Zahnradprüfgerät
Die Erfindung betrifft ein Zahnradprüfgerät mit zwei Messbacken zum Messen des Abstandes zweier Zahnflanken, wobei die zwei Messbacken auf einer drehbaren Messwelle angeordnet sind und sich diese Messwelle pro Messvorgang einmal dreht. Prüfgeräte dieser Art werden besonders zur Messung von Distanzen auf der Eingriffslinie der Zahnflanken, d. h. auf der gemeinsamen Normalen von zwei Zahnflanken verwendet, können jedoch auch gebraucht werden zur Messung der Weite von Zahnlücken und arbeiten selbsttätig. Es ist mit diesem Gerät jedoch nicht möglich, das zu prüfende Rad auf der Verzahnungsmaschine selbst zu messen, insbesondere dann nicht, wenn das zu prüfende Rad kontinuierlich angetrieben ist.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäss vorgeschlagen, die Messwelle sich in einem bestimmten Verhältnis zum zu prüfenden Zahnrad drehen; zu lassen und die Messwelle samt Messkopf axial verschiebbar auszuführen, wobei die Zähne des zu prüfenden Zahnrades die Messwelle samt dem Messkopf intermittierend gegen eine in einer Richtung wirkende Kraft verschiebt und die Messung während dieser Verschiebung vor sich geht.
Das erfindungsgemässe Zahnradprüfgerät ist in den Figuren beispielsweise, schematisch und als EinW zelgerät dargestellt. Die Fig. 1 zeigt einen teilweisen Längsschnitt durch die Messwelle und Messkopf, wobei die Messbacken im Eingriff mit dem zu prüfenden Zahnrad sind und den Abstand zweier aufeinanderfolgender Linksflanken messen. Die Fig. 2 stellt das Messen der Zahnweite über mehrere Zähne und die Fig. 3 das Messen der Zahnlücke dar. Die Fig. 4 ist ein Querschnitt IV-IV durch die Messwelle der Fig. 1. Die Fig. 5 gibt eine Anordnung der Verbindung zwischen zu prüfendem Zahnrad und der Messwelle wieder.
Der Messkopf 1 des Zahnradprüfgerätes (Fig. 1) ist verschiebbar auf den beiden Führungswellen 101 und 102 gelagert, wobei die Kugeln 103 in den im Messkopf 1 befestigten Büchsen 104 zur leichteren Verschiebbarkeit beitragen. Die beiden Führungswel- len 101 und 102 sind in den Flanschträgern 105 und 106 befestigt, welche sich auf ein nicht dargestelltes Gestell des Zahnradprüfgerätes stützen, das auch die Aufspannung für den Prüfling 2 enthält.
Zwischen den beiden Führungswellen 101 und 102 sind die beiden Bolzen 107 und 108 im Messkopf 1 befestigt und gehen durch die Flanschträger 105 und 106 hindurch. Auf diesen Bolzen 107 und 108 sind Druckfedern 109 und 110, wie auch Stellmuttern 111 und 112 angeordnet. Auf dem Flanschträger 105 ist ein Dämpfungsmagnet 113 befestigt, in den der Bolzen 107 hineinreicht. Das Gehäuse 3 ist im Messkopf 1 schwenkbar, um entsprechend dem Schrägungswinkel des Prüflings 2 eingestellt werden zu können. Die Schraube 4 hält das Gehäuse 3 in der gewünschten Schrägstellung fest. Im Gehäuse 3 ist die Messwelle 5 drehbar gelagert. Sie wird angetrieben durch das Zahnrad 6, das auf der Welle 7 sitzende Zahnrad 8, respektiv den Servomotor 114 und den mittels Zahnrad 9 und das Ritzel 10 verbundenen Empfängersynchromotor 116.
Servomotor 114 und Empfängersynchromotor 116 sind über den Flansch 12 mit dem Gehäuse 3 verbunden.
Auf der drehbaren Messwelle 5 ist der Ring 13 befestigt und auf diesem die Messbacke 14. Sie ist halbringförmig ausgebildet und besitzt nur über ungefähr den halben Umfang den Querschnitt einer Messbacke.
Auf der Messwelle 5 befindet sich auch eine axial bewegliche Gruppe, bestehend aus den Schutzringen
15 und 16 mit den je vier Rollen 17 und 18, dazwi schen sind die Flanschen 19 und 20 mit dem Träger 21 befestigt, auf dem Träger 21 die Messbacke 22, die somit auf der Messwelle 5 axial beweglich ist.
Die ungefähr halbringförmige Messbacke 22 ist über den gleichen beschränkten Bereich des Umfanges als Messbacke ausgebildet wie die Messbacke 14.
