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Zahnradprüfgerät Die Erfindung bezieht sich auf ein Zahnradprüfgerät
mit einer auf einem Meßkopf drehbar gelagerten Meßwelle sowie darauf angeordneten,
relativ zueinander axial verschiebbaren Meßbacken, deren Meßzonen als Rotationsflächen
ausgebildet sind.
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Bei den bisher üblichen Zahnradprüfgeräten zum Messen von Verzahnungsdaten
sind die Meßbacken stets als Schnecken ausgebildet. So ist beispielsweise eine Zahnradprüfgerät
dieser Art bekannt, bei dem eine mit ihrer Steigung senkrecht zur Normalsteigung
des zu prüfenden Zahnrades liegende Schnecke auf einer Meßwelle axial unbeweglich
und eine zweite in gleicher Weise ausgebildete Meßschnecke auf der Meßwelle axial
beweglich angeordnet ist und die Bewegung der Meßschnecken gegeneinander angezeigt
wird. Dieses bekannte Prüfgerät besitzt den Nachteil, daß bei Prüflingen mit verschiedener
Teilung jeweils die Schnecken ausgewechselt werden müssen. Auch sind stets gesonderte
Einrichtungen zum Weiterdrehen des zu prüfenden Zahnrades erforderlich, welche ebenfalls
jeweils auf die Teilung des zu prüfenden Zahnrades eingestellt werden müssen.
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Es ist bei andersgearteten Zahnradprüfgeräten, bei denen das zu prüfende
Zahnrad mit einem genau damit übereinstimmenden Meßzahnrad durch zwei Meßbacken
verglichen wird, bekannt, solche Meßbacken zu verwenden, deren Meßzonen als Rotationsflächen
ausgebildet sind. Schließlich wurde auch be reits schon vorgeschlagen, bei einem
Zahnradprüfgerät zum Messen des Abstandes zweier Zahnflanken mit einer drehbaren
Meßwelle und zwei darauf angeordneten, relativ zueinander axial verschiebbaren Meßbacken,
deren Meßzonen als Rotationsflächen ausgebildet sind, zur Weiterbewegung des zu
prüfenden Zahnrades eine Meßbacke auf einem Teil ihres Umfanges schraubenflächenförmig
auszubilden.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Zahnradprüfgerät der eingangs erwähnten
Art zu schaffen, bei dem auch bei Verwendung von Meßbacken mit Rotationsflächen
ein automatisches Ausmessen der aufeinanderfolgenden Zähne möglich ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß, ausgehend von einem Zahnradprüfgerät
der eingangs erwähnten Art, dadurch gelöst, daß die Meßwelle und das zu prüfende
Zahnrad über einen gemeinsamen Antrieb in einem durch die Zahnteilung bestimmten
Verhältnis synchron angetrieben sind und zur Aufnahme der während des Messens durch
die Drehbewegung des Zahnrades hervorgerufenen Meßbackenverschiebung der Meßkopf
mit den beiden Meßbacken entgegen einer Vorspannkraft axial verschiebbar gelagert
ist.
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Vorzugsweise ist dabei die axial wirkende Vorspannkraft für den Meßkopf
durch Federn erzeugt und durch eine Magnetspule gedämpft.
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Bei andersartigen Zahnradprüfgeräten ist es zwar an sich bereits
bekannt, ein mit dem zu prüfenden Zahnrad kämmendes Meßzahnrad vorzusehen, das aus
zwei gegeneinander federnden Teilhälften besteht. Ferner ist es bei einem Zahnradprüfgerät,
bei dem in die Zahnteilung eingreifende Prüfstifte vorgesehen sind, an sich bereits
bekannt, diese Prüfstifte auf einem durch Federn über Mitnehmerstifte an den Prüfling
angedrückten Schlitten anzubringen, der sich damit beim Weiterdrehen des Prüflings
mit verschiebt. Schließlich ist es bei einem Rundlauffehler-Prüfgerät bereits an
sich bekannt, einem Taster durch ein Getriebe beim Einfahren in die Meßstellung
und beim Wiederausführen aus der Meßstellung eine gewisse kurvenförmige Bewegung
zu erteilen. All diesen an sich bekannten Prüfeinrichtungen liegt aber stets ein
anderes Meßprinzip zugrunde, so daß diese nicht unmittelbar mit dem erfindungsgemäßen
Prüfgerät vergleichbar sind.
