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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Arbeitsfläche der Steuerscheibe
einen solchen Verlauf hat, daß die Verlagerung des Kontaktpunktes sinusförmig erfolgt.
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Auf diese Weise ergibt sich ein sehr gleichmäßiger Verlauf, der ziemlic
genau den gewünschten Meridianbahnen entspricht.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Je größer a ist, desto geringer ist die Zahl der Meridiane.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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).
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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.
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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.
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--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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Für 50 Meridiane ist z. B. der Bereichwinkel 50 39'.
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Die optimale Zeitspanne für die Kontrolle der Kugeloberfläche hängt
von der Zahl der Meridiane ab, deren Bildung und Lage früher geschildert wurde.
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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.
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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.