DE1276914B - Vorrichtung zum Abwaelzen von ortsfest in einer Abtastvorrichtung gehaltenen Kugeln - Google Patents

Vorrichtung zum Abwaelzen von ortsfest in einer Abtastvorrichtung gehaltenen Kugeln

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DE1276914B
DE1276914B DEV29848A DEV0029848A DE1276914B DE 1276914 B DE1276914 B DE 1276914B DE V29848 A DEV29848 A DE V29848A DE V0029848 A DEV0029848 A DE V0029848A DE 1276914 B DE1276914 B DE 1276914B
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Jaroslav Brany
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VYZKUMNY USTAV STROJIRENSKE TECHNOLOGIE A EKONOMIKY
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VYZKUMNY USTAV STROJIRENSKE TECHNOLOGIE A EKONOMIKY
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    • G01M13/04Bearings

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
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Description

  • Vorrichtung zum Abwälzen von ortsfest in einer Abtastvorrichtung gehaltenen Kugeln Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Abwälzen von ortsfest in einer Abtastvorrichtung zwischen Abwälzscheiben gehaltenen Kugeln, von denen eine ortsfest gelagerte Abwälzscheibe (Steuerscheibe) auf der einen Kugelseite die Abwälzbewegung derart beeinflußt, das eine kontinuierliche Abtastbahn aus etwa kreisförmigen, sich in zwei Polen schneidenden Linien entsteht. Eine solche Vorrichtung eignet sich zum Prüfen der Oberfläche, der Form oder der Güte der Oberflächenschicht von Kugeln mit dem Ziel, nicht entsprechende Kugeln auszuscheiden, oder auch für die Oberflächenbehandlung solcher Kugeln. In erster Linie ist die Vorrichtung für Kugellagerkugeln bestimmt.
  • Während eines derartigen Abwälzens müssen alle Punkte der Kugel fortlaufend eine Kontrollstelle durchlaufen. Hierfür hat sich die erwähnte Abtastbahn als besonders geeignet erwiesen, die ein Meridiansystem von kontrollierten Punkten darstellt. Zur Erzeugung eines solchen Meridiansystems ist es bekannt, die Kugeln durch zwei koaxiale Kegelseheiben anzutreiben, wobei der Rotationsbewegung der einen mit Bezug auf die Rotationsbewegung der anderen periodisch eine Beschleunigung und Verzögerung erteilt wird. Zur Erzeugung der überlagerten Schwingungsbewegung benötigt man ein exzentrisches Gestänge. Bei anderen bekannten Verfahren wird die grundsätzliche Rotationsbewegung der Antriebselemente mit einer ungleichmäßigen Axialbewegung kombiniert. Oder die Rotationsbewegung der Kugeln wird von einer Axialbewegung eines verschiebbaren rotierenden Zylinders abgeleitet, entlang dessen Oberfläche sich die Kugeln abwälzen. Es ist ferner bekannt, die Drehachse des Antriebselements ihrerseits rotieren zu lassen. Bei einer anderen Vorrichtung greifen vier Antriebselemente an der Kugel an, um die Rotationsachse der Kugel ändern zu können.
  • Des weiteren ist eine Vorrichtung bekannt, bei der die Kugel auf einem Ringsitz aufliegt und von einem Zylinder größeren Durchmessers gedreht wird, der gleichzeitig axial hin- und herbewegt wird.
  • Die bekannten Konstruktionen haben einen oder mehrere der nachstehenden Nachteile. Die Abtastbahn verläuft in den meisten Fällen so, daß nicht alle Punkte der Kugel mit Sicherheit abgetastet werden.
