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Prüfgerät für Zahns dirägungswinkel
Die Erfindung betrifft ein Gerät
zum Messen des Schrägungswinkels von Zahnrädern mit rein mechanischen Mitteln.
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Bekannt sind Geräte, bei denen ein Meßtaster mit punktförmiger Berührung
in einer Schraubenlinie an einer Zahnflanke entlang geführt wird, wobei das Zahnrad
sich dreht und der Meßtaster parallel zur Radachse verschoben wird. Drehwinkel und
Parallelverschiebung ergeben dann den Steigungswinkel.
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Ferner sind andere Geräte bekannt, bei denen ein Meßtaster mit einer
ebenen Meßfläche tangential an eine Zahnflanke angelegt wird. Der Meßtaster ist
um eine senkrecht zur Zahnradachse liegende Achse drehbar, die einen starr mit dem
Meßtaster gekuppelten Winkelmeßkreis trägt, an dem die Winkelstellung des Meßtasters
abgelesen wird. Bei diesen Geräten ist auch bekannt, daß die ebene Meßfläche in
der die Evolventenfianke erzeugenden Geraden, die eine Tangente an den Grundkreiszylinder
ist, die Zahnflanke berührt und daß dadurch, daß die Meßfläche zur Drehachse des
Meßtasters um den Normaleingriffswinkel geneigt ist, der Meßtaster um den Schrägungswinkel
im Teilkreis geschwenkt ist, obwohl die Erzeugende zur Zahnradachse um den größeren
Schrägungswinkel im Grundkreis geneigt ist.
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Der Winkelmeßkreis, an dem der Zahnschrägungswinkel abgelesen wird,
erfordert einen hohen Aufwand, wenn er den heutigen Forderungen entsprechend genau
ausgeführt wird. Außerdem besteht eine gewisse Meßunsicherheit beim Anlegen der
Meßfläche an die zu prüfende Zahnflanke, da die zu prüfende Flanke durch Drehen
des Rades von Hand gegen den Meßtaster gedrückt wird. Die Meßkraft ist abhängig
vom Gefühl des Prüfers.
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Ferner ist es bekannt, dem Meßtaster die Form des Zahnstangenzahnes
zu geben, dessen Flanken ebene, zur Mittenachse des Meßtasters um den Normaleingriffswinkel
geneigte, ebene Flächen sind. Diese liegen symmetrisch zur Mittenachse des Meßtasters,
der in einem Schlitten senkrecht zur Achse des Prüflings verschiebbar und um seine
Mittenachse drehbar gelagert ist. Mittels einer auf der Meßtasterachse sitzenden
Rastscheibe und eines am Schlitten befindlichen Sperrfingers kann der Meßtaster
auf bestimmte Schrägungswinkel eingestellt werden. Dann wird der Meßtaster von Hand
in eine Zahnlücke des Prüflings hineingedrückt, so daß die beiden Flächen des Meßtasters
sich an die Zahnflanken zweier benachbarter Zähne anlegen.
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Das Maß, um welches sich der Meßtaster in die Zahnlücke einführen
läßt, wird an einer Meßuhr abgelesen.
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Diese Anordnung hat den Nachteil, daß Zahnlückenfehler und Rundlauffehler
in die Messung eingehen und daß zwei Flanken zugleich gemessen werden, so daß nur
die Fehlersumme zweier Flanken feststellbar ist. Ferner ist der Winkelwert der Abweichung
des Schrägungswinkels nicht ablesbar.
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Auch kann nicht jeder beliebige Schrägungswinkel eingestellt werden,
sondern nur die bestimmten duroh die Rasten der Rastenscheibe gegebenen Winkel.
Für Feinmessungen ist diese Anordnung nicht geeignet, da auch hier die Meßkraft
vom Gefühl des Prüfers abhängig ist.
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Die Erfindung erreicht mit einfachen mechanischen Mitteln eine hohe
Genauigkeit der Winkeleinstellung. Auch können die Abweichungen vom eingestellten
Schrägungswinkel sehr genau und sicher abgelesen werden. Die Drehachse des Meßtasters
wird auf den Schrägungswinkel der Zahnflanke im Teilkreis nach dem Prinzip des Sinuslineals
mittels Parallelendmaßen und eines starr mit ihr verbundenen Schwenkarmes eingestellt.
Der Schwenkarm trägt eine Kugel, deren Höhe durch ein untergelegtes Parallelendmaß
den Winkel gegenüber einer Anfangsstellung ergibt. Am Lagerkörper der Drehachse
ist ein Tragarm mit einem Feintaster koaxial zur Drehachse befestigt. Der Tragarm
kann in jede beliebige Stellung geschwenkt und dann so festgestellt werden (die
Kugel des Schwenkarmes und die Tastbolzenmitte des Feintasters haben gleichen Abstand
von der Drehachse), daß der Tastbolzen des Feintasters die Kugel des Schwenkarmes
berührt und jede Veränderung der Stellung der Kugel bzw. des Schwenkarmes und des
mit diesem starr verbundenen Meßtasters durch den Zeiger des Feintasters angezeigt
wird.