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Ein erfindungsgemäßes Zahnradprüfgerät ermöglicht ohne Austausch
von Teilen die kontinuierliche Messung von verschiedenen Zahnraddaten. Da die Meßflächen
reine Rotationsflächen sind, können diese werkstattmäßig leichter und genauer hergestellt
werden als beispielsweise die bekannten Meßbacken in Form von Schneckengängen.
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Die Erfindung wird im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen
an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.
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F i g. 1 zeigt einen teilweisen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes
Zahnradprüfgerät, und zwar beim Messen des Abstandes zweier aufeinanderfolgender
Linksflanken eines Zahnrades; F i g. 2 zeigt das Messen der Zahnweite über mehrere
Zähne; F i g. 3 zeigt das Messen einer Zahnlücke; Fig. 4 zeigt einen SchnittIV-IV
durch die Meßwelle nach F i g. 1; F i g. 5 zeigt schematisch den Antrieb für das
zu prüfende Zahnrad und die Meßwelle.
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Der Meßkopf des Zahnradprüfgerätes ist verschiebbar auf den beiden
Führungswellen 101 und 102 gelagert, wobei die Kugeln 103 in den im Meßkopf 1 befestigten
Büchsen 104 zur leichteren Verschiebbarkeit beitragen. Die beiden Führungswellen
101 und BBD2 sind in den Flanschträgem 105 und 106 befestigt, welche sich auf ein
nicht dargestelltes Gestell des Zahnradprüfgerätes stützen, das auch die Aufspannung
für den Prüfling 2 enthält. Zwischen den beiden Führungswellen 101 und 802 sind
die beiden Bolzen 107 und 108 im Meßkopf 1 befestigt und gehen durch die Flanschträger
105 und 106 hindurch. Auf diesen Bolzen 107 und 108 sind Druckfedern 109 und 110,
wie auch Stellmuttern 111 und 112 angeordnet. Auf dem Flanschträger 105 ist ein
Dämpfungsmagnet 113 befestigt, in den der Bolzen 107 hineinreicht. Das Gehäuse 3
ist im Meßkopf 1 schwenkbar, um entsprechend dem Schrägungswinkel des Prüflings
2 eingestellt werden zu können. Die Schraube 4 hält das Gehäuse 3 in der gewünschten
Schrägstellung fest. Im Gehäuse 3 ist die Meßwelle 5 drehbar gelagert. Sie wird
angetrieben durch das Zahnrad 6, das auf der Welle 7 sitzende Zahnrad 8, bzw. den
Servomotor 114 und den mittels Zahnrad 9 und das Ritzel 10 verbundenen Empfängersynchromotor
116. Servomotor 114 und Empfängersynchromotor 116 sind über den Flansch 12 mit dem
Gehäuse 3 verbunden.
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Auf der drehbaren Meßwelle 5 ist der Ring 13 befestigt und auf diesem
die Meßbacke 14. Sie ist halbringförmig ausgebildet und besitzt nur über ungefähr
den halben Umfang den Querschnitt einer Meßbacke.
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Auf der Meßwelle 5 befindet sich auch eine axial bewegliche Gruppe,
bestehend aus den Schutzringen 15 und 16 mit den je vier Rollen 17 und 18, dazwischen
sind die Flanschen 19 und 20 mit dem Träger 21 befestigt, auf dem Träger 21 die
Meßbacke 22, die somit auf der Meßwelle 5 axial beweglich ist.
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Die ungefähr halbringförmige Meßbacke 22 ist über den gleichen beschränkten
Bereich des Umfanges als Meßbacke ausgebildet wie die Meßbacke 14.
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Die Rollen 17 und 18 verhindern ein Verdrehen gegenüber der Meßwelle
5 durch deren vierkantige Ausführung im Bereich der Rollen 17 und 18 (F i g. 4).