  • Insbesondere entstehen bei Kugeln größeren Durchmessers, bei denen zwecks richtiger Kontrolle eine große Zahl von Meridianen abgetastet werden muß, auch bei sehr genauer Steuerung unzulässig große unkontrollierte Stellen, sogenannte Polkappen. Bei einem Abwälzelement, das außer der grundlegenden Rotationsbewegung noch eine zusätzliche Relativ- bewegung ausführt, insbesondere eine axiale Hin-und Herbewegung, benötigt man zu dessen Beschleunigung und Verzögerung eine erhebliche Energie, bei hoher Frequenz sogar den überwiegenden Teil der ganzen Antriebsenergie. Dies führt außerdem zu einer schnellen Abnutzung dieses Elements, einer Verschlechterung der geometrischen Verhältnisse der Abwälzvorrichtung und so wiederum zur Bildung von Polkappen. Außerdem erfordert die Erzeugung der zusätzlichen Relativbewegung einen komplizierten Antrieb. Da die geometrische Kupplung der eigentlichen Antriebselemente von vielen Komponenten abhängig ist, sind die Anforderungen an die Herstellungsgenauigkeit sowie an die Einstellung ungemein groß.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Abwälzvorrichtung der eingangs beschriebenen Art anzugeben, bei der die gewünschte Abtastbahn mit geringem baulichem Aufwand erzielt wird und ohne daß das Antriebselement beschleunigt oder verzögert werden müßte.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Arbeitsfläche der Steuerscheibe in der Weise von einer Rotationsfläche abweicht, daß sich der Kontaktpunkt zwischen Kugel und Scheibe im Raum in einer auch die Steuerscheibenachse enhaltenden Ebene periodisch mit der Abwälzbewegung hin und her verlagert.
  • Bei dieser Konstruktion führt das Antriebselement lediglich eine gleichförmige Rotationsbewegung aus, so daß der Einfluß der Beharrungskräfte sich nur während des Anlaufens der Kugel äußert und nicht bei jeder Umdrehung. Der Verlauf der Abtastbahn ergibt ein genaues und in einem Durchgang erzieltes, gesetz mäßiges Meridiansystem, bei dem keine Polkappen vorhanden sind. Der Verlauf der Abtastbahn ist ausschließlich durch die Arbeitsfläche der Steuerscheibe, also eines sehr einfachen Bauelements, vorgegeben. Daß dies mit einer einfachen Steuerscheibe möglich ist, beruht auf der Tatsache, daß der Kontaktpunkt zwischen Kugel und Scheibe - im Gegensatz zu den bekannten Konstruktionen - im Raum hin und her verlagert wird. Infolge des einfachen Aufbaus und der einfachen Form der benötigten Elemente lassen sich hohe Geschwindigkeiten bei der Kontrolle erzielen.
  • Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Arbeitsfläche der Steuerscheibe einen solchen Verlauf hat, daß die Verlagerung des Kontaktpunktes sinusförmig erfolgt.
  • Auf diese Weise ergibt sich ein sehr gleichmäßiger Verlauf, der ziemlic genau den gewünschten Meridianbahnen entspricht.
  • Die Erfindung sowie bevorzugte Ausführungsbeispiele werden im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt Fig. 1 den Einfluß der periodischen Änderung der Kontaktpunkte eines der Stützelemente auf die Bewegung der angetriebenen Kugel, deren Mittelpunkt stets dieselbe Lage einnimmt, F i g. 2 a bis 2f den Weg der einzelnen Punkte der Kugeloberfläche unter die Kontrollstelle, F i g. 3 eine schematische Darstellung einer Anordnung zum Abwälzen der Kugeln in Draufsicht, F i g. 4 dieselbe Anordnung in Seitenansicht, F i g. 5 eine Ausbildung der Steuerscheibe als Ausschnitt eines Kernes eines zylindrischen Ringes, F i g. 6 eine andere ähnliche Ausbildung, F i g. 7 schematisch eine Steuerscheibe im Aufriß, F i g. S dieselbe Steuerscheibe im Grundriß, F i g. 9 eine Steuerscheibe mit einer Arbeitsfläche, Fig. 10 dieselbe Steuerscheibe in Seitenansicht, Fig. 11 eine Steuerscheibe mit zwei Arbeitsflächen, Fig. 12 die entsprechende Seitenansicht, F i g. 13 eine Steuerscheibe mit einer Arbeitsfläche und einer Hilfskegelfläche, Fig. 14a bis 14 h die einzelnen Phasen des Verdrehens der Kugel jeweils um 450 mit angedeuteten Kontaktpunkten zwischen der Kugel und der Steuerscheibe mit einer einzigen Arbeitsfläche, F i g. 15 der entfaltete Mantel dieser Steuerscheibe mit angedeuteten Linien, auf welchen die Kontaktpunkte der Kugel mit der Steuerscheibe liegen, F i g. 16 a bis 16 h die einzelnen Phasen des Verdrehens der Kugel jeweils um 450 mit angedeuteten Kontaktpunkten zwischen der Kugel und einer Steuerscheibe mit zwei Arbeitsflächen und Fig. 17 den entfalteten Mantel dieser Steuerscheibe.
