CH659127A5 - Verfahren zum pruefen des zahnflankenprofils von zahnraedern und vorrichtung zur durchfuehrung dieses verfahrens. - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Prüfen des Zahnflankenprofils von Zahnrädern durch ein transportables Prüfgerät mit einem in einer senkrecht zur Zahnradachse laufenden Ebene verstellbaren Orientierungsfühler, wobei das Prüfgerät nivelliert und danach seine Position relativ zu dem zu prüfenden Zahnrad bestimmt wird, indem der Orientierungsfühler in Zahnlücken des Zahnrades bis zur beidseitigen Flankenanlage eingefahren wird und durch Messung verschiedener Positionen des eingefahrenen Orientierungsfühlers die gesuchte Position des Prüfgerätes mittels eines Rechners unter Mittelwertbildung der aus den verschiedenen Orientierungsfühler-Positionen sich ergebenden Prüfgeräteposition errechnet wird. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Bei der Prüfung von Zahnrädern mit grossen Durchmessern bedient man sich vorzugsweise transportabler Prüfgeräte, damit das Zahnrad direkt in der Verzahnungsmaschine geprüft werden kann und nicht auf das Prüfgerät umgespannt werden muss. Ausserdem haben transportable Prüfgeräte den Vorteil, dass die Zahnräder auch vor Ort geprüft werden können, d.h., wenn sie in eine Maschine eingebaut sind.

Bei derartigen transportablen Prüfgeräten besteht ein Hauptproblem darin, dass das Prüfgerät in eine definierte Bezugsposition zu dem zu prüfenden Zahnrad gebracht werden muss. Denn nur dann, wenn die Prüfgeräteposition relativ zum Zahnrad exakt bekannt ist, kann das Abtasten der Zahnflanken Aufschluss über eventuelle Verzahnungsfehler und deren Ausmass geben.

Der Stand der Technik enthält bereits verschiedene Vorschläge, um das Prüfgerät hinsichtlich des zu prüfenden Zahnrades auszurichten und seine Position zu erfassen. Durch die DE-OS 2 952 497 ist ein Verfahren mit den eingangs genannten Merkmalen bekanntgeworden. Dabei wird das Prüfgerät zunächst so gegenüber dem zu prüfenden Zahnrad ausgerichtet, dass die Verstellebene seines Orientierungsfühlers senkrecht zur Zahnradachse steht. Danach wird der Orientierungsfühler in eine Zahnlücke eingefahren, bis er an den beiden benachbarten Zahnflanken dieser Zahnlücke anliegt. Sodann wird das Zahnrad unter Mitnahme des Orientierungsfühlers um seine Achse gedreht, wobei die dabei stattfindende Verschiebung des Orientierungsfühlers gemessen und aus diesen Messungen die Position des Orientierungsfühlers bzw. des Prüfgerätes relativ zum Zahnrad errechnet wird. Die Drehung des Zahnrades erfolgt in der Weise, dass der Orientierungsfühler zunächstzum Prüfgerät hin verschoben wird, bis die den Fühler enthaltende Zahnlücke ihren Kulminationspunkt relativ zum Prüfgerät erreicht hat, worauf sich der Orientierungsfühler wieder vom Prüfgerät entfernt. Dieser Umkehrpunkt wird gemessen, und hieraus lässt sich in Verbindung mit der ebenfalls gemessenen Ausgangsstellung des Orientierungsfühlers zu Beginn der Drehbewegung die Position des Prüfgerätes relativ zum Zahnrad errechnen. Man erhält so die Koordinaten eines ausgezeichneten Punktes des Prüfgerätes, etwa seines Messfühlers in bezug auf ein von der Zahnradachse ausgehendes, senkrecht zu ihr verlaufendes Koordinatensystem.

Da die Bewegungsumkehr des Orientierungsfühlers im Kulminationspunkt nur schwer messbar ist - bei einem Zahnrad von beispielsweise 2 m Durchmesser muss das Rad um etwa 3 mm am Umfang gedreht werden, ehe sich eine Höhenänderung um 1 ji. bemerkbar macht -, wird das Zahnrad bis zu einer jenseits des Kulminationspunktes gelegenen Endstellung weitergedreht, und mit den Koordinaten dieser Endstellung wird die Positionsberechnung des Prüfgerätes wiederholt und ggf. korrigiert.

