DE1023908B - Vorrichtung zum Messen des Ungleichfoermigkeitsgrades der Bewegung von ueber einer Verzahnung od. dgl. angetriebenen Teilen - Google Patents

Vorrichtung zum Messen des Ungleichfoermigkeitsgrades der Bewegung von ueber einer Verzahnung od. dgl. angetriebenen Teilen

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DE1023908B
DE1023908B DEH22125A DEH0022125A DE1023908B DE 1023908 B DE1023908 B DE 1023908B DE H22125 A DEH22125 A DE H22125A DE H0022125 A DEH0022125 A DE H0022125A DE 1023908 B DE1023908 B DE 1023908B
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WILLY HOEFLER DIPL ING
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    • G01P15/02Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
    • G01P15/08Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
    • G01P15/125Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values by capacitive pick-up

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Description

  • Vorrichtung zum Messen des Ungleichförmigkeitsgrades der Bewegung von über eine Verzahnung od. dgl. angetriebenen Teilen Die Erfindung bezi, eht sich auf eine Vorrichtung zum Messen des Ungleichförmigkeitsgrades der Bewegung von über eine Verzahnung od. dgl. angetriebenen Teilen (Stirnrädern, Schnecken und Schneckenrädern. Kegelrädern, Zahnstangen u. dgl.), insbesondere zum Messen der Verzahnungsfehler sokher Teile und der Maschinengenauigkeit von Verzahnungsmaschinen und anderen Werkzeugmaschinen, wobei die Abweichungen von der gleichförmigen Bewegung auf kapazitivem Weg. e gemessen werden.
  • Solche e Vorrichtungen sind z. B. a, ls Zah, nrad-Abwälzprüfgeräte zur Einflanken-Abwälzprüfung bekannt.
  • Dabei wird das zu prüfende Zahnrad mit einem Lehrzahnrad in. Triebverbindung gebracht und dann eines der beiden Zahnräder mit gleichförmiger Drehzahl angetrieben. Wenn das zu prüfende Zahnrad Verzahnungsfehler aufweist, dann wirken sich diese als ungleichförmige Bewegung des getriebenen Teiles s aus.
  • C'm eine hohe Meßgenauiglceit zu erhalten,, ist es erforderlich, nur die Abweichungen von der gleichförmigen Bewegung zu messen. Zu diesem Zweck ist bereits vorgeschlagen worden, auf einer Welle ein Zahnrad und eine Reibscheibe anzuordnen,, deren Durchmesser dem Teilkreisdurchmesser des auf der gleichen Welle sitzenden Zahnrades entspricht, und durch das Zahnrad ein zweites Zahnrad und durch die Reibscheibe eine zweite, um die Welle des zweiten Zahnrades drehbar gelagerte Reibscheibe anzutreiben, wobei die getriebene Reibscheibe einen Außendurchmesser besitzt, der dem Teilkreisdurchmesser des getriebenen Zahnrades entspricht. Auf diese Weise erhält man beim Vorhandensein von Verzahnungsfehlern Relativbewegungen zwischen der auf der Welle des getriebenen Zahn, ra, des drehbar gelagerten Reibscheibe und dem getriebenen Zahnrad, die in an. sich bekannter Weise kapazitiv oder induktiv gemessen werden können. Diese bekannte Anordnung hat aber den erheblichen Na, chteil, daß für a. lle vorkommen. den Teilkreisd. urchmesser der zu prüfenden Zahnräder und der verwendeten Lehrzahn. räder eine besondere Reibsche. ibe vorhan, den sein. muß. Darüber hinaus ist es mit dieser bekannten Einrichtung nicht möglich, die Herstellungsgenauigkeit von Schnecken und Schneckenrädern oder von Schraubenrädern zu prüfen, da. sich in diesen Fällen die Achsen der miteinander in Triebverbindung stehenden Teile kreuzen. Auch bringt die Prüfung von Kegelrädern erhebliche Schwierigkeiten, mit sich, weil ein einwandfreies Abrollen der zugehörigen Reibscheiben theoretisch nur dann möglich ist, wenn sie sich punktförmig berühren. Im übrigen muß auch hier für jeden Teilkreisdurchmesser eine beson, dere Reibscheibe vorgesehen, werden. Schließlich stößt die Prüfung von Zahnstangen auf ihre Herstellungsgenauigkeit mit der bekannten Vorrichtung a. uf Schwierigkeiten, weil sie nur mit einem Lehrzahnrad durchgeführt werden kann und. dementsprechend die Gleichförmigkeit einer geradlinigen Bewegung un, einerDrehbewegung miteinander verglichen werden muß. Eine weitere Einschränkung des Anwendungsbereiches dieser Einrichtung ist dadurch gegeben, daß die Prüfung der Zahnräder auf ihre Herstellungsgena, uigkeit nur auf besonderen Prüfmaschinen vorgenommen werden kann, die zur Aufnahme der zu prüfenden Zahnräder und. der zugehörigen. Reibscheiben eingerichtet sind.