  • Eine Kugel 4 (F i g. 1), deren Mittelpunkt stets an derselben Stelle bleibt, steht in Kontakt mit einer Steuerscheibe 1. Die Steuerscheibe 1 ist auf einer Welle drehbar gelagert. Die Kugel 4 ist durch mehrere Stützelemente abgestützt, von denen in F i g. 3 die Stützelemente 5 und 6 angedeutet sind. Die Steuerscheibe bewegt sich derart, daß ihr Kontaktpunkt periodisch von der Stelle 101 über Stelle 102 und 103 in die Stelle 104 gelangt, von wo sie wieder zurück zur Stelle 105 kommt, die mit der Stelle 101 identisch ist. So, wie sich der Kontaktpunkt der Kugel 4 und der Steuerscheibe 1 ändert, ändert sich auch die Lage der Rotationsachse 3 der Kugel 4. Falls die Steuerscheibe 1 mit der Kugel 4 an der Stelle 101 in Kontakt steht, dann entspricht während der Rotation der Punkt A1 der Scheibe 1 dem Punkt A1, der Kugel 4.
  • Bei einer weiteren Verdrehung der Steuerscheibe 1 kommt der Kontaktpunkt in die Stelle 102. In diesem Punkt entspricht der Punkt B1' der Kugel 4 dem Punkt B, der Steuerscheibe 1. An der Stelle 103 entspricht der Punkt Cr der Scheibe 1 dem Punkt Cm'der Kugel 4 und schließlich entspricht an der Stellel04 der Punkt der Steuerscheibe 1 dem Punkt D,' der Kugel4, so daß der PunktAt'der Kugel 4 binnen einer Umdrehung der Steuerscheibe 1 in den Punkt A2, gelangt. So wiederholt sich die Drehbewegung fortwährend, und alle Punkte der Oberfläche der Kugel 4 gelangen fortlaufend zu einer Kontrollstelle, z. B. einem Kontrollkopf 12. Alle Kontaktpunkte der Steuerscheibe 1 mit der Kugel 4 bilden eine Kurve, die im wesentlichen eine Sinusdiode ist, wobei die Entfernung des jeweiligen Anfangs A und Endes C (F i g. 2 a) dem Abstand zweier Meridiane am Äquator entspricht. Diese Entfernung hängt vom Neigungswinkel der Steuerscheibe 1 gegenüber einer zu ihrer Drehachse (F i g. 3) senkrechten Ebene ab.
  • Während der ersten halben Umdrehung der Kugel4 kommen unter die Kontrollstelle Punkte der Kugel, die eine Kurve ABC (F i g. 2 a) bilden, die Meridian genannt wird. Während der weiteren halben Umdrehungen der Kugel 4 ändert sich die Lage der Rotationsachse 3 der Kugel 4. Die Kugel 4 dreht sich durch die Wirkung der Steuerscheibe 1, so daß unter die Kontrollstelle fortlaufend Punkte kommen, die auf der Verbindungslinie CDE (F i g. 2b), ferner EFG (Fig. 2c), GHI (Fig. 2d), IJK (Fig. 2e), KLM (F ig. 2f) usw. liegen, so daß nach Vollbringen der betreffenden Zahl von Drehungen ein ganzes Meridiansystem gebildet und die Kugel kontrolliert ist In Fig. 2d ist ein sich bildender Pol 0 ersichtlich.
