 can be rotated about its axis. On a stationary frame 2, for. B. on the stand of the gear cutting machine, the frame designated by 3 of the device is adjustably attached to a boom 4, for which purpose a dovetail guide 5 and a locking screw 6 are used. The frame 3 is arranged so that its lower part extends perpendicular to the axis of rotation of the test object 1 and tangentially to the circumference of the test object.
A first slide 7 is arranged on the lower part of the frame 3 so as to be easily displaceable, and a second slide 8 is also arranged on the lower part of the frame 3 so as to be easily displaceable. The two carriages 7 and 8 are coupled to one another via a transmission lever 10 fastened to a stationary arm of the frame 3 so as to be pivotable at point 9. The first carriage 7 carries an extension 11, on the end of which a sliding block 12 is rotatably arranged, which sliding block can slide in a sliding block guide 13 of the transmission lever 10. At one end of the second slide 8 there is mounted an arm 15, which is arranged displaceably in its height position by means of an adjusting screw 14 and which also carries a sliding block 16 at its one end, which works with the same sliding block guide 13 of the lever 10.
By adjusting the arm 15, the distance between the two sliding blocks 12 and 16 can be changed. This results in a change in the transmission ratio between the amount of longitudinal displacement of the carriages 7 and 8.
In the first slide 7, a ruler 17 is also mounted so as to be displaceable against the action of springs 18 transversely to the direction of displacement of the slide 7. However, the ruler 17 cannot move in the direction of displacement of the slide 7. This ruler is pressed by moving the frame 3 on the boom 4 with spring force against a control edge 19 provided on the test object, which is generally provided for large gears in order to be able to align the wheel with respect to its concentricity when clamping.
If the test specimen 1 is rotated in the direction of the arrow 20 in FIG. 3, the movable first carriage 7 is driven in the direction of the arrow 21 via the ruler 17. Via the sliding block 12 attached to the slide 7, the transmission lever 10 is also pivoted, which in turn moves the second slide 8 in the direction of the arrow 22 via the sliding block 16 at a speed that is proportional to the speed of the slide 7. In the arrangement of the sliding blocks 12 and 16 shown in FIG. 1, the second slide 8 moves at a greater speed than the first slide 7. The translation is set with the aid of the lever 15 so that the second slide 8 has a displacement speed that corresponds to the circumferential speed of the pitch circle 23 of the test specimen 1 corresponds exactly.
As far as described so far, the device including the mode of operation is identical to the device shown in FIGS. 6 and 7 for checking the helix angle of the toothing and to the device shown in FIG. 8 in detail for checking the surface quality of the toothing. The same reference numbers are therefore used in FIGS. 6 to 8 for these corresponding parts.
When checking the involute shape in the device according to FIGS. 1 to 5, a stand 30 is fixedly arranged on the second slide 8 and is easily replaceable, which supports a support 32 for the feeler element 33 in a vertical guide 31 (FIG. 1). The height of the carrier 32 can be adjusted with the aid of a threaded spindle 34, so that the feeler element 33 can be brought into contact with the tooth flank 35 to be tested at any point along the tooth width. For involute testing, the feeler element 33 is designed as a blade-shaped measuring probe which has the shape of a tooth of the rack theoretically generating the tooth flank. The knife-edge measuring probe 33 is suspended in the carrier 32 so that it can move sideways with the aid of two leaf springs 36.
A capacitor plate 37 is fixedly connected to the measuring probe 33 in the carrier 32 and is opposed by a capacitor layer 38 which is fixedly connected to the carrier 32 and which together form a capacitor. If the probe 33 moves sideways, the capacitance of the capacitor 37/38 changes.
In FIG. 3 it is shown that the measuring probe 33 with its right cutting edge 39 touches the tooth flank 35 in the pitch circle 23 of the test object 1. This point of contact lies on the extension of the connecting line from the axis of rotation 40 of the test object 1 to the point of contact 41 of the ruler 17 on the control edge 19.
If the test specimen 1 is rotated in the direction of arrow 20 (FIG. 3) in the manner described above and the transmission ratio of the transmission lever is set accordingly, then the second slide 8 moves together with the carrier 32 arranged on it in the direction of arrow 22 at the pitch circumferential speed. The cutting edge 39 of the probe rolls off the tooth flank 35, the point of contact between the cutting edge 39 and the tooth flank 35 moving in the direction of the root circle 42 of the toothing, but remaining at least approximately on the extension of the line 40-41. As long as the involute shape of the tooth flank 35 corresponds to the theoretically correct involute shape, the measuring probe 33 does not experience any lateral displacement.
However, if the tooth flank shape deviates from the theoretically correct shape, the measuring probe 33 moves sideways and thereby changes the capacitance of the capacitor 37138. This change in capacitance is evaluated and registered in a manner known per se with the help of an electrical measuring device.
To check the helix angle, the stand 30 according to FIG. 1 is exchanged for the device shown in FIGS. 6 and 7. On the boom 4, a link guide 50, which is perpendicular to the direction of displacement of the slides 7 and 8 and parallel to the axis of rotation of the test specimen, is placed in the vertical through the connecting line between the test specimen center (40) and the contact point (41) of the rolling ruler 17 (see Fig. 3). fixed level. A sliding block 51 slides in the link guide 50, to which an axis 52 is firmly connected, which protrudes through the opening of a second link guide 53 mounted on the second slide 8 and carries a support 54 for a feeler element 55 at its front end. A sliding block 56, which can slide in the second sliding block guide 53, is rotatably arranged on the axis 52.