Die Rollen 17 und 18 verhindern ein Verdrehen gegenüber der Messwelle 5 durch deren vierkantige Ausführung im Bereich der Rollen 17 und' 18 (Fig. 4). Ausserdem ist die Messwelle 5 auch mit einem Schlitz versehen, durch den der Stab 23 reicht, der mit dem Träger 21 fest verbunden ist. Zentrisch mit der Messwelle 5 besitzt der Stab 23 ein Gewindeloch, in das die Stange 24 greift. Jede Bewegung der axial beweglichen Messbacke 22 teilt sich somit auch der Stange 24 mit. Die Stange 24 besitzt eine Verlängerung 25, welche in der Messwelle 5 mittels des magnetisch beeinflussbaren Klemmbolzens 26 blokkiert werden kann.
Diese Stange 24 besitzt einen Stellring 27 und beidseitig des Stellringes je eine Feder 28 und 29, die sich auf je einen Stellring 30 und 31 in der Hülse 51 abstützen, wobei die Hülse 51 in der Messwelle 5 durch die Stellschraube 52 fixiert ist und welche die Tendenz haben, die Stange 24 in einer bestimmten Mittelstellung zu hal- ten. Auf dem Ende der Stange 24 ist ein verstellbarer Ring 32 mit der Kappe 33 angeordnet, der mittels der Schraube 34 auf der Stange 24 arretiert werden kann. Am Gehäuse 3 ist der Support 36 mit dem Taster befestigt, der mittels des Fühlers 37 die axialen Bewegungen der Stange 24 registriert und auf das Anzeigegerät 53 überträgt.
Der Bügel 46 trägt das Ende der Stange 24 mittels der Blattfeder 50, in der die Stange 24 am rechten Ende über den Ring 32 reibungsfrei aufgehängt ist und die in der Mittelstellung im wesentlichen gestreckt ist.
Weiter ist in Fig. 1 das Messen der Eingriffsteilung th durch die gezeigte Anordnung der Messbakken 14 und 22 gezeigt. In Fig. 2 ist das Messen der Zahnweite Wk über eine gewisse Anzahl Zähne durch eine andere Anordnung des Messbackens 14 dargestellt. In Fig. 3 sieht man das Messen der Zahnlücke s durch eine andere Ausbildung der Messbakken 14 und 22 gegenüber den Fig. 1 und 2 und Ausnützung anderer Messstellen.
Der Hauptantriebsmotor 117 (Fig. 5) des Zahnradprüfgerätes treibt über ein Getriebe 118 eine Welle 119. Eine Untersetzung befindet sich zwischen der Welle 119 und Welle 120, auf der das zu messende Zahnrad 2, d. h. der Prüfling, sitzt.
Die Messwelle 5 mit den Messbacken 14 und 22 muss pro Zahnteilung des Prüflings eine Umdrehung machen, d. h. sie muss unter Berücksichtigung einer von der Zähnezahl des Prüflings abhängigen Über- setzung synchron mit Welle 119 bzw. Welle 120 laufen. Dabei verschieben sich die auf den Zahnflanken aufliegenden Messbacken 14 und 22 zusammen und während der Messung axial, indem sich der Messkopf 1 auf den Führungswellen 101 und 102 verschiebt entsprechend der Drehbewegung des Prüflings 2. Nach etwa ^ Umdrehung der Messwelle 5 gleitet das Gehäuse 3 respektiv der Messkopf 1 jeweils um etwa eine Zahnteilung wieder in ihre axiale Ausgangslage zurück.
Die Synchronisation zwischen dem Prüfling, d. h. den Wellen 119 bzw. 120 und der Messwelle 5 wird durch eine sogenannte elektrische Welle mit dem Servomotor 114 erreicht, wobei mit Welle 119 ein induktives Gebersynchro 121 und mit Messwelle 5 das induktive Empfängersynchro 116 gekuppelt wird.
Die Messwelle 5 wird ausserdem über ein Untersetzungsgetriebe vom Servomotor 114 angetrieben. Tritt zwischen dem Gebersynchro 121 und dem Empfängersynchro 116 eine Abweichung in der Wellenstellung zueinander auf, so entsteht eine Fehlerspannung, die in Verbindung mit einem elektronischen Verstärker 122 den Servomotor, je nach Richtung der Abweichung im positiven oder negativen Drehsinn so lange aussteuert, bis der Fehler Null wird. Für den kontinuierlichen Lauf des Gerätes bedeutet das, dass bei Drehung des Prüflings 2 mit konstanter Geschwindigkeit die Messwelle 5 im proportionalen Synchronismus um einen minimen, innerhalb der Toleranz liegenden Fehler nachhinken muss, damit der Servomotor 114 mit der gewünschten Geschwindigkeit dreht.