  • Die Anordnung zum Abwälzen von Kugeln ist derart ausgeführt, daß die Lage der kontrollierten Kugel 4 (Fig. 3) durch das Stützelement 5 oder das Stützelement 6 bestimmt ist, von denen jeweils eines in Funktionsabhängigkeit von der Lage der Steuerscheibe 1 steht, ferner durch eine Antriebsscheibe 7, eine Stützscheibe 12 und die Steuerscheibe 1. Die Stützelemente 5, 6 können z. B. als Scheiben, Rollen u. ä. ausgebildet werden. Die Lage der Kugel 4 kann auch derart festgelegt werden, daß anstatt der Stützelemente 5, 6 und der Stützrolle 12 die Kugel 4 lediglich durch zwei Stützelemente, wie z. B. Scheiben oder Rollen, abgestützt wird, deren Stützflächen gegeneinander schräg gestellt sind. Die Antriebsrolle 7 kann z. B. eine Zylinderform haben. Die Steuerscheibe 1 nach F i g. 3 ist als Ausschnitt des Kerns eines zylindrischen Ringes 14 ausgebildet, der durch Rotation der kontrollierten Kugel 4 um die Drehachse der Steuerscheibe 1 (F i g. 5) entsteht. Der aufgewickelte Umfang dieses Ausschnittes bildet eine oder mehrere Kurven, die im wesentlichen Sinusoiden sind. Für größere Kugeln, z. B. vom Durchmesser 10 mm an, ist es vorteilhaft, den Schnitt durch einen schrägen Schnitt durch den Kern des zylindrischen Ringes so zu bilden (F i g. 5), daß der aufgewickelte Umfang eine Sinusoide bildet. Für kleinere Kugeldurchmesser ist es vorteilhaft, den Schnitt durch den Kern des zylindrischen Ringes so zu führen, daß der aufgewickelte Umfang mehr Sinusoiden bildet, z. B. zwei Sinusoiden (F i g. 6). Der Schnitt besitzt bei dieser Ausführung z. B. die Form eines Bogens, einer S-Kurve od. dgl. Der Durchmesser des zylindrischen Ringes wird so gewählt, daß die durch einen Schnitt seines Kernes gebildete Scheibe so groß ist, daß sie flir eine Kugeldrehung gleichfalls eine Umdrehung bzw. bei zwei oder mehr Kugeldrehungen nur eine Umdrehung ausführt. Der erste Fall ist für Kugeln größeren Durchmessers, der zweite für kleinere Kugeln, d. h. mit einem Durchmesser unter 10 mm geeignet. Die Steuerscheibe 1 ist auf einem Kopf 2 (F i g. 7, 8) befestigt, der in einem nicht dargestellten Lager gelagert ist. Der Kopf 2 mit der Steuerscheibe 1 ist für verschiedene Größen von kontrollierten Kugeln auswechselbar. Die Steuerscheibe 1, die Stützrolle 12 und die Antriebsrolle 7 sind so angeordnet, daß eines dieser Elemente als Druckelement wirkt, die restlichen sind Stützelemente. Bei der Ausführung gemäß Fig.3 und 4 ist das Antriebselement die Rolle7, es ist jedoch möglich, als Antriebselement auch die Steuerscheibe 1 vorzusehen.
  • Beim Anfang der Kontrolle wird das Antriebselement, z. B. die Antriebsrolle 7, durch einen nicht dargestellten Elektromotor od. dgl. in Rotationsbewegung versetzt. Die Steuerscheibe 1 und die Antriebsrolle 7 stehen in einer etwas kleineren Entfernung voneinander als der Durchmesser der kontrollierten Kugel 4. Die Stützelemente 5 und 6 sind feststehend, und die Stützrolle 12 befindet sich an der Kontrollstelle. Sobald die kontrollierte Kugel 4 aus dem nicht dargestellten Vorratsbehälter zur Kontrollstelle zwischen die Stützelemente 5, 6 gebracht wird, stützt sie sich gleichzeitig gegen die Stützrolle 12, und durch Wirkung der sich drehenden Antriebsrolle 7 beginnt sie sich zu drehen. Darauf nähert sich der kontrollierten Kugel 4 die Steuerscheibe 1, die auf sie mit einer Andrückkraft zu wirken beginnt, wodurch die Kugel 4 in Drehbewegung versetzt wird. Das Andrückelement, das z. B. die Steuerscheibe 1 oder die Antriebsscheibe 7 sein kann, muß eine so große Kraft ausüben, daß das durch die Reibungskomponente erzeugte Kraftmoment das gyroskopische Moment der rotierenden Kugel überwindet. Die Seitenwände der Steuerscheibe 1 sind parallel und gegen die zur Drehachse 8 senkrechte Ebene unter dem Winkel a geneigt. Die Größe des Winkels oc beeinflußt umgekehrt proportional die Meridianzahl an der Kugel 4.
  • Je größer a ist, desto geringer ist die Zahl der Meridiane.