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Der Lagerkörper der Drehachse des Meßtasters ist auf einem Schlitten
angebracht, mit dessen Hilfe der Meßtaster auf den der Größe des Rades entsprechenden
Abstand von der Zahnradachse eingestellt werden kann. Die Grundplatte des Lagerkörpers
ist auf dem Schlitten federnd in Richtung senkrecht zur Zahnradachse gelagert. Durch
einen Hebel ist die Grundplatte zurückziehbar, um den Meßtaster aus der Zahnlücke
auszufahren, ohne die Schlittenstellung zu verändern. Die senkrecht zur Zahnradachse
wirkende Federung der Grundplatte drückt den Meßtaster stets mit gleicher Meßkraft
in die Zahnlücke, und zwar so weit, bis die eine Meßfläche gegen die zu prüfende
Zahnflanke und ein auf der anderen Meßfläche sitzender, aus ihrer ebenen Oberfläche
hervorstehender Anschlag gegen die nicht zu prüfende Zahnflanke der betreffenden
Zahnlücke drückt. Da der keilförmige Meßtaster mit seiner Meßfläche an die zu prüfende
Zahnflanke in der ganzen Breite angedrückt wird und er die gegenüberliegende Flanke
nur in einem Punkt berührt, der in einer Symmetrieebene und nahe an der Drehachse
liegt, wird eine zwangsfreie sichere Anlage auf der Berührungslinie von Zahnflanke
und Meßfläche des Meßtasters erreicht.
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Beim Messen ist das unter die Kugel des Schwenkarmes gelegte Endmaß
entfernt, damit der mit einem Gewichtsausgleich versehene Schwenkarm sich frei bewegen
kann. Weicht nun der Schrägungswinkelder geprüften Zahnflanke von dem eingestellten
Schrägungswinkel ab, so nimmt der Schwenkarm mit der Kugel eine andere Winkelstellung
ein. Der Weg der Kugel ist am Feintaster ablesbar. Auf diese Weise gibt der Zeiger
des Feintasters dann die Winkelabweichung der Zahnschräge im Teilkreis an, ausgedrückt
in Längeneinheit entsprechend dem Skalenwert des Feintasters, bezogen auf eine Zahnbreite
gleich dem Abstand der Kugel des Schwenkarmes von der Drehachse. Wird beispielsweise
für den Abstand der Kugel eine Länge von IOO mm gewählt, so gibt der Feintaster
den Zahnflankenrichtungsfehler f ßO im Teilkreiszylinder, wie er in den deutschen
Verzahnungspassungen nach DIN 3962 festgelegt ist, unmittelbar an.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
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Abb. I zeigt eine Vorderansicht des Prüfgerätes in der Ausgangsstellung;
Abb. 2 zeigt in der Vorderansicht die Einstellung des Meßtasters auf den SchrägungswinkelßO;
Abb. 3 zeigt das Prüfgerät im Grundriß; Abb. 4 zeigt eine Seitenansicht des Prüfgerätes.
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In dem Lagerkörper I ist die Achse 2 leicht drehbar gelagert. Diese
trägt an einem Ende den keilförmigen Meßtaster 3, der zwei symmetrisch zur Drehachse
liegende ebene Meßflächen hat. Die Meßflächen sind zur Drehachse um den Normaleingriffswinkel
aon geneigt. Der Meßtaster 3 ist mit seinem Schaft in eine Bohrung am Ende der Achse
2 eingesetzt und in der Bohrung gegen Verdrehen gesichert. Der Meßtaster 3 kann
auch als Aufsteckhülse ausgebildet sein zum Aufstecken auf die Drehachse. Zum Prüfen
von Zahnrädern mit verschiedenen Eingriffswinkeln werden die Meßtaster 3 ausgewechselt.
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In der Nähe der Spitze des keilförmigen Meßtasters 3 befindet sich
in jeder Meßfläche eine Bohrung oder Vertiefung, deren Mitte in der senkrecht zu
den Meßflächen stehenden Ebene durch die Drehachse liegt. Beim Messen wird in diese
ein Anschlagstift oder gemäß Abb. 3 eine Kugel 4 eingelegt, und zwar in die Meßfläche,
die nicht an die
zu prüfende Zahnflanke angelegt wird. Bei einer
anderen Ausführungsart wird parallel zur Schneide des keilförmigen Meßtasters in
jeder Meßfläche eine kleine Rille oder Nut vorgesehen. In eine dieser beiden wird
dann ein Anschlagstift, etwa ein Meßdraht oder ähnliches Stück eingelegt. Gehalten
wird die Kugel 4 oder der Anschlagstift entweder durch einen kurzen Zapfen oder
durch ein leicht entfernbares Klebmittel, z. B. einen säurefreien Kitt. Der Meßtaster
3 kann auch magnetisiert werden, so daß die Kugel 4 oder das Anschlagstück durch
magnetische Haftkraft gehalten wird.