  • Insbesondere bei großen Zahnrädern, ist deshalb eine Prüfung der Herstellungsgenauigkeit nicht möglich.
  • Auch die Maschinengenauigkeit von Werkzeugmaschinen. der verschiedensten Art, insbesondere von Verzahnungsmaschinen,, läßt sich mit den bekannten Einrichtungen nicht messen. Zwar kann man n aus der Herstellungsgenauigkeit eines auf einer Verzahnungsmachine hergestellten Zahnrades auf d, ie Güte der Verzahnungsmaschine schließen, indem ein Proberad auf der Verzahnungsmaschine hergestellt und anschließend die Teilungs-Zahn- und Zahnflankenfehler gemessen werden. Aus diesen Meßergebnissen läßt sich zwar die Maschinengenauigkeit der verwendeten Verzahnungsmaschine abschätzen, nicht aber genau bestimmen, weil die genannten Meßergebnisse nicht nur die Fehler der Verzahnungsmaschine selbst, sondern auch die Fehler des Werkzeuges, der Werkzeugaufnahme un. d der Werkstückaufnahme sowie die Materialeinflüsse des Rohlings mit enthalten. Andererseits besteht aber ein erhebliches Bedürfnis danach, die reine Maschinengenauigkeit leicht und zuverlässig feststellen zu können, d. h. die Verzahnungsgenauigkeit der in die Verzahnungsmaschine eingebauten Zahnräder im eingebauten und gegebenenfalls im belasteten Zustand messen zu können. Dieses Bedürfnis, die Maschinengenauigkeit messen zu können. besteht nicht nur bei den ausgesprochenen Verzahnungsmaschinen, sondern natürlich auch bei jeder anderen Werkzeugmaschine, weil es von der Maschinengenauigkeit zum großen Teil abhängt, wie genau ein Werkstück auf einer solchen Werkzeugmachine bearbeitet werden kann. Überall dort, wo besonders hohe Anforderungen an die Genauigkeit der hergestellten Werkstücke gestellt werden, ist es erforderlich, die Fehlerursachen zu erkennen und zu lokalisieren, so daß diese Fehler verringert oder bes, eitigt werden können. In diesem Zusammenhang kommt auch der Festetellung der Maschinengenauigkeit eine erhebliche Bedeutung zu, weil sie neben den sonstigen Fehlern Einfluß auf die Genauigkeit eines auf einer solchen Werkzeugmaschine hergestellten Werkstückes hat.
  • Es ist auch bereits vorgeschlagen worden, auf eine der Wellen der miteinander in Triebverbindung stehenden Teile einen in Umfangsrichtung abgefederten Schwungring aufzusetzen, der bei ungleichförmiger Bewegung dieser Welle Relativdrehungen gegenübereiner mit der Welle fest verbundenen Scheibe ausführt. Die Relativdrehung des Schwungringes gegenüber der Scheibe wird wieder mit bekannten Mitteln kapazitiv oder induktiv gemessen.
  • Weiterhin ist vorgeschlagen worden, die Wellen der miteinander in Triebverbindung stehenden Teile mit je einem als Schleifringläufer ausgebildeten Elektromotor zu koppeln und dieae Elektromotore zu einer elektrischen Welle zusammenzuschalten. Die Größe des Läuferstromes ist in. diesem Falle ein MaB für die bei ungleichförmiger Bewegung der miteinander in Triebverbindung stehenden Teile auftretende Winkelabweichung des Läufers im einen Nlotor gegenüber dem Läufer im anderen Motor. Sowohl bei dem Vorschlag, zum Messen des Ungleichförmigkeitsgrades der Bewegung von über eine Verzahnung od. dgl. angetriebenen Teilen die bei ungleichförmiger Bewegung auftretenden Massenkräfte auszunutzen. als auch bei dem Vorschlag, zu diesem Zweck die Torsion einer elektrischen Welle zu messen, sind zwar die oben beschriebenen Nachteile bezüglich des beschränkten Anwendungsgebietes der eingangs näher erläuterten Zahnrad,-Abwälzprüfgeräte vermieden. jedoch können mit den Einrichtungen nach den beiden zuletzt beschriebenen Vorschlägen keine ausreichenden M eßgenauigkeiten erzielt werden. Bei der Einrichtung, die die Trägheitskräfte ausnutzt, wirkt sich insbesondere die Dämpfung der erforderlichen elastischen Aufhängung des Schwungringes sehr nachteilig aus. und bei der Einrichtung, welche die elektrische Welle verwendet, machen sich die Übergangswiderstände an den Schleifringen der beiden Elektromotore besonders störend bemerkbar, Außerdem müßten diese Motore eine Nutenteilung zur Aufnahme der Wicklungen aufweisen, deren Genauigkeit größer sicn müßte als die zu messenden Verzahnungsfehler an den zu prüfenden Zahnrädern.
