DE2948338A1

DE2948338A1 - Evolventen- und zahnschraege-pruefgeraet

Info

Publication number: DE2948338A1
Application number: DE19792948338
Authority: DE
Inventors: Erwin J. Widen Guenter
Original assignee: Maag Zahnrader und Maschinen AG
Current assignee: Maag Zahnrader und Maschinen AG
Priority date: 1979-10-01
Filing date: 1979-11-30
Publication date: 1981-04-02
Also published as: US4322889A; IT1132892B; JPS5658607A; GB2059592A; IT8025016A0; GB2059592B

Description

WUESTHOFF - ν. PECHMANN.- 3EHRENS - GOETZ

PROFESSIONAL REPRESENTATIVES BBFORE THE EUROPEAN PATENT OFFICE MANDATAIRES AGREES PRES l'oFPICE IUROPiEN DES BRBVETS

1A-52 745

DR.-ING. FRANZ VUESTMOPP DR. PHIL. FREDA VUEITMOFF (1917-IJji) DIPL.-1NG. CERHARD FULS (19j 1-J971)

01PL.-CHEM. DR. t. FREIHERR VON FBCIIMANN

DR.-INC. DIETER tZHRENS DIFL.-ING.; DIFl_n-TIRTICH₁-INCtUrERT 0OET2

D-8000 MÜNCHEN SCHWEIGERSTRASSE 2 telefon: (089) (£1051

TBLFCRAMMi FROTBCTrATENT

TELEX: $14070

30.November 1979

Patentanmeldung

Anmelderin:

Maag-Zahnräder & -Maschinen Aktiengesellschat Hardstraße 219, Zürich, Schweiz

Titel:

Evolventen- und Zahnschräge-Prüfgerät

1300U/0902

Maaq-Zahnräder & -Maschinen Aktiengesellschaft, 8023 Zürich (Schweiz)

Case 79-272
SCHWEIZ

Evolventen- und Zahnschräge-Prüfgerät

Die Erfindung betrifft ein Evolventen- und Zahnschräge-Prüfgerät mit

- einer drehbaren Aufspannvorrichtung für den Prüfling,

- einer Tastvorrichtung mit einem an den Zahnflanken des Prüflings entlangbewegbaren Taster,

- je einem Antrieb für die Aufspannvorrichtung und die Tastvorrichtung,

- einer Regeleinrichtung für mindestens einen dieser Antriebe,

- einem mechanischen Getriebe,zwischen Aufspannvorrichtung und Tastvorrichtung,.

- einem zwischen zwei Gliedern des Getriebes angeordneten Wegaufnehmer, der Relativbewegungen dieser beiden Getriebeglieder mißt,

- und einer elektrischen Schaltung, die Meßsignale des Wegaufnehmers einerseits der Regeleinrichtung zuführt und andererseits den Meßsignalen der Tastvorrichtung überlagert*

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- T-

Bei einem bekannten Prüfgerät dieser Gattung (DE-OT 27 47 863) ist das mechanische Getriebe, das die Aufspannvorrichtung mit der Tastvorrichtung verbindet, an einer Stelle unterbrochen und somit in zwei Teilketten unterteilt, von denen die eine nur mit der Aufspannvorrichtung für den Prüfling und deren Antrieb verbunden ist, während die andere Teilkette nur mit der Tastvorrichtung und deren Antrieb verbunden ist. Der Wegaufnehmer ist zwischen den beiden Gliedern des Getriebes angeordnet, die der Trennstelle benachbart sind. Dadurch ist das gesamte Getriebe vom Antrieb des Prüfrades entlastet und erfüllt nur noch eine reine Meßfunktion. Damit soll erreicht werden, daß auch bei großen und schweren Prüflingen Evolventen- und/oder Zahnschrägefehler sehr genau gemessen werden können, im Gegensatz zu älteren, für denselben Zweck vorgesehenen Prüfgeräten, bei denen die A*uf spann vorrichtung für den Prüfling mit der Tastvorrichtung durch ein insgesamt starres Getriebe verbunden ist und nur ein einziger Antrieb vorgesehen ist, der über das Getriebe sowohl die Aufspannvorrichtung für den Prüfling, wie die Tastvorrichtung antreibt. Wenn solche älteren Prüfgeräte zum Messen von Prüflingen mit großem Massenträgheitsmoment eingesetzt werden, dann treten in der Tat häufig Schwingungen auf, die beispielsweise durch stik-slip-Effekte angeregt werden und die Meßergebnisse bis zur Unbrauchbarkeit verfälschen können.

