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Vorrichtung zum Messen des Zahnschrägewinkels von Sdiraubenrädern
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen des Zahnschrägewinkels von Schraubenrädern.
Es sind bereits Geräte, die diesem Zweck dienen, bekanntgeworden. Bei einem derselben
wird z. B. ein Fühlorgan einer Schraubenlinie der Zahnflanke entlang geführt und
damit einerseits der Verlauf der Schraubenlinie und anderseits deren Steigungswinkel
gemessen. Bei einem andern Gerät erfolgt die Winkelbestimmung in der Weise, daß
ein die Zahnflanke ,berührender Taster vorerst parallel zur Radachse um einen bekannten
Betrag verschoben und hernach das Rad gedreht wird, bis der Taster die Flanke wieder
berührt, woraus sich der Winkel der Schraubenlinie berechnen läßt.
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Die Vorrichtung gemäß der Erfindung ermöglicht bei entsprechender
Ausbildung, den Zahnschrägewinkel rasch und in einfacher Weise zu messen. Sie ist
dadurch gekennzeicqmet, daß ein Fühlorgan, welches mit einem Winkelmeßikreis in
Verbindung steht und um dessen Achse drehbar angeordnet ist, mit einer ebenen Meßfläche
ausgerüstet ist, die tangential an eine Zahnflanke des
Schraubenrades
angelegt zu werden bestimmt ist, und die Stellung des Winlkelmeßkreises an einer
hbleselmarke ablesbar ist.
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Im folgenden sind zwei beispielsweise Ausführungsarten der erfindungsgemäßen
Vorrichtung beschrieben. Die erste betrifft ein Instrument, welches für Messungen
an großen Rädern bestimmt und daher beweglich ist. Die Meßvorrichtung nach der andern
Art ist für kleinere Räder bestimmt und besitzt einen Ständer, auf dem das zu messende
Rad, auf einer Welle sitzend, zwischen Spitzen eingespannt werden kann.
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Die Zeichnung betrifft Ausführungsbeispiele der beiden Bauarten der
Meßvorrichtung. Es zeigt Fig. I ein Schraubenrad mit Meßfläche und Anschlaglineal
zur Erläuterung des Meßverfahrens, Fig. 2 ein Schraubenrad mit angelegter Meßfläche,
wobei diese die Zahnflanke auf einer Tangente an den Grundkreiszylinder des Rades
berührt, Fig. 3 an einem Zahn eines Schraubenrades mit angelegter Meßfläche verschiedene
Drehachsen, um welche die Meßfläche schwenkbar sein kann, Fig. 4 eine Ausführungsform
der Meßfläche an einem Schraubenradzahn, Fig. 5 eine bewegliche Meßvorrichtung für
große Räder, im Grundriß, Fig. 6 dasselbe im Seitenriß zu Fig. 5, in größerem Maßstab,
Fig. 7 eine Ausführungsvariante der Meßvorrichtung nach Fig. 5 und 6, Fig. 8 eine
Meßvorrichtung mit V-förmig ausgebildetem Lineal zum Anschlag an die Welle des zu
messenden Rades, im Aufriß, Fig. g dasselbe in der Seitenansicht, Fig. IO eine Winkelmeßvorrichtung
mit einem auf einem Bett verschiebbaren Ständer und Spitzen, um das zu messende
Rad drehbar zu lagern, im Seitenriß, Fig. 1 1 dieselbe Vorrichtung von vorn gesehen.
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Das Meßverfahren ist in Fig. I schematisch dargestellt. An die zu
messende Zahnflanke des Schraubenrades a wird das Fühlorgan b, das eine ebene bIeßfläche
m besitzt, angelegt. Diese Meßfläche bildet den einen Schenkel des zu messenden
Winkels ,ß, der andere ist die Achse des Zahnrades.
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Wenn bei der Messung nicht auf die Radachse Bezug genommen werden
kann, so tritt an deren Stelle als zweiter Schenkel des Meßwinkels eine zur Achse
senkrechte Stirnseite S des Rades, an welche das Lineal c der Vorrichtung angelegt
wird.
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Diese Meßflächen des Fühlorgans und des Lineals halden miteinander
den Winkel a = 90 -fl, wobei die Winkelmeß- und Ableseteile der Vorrichtung der
Einfachheit halber zweckmäßig so eingeteilt sind, daß direkt der Winkel fl = 90
- a abgelesen werden kann.