  • Durch die Erfindung sollen die beschriehenen Nachteile vermieden und eine Vorrichtung zum Messen des Ungleichförmigkeitsgrades der Bewegung von iiber eine Verzahnung od. dgl. angetriebenen Teilen angegeben werden, die sich sowohl zum Messen der Verzahnungsfehler von Stirn-und Kegelrädern als auch von Schnecken und Schneckenrädern und Schraubenrädern beliebigen Übersetzungsverhältnisses sowie zur Prüfung von Zahnstangen eignet und außerdem die Messung der Maschinengenauigkeit von Verzahnungsmaschinen und anderen Werkzeugmaschinen gestattet. Die erfindungsgemäße Vorrichtung soll außerdem eine außerordentlich hohe Meßgenauigkeit haben und im Verhältnis zu anderen Meßvorrichtungen hesonde. rs einfach im Aufbau und daher billig in der Herstellung sein. Die gestellte Aufgabe wird in der Weise gelost, daß erfindungsgemäß von den in Triebverbindung miteinander stehenden Teilen die Rotoren je eines raumfest angeordneten Drehkondensators derart angetrieben werden, daß bei gleichförmiger Bewegung beider Teile gleich große, aber entgegengesetzt gerichtete Kapazitätsänderungen der beiden Drehkondensatoren erzeugt werden, und daß die Abweichungen vom Sollwert der Gesamtkapazität in an sich bekanntei AVeise gemessen und ausgewertet werden. Um von dem jeweiligen Übersetzungsverhältnis der in Triebverbindung miteinander stehenden Teile unabhängig zu werden, wird zweckmäßig der Rotor wenigstens eines der Drehkondensatoren über ein einstellbares Ülersetzungsgetriebe angetrieben, das vorzugsweise als stufenlos verstellbares Reibradgetriebe ausgebildet wird. Dann. können die beiden Drehkondensatoren gleiche Kapazität und Verstellcharakteristik erhalten. und ihre Rotoren können so angetrieben werden, daß sich der eine in den Stator hineindreht, während sich der andere um das gleiche Maß aus seinem Stator herausdreht, wodurch bei gleichförmiger Bewegung der beiden Rotoren die Gesamtkapazität der beiden Kondensatoren zusammen konstant bleibt. Bei einem Übersetzungsverhältnis von 1 : 1 werden zweckmäßig die Rotoren unmittelbar auf den Wellen der miteinander in Triebverbindung stehenden Teile befestigt.
  • Bei einem von l : 1 abweichenden Übersetzungsverhältnis hat es sich als zweckmäßig erwiesen, auf der Welle des einen der miteinander in Triebverbindung stehenden Teile den Rotor des einen Kondensators zu befestigen und. auf der Welle des zweiten Teiles einen kegelstumpfförmigen Antriebskörper e : ines stufenlos verstellbaren Reibradgetriebes anzuordnen, dessen Reibrad auf einer den Rotor des zweiten Kondensators tragenden Welle längs einer Mantellinie des Antriebskö'rpers verstellbar ist. Bei geradliniger Bewegung eines der in Triebverbindung miteinander stehenden Teile wird zweckmäßig einer der Rotoren über eine Reibscheibe angetrieben, die auf dem geradlinig bewegten Teil abrollt. Werden die beiden Rotoren der Drehkondensatoren, wie beschrieben, von den in Triebverbindung miteinander stehenden Teilen angetrieben, dann läßt sich die Genauigkeit eines der Teile messen, wenn der andere Teil keine Fehler aufweist, oder aber es läßt sich die Somme der Fehler der miteinander in Triebverbindung stehenden Teile gemeinsam messen, wenn einer der beiden Teile angetrieben wird. In manchen Fällen kann es jedoch zweckmäßig sein, daß einer der Rotoren statt mit einem der miteinander in Triebverbindung stehenden Teile mit einer eine gleichförmige Bewegung erzeugenden Vorrichtung verbunden wird. In diesem Falle ist es möglich, die Gleichförmigkeit der Bewegung eines einzelnen angetriebenen Maschinenteiles zu messen. Um die Gesamtliapazität der leiden Kondensatoren ändern und die Vorrichtung vor Beginn der Messung justieren zu können, werden zweckmäßig die Rotoren und/oder die Statoren der Drehkondensatoren gegeneinander verstellbar gemacht.
  • Zur Messung der bei ungleichförmiger Bewegung der miteinander in Triebverbindung stehenden. Teile auftretenden Anderung der Gesamtkapazität der beiden Drehkondensatoren ha. t es sich als zweckmäßig erwiesen, eine Oszillatorschaltung vorzusehen, bei der in bekannter Weise eine durch die Kapazitätsänderungen veränderliche Meßfrequenz erzeugt wird, die mit einer beliebig wählbaren Festfrequenz überlagert wird, so daß die entstehende Frequenz in leicht meßbare elektrische Größen verwandelt werden kann.
  • Dabei können beide Kondensatoren gemeinsam in einem Schwingkreis der Oszillatorschaltung liegen.