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Auf dem anderen Ende der Drehachse 2 sitzt ein starr mit ihr verbundener
Schwenkarm 5, der im Abstand I von der Drehachse die Kugel 6 trägt.
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Der Schwenkarm 5 ist mit einem Gewichtsausgleich versehen, damit er
auf die Drehachse 2 kein oder nur ein sehr geringes Drehmoment ausübt.
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Zwischen dem Lagerkörper I und dem Schwenkarm 5 befindet sich ein
Tragarm 7, der koaxial zur Drehachse 2 mittels einer seitlich angebrachten Nabe
im Lagerkörper drehbar gelagert ist. Die Drehachse 2 geht frei durch die Nabenbohrung
hindurch. Die Nabe des Tragarmes ist geschlitzt und kann durch Anziehen der Hebel
schraube g gespreizt werden. Dadurch ist der Tragarm 7 in jeder beliebigen Stellung
am Lagerkörper I festklemmbar. Im Abstand I trägt der Tragarm 7 den Feintaster 8.
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In der Null- oder Anfangsstellung des Prüfgerätes liegt die Kugel
6 des Schwenkarmes 5 auf einer ebenen Anschlagfiäche 10 des Lagerkörpers I und wird
von oben durch den Tastbolzen des Feintasters 8 abgetastet.
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Zur Einstellung des Meßtasters 3 auf den Schrägungswinkel fio des
zu prüfenden Zahnrades wird auf die Anschlagfläche 10 ein Parallelendmaß 11 von
der Länge E= I 1 sin fio gelegt. Der Schwenkarm 5 wird dabei so weit angehoben,
daß die Kugel 6 die obere Fläche des Parallelendmaßes berührt. Der Tragarm 7 wird
mittels Hebelschraube g im Lagerkörper so festgeklemmt, daß der Tastbolzen des Feintasters
8 von der Kugel 6 angehoben wird und der Zeiger auf Null steht. Nach Entfernen des
Parallelendmaßes wird der keilförmige Meßtaster 3 durch Verschieben des Schlittens
I2 in eine Zahnlücke des zu prüfenden Zahnrades eingeführt, das leicht drehbar auf
einem Dorn oder zwischen Spitzen aufgenommen ist. Die Grundplatte des Lagerkörpers
ist auf dem Schlitten I2 in Richtung senkrecht zur Zahnradachse federnd gelagert.
In der Zeichnung ist dies durch zwei Druckfedern I3 dargestellt.
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Beim Einführen des Meßtasters 3 in die Zahnlücke legt sich eine Meßfläche
gegen die zu prüfende Zahnflanke, und der aus der anderen Meßfläche herausstehende
Anschlag, in der Zeichnung als Kugel 4 dargestellt, drückt gegen die gegenüberliegende
Zahnflanke der Zahnlücke mit einer durch die Druckfedern I3 erzeugten Anpreßkraft.
Die Meßfläche berührt dann die zu prüfende Flanke in einer Geraden, der Erzeugenden
der Evolventenflanke, die eine Tangente an den Grundkreiszylinder ist und zur Zahnradachse
um den Grundkreisschrägungswinkel fig geneigt ist. Dadurch, daß die Meßfläche zur
Drehachse des Meßtasters, die radial zur Zahnradachse gerichtet ist, um den Normaleingriffswinkel
an geneigt ist, berührt die Mitte der Meßfläche die Flanke genau im Teilkreis, und
der Meßtaster wird um den Schrägungswinkel fio im Teilkreis gedreht.
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Weicht nun der Schrägungswinkel fio der geprüften Zahnflanke von
dem eingestellten Sollwert ab, so nimmt der Schwenkarm 5, der mit dem Meßtaster
3 über die Achse 2 starr verbunden ist, eine andere Winkelstellung ein. Die ah ihm
sitzende Kugel 6 entfernt oder nähert sich dem feststehenden Tragarm 7 und bewegt
den Tastbolzen des Feintasters 8, an dessen Zeiger der Weg der Kugel 6 angezeigt
wird.
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Um die nächste Zahnflanke zu messen, wird der Winkelhebel 14 heruntergedrückt,
der dann durch den Anschlag 15 an der Grundplatte des Lagerkörpers I den Meßtaster
3 aus der Zahnlücke herauszieht. Das Zahnrad wird um eine Teilung weitergedreht,
und beim Zurücklassen des Winkelhebels 14 wird der Meßtaster 3 in die nächste Zahnlücke
eingeführt.
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Soll die gegenüberliegende Zahnflanke derselben Zahnlücke gemessen
werden, so wird nach dem Ausfahren aus der Zahnlücke der Anschlag oder die Kugel
4 auf der anderen Meßfläche angebracht.
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Die erfindungsgemäße Verbindung der Einstellung des Meßtasters nach
dem Prinzip des Sinuslineals mittels des Schwenkarmes 5 und des beim Messen feststehenden
Feintasters 8 am Tragarm 7 ergibt eine sehr einfache und genaue Schrägungswinkelmessung
von Zahnrädern.