This second link guide 53, which is placed on the longitudinally movable slide 8, can be pivoted by any angle with respect to the vertical and can be fixed in the respective pivot position, as can best be seen from FIG. The weight of the sliding blocks 51 and 56 of the axis 52 and of the carrier 54 with the feeler element 55 is largely compensated for by means of a counterweight 57 which is fastened in the axis 52 by means of a cable 59 guided over rollers 58. The feeler element 55 can be designed in the same way as has been described with reference to FIG. However, a measuring probe with a ball point can also be used instead of the knife-edge measuring probe.
To test the tooth helix angle, the device is set in such a way that the point of contact of the feeler element 55 with the tooth flank lies on the pitch circle 23 of the test piece 1, specifically at the upper edge of the tooth width. In this case, the translation of the lever 10 is set in such a way that the second slide 8 with the link guide 53 which is inclined by the tooth inclination angle moves to the left at the partial circle circumference speed in FIG. 6.
Because the carrier 54 for the feeler element 55 is coupled via the axis 52 to the fixed link guide 50 and at the same time to the inclined link guide 53, which moves sideways, the carrier 54 moves with the feeler element 55 when the second one moves sideways Slide 8, which is again generated by a rotary movement of the test specimen and the rolling of the ruler 17 as a control edge 19, downward, the speed of the downward movement in relation to the lateral displacement movement of the second carriage 8 corresponds to the helix angle.
The point of contact of the feeler element 55 accordingly moves downwards on the partial circular cylinder and describes, with reference to the tooth flank, precisely the helical line that is intended to describe the partial circular line of the tooth flank of the helically toothed wheel across the width of the toothed wheel.
If deviations from this target line occur because the helix angle of the toothing is not correct, the result is a deflection of the feeler element 55, which, as already described above, results in a change in capacitance that can be evaluated with the aid of an electrical measuring device.
During the downward movement of the feeler element 55, its point of contact with the tooth flank remains permanently in the plane that can be imagined to be placed between the rolling ruler and the control edge through the axis of rotation of the test object (40) and the point of contact (41). If the tooth helix angle is to be checked at the root circle or the tip circle of the toothing, then the procedure described is followed, except that the lever transmission ratio of the transmission lever 10 is set so that the second carriage 8 moves at the peripheral speed of the root or tip circle.
The same device that has already been described at the beginning is again used to test the surface accuracy. Instead of the stand 30 or the two link guides 50 and 53, there is now a guide 70, adjustable in its angular position on the second slide 8, for a carrier 71 of the feeler element 72. The carrier 71 is easily slidable in the guide 70 by means of guide strips 73 arranged transversely to the displacement report of the movable second slide 8. The guide 70 is set in such a way that the carrier 71 with the feeler element 72 can move perpendicular to the line of action 74, which is usually inclined by 20. The carrier 71 has an extension 75 which is supported against a ruler 76 arranged in a stationary manner.
This ruler 76 can also be adjustable in its angular position relative to the direction of displacement of the carriage 8.
In FIG. 8 the position is drawn in which the tip of the feeler element touches the tooth flank 35 in the pitch circle 23. Here, too, the point of contact of the tip of the feeler element 72 lies in the extension of the line from the center of the test piece 40 to the point of contact 41 between the ruler 17 and the control edge 19. The feeler element 72 is in this case designed as a feeler lever pivoted in the support 71, the probe tip of which is a gemstone tip which has a radius of curvature of just 0.002 mm, so that the feeler lever with this microtip can detect the finest unevenness of the tooth flank surface. To check the surface quality of the tooth flank, the procedure is the same as that described above.
The test piece 1 is driven and in turn drives the slide 7 with the peripheral speed of the control edge 19 via the ruler 17, the slide 7 in turn drives the second slide 8 with the peripheral speed of the pitch circle 23 of the test piece 1 via the adjustable translation of the lever 10. that the slide 8 is displaced in the arrow direction 22, the ruler 76 pushes the carrier 71 in the guide 70 in the arrow direction 77 and thus the feeler lever tip 78 in the direction of the root circle 42 of the toothing, so that the feeler lever tip 78 moves along the tooth flank and every bump registered by a Win angle deflection of the feeler lever 72.
As already described above, these feeler lever deflections are evaluated and registered by an electrical measuring device via the measuring capacitor 37/38 built into the carrier 71. Of course, the measurement does not begin at the pitch circle, as shown in FIG. 8, but rather at the tip circle of the toothing.
In this arrangement, the feeler lever tip 78 does not exactly describe an involute, but this is irrelevant when measuring the surface accuracy, because only the unevenness is to be measured. However, the back and forth pivoting movement of the sensing lever caused by the unevenness is then superimposed by an additional pivoting movement of the sensing lever 72, as this is effected by suitable means, e.g. B. a spring, is constantly held in contact with the tooth flank. This can reduce the measurement