Bis zu einem gewissen Grad lassen sich solche störenden Begleiterscheinungen mit dem beschriebenen bekannten Prüfgerät der eingangs beschriebenen Gattung zwar vermeiden, doch treten bei diesem Gerät mindestens zu Beginn jedes Meßzyklus, wenn der Prüfling auf die gewünschte Wälzgeschwindigkeit beschleunigt wird, doch erhebliche Schwingungen auf, derentwegen mindestens ein Teil der Meßergebnisse unbrauchbar werden kann, da die Relativbewegungen der beiderseits des Wegaufnehmers angeordneten Glieder des Getriebes infolge dieser Schwingungen den Meßbereich des Wegaufnehmers, und somit auch die Möglichkeit einer Fehlerkompensation, überschreiten.

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Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Evolventen- und Zahnschrägeprüfgerät der eingangs beschriebenen Gattung zu schaffen, bei dem störende Schwingungen, wenn nicht von Anfang an, so doch mindestens schon in einer sehr frühen Phase jedes Meßzyklus vermieden werden.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Wegaufnehmer von einem elastisch verformbaren Zwischenglied überbrückt ist, das die beiden genannten Getriebeglieder in deren beiden Bewegungsrichtungen miteinander verbindet und kräftig genug bemessen ist, um das größte vom Antrieb der Tastvorrichtung auf das eine der genannten Getriebeglieder ausübbare Moment auf das andere Getriebeglied zu übertragen.

Damit wird der Nachteil des beschriebenen bekannten gattungsgemäßen Prüfgerätes vermieden, daß bei einer plötzlichen Beschleunigung oder Verzögerung einer der beiden dort voneinander getrennten Teilketten des Getriebes die beiderseits der Trennstelle angeordneten Getriebeglieder mit hoher Relativgeschwindigkeit in eine Anschlagstellung gelangen und dort einen Stoß hervorrufen, der Schwingungen beider Teilketten erst richtig in Gang setzt. Bei dem erfindungsgemäßen Prüfgerät widersetzt sich das elastisch verformbare Zwischenglied Relativbewegungen zwischen den beiden benachbarten Getriebegliedern von Anfang an mit einer zunehmenden Rückstellkraft, wobei aber der Wegaufnehmer wegen der Elastizität des Zwischengliedes und der dadurch ermöglichten Relativbewegungen der beiden benachbarten Getriebeglieder die Belastung des Getriebes mißt und Meßsignale abgibt, die einerseits der Regeleinrichtung zugeführt und entsprechend der bekannten Federcharakteristik des gesamten Getriebes einschließlich des Zwischengliedes für die Antriebsregelung ausgewertet und andererseits den Meßsignalen der Tastvorrichtung überlagert werden, um die Meßergebnisse zu berichtigen.

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Der Antrieb der Aufspannvorrichtung ist bei einem für besonders große Prüflinge vorgesehenen gattungsgemäßen Prüfgerät normalerweise erheblich stärker ausgelegt als der Antrieb für die Tastvorrichtung. Dementsprechend ist das erfindungsgemäße Zwischenglied vorzugsweise kräftig genug bemessen, um das größte vom Antrieb der Aufspannvorrichtung auf die genannten Getriebeglieder ausübbare Moment zu übertragen.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Prüfgerätes weist das Zwischenglied eine Federanordnung auf, der eine Dämpferanordnung parallelgeschaltet ist. Mit anderen Worten ist somit der Wegaufnehmer sowohl von einer Federanordnung wie von einer davon getrennten Dämpferanordnung überbrückt.

Dabei ist es zweckmäßig, wenn die Federanordnung Blattfedern aufweist, da diese sich ohne besondere Schwierigkeiten derart einspannen lassen, daß sie in beiden Richtungen einer möglichen Relativbewegung zwischen den beiden genannten Getriebegliedern genau reproduzierbare Rückstellkräfte ergeben .

Die Dämpferanordnung weist vorzugsweise symmetrisch angeordnete Dämpfer auf, die Auslenkungen des Zwischengliedes aus einer Ruhelage nur geringen Widerstand entgegensetzen, jedoch die Rückkehr in die Ruhelage dämpfen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen erläutert. Es zeigt:

Fig.1 eine Schrägansicht eines teilweise aufgebrochenen

Prüfgerätes,
Fig.2 eine Einzelheit aus Fig.1, stark vergrößert und unter etwas geändertem Blickwinkel dargestellt,

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Fig.3 die zu Fig.2 gehörige, teilweise als Schnitt in

der waagerechten Ebene III-III dargestellte Draufsicht und

Fig.4 das elektrische Schaltschema des Prüfgerätes.