  • Es kann jedoch auch in der Weise vorgegan, gen werden,daßjederderbeiden.Kondensatoren in einem besonderen Schwingkreis der Oszillatorschaltung liegt, deren Festfrequenz von einem quarzgesteuerten Generator geliefert wird. Vorteilhaft werden die Kondensatoren in der Weise ausgebildet und angeordnet, daß keinerlei Lagerung zwischen Rotor und Stator erforderlich ist und daß in der Meßschaltung zur Vermeidum von Schleifringen die Rotoren der Drehkondensatoren geerdet sind. Die erhaltenen Meßwerte für die Maschinengenauigkeit können bei Werkzeugmascliinen, insbesondere Verahnungsmaschinen, als Regelgröße für einen selbsttätigen Regler verwen. det werden, der durchÜberlagerungderDrehbewegung des Werkzeuges oder des Werkstückes mit einer zusätzlichen Drehbewegung mittels eines Differential-$getriebes od. dgl. die Maschinengenauigkeit erhöht.
  • Im einzelnen ergeben sich die zu schützenden Merkmale aus d. en Patentansprüchen. Darüber hinaus in den Zeichnungen da, rgestellte Einzelheiten sollen nur zur besseren Erläuterung dienen, sie bilden keinen Teil der Erfindung.
  • In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegen, sta, ndes dargestellt, und zwar zeigt in schematischer Darstellung g Fig. I die Draufsicht auf ein Gerät zur Prüfung von Stirnrädern mit einem Übersetzungsverhältnis von 1 : 1, Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie 2-2 der Fig. 1, Fig. 3 ein Schaltbild für eine Oszillatorschaltung mit einem Schwingkreis für beide Kondensatoren, Fig. 4 ein Schaltbild für eine Oszillatorschaltung mit getrennten Schwingkreisen für die beiden Kondensatoren.
  • Fig. 5 die Draufsicht auf ein Gerät für die Prüfung von Stirnrädern mit einem von 1 : 1 abweichenden Übersetzungsverhältnis.
  • Fig. 6 die Draufsicht auf ein Gerät zur Prüfung von Kegelrädern bei einem von 1 : 1 abweichenden Übersetzungsverhältnis, Fig. 7 die Draufsicht auf ein Gerät zur Prüfung von Schnecke und Schneckenrad.
  • Fig. 8 die Seitenansicht zu Fig. 4, Fig. 9 einen Längsschnitt durch ein Gerät zur Prüfung von Zahnstangen.
  • Fig. 10 die Seitenansicht einer Zahnradabwälzstoßmaschnie, Fig. 11 einen Teilschnitt nach der Linie 11-11 der Fig. 10, Fig. 12 einen Teilschnitt nach der Linie 12-12 der Fig. 10.
  • Fig. 13 die Seitenansicht einer Zahnradabwälzfräsmaschine und Fig. 14 einen Schnitt nach der Linie 14-14 der Fig. 13.
  • Bei dem Stirnradprüfgerät nach den Fig. l und 2 ist auf einer Grundplatte l ein Lagerbock 2 fest angeordnet, in dem eine Welle 3 drehbar gelagert ist.
  • Auf das eine Ende der Welle 3 ist ein. Stirnrad 4 fest aufgesetzt. Am anderen Ende wird die Welle3 von einem Motor5über eine Schnecke 6 un, d. ein auf der Weite 3 befestigtes Schneckenrad 7 angetrieben. Das Ende der Welle 3 auf der Antriebsseite ist durch ein weiteres Lager 8 abgestützt, während die Schnecke in einem Lager 9 gelagert ist. Mit dem a. uf der Welle3 sitzenden Stirnrad4 kämmt ein Stirnrad 10 von gleicher Zähnezahl, das auf dem vorderen. En. de einer Welle 11 befestigt ist, die ebenso wie die Welle 3 in einem Lagerbock 12 gelagert ist. Im Gegensatz zum Lagerbock 2 ist jedoch der Lagerbock 12 zur Einstellung des Achsenabstandes der miteinander kämmenden Stirnräder 4 und 10 mittels einer Gewindespindel 13 und eines Handrades 14 in einer Schlittenführung 15 quer verschiebbar angeordnet.
  • Mit der Welle 3 ist der Rotor 16 eines Drehkondensators 17 drehfest verbunden, dessen Stator 18 am Lagerbock 2 befestigt ist. In gelicher Weise sitzt a. uf der We ! lle 11 drehfest der Rotor 19 eines weiteren Kondensators 20, dessen Stator 21 mit dem Lagerbock 12 fest verbunden ist.
  • Die Wirkungsweise dieser Vorrichtung ist folgende : Wird über den Motor 5, die Schnecke 6 und das Schneckenrad 7 die Welle 3 und damit das auf ihr drehfest angeordnete Stirnrad4 gedreht, danii treibt dieses das mit ihm kämmendeZahnrad10 an. Es sei angenommen, daß das Stirnrad 4 ein Lehrzahnrad und das Stirnrad 10 das s zu prüfende Zahnrad sei.