  • Die Steuerscheibe 21 gemäß F i g. 9 und 10 besitzt Seitenwände 27a und 27b und einen Mantel mit der Arbeitsfläche 22. Die Steuerscheibe 21 ist auf einer Welle 23 befestigt, die drehbar gelagert ist. Die Arbeitsfläche 22 der Steuerscheibe 21 (Fig. 14 a bis 14 h) ist dauernd in Kontakt mit der abgewälzten Kugel 24. Zwecks besserer Vorstellung der Form der Arbeitsfläche 22 wird die durch die Drehachse 28 der Steuerscheibe 21 und durch den Mittelpunkt 35 der Kugel 24 führende Ebene als Grundebene bezeichnet.
  • In dieser Grundebene liegen auch die Kontaktpunkte, die für die einzelnen Phasen der Verdrehung der Steuerscheibe 21 jeweils um 450 innerhalb einer Umdrehung mit den Bezugszeichen 201 bis 209 bezeichnet sind. Der Axialschnitt durch die Kugel 24 in der Grundebene ist ein Kreis, der mit dem Aufriß der Kugel 24 übereinstimmt und als erzeugender Kreis 32 bezeichnet wird (F i g. 14 a bis 14h). Die Tangenten zum erzeugenden Kreis 32 an der Kontaktstelle werden im folgenden als Erzeugungslinien 30 bezeichnet. Die Erzeugungslinien 30 schließen mit der Drehachse 28 der Steuerscheibe 21 den Winkel ß ein.
  • Durch diese Erzeugungslinien 30, deren Neigung sich kontinuierlich ändert, wird die Arbeitsfläche 22 bestimmt. Diese Neigung kann theoretisch -90 bis + 900 betragen mit Ausnahme der beiden Grenzwerte. Praktische Werte des Winkels ß liegen innerhalb der Grenzen + 600. Der vorteilhafteste Verlauf der Größe des Winkels ß ist sinusförmig.
  • Da die Erzeugungslinien 30 Tangenten zum Erzeugungskreis 32 sind, bestimmen sie die Kontaktpunkte 201 bis 209 zwischen diesem Kreis 32 und der Arbeitsfläche 22. Die Kontaktpunkte 201 bis 209 bewegen sich innerhalb einer Umdrehung der Steuerscheibe 21 entlang einem Teil des Erzeugungskreises 32, der durch die Seitenwände 27 a und 27b der Steuerscheibe 21 b begrenzt ist. F i g. 14 a bis 14h zeigen ein Beispiel einer Arbeitsfläche mit einem Neigungswinkel 250 < ß < + +250.
  • In F i g. 14 a ist der Winkel ß gleich Null, der Kontaktpunkt 201 liegt auf der Verbindungslinie des Mittelpunktes 36 der Steuerscheibe 21 mit dem Mittelpunkt 35 der Kugel 24 auf dem Erzeugungskreis 32.
  • Beim Drehen der Steuerscheibe 21 wächst der Winkel ß (Fig. 14b), und der jetzt als 202 bezeichnete Kontaktpunkt wird nach links von dieser Verbindungslinie verschoben. Diese Lage entspricht einer Verdrehung der Steuerscheibe 21 um 450. Bei weiterer Verdrehung verschiebt sich der Kontaktpunkt in seine mit 203 bezeichnete linke Grenzlage (F i g. 14 c).
  • Diese Lage entspricht einer Drehung der Steuerscheibe 21 um 900, und der Winkel ß erreicht sein Maximum, d. h. 250. Bei weiterer Drehung der Steuerscheibe 21 nähert sich der Kontaktpunkt wieder gegen die Verbindungslinie des Mittelpunktes 36 der Steuerscheibe 21 und des Erzeugungskreises 32 und ist mit 204 bezeichnet. Diese Lage entspricht der Drehung der Steuerscheibe 21 über 1350. Der Winkel ß verkleinert sich wieder bis zu einer weiteren Verdrehung der Steuerscheibe 21 um 450, d. h. jetzt schon um 1800 und erreicht wieder den Nullwert.