Gemäß Fig.1 ist auf einem Bett 10 eine Arbeitsspindel 12 mit senkrechter geometrischer Achse A drehbar gelagert. Die Arbeitsspindel 12 weist eine Aufspannvorrichtung 14 auf, die vereinfacht als Aufspanndorn dargestellt ist und einen Prüfling 16 gleichachsig und starr mit der Arbeitsspindel 12 verbindet. Der Prüfling 16 ist im dargestellten Beispiel ein schrägverzahntes Stirnrad, das auf Evolventen- und Zahnschrägungsfehler geprüft werden soll.

Die Arbeitsspindel 12 ist unmittelbar und starr mit einem Spindelantrieb 18 gekuppelt, der einen elektrischen Servomotor aufweist. Auf der Arbeitsspindel 12 ist eine Wälzscheibe 20 befestigt, die durch Rollbänder 22 mit einem waagerechten Wälzlineal 24 so verbunden ist, daß beide schlupffrei aufeinander abwälzbar sind. Das Wälzlineal 24 ist am Bett 10 waagerecht verschiebbar geführt und trägt eine Führungsgabel 26, die in bezug auf das Wälzlineal 24 um eine senkrechte Achse B schwenkbar ist und einen waagerecht liegenden Obersetzungshebel 28 längsverschiebbar führt.

Der Übersetzungshebel 28 erstreckt sich durch ein durchbrochenes Gehäuse 30 hindurch, das auf der Arbeitsspindel 12 befestigt ist. Innerhalb des Gehäuses 30 ist der Übersetzungshebel 28 längsverstellbar und um die Achse A schwenkbar gelagert. Zum Verstellen des Übersetzungshebels 28 ist auf dessen Oberseite eine Zahnstange 32 befestigt, in die ein innerhalb des Gehäuses 30 drehantreibbar gelagertes, in den Zeichnungen nicht sichtbares Ritzel eingreift.

Auf dem Übersetzungshebel 28 ist längsverschiebbar ein Gleitschuh 34 geführt, an dem ein senkrechter Lagerzapfen 36 befestigt ist. Der Gleitschuh 34 ist durch ein auf dem Lager-

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zapfen 36 schwenkbar gelagertes, elastisch verformbares Zwischenglied 38 mit einem Hilfsschlitten 40 verbunden. Einzelheiten des Zwischengliedes 38 werden später anhand der Fig.2 und 3 beschrieben.

Der Hilfsschlitten 40 ist parallel zum Wälzlineal 24 verschiebbar an einem Wälzschlitten 42 geführt, der in der gleichen waagerechten Richtung verschiebbar auf einem Bettschlitten 44 geführt ist. Der Bettschlitten 44 ist im rechten Winkel zum Wälzlineal 24, ebenfalls waagerecht, verschiebbar auf dem Bett 10 geführt. Zum Verschieben des Wälzschlittens 42 auf dem Bettschlitten 44 ist ein Wälzantrieb 46 mit Servomotor vorgesehen, während zum Verschieben des Bettschlittens 44 auf dem Bett 10 ein Längsantrieb 48 vorgesehen ist.

Zum Hilfsschlitten 40 gehört ein Kulissengehäuse 50, in dem eine kreisförmige Kulissenscheibe 52 um eine waagerechte Achse C drehbar gelagert ist. Die Kulissenscheibe 52 weist eine diametral angeordnete Kulissenführung 54 auf und läßt sich mittels eines Zahntriebes 56 so einstellen, daß die Kulissenführung 54 gegen die Senkrechte um einen Winkel geneigt ist, der mit dem Zahnschrägungswinkel des Prüflings 16 übereinstimmt.

In der Kulissenführung 54 ist ein Kulissenstein 58 geführt, der an einem Vertikalschlitten 60 gelagert ist. Der Vertikalschlitten 60 ist an einem zum Wälzschlitten 42 gehörigen Ständer 62 senkrecht verschiebbar geführt. Zum Verschieben des Vertikalschlittens 60 ist ein Vertikalantrieb 64 mit einem Servomotor vorgesehen.

Am Vertikalschlitten 60 ist ein Einstellschlitten 66 ebenfalls senkrecht verschiebbar geführt und mittels eines Einstellantriebs 68 in der Höhe einstellbar abgestützt. Am Einstellschlitten 66 ist eine Tastvorrichtung 70 waagerecht.