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Die Schraulbenfläche einer Zahnflanke kann bekanntlich erzeugt werden
durch Abrollen der Tangente e an den Grundzylinder g mit Neigungswinkel ßO zur Zylindererzeugenden
am Zylinder g (Fig. 2). Wird nun das Fühlorgan b an die Flanke gelegt, so berührt
seine Meßfläche m stets eine Tangente e, und wenn dabei die Schwenkung,er Meßfläche
aus der zur Radachse parallelen Lage um eine Drehachse X erfolgt, die in der Meßfläche
liegt, so ist der Schwenkwinkel gleich dem Zahnschrägewinikel ßO. Dasselbe Resultat
ergibt sich auch, wenn die Achse X' parallel zur Meßfläche m, aber nicht in dieser
liegt (Fig. 3). Bildet hingegen die Drehachsey bzw. y' mit der Meßfläche einen Winkel
a, so gibt, wenn der Winkel a gleich dem Eingriffswinkel der Verzahnung im Normalschnitt
am Teilkreiszylinder d ist, die Messung den Zahnsohrägewinkel fl am Teilkreis an.
Ist nämlich der Punkt p in Fig. 2 der Schnittpunkt des Teilkreiszylinders d mit
der Tangente e auf der TeilFkreisschraubenlinie h, so liegt die Meßfläche m des
Fühlorgans b in Punkt, sowohl tangential an der Schraubenlinie als auch an der Grundkreistangente,
und da die Schwenkung der Meßfläche um eine Drehachse y bzw. y' erfolgte, die in
einer Ebene senkrecht zur Radachse liegt, so entspricht der Drehwinkel der Meßfläche
dem Neigungswinkel ,B der Schraubenlinie am Teilkreis.
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Die Meßfläche des Fühlorgans 5 kann eine einzige ebene Fläche (Fig.
1, 2) oder auch unterbrochen sein und aus zwei geraden parallelen Streifen m1 und
m2 bestehen (Fig. 4), um ein einwandfreies Anliegen an der Zahnflanke zu erreichen.
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Die Fig. 5 und 6 zeigen eine bewegliche Meßvorrichtung für große
Räder beim Messen eines Rades I. In dem Gehäuse 2 ist eine Welle 3 gelagert, die
an einem Ende einen Halter 4 trägt, an welchem das Fühlorgan 5 befestigt ist. DieAchseX
der Welle liegt in der ebenen Meßfläche m des Fühlorgans. Am anderen Ende der Welle
3 ist eine Meßscheibe 6 befestigt, die eine nicht gezeichnete exakte Gradteilung
aufweist, deren Verdrehung beim Messen an dem Mikroskop 7 abgelesen werden kann.
Die Führung des Instruments auf dem Zahnrad I erfolgt durch ein Lineal 8, welches
mit seiner ebenen Fläche an eine ebene Stirnseite n des Rades, von der vorausgesetzt
ist, daß sie genau senkrecht zur Radachse steht, angelegt ist. Ein Schlitten 9 kann
längs des Lineals verstellt und an diesem festgeklemmt werden. IneinerFührungsnut
dieses Schlittens ist ein Träger Io verschiebbar und feststellbar angeordnet, der
einen Rahmen II aufweist, der zwei Kugelführungen enthält. Das Gehäuse 2 ist mit
zwei entsprechenden Führungsnuten in den Rahmen eingesetzt und läßt sich somit in
diesem parallel zur Anschlagfläche des Lineals verschieben durch Anziehen bzw. Lösen
der beiden Schrauben 12, die in dem Träger IO sitzen und auf zwei Federn I3 wirken.
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Zur Durchführung der Messung wird das Lineal 8 mit seiner ebenen
Fläche n an das Rad gelegt und in nicht gezeichneter Weise, z. B. durch Schrauben
oder Gewichte, festgehalten. Nun setzt man den Schlitten g derart auf das Lineal,
daß das Fühlorgan 5 die Zahnflanke fast berührt, während schon vorher der Träger
IO SO am Schlitten g verschoben wurde, daß die Messung an passender Stelle der Zahnflanke
erfolgt. Mittels der Schrau-
ben I2 wird jetzt das Gehäuse 2 verschoben
(Fig. 6), bis die Meßfläche m zweckmäßig mit leichtem Druck tangential am Zahn anliegt,
wobei sie entsprechend der Zahnschräge um die Achse X gedreht wird, worauf an.einer
Marke des Mikroskops 7 auf der entsprechend gedrehten Meßscheibe 6 der Zahnschrägewinkel
ßO am Grundkreis abgelesen wird.