  • Der Kontaktpunkt liegt wieder auf der Verbindungslinie des Mittelpunktes 36 der Steuerscheibe 21 und des Mittelpunktes 35 des Erzeugungskreises 32. Bei weiterer Drehung ändert sich der Sinn des Winkels ß, und sein negativer Wert steigt fortlaufend an, wenn sich der Kontaktpunkt 206 nach rechts von der Verbindungslinie des Mittelpunktes 36 der Steuerscheibe 21 und des Mittelpunktes 35 des Erzeugungskreises 32 bewegt. Fig. 14f entspricht einer Drehung der Steuerscheibe21 um 2250. In Fig. 14g erreicht der Winkel ß seinen maximalen negativen Wert, d. h.
  • --250, und der Kontaktpunkt 207 ist an seiner rechten Umkehrstelle. Diese Lage entspricht einer Drehung der Steuerscheibe 21 um 2700. Bei weiterer Drehung verkleinert sich wieder der absolute Wert des Winkels ß, und der Kontaktpunkt 208, der einer Drehung der Steuerscheibe 21 um 3150 entspricht, kehrt gegen die Verbindungslinie des Mittelpunktes 36 der Steuerscheibe 21 mit dem Mittelpunkt 35 des Erzeugungskreises 32 zurück. Nach Vollendung einer ganzen Umdrehung der Steuerscheibe 21 kehrt der Kontaktpunkt 209 auf der Steuerscheibe 21 in eine mit dem Kontaktpunkt 201 zu Beginn der Drehung gleiche Lage zurück. Der Winkel ß ist wieder gleich Null.
  • Die fortlaufende Änderung der Größe des Winkels ß, d. h. des Neigungswinkels der Erzeugungslinien 30, ist aus F i g. 15 ersichtlich, wo gestrichelt die Form der Arbeitsfläche 22 als abgewickelter Mantel der Steuerscheibe 21 dargestellt ist.
  • Im Punkt 201 steht die Erzeugungslinie 30 parallel zu der Achse 28 der Steuerscheibe, so daß der absolute Wert des Winkels ß minimal ist und Null beträgt.
  • Der Maximalwert des Winkels ß in einer Richtung wird im Punkt 203 erreicht, in der anderen Richtung im Punkt 207. An den Erzeugungslinien 30, wo es zu einem Kontakt zwischen dem Erzeugungskreis 32 und der Steuerscheibe bei einer Drehung jeweils um 450 kommt, sind die Kontaktpunkte 201 bis 209 angedeutet. Die Kontaktpunkte bilden im Verlauf des Abwälzens auf der Arbeitsfläche 22 eine Kurve 31, welche die Kontaktstellen zwischen der Steuerscheibe 21 und der Kugel 24 darstellt. Diese Kurve verläuft von einer Seitenwad 27 a zur zweiten Seitenwand 27 b in Abhängigkeit von der Änderung der Lage des Kontaktpunktes zwischen der Steuerscheibe 21 und der Kugel 24. Der Verlauf dieser Kurve 31 auf der gekrümmten Arbeitsfläche 32 ist vorteilhaft sinusförmig.
  • Die gekrümmte Arbeitsfläche 22 (F i g. 15) besitzt zwei Halbwellen entlang des ganzen Umfanges der Steuerscheibe 21. In diesem Fall ist zwischen der Steuerscheibe 21 und der Kugel 24 das Ubersetzungsverhältnis zwischen 1 : 1. Die gekrümmte Arbeitsfläche 22 kann eine beliebige gerade Zahl von Halbwellen haben. In diesem Fall ist zwischen der Steuerscheibe21 und der Kugel 24 das tÇbersetzungsverhältnis 1: n/2, wo n die Zahl der Halbwellen ist. Ein Meridiansystem mit zwei Polen wird immer gebildet, mag die gekrümmte Arbeitsfläche 22 zwei oder eine andere Zahl von Halbwellen haben.