  • Unter der Voraussetzung, daß auch das zu prüfende Zahnrad 10 fehle ! rlos wäre, würden sich die Wellen 3 und 11 mit genau gleicher Winkelgeschwindigkeit drehen, und dementsprechend würden die auf den Wellen. 3 bzw. 11 angeordneten Rotoren 16 bzw. 19 der Drehkondensatoren 17 bzw. 20 genau gle, ich große Winkelwege in der Zeiteinheit zurücklegen. Die beiden Drehkondensatoren 17 und 20 weisen genau gleich große Kapazitäten und Verstellcharakteristiken auf und sind so angeordnet, daß bei der gegensinnigen Drehung der Wellen 3 und d 11 gleich großen Winkelwegen der Rotoren 16 bzw. 19 gleich große, aber entgegengesetzt gerichtete Kapazitätsänderungen der Drehkondensatoren 17 und 20 entsprechen. Bei fehlerlosem Prüfling würde daher die Gesamtkapazität der beiden Kondensatoren 17. 20 währe. nd der Drehung der Wellen 3 und 11 dauernd kon, stant gehalten werden, und zwar auch dann, wenn die Welle 3 durch den Motor 5 nicht mit konstanter Drehzahl angetrieben werden würde. Weist aber das zu prüfende Zahnrad 10 Verzahnungsfehler auf, dann dreht sich die Welle 11 nicht mehr mit der gleichen Winkelgeschwindigkeit wie die Welle 3. Vielmehr eilt sie dieser Welle 3 um einen. kleinen Winkelbetrag voraus oder bleibt dieser gegenüber zurück, und dementsprechend weicht auch die Kapazitätsänderung des Kondensators 20 von der des Kondensators 17 ab.
  • Die.GesamtkapazitätbeiderKondensatorenzusammen bleibt daher nicht konstant, sondern ändert sich in einem Maße, das den Ungleichförmigkeitsgrad der Drehbewegung der Welle 11 gegenüber der Welle. 3 genau wiedergibt. Die Drehkondensatoren 17 und 20 sind über nicht gezeichnete elektrische Verbindungsleitungen in eine an sich bekannte Oszillatorschaltung nach den Fig. 3 oder 4 eingescha, ltet, so daß durch die Änderung der Gesamthapazität der beiden Kondensatoren 17 und 20 eine veränderliche Meßfrequenz erzeugt wird. die mit einer einstellbaren Fes. tfrequenz überlagert wird. Die entstellende Uberlagerungsfrequenz wird dann in leicht meßbare elektrische Gramen verwandelt, die sich mit geeigneten Instrumenten auswerten lassen. In der Schaltung nach Fig. 3 liegen die beiden Drehkondensatoren 17 und 20 in einem gemeinsamen Schwingkreis 22 eines Oszillators 23, wobei der Schwingkreis 22 aus einer Induktivität 22 a und einer Kapazität 22 b besteht.
  • Ein zweiter Oszillator 24 liefert die Festfrequenz, die mit der von dem ersten Oszillator 23 erzeugten veränderlichen Meßfrequenz in einer Mischstufe 25 überlagert wird. In Fig. 4 ist für jeden der Kondensatoren 17 und 20 ein besonderer Schwingkreis 26 und 27 vorgesehen. Ein Oszillator 28 liefert wieder die Festfrequenz, die mit den in den Schwingkreis 26 und 27 erzeugten veränderlichen Meßfrequenzen in einer Mischstufe 29 überlagert wird.
  • Fig. 5 zeigt eine den Fig. 1 und 2 entsprechende Anordnung für die Prüfung von Stirnrädern auf Verzahnungsfehler, jedoch für Obersetzungsverhältnisse, die von 1 : 1 abweichen. Die grundsätzliche Anordnung ist wieder die gleiche wie in Fig. l, weswegen gleiche oder entsprechen, de Teile mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind. Wegen des von 1 : 1 abweichenden Übersetzungsverhältnisses zwischen den Stirnrädern 4 und 10 ist der Rotor 19 des Drehkondensators 20 nicht direkt, auf die Welle 11 aufgesetzt, sondern mit der Abtriebswelle 30 eines stufenlos verstelll) aren Getriel) es 31 fest verbunden.
  • Dieses Getriebe 31 besteht aus einem mit der Welle 11 drehfest verbundenenkegelstumpfförmigenAntriebskörper 32 und einem auf der Antriebswelle 30 des stufenlos verstellbaren Getriebes 31 angeordneten Reibrad. 38. das längs einer Mantellinie des regelstumpfförmigen Antriebskörpers 32 mit Hilfe einer Einstellvorrichtung 33 längs verschiebbar ist. Durch diese Längsverschiebung kann jedes beliebige Übersetzungsverhältnis innerhall) der durch die Auslegung des stufenlos verstellbaren Getriebesgegebenen Grenzen eingestellt werden. Der Stator 21 des Drehkondensators 20 ist an einer die Abtriebswelle 30 und das Rcibrad 38 des stufenlos verstellharen Getriebes 31 verschiebenden Schlittenführung 34 befestigt. Die Wirkungsweise der in Fig. 5 dargestellten Vorrichtung g entspricht völlig der Wirkungsweise der Fig. 1, nur wird das von dem Wert 1 : 1 abweichende Übersetzungsverhältnis der Stirnräder 4 un. d 10 durch das stufenlos verstellbare Getriebe 31 kompensiert, so daß das Gesamtübersetzungsverhältnis von der Welle 3 zur Welle 30 wieder 1 : 1 ist.