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Eine andere Ausführungsart des an die Radstirnfläche anzulegenden
Lineals zeigt Fig. 7; das Lineal io8 ist hier kreisbogenförmig ausgebildet.
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Ferner ist das Gehäuse 2 mit der Meßscheibe und dem Fiihlorgan direkt
am Lineal befestigt, wodurch die Vorrichtung leichter wird. Zur besseren Führung
auf dem Zahnrad sind noch zwei Stützen 14 mittels Schrauben 15 am Lineal Io8 befestigt,
die auf zwei Zahnköpfen ruhen.
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Die Fig. 8 und g zeigen eine ähnlich den Fig. 5 und 6 ausgebildete
Meßvorrichtung, mit welcher jedoch die Schrägstellung des Fühlorgans 5 in bezug
auf die Radachse gemessen wird. Zu diesem Zweck ist am Gehäuse 2, in dem die Meßscheibe
und das Fühlorgan gleich wie bei Fig. 6 angeordnet sind, eine Führung 16 angebracht,
in welcher eine Keilwelle 17 spielfrei verschoben werden kann. An deren Ende sitzt
das Lineal 18, das mit seiner V-förmigen Anschlagfläche tangierend auf die Radwelle
aufgesetzt ist, die beim Verschieben der Kei'lwelle keinerlei Drehbewegung gegenüber
der Führung i6 erfährt. Ein Stützhebel 19 gibt dem Gerät den nötigen Halt auf dem
Rad. Die Drehachse der MeßscheiNbe liegt hier wiederum parallel zur Meßfläche des
Fühlorgans 5, so daß also der Winkel ßO abgelesen wird.
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Während die beschriebenen Ausführungsbeispiele Handmeßvorrichtungen
betrafen, zeigen Fig. 10 und 1 1 eine Vorrichtung für vorwiegend kleinere Räder,
die zum Messen auf einer Welle sitzend zwischen Spitzen eingespannt werden können.
Auf dem Bett 20 befinden sich zwei in nicht gezeichneter Weise verstellbare Böcke
2I mit Spitzen 22, zwischen denen die Welle des zu messenden Zahnrades 1 spielfrei
drehbar gelagert ist. Ferner ent-' hält das Bett 20 eine Gleitbahn 29, die senkrecht
und in festem Abstand zu den Spitzen 22 liegt und auf der ein Gehäuse 23 mittels
einer Spindel 30 senkrecht zur Zahnradachse verschoben werden kann. In dem Gehäuse
23 ist eine Welle 24 gelagert, die auf der einen Seite die Meßscheibe 6 und auf
der anderen einen Flansch 25 trägt. Dieser ist mit einer Führungsbahn versehen,
auf welcher ein Schlitten 26 mit einer Schraube 27 bewegt werden kann, an dem das
Fühlorgan 5 befestigt ist. Auf dem Gehäusedeckel 28 ist schließlich noch das Mikroskop
7 angebracht. Bei diesem Gerät bildet die Achse d der Meßscheilbe mit der ebenen
Meßfläche m des Fühlorgans den Winkel e, der z. B. gleich 150 ist, um Schraubenzahnräder
mit normalem Eingriffswinkel von 15 zu prüfen. In diesem Falle ergibt dann die Ablesung
direkt den Zahnschrägewinkel ß am Teilkreis.
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Die Messung geschieht in der Weise, daß vorerst das Gehäuse 23 so
weit gegen das mit seiner Welle zwischen den Spitzen 22 'eingespanntf'Rad I vorgeschoben
wird, bis das Fühlorgan 5 genügend tief in die Zahnlücke eingreift. Nun dreht man
das Rad von Hand bis zum kräftigen tångierenden Anliegen der Zahnflanke an der Meßfläche
m, wodurch diese und damit die Meßscheibe 6 um den Winkel ß geschwenkt wird. Die
Marke des Mikroskops 7 stimmt mit dem Teilstrich o der Meßscheibe (Fig. II) überein,
wenn die Meßflächem genau parallel zur Radachse liegt. Die Verschieb barkeit des
Schlittens 26 auf dem Flansch 25 ist einmal erforderlich wegen der wechselnden Zahndicke
entsprechend dem Modul. Sodann ermöglicht sie die Kontrolle des Zahnschrägewinkels
über den ganzen Flankenbereich zwischen Kopf- und Fußkreis der Verzahnung. Zur Prüfung
der andern Zahnseite wird nach Zurücknahme des Fühlorgans 5 bzw. des Gehäuses 23
die Welle 24 um I800 gedreht.