Zum stabilen, schwingungsfreien Nachlauf von Messwelle 5 enthält das Gehäuse des Servomotors 114 neben dem eigentlichen Motor noch einen Tachometergenerator 115, dessen Spannung zur elektrischen Stabilisation des Regelkreises auf den Verstärker 122 gegengekoppelt wird.
Wie oben erwähnt, muss die Messwelle 5 eine volle Umdrehung pro Zahnteilung des zu messenden Zahnrades machen. Daher muss das Synchronisationsverhältnis (Übersetzungsverhältnis) zwischen Prüfling 2 und Messwelle 5 gleich der Zähnezahl z des Prüflings sein.
Ändert die Zähnezahl des Prüflings, so muss das Synchronisationsverhältnis ebenfalls im gleichen Mass geändert werden. Zweckmässigerweise wird ein stufenlos regulierbares Getriebe 123 zwischen Prüfling 2 und das Gebersynchro 121 geschaltet, dessen Über- setzungen den praktisch vorkommenden Zähnezahlen entsprechen müssen. Zweckmässigerweise ist der elektrischen Welle ein Netzgerät 124 vorgeschaltet.
Die Funktion des Zahnradprüfgerätes entsprechend der Erfindung ist wie folgt:
Nach Aufspannen eines Zahnrades 2 als Prüfling auf der Aufspannspindel 120 wird die Messzone der Messbacke 14 in Berührung gebracht mit der entsprechenden Messzone der Zahnflanke des Prüflings, da sich die Aufspannspindel leicht verdrehen lässt.
Hierauf wird die Messzone der Messbacke 22 durch Drehen des Anschlag- und Drehringes 35 und durch entsprechendes Fixieren der Hülse 51 mittels der Stellschraube 52 zur Berührung unter leichtem Messdruck mit der gewünschten Messzone auf einer Flanke des Prüflings 2 gebracht.
Das Prüfen des aufgespannten Zahnrades 2 geschieht durch Inbetriebsetzen des Antriebsmotors 117 und der elektrischen Welle, die die Messwelle 5 kontinuierlich antreibt. In dem die Messzone umfassenden Teil der Messbacken 14 und 22 erfolgt die Aufzeichnung des Messwertes über die Messbacke 22, Träger 21, Stab 23, Stange 24, Ring 32, Kappe 33, Fühler 37 auf das Anzeigegerät 53. Beim Weiterdrehen der Messwelle 5 über diese Zone hinaus wird der Elektromagnet 48 kurz vor dem Verlassen der Messzone eingeschaltet, so dass die Verlängerung 25 der Stange 24 blockiert ist. Unter diesen Bedingungen erfolgt das Weiterdrehen des Prüflings um eine weitere Teilung. Sobald die Messzone der Messbacken 14 und 22 wieder erreicht ist, wird Magnet 48 ausgeschaltet, so dass die Messresultate für die nächste Teilung registriert werden.
Gesteuert wird das Einund Ausschalten des Magnets 48 durch die schleifringartige Kontaktscheibe 49 auf dem Ring 13. Bei der beschriebenen Ausführung wird somit pro Umdrehung der drehbaren Messwelle 5 eine selbsttätige Messung erreicht. In bekannter Art kann das Gerät stillgesetzt werden, wenn die Messwelle 5 sich um diejenige Anzahl Umdrehung gedreht hat, die der Anzahl Zähne z am Prüfling 2 entspricht.
Ausser den in den Zeichnungen dargestellten Stirnrädern mit Geradverzahnung können nach dem erfindungsgemässen Gerät auch allgemein Zahnräder und Gegenstände mit verzahnungsähnlichem Profil geprüft werden wie z. B. schrägverzahnte Stirnräder, Zahnstangen und Kammstähle oder Kegelräder.
Im weiteren kann das Gerät auf eine Verzahnungsmaschine aufgesetzt werden, wobei in diesem Fall zweckmässigerweise auch der Prüfling 2 von dieser Verzahnungsmaschine aus kontinuierlich angetrieben ist; wirkt dann nicht mehr als Einzelgerät. In diesem Falle tritt auch der Antrieb des Werkstückes der Verzahnungsmaschine anstelle des Antriebsmotors 117, wobei die Verkettung der elektrischen Welle in sinngemässer Weise analog zu Fig. 5 vorgenommen wird. Als Aufspannung für den Prüfling tritt sinngemäss die Arbeitsspindel, respektiv der Aufspanntisch der Verzahnungsmaschine.