  • Nach dem gleichen Prinzip ist die in Fig. 6 dargestellte Vorrichtung zum Messen der Verzahnungsgenauigke. it von Kegelrädern aufgebaut. Auch hier sind wieder für gleiche oder entsprechende Teile dieselben Bezugszeichen verwendet wie in den vorhergehenden Figuren. Zur genauen Einstellung der Lage der Wellen 3 und 11 zueinander ist in. diesem Falle auch der Lagerbock 2 in einer Schlittenführung 35 mittels einer Gewindespindel 36 und eines Einstellhandrades 37 verschiebbar gemacht.
  • DieFig. 7 und 8 zeigen die Anordnung zur Prüfung der VerzahnungsfehlervonSchnecke und Schneckenrad. Dia Schnecke 40 ist in einem Lagerbock 41 drehbar gelagert und wird über einen Motor 42 angetrieben. Auf der Schneckenwelle sitzt wie bei den Fig. 5 und 6 der kegelstumpfförmigc Antriebskörper 32 des stufenlos verstellbaren Getriebes 31. auf dessen Abtriebswelle 30 der Rotor 19 des Drehkondensators 20 befestigt ist. Der Lagerboc. k 41 läßt sich an einer Führungssäule 49 der Höhe nach einstellen. Das Maschinengestell 43 trägt e. inen durch eine Gewindespindel 44 und ein Einstellhandrad 45 längs verschiebbar angeordneten Schlitten 46, in welchem die Welle 47 für das Schneckenrad 48 drehbar gelagert ist.
  • Durch Verstellung des Lagerbockes 41 der Höhe nach und des Schlittens 46 in seitlicher Richtung läßt sich die richtige Lage von Schnecke und Schneckenrad zueinander genau einstellen. Auf der \yNtelle 47 ist der Rotor 16 eines Drehkondensators 17 angeordnet, dessen Stator 18 mit dem Schlitten 46 fest verl) unden ist. Auch hier ist die Anordnung so getroffen, daß bei einer Drehung der Schnecke und des Schneckenrades die Kapazitätszunahmc des einen Drehkondensators durch aie entsprechend große KapazitätsahnahmedesanderenDrehkondensatorsausgeglichen wird. und zwar vollständig, wenn keine Verzahnungsfehler vorliegen, so daß in diesem Falle die Gesamtkapazität beider Kondensatoren konstant bleibt.
  • Treten dagegen infolge von Verzahnungsfehlern Abweichungen von der gleichförmigen Bewegung ein. dann machen sich diese Abweichungen als Änderungen der Gesamtkapazität der beiden Drehkondensatoren bemerkbar und werden in der beschriebenen Weise gemessen und ausgewertet.
  • Fig. 9 zeigt cin Prüfgerät für Zahnstangen. Auf einer Grundplatte 50 ist ein Schlitten 51 verschiebbar angcordnet. Zu diesem Zweck sind Laufräder 52 und Schienen 53 zur Geradführung des Schlittes 51 vorgesehen. Im Schlitten 51 ist eine senkrechte Welle 54 drehbar gelagert, die von einem Elektromotor 55 tuber eine Schnecke 56 und ein auf der Welle 54 angeordnetes Schneckenrad 57 angetrieben wird. Auf ihrem einen Ende trägt diese Welle 54 ein Stirnrad 58 und an ihrem anderen Ende den Rotor 19 eines Kondensators 20. dessen Stator 21 am Schlitten 51 befestigt ist. Das Stirnrad 58 kämmt mit einer Zahnstange 59, die in einer Brücke 60 fest eingespannt ist. Beim Antrieb durch den Motor 55 wälzt sich das Zahnrad 58 an der feststehenden Zahnstange 59 ab und setzt dabei den Schlitten 51 in Bewegung. Gleichzeitig ändert sich der Kapazitätswert des Kondensators 20 dadurch, daß der Rotor 19 seine Stellung gegenüber dem Stator 21 verändert. Jenseits der Brficke 60 ist im Schlitten 51 eine weitere senkrecht angeordnete Welle 61 vorgesehen, die an ihrem einen Ende ein Reibra, d 62 trägt, das an der Stirnfläche 63 der Brücke 60 abrollt, wenn sich der Schlitten 51 senkrecht zur Zeichenebene bewegt. Auf dem anderen Ende der Welle 61 sitzt wieder der kegelstumpfförmige Antriebskörper 32 des stufenlos verstellbaren Reibradgetriebes 31, dessen Reibrolle 38 zwecks Anderung des Übersetzungsverhältnisses längs einer Mantellinie des Körpers 32 verschiebbar ist. Die. Welle 30 trägt den Rotor 16 eines Drehkondensators 17, dessen Stator 18 am Schlitten 51 befestigt ist. Zur Messung der Verzahnungsgenauigkeit der Zahnstange 59 wird als Stirnrad 58 ein Lehrzahnrad verwendet. und das stufenlos verstellbare Getriebe 31 so eingestellt, daß sich die Nenndrehzahlen an der Welle 54 und 61 wie 1 :1 verhalten. Durch Antrieb der Welle 54 wälzt sich da, s Zahnrad 58 an der zu prüfenden Zahnstange 59 al) und verschiebt dabei den Schlitten 51, so daß die Reihscheibe 62 an der Stirnfläche 63 der feststehenden Brüclie ce 60 abrollen muß und damit iiber das stufenlos verstellbare Getriebe 31 den Rotor 16 des Drehl : ondensators 17 gegenüber seinem fest angeordneten Stator 18 verdreht. Die bei Vorhandensein von Verzahnungsfehlern auftretenden Anderungen der Gesamtliapazität der beiden lECondensatoren 20 und 17 werden, wie oben im einzelnen bereits beschrieben. gemessen und ausgewertet.
