-
Vorrichtung zum Kontrollieren der Evolventenform, des Zahnschrägungswinkels
und der Zahnflanken-Oberfiächengüte 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 theoretisch richtige Evolventenbewegung
der zur Messung dienenden 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 angeordnet
ist, die Genauigkeit der Evolventenform prüfen. Die Meßtasterspitze muß aber - weil
bei großen 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 Wälzpunktes 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
Evolvente auf andere Weise erzeugt wird, z. B. dadurch, daß die Abrollbewegung einer
auf dem Grundkreisumfang entlanggeführten Rolle über ein Ritzel auf eine Zahnstange
übertragen wird. In diesem Fall muß die Zahnstange entsprechend lang ausgebildet
werden.
-
Es ist weiterhin bekannt, einen ersten Schlitten durch Abwälzen an
einem zur Drehachse des Prüflings konzentrischen Rand beliebigen Durchmessers in
Bewegung zu setzen und dessen Bewegung mittels einer einstellbaren Übersetzungsvorrichtung,
z. B. eines Hebels, auf einen zweiten Schlitten zu übertragen, so daß dieser mit
einer der Umfangsgeschwindigkeit des tatsächlichen Grundkreises gleichen Tangentialgeschwindigkeit
angetrieben wird. Weiterhin ist es bei der Prüfung von Kegelrädern bekannt, die
Tangentialgeschwindigkeit des zweiten Schlittens in Abhängigkeit vom Grundkreiskegelwinkel
des zu prüfenden Kegelrades zu verändern, so daß die von der Meßtasterspitze beschriebene
Evolvente zu einem Parallelschnitt durch den Kegelradzahn paßt. Aber auch hierbei
kann die Messung der Evolventenform nur dort beginnen, wo die Tangente an den Grundkreis
den Fußkreis der Verzahnung schneidet, bei großen Zahnrädern also - wie oben dargelegt
-sehr weit seitwärts des Wälzpunktes. Dadurch werden die Führungen sehr lang und
wegen der erforderlichen Genauigkeit außerordentlich schwer und teuer.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, 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 und mit der insbesondere an sehr großen Zahnrädern mit hoher Genauigkeit die
Evolventenform, die Zahnschräge und die Oberflächengüte der Verzahnung geprüft werden
kann.
-
Gelöst wird die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe dadurch,
daß ein auf einem ortsfesten Gestell längsverschiebbarer erster Schlitten über ein
an ihm angeordnetes Lineal von einem zur Drehachse des Prüflings konzentrischen
Kontrollrand beliebigen Außendurchmessers 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
Ubersetzungsvorrichtung mit der Umfangsgeschwindigkeit des Teilkreises des Prüflings
angetrieben wird, daß auf dem zweiten Schlitten in der Nähe der verlängerten Verbindungslinie
zwischen dem Prüflingsmittelpunkt und dem Abwälzpunkt des Lineals ein auswechselbarer
Träger für ein beweglich im Träger gelagertes Tastorgan angeordnet ist, wobei dem
auswechselbaren Träger je nach Art des Meßvorganges eine von dem Verschiebeweg des
zweiten Schlittens abhängige Zusatzverschiebung erteilbar ist, 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, angezeigt und registriert
werden.
-
Die Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 1 wird 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 nach Auswechseln von
die Tastorgane aufnehmenden Trägern sowohl die Genauigkeit der Evolventenform als
auch die Genauigkeit des Zahnschrägungswinkels und auch die Oberflächengüte zu messen.
-
Wesentlich ist, daß die Umfangsgeschwindigkeit eines Kontrollrandes
beliebigen Durchmessers in eine Tangentialgeschwindigkeit des zweiten Schlittens
umgewandelt wird, die mit der Umfangsgeschwindigkeit des Teilkreises übereinstimmt,
weil dann das Tastorgan in unmittelbarer Nähe des Abwälzpunktes angeordnet werden
kann. Dadurch ist es möglich, auf die bei großen Zahnrädern weit ausladenden Lineale
bzw. Führungen zu verzichten.
-
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
senkrecht zur Verschieberichtung der Schlitten angeordnet ist. Das in den auswechselbaren
Träger 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 genausogut eine aus einer Spule und einem
Eisenkern gebildete Induktivität treten. Die die Meßausschläge der Tastorgane abbildenden
Kapazitäts- oder Induktivitätsänderungen werden in an sich bekannter Weise 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 tÇberlagerungsfrequenz wird dann
nach Verstärkung in Strom-oder Spannungswerte umgewandelt, die den Kapazitäts- oder
Induktivitätsänderungen des Meßkondensators bzw. der Meßinduktivität, die in den
auswechselbaren Trägern eingebaut sind, proportional sind und daher direkt auf ein
Anzeige- oder Registriergerät geschaltet werden können.