  • Die Steuerscheibe kann auch als Doppelscheibe ausgeführt werden (Fig. 11 und 12), wo beide Scheibenteile, die Arbeitsflächen 22 besitzen, durch einen zylindrischen Teil 33 verbunden sind. Beide Arbeitsflächen 21 sind gleich, sie sind gegenseitig vorteilhaft um 1800 versetzt und liegen mit ihrem kleineren Durchmesser einander gegenüber. Jede dieser Arbeitsflächen 22 ist ähnlich wie die in F i g. 15 dargestellte Fläche ausgeführt. Sie besteht gleichfalls aus einer Reihe von Erzeugungslinien 30, die unter dem Winkel ß gegenüber der Achse 28 der Steuerscheibe21 geneigt sind. Ihre Neigung ändert sich kontinuierlich, und der Winkel ß erreicht fortlaufend bei einer Arbeitsfläche Werte größer als 0 bis 900, bei der anderen Arbeitsfläche Werte kleiner als 0 bis 900. Das sind theoretische Werte. Praktische Werte des Winkels ß liegen bei einer Fläche zwischen + 30 und + 600, bei der anderen Fläche zwischen - 30 und - 600. Auch hier gilt, daß der vorteilhafteste Verlauf der Größe des Winkels ß sinusförmig ist.
  • Fig. 13 zeigt eine andere mögliche Ausführung der Steuerscheibe. Es ist eine Doppelscheibe, deren einer Teil eine Arbeitsfläche 22 besitzt, während der zweite Teil eine Kegelfläche 34 mit einem Scheitelwinkel von 900 aufweist, der für das Abwälzen am vorteilhaftesten ist. Die Kegelfläche 34 wirkt hier als Stützfläche.
  • Das Abwälzverfahren kann in beliebiger Lage der Steuerscheibe 21 beginnen. Es muß somit nicht gerade die in F i g. 14 a oder 16 a dargestellte Lage sein, wo die Drehachse 29 der abgewälzten Kugel 24 parallel mit der Achse 28 der Steuerscheibe 21 ist.
  • Im Verlauf des Abwälzens drehen sich die Kugel 24 und die Steuerscheibe 21, wodurch sich fortlaufend die Lage des Kontaktpunktes derart ändert, wie bei der früher geschilderten gegenseitigen Bewegung der Steuerscheibe 21 und des Erzeugungskreises 32. Das gegenseitige Abwälzen der als Doppelscheibe ausgebildeten Steuerscheibe 21 und der Kugel 24 ist in Fig. 16 a bis 17b gestrichelt als Eingriff von zwei Kegelscheiben dargestellt, deren geometrische Form veränderlich ist. F i g. 17 zeigt, ähnlich wie F i g. 15, für eine Steuerscheibe mit einer Arbeitsfläche, den Verlauf der Kontaktstellen und der Kugel der Steuerscheibe mit zwei Arbeitsflächen.
  • Im Laufe des Abwälzens ändert sich die Lage der Achse 28 der Steuerscheibe 21 nicht, es ändert sich jedoch die Neigung der Drehachse 29 der Kugel 24.
  • Je größer die Neigung dieser Drehachse29, desto weniger Meridiane werden auf der Kugel 24 gebildet, und umgekehrt. Die Änderung der Neigung der Drehachse 29 und so auch die Zahl der Meridiane beeinflußt der sogenannte Bereichwinkel, der durch den Unterschied der maximalen und minimalen Werte des Winkels ß gegeben ist. Je größer dieser Bereichwinkel (ßmax bis ßmin) ist, desto kleiner ist die Zahl der Meridiane.
  • Bei einer Steuerscheibe mit nur einer Arbeitsfläche ist dieser Bereichwinkel gleich dem maximalen Wert des Winkels ß, da der absolute Wert des minimalen Winkels ß gleich Null ist.
  • Bei einer Steuerscheibe mit zwei Arbeitsflächen ist der Bereichwinkel ebenfalls gleich der Differenz des maximalen und minimalen Wertes des Winkels ß mit dem Unterschied, daß ßmin f. 0. Der Bereichwinkel kann Werte größer als 0 und kleiner als 900 haben.
  • Für 50 Meridiane ist z. B. der Bereichwinkel 50 39'.
  • Die optimale Zeitspanne für die Kontrolle der Kugeloberfläche hängt von der Zahl der Meridiane ab, deren Bildung und Lage früher geschildert wurde.
  • Ein Vorteil der als Doppelscheibe ausgebildeten Steuerscheibe ist, daß die Stützelemente 25, 26 (Fig. 14a) entfallen, wodurch die zum Überwinden der Reibung an den Kontaktstellen der Kugel 24 mit den Stützelementen 25, 26 erforderlichen Energie nicht erforderlich ist, und daß die Doppelscheibe für mehrere Bereiche von Kugeldurchmessern verwendet werden, während bei der einfachen Scheibe für jeden Nennwert des Kugeldurchmessers eine besondere Steuerscheibe vorgesehen werden muß.