  • Fig. 10 zeigt in schematischer Darstellung eine Zahnradabwälzstoßmaschine. Zur Feststellung der Maschinengenauigkeit ist es erforderlich, festzustellen, wie groß der Ungleichförmigkeitsgrad der Drehbewegung des Werkzeugaufnahmedornes 70 gegenüber der Drehbewegung des Werkstückaufnahmedornes 71 ist. Zu diesem Zweck wird auf dem We'rkzeuga. ufnahmedo'rn 70, wie Fig. 11 zeigt, der Rotor 16 eines Drehkondensators 17 befestigt, dessen Stator 18 mit der Führung 72 des Werkzeugaufnahmedornes undrehbar verbunden ist. Weiterhin. wird auf den Werkstückaufnahmedorn 71 (Fig. 12) der kegelstumpfförmige Körper 32 eines stufenlos verstellbaren Getriebes 31 aufgesetzt, so daB die Drehewegung des Werkstückaufnahmedomes 71 iiber die Reibscheibe 38 auf die Welle 30 des stufenlos verstellbaren Getriebes übertragen wird, auf der der Rotor 19 des Ko. ndensato, rs 20 sitzt, dessen Stator 21 undrehbar im Maschinengestell festgelegt ist. Mit dieser Anordnung läßt sich die Genauigkeit der Machine, hier der Zahnradstoßmaschine, bestimmen. und in gleicher Weise läßt sich auch die Arbeitsgenauigkeit jeder anderen Werkzeugmaschine mit der r angegebenen Anordnung messen. Ein weiteres Ausführungsbeispiel geben die Fig. 13 und 14 an Hand einer Zahnradabwälzfräsmaschine. Mit dem Werkstückaufnahmedorn 80 ist wieder der Rotor 16 eines Drehkondensators 17 verbunden, dessen Stator 18 8 raumfest angeordnet ist. Auf die Fräserwelle 81 ist derkegelstumpfförmigeAntriebskörper 32 des stufenlos verstellbaren Getriebes 31 a, ufgesetzt, da, s über die Reibscheibe 38 die. Welle 30 antreibt. Auf ihr sitzt wieder der Rotor 19 eines Drehlsondensators 20, dessen Stator 21 raumfest angeordnet ist. Diese beschriebene Einrichtung gestattet nich. t nur eine Prüfung der Maschinengenauigkeit im unbelasteten Zustand, sondern auch eine Überwachung der Maschinengenauigkeit währen des Arbeitsvorganges. Dadurch ist es möglich, diejenigen Fehler der Werkzeugmaschine, hier der Verzahnungsmaschine, festzustcllen, die neben, den Aufspannfehelern und den Werkzeugfehlern sowie den Einflüssen des verwendteten Werkstoffes am Gesamtfehler des fertigen Werkstückes beteiligt sin, d. Die laufende Messung des Maschinenfehlers gibt d. arüber hinaus noch die Möglichlseit, die gemessene Ungleichförmigkcit der Drehbewegungen der Werkstückaufnahme gegenüber der Werkzeugaufnahme zur Verbesserung der Maschin ! engcnauigkeit heranzuziehen. Dazu brauchen nur in an sich bekannter Weise die gemessenen Abweichungen als Regelgröße für einen selbsttätigen Regler verwendet zu werden, der durch Überlagerung der Drehbewegung des Werkzeuges oder des Werkstückes mit einer zusätzlichen Drehbewegung mittels eines Differentialgetriebes od. dgl. die Maschinengen. auigkeit erhöht.
  • In manchen Fällen kann es auch zweckmäßig sein, den Rotor eines der beiden Kondensatoren, mit einer einegleichförmigeBewegungerzeugendenVorrichtung zu verbinden, wenn es darauf ankommt, einer solchen gleichförmigen Geschwindigkeit gegenüber die Gleichförmigkeit der Geschwindigkeit eines einzelnen Maschinenteiles zu messen.