-
Zum Kontrollieren der Genauigkeit der Evolventenform der Zahnflanke
des Prüflings wird die Anordnung des Trägers auf der Vorrichtung erfindungsgemäß
so gestaltet, daß der das Tastorgan aufnehmende Träger auf dem zweiten Schlitten
senkrecht zu dessen Bewegungsrichtung in seiner Höhenlage einstellbar angeordnet
ist, daß das im Träger beweglich gelagerte Tastorgan als schneidenförmiger Meßtaster
ausgebildet ist, der die Form eines Zahnes der die Zahnflanke theoretisch erzeugenden
Zahn stange aufweist und sich während des Meßvorganges mit seiner Schneide an der
zu prüfenden Zahnflanke abwälzt, und daß der schneidenförmige Meßtaster parallel
zur Verschieberichtung der Schlitten vorzugsweise mittels zweier Blattfedern seitlich
verschiebbar im Träger aufgehängt ist. 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 Zahnfiankenform 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 bei der oben beschriebenen
Vorrichtung der auswechselbare Träger erfindungsgemäß in der Weise angeordnet, daß
der das 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 seinem Eigengewicht parallel
zur Drehachse des Prüflings verschiebt und die Geschwindigkeit seiner Verschiebebewegung
durch die Schrägstellung der 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 Kulissenstein für
die schrägstellbare zweite Kulissenführung 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 entlanggleitet. Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, die schräg
einstellbare zweite Kulissenführung mittels eines optischen Winkelmessers auf die
Zahnschräge eines optischen machen. Als Tastorgan kann der gleiche Meßtaster Verwendung
finden wie für die Evolventenprüfung, 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 Prüfiings 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 Hebelübersetzung auf die Umfangsgeschwindigkeit
dieser Kreise eingestellt.
-
Zum Kontrollieren der Zahnflanken-Oberflächengüte wird der auswechselbare
Träger an der eingangs
beschriebenen Vorrichtung in der Weise angeordnet, daß der
Träger für das 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 Lineal 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
Zahnflanken-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 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 Lineal 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 eine fortlaufende Kapazitätsänderung, 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 Lineals eine geeignete 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.
-
In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand an Hand eines Beispiels
dargestellt. Dabei wurde im Interesse der Übersichtlichkeit bewußt auf Einzelheiten
der konstruktiven Gestaltung verzichtet. Es zeigt 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 LinieVII-VII 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 als Vorrichtung
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 Schwalbenschwanztührung 5
und eine Feststellschraube 6 dienen. Das Gestell 3 ist so angeordnet, daß es sich
senkrecht zur Drehachse des Prüflings 1 und tangential zum Umfang des Prüflings
erstreckt. Auf dem Gestell 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 am Gestell 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 Übersetzungshebels 10 gleiten kann. Am Ende des zweiten Schlittens 8 ist
ein in seiner Höhenlage mittels einer Stellschraube 14 verschiebbar angeordneter
Hebel 15 gelagert, der an seinem Ende ebenfalls einen Kulissenstein 16 trägt, der
mit der gleichen Kulissenführung 13 des Hebels 10 zusammenarbeitet.
-
Durch Verstellen des Hebels 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 Pfeilrichtung22 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 Gewindespindel34 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
Blattfedern36 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 Übersetzungsverhältnis des Übersetzungshebels 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 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 Zabnflankenform von der theoretisch richtigen Form ab, dann verschiebt
sich der Meßtaster 33 seitwärts und ändert dadurch die Kapazität des Kondensators
37/38. 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 Verlängerung der
Verbindungslinie zwischen Prüflingsmittelpunkt 40 und Berührungspunkt 41 des Wälzlineals
17 (vgl. Fig. 3) 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 Kulissenführung53, die auf den längsbeweglichen Schlitten
8 aufgesetzt ist, kann gegenüber der Senkrechten um einen beliebigen Winkel geschwenkt
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 seine Rollen 58 geführten Seiles
59 an der Achse 52 befestigt ist. Das Tastorgan 55 kann in der gleichen Weise ausgebildet
werden, wie dies an Hand 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 Hebelübersetzung 10 so eingestellt, daß sich der zweite Schlitten 8 mit der
um den Zahnschrägungswinkel schräggestellten Kulissenführung 53 mit der Teilkreisumfangsgeschwindigkeit
in Fig. 6 nach links bewegt.
-
Dadurch, daß der Träger 54 für das Tastorgan 55 über die Achse 52
mit der feststehenden Kulissenführung50 und gleichzeitig mit der schräggestellten
Kulissenführung 53, die sich 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 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 Meßgeräts 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 verschiebbar
quer zur Verschieberichtung des beweglichen zweiten Schlittens 8 angeordnet. Die
Führung70 wird so eingestellt, daß sich der Träger 71 mit dem Tastorgan 72 senkrecht
zu der meist um 200 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 Berührungspunkt der Spitze des Tastorgans 72 in der Verlängerung der
Linie vom Prüflingsmittelpunkt 40 über den Berührungspunkt 41 zwischen Lineall7
und Kontrollrand 19. Das Testorgan 72 ist in diesem Fall als im Träger 71 schwenkbar
gelagerter Fühlhebel ausgebildet, dessen Meßtasterspitze als Edelsteinspitze ausgebildet
ist, die etwa nur 0,002mm Abrundungsradius aufweist, so daß der Fühlhebel mit dieser
Mikro spitze die feinsten Unebenheiten der Zahnflanken-Oberfläche 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 Hebelübersetzung 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 die Pfeilrichtung 77 und damit
die Fühlhebelspitze 78 in Richtung auf den Fußkreis 42 der Verzahnung, so daß die
Fühlhebelspitze78 auf der Zahnflanke entlangwandert und dabei jede Unebenheit durch
einen Winkelausschlag 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 Oberflächengenauigkeit
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 irgendwie geartete Schwenkbewegung des Fühlhebels 72, da
dieser durch geeignete Mittel, z. B. eine Feder, dauernd in Anlage an der Zahnflanke
gehalten wird. Hierdurch kann eine Verminderung der Meßgenauigkeit der Vorrichtung
eintreten. Um diesen Nachteil zu beseitigen, kann das Lineal 76 auch mit einer gekrümmten
Führungsfläche ausgebildet werden, die so gestaltet wird, daß die Fühlhebelspitze
78 eine exakte Evolvente beschreibt, so daß nur die Oberflächenrauhigkeiten gemessen
werden.