  • Die Steuerscheibe gemäß den beschriebenen Ausführungen kann leicht mit der erforderlichen Genauigkeit hergestellt werden, die ganze Anordnung kann robust bemessen werden und ist fähig, im Fall von schadhaften Kugeln, die zur Kontrolle kommen, hohen Beanspruchungen zu widerstehen. Das Einstellen der ganzen Anordnung, die das Abwälzen der Kugel verursacht, ist lediglich durch die geometrischen Eigenschaften der Steuerrolle bestimmt, während das Einstellen der restlichen Elemente, das üblicherweise eine Ursache von Ungenauigkeiten bei den bekannten Abwälzverfahren ist, in keiner Weise die Kinematik des Abwälzens beeinflußt. Steuerscheiben gemäß vorliegender Erfindung können sowohl für die Kontrolle von Kugeln als auch für deren Oberflächenbehandlung oder Reinigung Verwendung finden.

Claims (9)

  1. Patentansprüche: 1. Vorrichtung zum Abwälzen von in einer Abtastvorrichtung zwischen Abwälzscheiben gehaltenen Kugeln, von denen eine ortsfest gelagerte Abwälzscheibe (Steuerscheibe) auf der einen Kugelseite die Abwälzbewegung derart beeinflußt, daß eine kontinuierliche Abtastbahn aus etwa kreisförmigen, sich in zwei Polen schneidenden Linien entsteht, dadurch gekennzeichn e t, daß die Arbeitsfläche der Steuerscheibe (1, 21) in der Weise von einer Rotationsfläche abweicht, daß sich der Kontaktpunkt zwischen Kugel (4) und Scheibe im Raum in einer auch die Steuerscheibenachse (8, 28) enthaltenden Ebene periodisch mit der Abwälzbewegung hin und her verlagert.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen solchen Verlauf der Arbeitsfläche der Steuerscheibe (1, 21), daß die Verlagerung des Kontaktpunktes sinusförmig erfolgt.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitsfläche der Steuerscheibe (1) durch einen Ausschnitt der Kernoberfläche eines zylindrischen Ringes (14) gebildet ist, der durch Rotation der Kugel (4) um die Achse der Steuerscheibe (1) entsteht.
  4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der abgewickelte Umfang der Arbeitsfläche eine oder mehrere etwa sinusförmige Kurven bildet.
  5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitsfläche (22) der Steuerscheibe (21) durch Erzeugungslinien (30) bestimmt ist, die einen sich stufenlos ändern- den Winkel (ß) zur Steuerscheiben-Drehachse (28) mit einer Winkeländerung von größer als 0° und kleiner als +900 bilden und jeweils der Tangente an den Erzeugungskreis (32) entsprechen. der in der durch den jeweiligen Kontaktpunkt und die Drehachse bestimmten Schnittebene der Kugel (4) liegt.
  6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerscheibe (21) aus zwei Teilen besteht, deren Kontaktpunkte mit der Kugel (4) sich im Raum hin und her verlagern.
  7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß beide Teile der Doppelscheibe (21) gleiche Form haben, mit ihren Flächen geringeren Durchmessers einander zugekehrt und um 1800 gegeneinander verdreht sind.
  8. 8. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß drehfest mit der Steuerscheibe (21) eine weitere Abwälzscheibe mit kegelförmiger Arbeitsfläche verbunden ist.
  9. 9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der abgewikkelte Umfang der Arbeitsfläche (22) n Halbwellen aufweist, wobei n eine gerade Zahl ist.
    In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 918 416, 733 713 ; deutsche Auslegeschriften Nr. 1 066 365, 1049594; Patentschrift Nr. 19 925 des Amtes für Erfindungs-und Patentwesen in Ost-Berlin; österreichische Patentschrift Nr. 188 924; schweizerische Patentschrift Nr. 380 964; französische Patentschrift Nr. 1 999; USA.-Patentschrift Nr. 2700 889.
DEV29848A 1964-12-01 1965-11-26 Vorrichtung zum Abwaelzen von ortsfest in einer Abtastvorrichtung gehaltenen Kugeln Pending DE1276914B (de)

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