Claims (14)

  1. PATENTANSPRÜCHE: : 1. Vorrichtung zum Messen des Ungleichförmigkeitsgrades der Bewegung von über eine Verzahnung od. dgl. angetriebenen Teilen (Stirnrädern, Schnecken und Schneckenrädern, Kegelrädern, Zahnstangen u. dgl.), insbesondere zum Messes der Verzahnungsfehler solcher Teile und der MaschinengenauigkeitvonVerzahnungsmaschinen und anderen Werkzeugmaschinen, wobei die Abweichungen von der gleichförmigen Bewegung auf kapazitivem Wege gemessen wird, dadurch gekennzeichnet, daß von den in Triebverbindung miteinander stehenden Teilen die Rotoren (16, 19) je eines raumfest angeordneten Drehkondensators (17, 20) derart angetrieben, werden. da, bei gleichförmiger Bewegung beider Teile gleich große, aber entgegengesetzt gerichtete Kapazitätsänderungen der beiden Drehkondensatoren erzeugt werden, und daß die Abweichungen vom Sollwert der Gesamtkapazität in an. sich bekannter Weise. gemessen und ausgeweretet werden.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch, l, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor wenigstens eines der Kondensatoren über ein einstellbares Übersetzungsgetriebe angetrieben wird.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Übersetzungsgetriebe als stufenlos verstellbares Reibradgetriebe (31) ausgebildet ist.
  4. 4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,daßdie beiden Drehkondensatoren (17, 20) gleiche Kapazität und Verstellcha. rakteristik besitzen und ihre Rotoren (16, 19) so angetrieben sind, daß sich der eine in den Stato, r (18) hineindreht, während sich der andere um das gleiche'Maß us seinem Stator (21) herausdreht.
  5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, da, durch gekennzeichnet,daßdieRotoren,(16, 19) bei einem Übersetzungsverhältnisvonl : 1 unmittelbar auf den n Wellen (3, 11) der miteinander in. Triebverbindung stehenden Teile (4, 10) befestigt sind.
  6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem vom Wert l : 1 abweichenden Ubersetzungsverhältnis auf der Welle des einen der miteinander in Triebverbindung stehenden Teile der Rotor des einen Kondensators befestigt und auf der Welle des zweiten. Teiles ein kegeJstumpfförmiger Antriebskörper (32) eines s stufenlos verstellbaren Reibradgetriebes (31) angeordnet ist, dessen Reibrad (38) auf einer den Rotor des zweiten. Kondensators tragenden Welle (30) sitzt und längs einer Mantellinie des Antriebskörpers verstellbar ist.
  7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadruch gekennzeichnet, daß bei geradliniger Bewegung eines der in Triebverbindung miteinander stehenden Teile einer der Rotoren über eine Reibscheibe (62) an, getrieben wird, die auf dem geradlinig bewegten Teil ab. rollt.
  8. 8. Vorrichtung nach beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Rotoren statt mit einem der miteinander in Triebverbin. dun, stehenden Teile mit einer eine glcichförmige Bewegung erzeugenden Vorrichtung verbunden ist.
  9. 9. Vorrichtung nach beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotoren und/oder Statoren der Drehkondensatoren zum Zwecke der Justierung und Änderung der Gesamtkapazität der beiden Kondensatoren gegeneinander versbelllbar sind.
  10. 10. Vorrichtung nach beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, dadruch gekennzeichnet, daß die bei ungleichförmiger Bewegung der Teile aufretende Kapazitätsänderung in einer Oszillatorschaltung in eine veränderliche Meßfrequenz umgewandelt, mit it einer beliebig wählbaren Festfrequenz überlagert und die entstehende Frequenz in leicht meßbare elektrische Größen verwandelt wird.
  11. 11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß beide Kondensatoren. (17, 20) gern. insam in einem Schwingkreis (22) der Oszillatorschaltung liegen.
  12. 12. Vorrichtung nach Anspruch. 10, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der beiden Kondensatoren (17, 19) in einem besonderen Schwingkreis (26, 27) der Oszillatorschaltung liegt, dessen Festfrequenz von einem quarzgesteuerten Generator (28) geliefert wird.
  13. 13. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Kondensatoren in der Weise ausgebildet und angeordnet sind, daß keinerlei Lagerung zwischen Rotor und Stator erforderlich ist, und daß in der Meßschaltung zur Vermeidung von Schleifringen die Rotoren der Drehkondensatoren geerdet sind.
  14. 14. Vorrichtung nach den Ansprüchen 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die bei Werkzeugmaschinen, insbesondere Verzahnungsmaschinen, erhaltenen AIeßwerte für die Maschinengenauigkeit als Regelgröße für einen selbsttätigen Regler verwendet werden, der durch Übertragung der Drehbewegung des Werkzeuges oder des Werkstückes mit einer zusätzlichen Drehbewegung mittels eines Differentialgetriebes od. dgl. die Maschinengenauigkeit erhöht.
    In Betracht gezogene Druckschriften : Deutsche Patentschriften Nr. 891 455, 905 324, 852 909, 915 157.
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DE852909C (de) * 1951-04-10 1952-10-20 Klingelnberg Soehne Ferd Vorrichtung zur Waelzpruefung von Zahnraedern
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