Außerdem ist die Meßwelle 5 auch mit einem Schlitz versehen, durch den der Stab
23 reicht, der mit dem Träger 21 fest verbunden ist. Zentrisch mit der Meßwelle
5 besitzt der Stab 23 ein Gewindeloch, in das die Stange 24 greift. Jede Bewegung
der axial beweglichen Meßbacke 22 teilt sich somit auch der Stange 24 mit. Die Stange
24 besitzt eine Verlängerung 25, welche in der Meßwelle 5 mittels des magnetisch
beeinflußbaren Klemmbolzens 26 blokkiert werden kann. Diese Stange 24 besitzt einen
Stell-
ring 27 und beidseitig des Stellringes je eine Feder 28 und 29, die sich auf
je einen Stellring 30 und 31 in der Hülse 51 abstützen, wobei die Hülse 51 in der
Meßwelle 5 durch die Stellschraube 52 fixiert ist und welche die Tendenz haben die
Stange 24 in einer bestimmten Mittelstellung zu halten. Auf dem Ende der Stange
24 ist ein verstellbarer Ring 32 mit der Kappe 33 angeordnet, der mittels der Schraube
34 auf der Stange 24 arretiert werden kann. Am Gehäuse 3 ist der Support 36 mit
dem Taster befestigt, der mittels des Fühlers 37 die axialen Bewegungen der Stange
24 registriert und auf das Anzeigegerät 53 überträgt. Der Bündel 46 trägt das Ende
der Stange 24 mittels der Blattfeder 50, in der die Stange 24 am rechten Ende über
den Ring32 reibungsfrei aufgehängt ist und die in der Mittelstellung im wesentlichen
gestreckt ist.
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Weiter ist in Fig. 1 das Messen der Eingriffsteilung tb durch die
gezeigte Anordnung der Meßbacken 14 und 22 gezeigt. In F i g. 2 ist das Messen der
Zahnweite Wk über eine gewisse Anzahl Zähne durch eine andere Anordnung des Meßbackens
14 dargestellt. In F i g. 3 sieht man das Messen der Zahnlücke s durch eine andere
Ausbildung der Meßbacken 14 und 22 gegenüber den F i g. 1 und 2 und Ausnutzung anderer
Meßstellen.
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Der Hauptantriebsmotor 117 (F i g. 5) des Zahnradprüfgerätes treibt
über ein Getriebe 118 eine Welle 119. Eine Untersetzung befindet sich zwischen der
Welle 119 und Welle 120, auf der das zu messende Zahnrad 2, d. h. der Prüfling sitzt.
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Die Meßwelle 5 mit den Meßbacken 14 und 22 muß pro Zahnteilung des
Prüflings eine Umdrehung machen, d. h., sie muß unter Berücksichtigung einer von
der Zähnezahl des Prüflings abhängigen Übersetzung synchron mit Welle 119 bzw. 120
laufen. Dabei verschieben sich die auf den Zahnflanken aufliegenden Meßbacken 14
und 22 zusammen und während der Messung axial indem sich der Meßkopf 1 auf den Führungswellen
101 und 102 verschiebt entsprechend der Drehbewegung des Prüflings 2. Nach etwa
1 bis 4 Umdrehungen der Meßwelle 5 gleitet das Gehäuse 3 bzw. der Meßkopf 1 jeweils
um etwa eine Zahnteilung wieder in ihre axiale Ausgangslage zurück.
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Die Synchronisation zwischen dem Prüfling, d. h. den Wellen 119 bzw.
120, und der Meßwelle 5 wird durch eine sogenannte elektrische Welle mit dem Servomotor
114 erreicht, wobei mit Welle 119 ein induktives Gebersynchro 121 und mit Meßwelle
5 das induktive Empfängersynchro 116 gekuppelt wird. Die Meßwelle 5 wird außerdem
über ein Untersetzungsgetriebe vom Servomotor 114 angetrieben. Tritt zwischen dem
Gebersynchro 121 und dem Empfängersynchro 116 eine Abweichung in der Wellenstellung
zueinander auf, so entsteht eine Fehlerspannung, die in Verbindung mit einem elektronischen
Verstärker 122 den Servomotor, je nach Richtung der Abweichung im positiven oder
negativen Drehsinn so lange aussteuert, bis der Fehler Null wird. Für den kontinuierlichen
Lauf des Gerätes bedeutet das, daß bei Drehung des Prüflings 2 mit konstanter Geschwindigkeit
die Meßwelle 5 im proportionalen Synchronismus um einen minimalen, innerhalb der
Toleranz liegenden Fehler nachhinken muß, damit der Servomotor 114 mit der gewünschten
Geschwindigkeit dreht. Zum stabilen, schwingungsfreien Nachlauf von Meßwelle 5 enthält
das Gehäuse des Servomotors 114 neben dem
eigentlichen Motor noch
einen Tachometergenerator 115, dessen Spannung zur elektrischen Stabilisation des
Regelkreises auf den Verstärker 122 gegengekoppelt wird.