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parallel zum Wälzlineal 24, verstellbar geführt. Die Tastvorrichtung 70 trägt einen Taster 72, der eine Zahnflanke des Prüflings 16 wahlweise zur Evolventenmessung in einer zur Achse A normalen Ebene oder zur Zahnschrägungsmessung in Zahnlängsrichtung abtastet, je nachdem, ob der Wälzantrieb 46 oder der Vertikalantrieb 64 eingeschaltet wird.

Gemäß Fig.2 und 3 gehurt zum Zwischenglied 38 ein auf dem Lagerzapfen 36 drehbar gelagerter, in Draufsicht U-förmiger, starrer Fuß 74 und ein am Hilfsschlitten 40 befestigter, in Draufsicht T-formiger, ebenfalls starrer Kopf 76. FuB 74 und Kopf 76 sind jeweils symmetrisch in bezug auf eine senkrechte Ebene gestaltet. Die Symmetrieebene D des Kopfes 76 erstreckt sich im rechten Winkel zur Verschieberichtung des Hilfsschlittens 40. Wenn das Zwischenglied 38 unbelastet ist, dann fällt die Symmetrieebene D des Kopfes 76, wie dargestellt, mit der Symmetrieebene des Fußes 74 zusammen.

Beiderseits der Symmetrieebene D ist je eine Blattfeder 78 angeordnet, die mit ihrem einen Ende am Fuß 74 und mit ihrem anderen Ende am Kopf 76 befestigt und in ihrer Mitte durch Platten 80 versteift ist. Die Blattfedern 78 sind gemeinsam imstande, in jeder beliebigen Stellung des beschriebenen, den Spindelantrieb 16 mit dem Wälzantrieb 46 bzw. dem Vertikalantrieb b4 verbindenden Getriebes alle Kräfte und Momente zu übertragen, die von einem dieser Antriebe entweder auf den Gleitschuh 34 oder auf den Hilfsschlitten 40 ausgeübt werden können.

Der U-förmige Fuß 74 hat zwei Schenkel 82, zwischen die ein Steg 84 des T-fÖrmigen Kopfes 76 mit Spiel hineinragt. Zwischen jedem der beiden Schenkel 82 und dem Steg 84 ist je eine kegelförmige Schraubenfeder 86 mit Vorspannung angeordnet. In den Steg sind zwei Zylinder eingearbeitet, in denen je ein Kolben 88 eine in bezug auf die Symmetrieebene D innere Kammer 90 von einer äußeren Kammer 92 trennt. Die

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beiden Kanunern 90 und 92 beiderseits jedes Kolbens 88 sind durch einen Umgehungskanal 94 miteinander verbunden, wenn der betreffende Kolben 88 nach innen aus seiner in Fig.3 dargestellten Ruhelage ausgelenkt ist. Jeder der beiden Kolben 88 versperrt jedoch den zugehörigen Umgehungskanal 94, wenn er seine Ruhelage einnimmt oder nach außen hin aus dieser ausgelenkt ist.

Jeder der beiden Kolben 88 enthält ein Rückschlagventil 96, das die beiden Kammern 90 und 92 nur dann miteinander verbindet, wenn der zwischen ihnen angeordnete Kolben 88 sich nach außen, von der Symmetrieebene D weg, bewegt. Die beiden Kammern 90 und 92 beiderseits jedes Kolbens 88 sind jedoch durch eine Drosselbohrung 98 im Kolben ständig miteinander verbunden.

Zwischen dem Steg 84 und jedem der beiden Kolben 88 ist eine vorgespannte, zylindrische Schraubenfeder 100 angeordnet, die bestrebt ist, den betreffenden Kolben 88 nach außen, von der Symmetrieebene D weg, zu drücken. Diesem Bestreben widersetzen sich die Schenkel 82 des Fußes 74, die je einer Kolbenstange 102 als Anschlag dienen.

Die von den Blattfedern 78 gebildete Federanordnung und die von den Kolben 88 samt zugehörigen Bauteilen gebildete Dämpferanordnung sind einander im Kraftfluß zwischen dem Fuß 74 und dem Kopf 76 parallelgeschaltet. Beide überbrücken einen Wegaufnehmer 104, dessen Aufgabe es ist, Relativbewegungen zwischen dem Fuß 74 und dem Kopf 76 festzustellen und somit Relativbewegungen zwischen dem Gleitschuh 34 und dem Hilfsschlitten 40 anzuzeigen, denn die Bewegungen des Fußes 74 unterscheiden sich von denen des Gleitschuhs 34 allenfalls um vernachlässigbar geringe Drehungen um den Lagerzapfen 36.