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Wie oben erwähnt, muß die Meßwelle 5 eine volle Umdrehung pro Zahnteilung
des zu messenden Zahnrades machen. Daher muß das Synchronisationsverhältnis (Übersetzungsverhältnis)
zwischen Prüfling 2 und Meßwelle 5 gleich der Zähnezahl z des Prüflings sein.
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Ändert sich die Zähnezahl des Prüflings, so muß das Synchronisationsverhältnis
ebenfalls im gleichen Maß geändert werden. Zweckmäßigerweise wird ein stufenlos
regulierbares Getriebe 123 zwischen Prüflang 2 und das Gebersynchro 121 geschaltet,
dessen Übersetzungen den praktisch vorkommenden Zähnezahlen entsprechen müssen.
Zweckmäßigerweise ist der elektrischen Welle ein Netzgerät 124 vorgeschaltet.
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Die Funktion des Zahnradprüfgerätes entsprechend der Erfindung ist
wie folgt: Nach Aufspannen eines Zahnrades 2 als Prüfling auf der Aufspannspindel
120 wird die Meßzone der Meßbacke 14 in Berührung gebracht mit der entsprechenden
Meßzone der Zahnflanke des Prüflings, da sich die Aufspannspindel leicht verdrehen
läßt.
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Hierauf wird die Meßzone der Meßbacke 22 durch Drehen des Anschlag-
und Drehringes 35 und durch entsprechendes Fixieren der Hülse 51 mittels der Stellschraube
52 zur Berührung unter leichtem Meßdruck mit der gewünschten Meßzone auf einer Flanke
des Prüflings 2 gebracht.
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Das Prüfen des aufgespannten Zahnrades 2 geschieht durch Inbetriebsetzen
des Antriebsmotors 117 und der elektrischen Welle, die die Meßwelle 5 kontinuierlich
antreibt. In dem die Meßzone umfassenden Teil der Meßbacken 14 und 22 erfolgt die
Aufzeichnung des Meßwertes über die Meßbacke 22, Träger 21, Stab 23, Stange 24,
Ring 32, Kappe 33, Fühler 37 auf das Anzeigegerät 53. Beim Weiterdrehen der Meßwelle
5 über diese Zone hinaus wird der Elektromagnet48 kurz vor dem Verlassen der Meßzone
eingeschaltet, so daß die Verlängerung 25 der Stange 24 blockiert ist. Unter diesen
Bedingungen erfolgt das Weiterdrehen des Prüflings um eine weitere Teilung. Sobald
die Meßzone der Meßbacken 14 und 22 wieder erreicht ist, wird Magnet 48 ausgeschaltet,
so daß die Meßresultate für die nächste Teilung registriert werden. Gesteuert wird
das Ein-und Ausschalten des Magnets 48 durch die schleifringartige Kontaktscheibe
49 auf dem Ring 13. Bei der beschriebenen Ausführung wird somit pro Umdrehung der
drehbaren Meßwelle 5 eine selbsttätige
Messung erreicht. In bekannter Art kann das
Gerät stillgesetzt werden, wenn die Meßwelle 5 sich um diejenige Anzahl Umdrehung
gedreht hat, die der Anzahl Zähne z am Prüfling 2 entspricht.
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Außer den in den Zeichnungen dargestellten Stirnrädern mit Geradverzahnung
können nach dem erfindungsgemäßen Gerät auch allgemein Zahnräder und Gegenstände
mit verzahnungsähnlichem Profil geprüft werden, wie z. B. schrägverzahnte Stirnräder,
Zahnstangen und Kammstähle oder Kegelräder.
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Im weiteren kann das Gerät auf eine Verzahnungsmaschine aufgesetzt
werden, wobei in diesem Fall zweckmäßigerweise auch der Prüfling 2 von dieser Verzahnungsmaschine
aus kontinuierlich angetrieben ist; es wirkt dann nicht mehr als Einzelgerät. In
diesem Fall tritt auch der Antrieb des Werkstückes der Verzahnungsmaschine an Stelle
des Antriebsmotors 117, wobei die Verkettung der elektrischen Welle in sinngemäßer
Weise analog zu Fig. 5 vorgenommen wird. Als Aufspannung für den Prüfling tritt
sinngemäß die Arbeitsspindel, bzw. der Aufspanntisch der Verzahnungsmaschine.