Zum Wegaufnehmer 104 gehört eine Stange 106, welche die beiden Schenkel 82 miteinander verbindet, ein zwischen diesen

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auf dem Steg 84 befestigtes Tauchspulengehäuse 108 durchsetzt und einen in den Zeichnungen nicht sichtbaren Tauchkolben trägt.

In Fig.4 ist die elektrische Schaltung dargestellt, in die der Spindelantrieb 18, der Wälzantrieb 46, der Vertikalantrieb 64, die Tastvorrichtung 70 und der Wegaufnehmer 104 eingegliedert sind. Zu dieser Schaltung gehört eine erste Regeleinrichtung 110, die je nach Art der gewünschten Messung entweder den Wälzantrieb 46 oder den Vertikalantrieb 64 regelt und dazu Signale auswertet, .die von einem Tachogenerator 112 bzw. 114 geliefert werden. Drehrichtung des Wälzantriebs 46 bzw. des Vertikalantriebs 64 sowie Sollwert der Meßgeschwindigkeit lassen sich an einem ersten Einstellgerät 116 einstellen. Dem Spindelantrieb 18 ist eine zweite Regeleinrichtung 118 zugeordnet; an einem mit dieser verbundenen zweiten Einstellgerät 120 läßt sich ein Grund-Drehmoment des Spindelantriebs 18 einstellen. Die Meßsignale des Wegaufnehmers 114 werden über einen Verstärker 122 einerseits einem Auswert- und Anzeigegerät 124 zugeführt und dort den vom Taster 70 abgegebenen Signalen überlagert. Andererseits werden die vom Verstärker 122 verstärkten Meßsignale des Wegaufnehmers 104 als vom Weg s abhängige Signale unmittelbar der zweiten Regeleinrichtung 118 zugeführt und außerdem über einen Differentiator 126 als geschwindigkeitsabhängige Signale s' der zweiten Regeleinrichtung 118 zugeführt, so daß diese bei der Regelung des Spindelantriebs 18 auch die Geschwindigkeit berücksichtigen kann, mit der die gegeneinander beweglichen Teile des Zwischengliedes 38 ausgelenkt werden.

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Leerseite

Claims

Patentansprüche

' 1.) Evolventen- und Zahnschräge-Prüfgerät mit

- einer drehbaren Aufspannvorrichtung für den Prüfling,

- einer Tastvorrichtung mit einem an den Zahnflanken des Prüflings entlangbewegbaren Taster,

- je einem Antrieb für die Aufspannvorrichtung und die Tastvorrichtung,

- einer Regeleinrichtung für mindestens einen dieser Antriebe,

- einem mechanischen Getriebe,zwischen Aufspannvorrichtung und Tastvorrichtung,

- einem zwischen zwei Gliedern des Getriebes angeordneten Wegaufnehmer, der Relativbewegungen dieser beiden Getriebeglieder mißt,

- und einer elektrischen Schaltung, die Meßsignale des Wegaufnehmers einerseits der Regeleinrichtung zuführt und andererseits den Meßsignalen der Tastvorrichtung überlagert, dadurch gekennzeichnet, daß der Wegaufnehmer

(104) von einem elastisch verformbaren Zwischenglied (38) überbrückt ist, das die beiden genannten Getriebeglieder (Gleitschuh 34, Hilfsschlitten 40) in deren beiden Bewegungsrichtungen miteinander verbindet und kräftig genug bemessen ist, um das größte vom Antrieb (Wälzantrieb 46 bzw. Vertikalantrieb 64) der Tastvorrichtung (70) auf das eine der genannten Getriebeglieder ausübbare Moment auf das andere Getriebeglied zu übertragen.
2. Prüfgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenglied (38) auch kräftig genug bemessen ist, um das größte vom Antrieb (Spindelantrieb 18) der Aufspannvorrichtung (14) auf die genannten Getriebeglieder (Gleitschuh 34, Hilfsschlitten 40) ausübbare Moment zu übertragen.

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0IRiGiNAL INSPECTED
3. Prüfgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenglied (38) eine Federanordnung aufweist, der eine Dämpferanordnung parallelgeschaltet ist.
4. Prüfgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich net, daß die Federanordnung Blattfedern X78) aufweist.
5. Prüfgerät nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpferanordnung symmetrisch angeordnete Dämpfer aufweist, die Auslenkungen des Zwischengliedes (38) aus einer Ruhelage nur geringen Widerstand entgegensetzen, jedoch die Rückkehr in die Ruhelage dämpfen.

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