Allerdings hat dieses Prüfverfahren den Nachteil, dass die Zahnlücken- bzw. Zahndickenfehler die Positionsbestimmung des Prüfgerätes verfälschen. Ist beispielsweise eine Zahnlücke zu gross, so taucht der Orientierungsfühler tiefer in die Zahnlücke ein. Der Radius des zu prüfenden Zahnrades wird dadurch verfälscht und entsprechend auch die Positionsbestimmung des Prüfgerätes relativ zum Zahnrad. Eine entsprechende Verfälschung in umgekehrter Richtung ergibt sich, wenn die Zahnlücke unterhalb des Sollwertes liegt, der Orientierungsfühler also weniger tief als im Normalfall eindringen kann. Das bedeutet, dass eventuelle Eigenfehler der Verzahnung unmittelbar zu einer ungenauen Positionsbestimmung des Prüfgerätes führen, die gemessene Profilwinkelabweichung weicht von der tatsächlich vorhandenen Profilwinkelabweichung ab, d.h., dass der gemessene Verzahnungsfehler nicht mit dem tatsächlichen Fehler übereinstimmt. Diese Abweichung ist um so grösser, je grösser der Eigenfehler der Verzahnung an denjenigen Flanken ist, die zufälligerweise für die Abstützung des Orientierungsfühlers herangezogen wurden. Dieser Eigenfehler ist mit den bekannten transportablen Messgeräten nicht eliminierbar. Er führt vor allem dann zu einer unzulässig starken Verfälschung des Messergebnisses, wenn die Verzahnung lokal ausserhalb der zulässigen Toleranz liegt.

Dieselbe Problematik liegt auch der DE-OS 2 934 347 zugrunde. Dort werden zwei parallel zueinander angeordnete Auflager verwendet, die gleichzeitig in zwei Lücken des zu

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prüfenden Zahnrades eingefahren werden. Diese Ausrichtung des Prüfgerätes wird in derselben Weise wie oben beschrieben, von eventuellen Eigenfehlern der Verzahnung beeinflusst, und unterliegt daher den gleichen prinzipiellen Ungenauigkeiten.

Hiervon ausgehend, liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren mit den eingangs beschriebenen Merkmalen hinsichtlich seiner Messgenauigkeit zu verbessern, insbesondere den Einfluss der Eigenfehler der Verzahnung auf die Prüfgerätegenauigkeit zu verringern. Ausserdem soll durch die vorliegende Erfindung ein Prüfgerät angegeben werden, das sich besonders zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens eignet.

Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass das Zahnrad bei der Messung ortsfest bleibt und der Orientierungsfühler in verschiedene Zahnlücken desselben Zahnrades eingefahren und aus den Orientierungsfühler-Positionen in den verschiedenen Zahnlücken der Mittelwert für die Prüfgeräteposition errechnet wird.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass es zur Erhöhung der Messgenauigkeit nicht ausreicht, verschiedene Positionen des Orientierungsfühlers innerhalb derselben Zahnlücke zur mehrfachen Errechnung der Prüfgeräteposition heranzuziehen, sondern dass sich der verfälschende Einfluss der Verzahnungseigenfehler nur dadurch reduzieren lässt, dass man verschiedene Zahnlücken desselben Zahnrades durchmisst und aus diesen verschiedenen Orientierungsfühler-Positionen einen Mittelwert für die Prüfgeräte-position errechnet.

Im Vergleich zu dem vorbekannten Verfahren ergibt sich, dass dort drei Positionen des Orientierungsfühlers gemessen werden, wobei Eigenfehler der Verzahnung voll auf das Messergebnis durchschlagen, wohingegen beim erfindungsgemässen Verfahren die Positionsmessung des Orientierungsfühlers in beispielsweise vier verschiedenen Zahnlücken statistisch gesehen eine Reduzierung des Eigenfehlers um 50% bedeutet. Neben dieser erhöhten Messgenauigkeit hat die Erfindung darüber hinaus den Vorteil, dass das Zahnrad während der Prüfung nicht gedreht werden muss. Das erfindungsgemässe Prüfverfahren kann daher auch bei solchen Zahnrädern angewendet werden, die in Maschinen eingebaut sind, wo eine Verdrehung aufgrund der meist unzureichend genauen Lagerbohrung die Prüfung verfälschen würde, oder bei solchen Zahnrädern, die auf Lager liegen. Es eignet sich daher insbesondere auch zur Gütekontrolle bei den Kunden.

Als Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens hat es sich als besonders zweckmässig erwiesen, anstelle der bisher üblichen Schlittenführungen für die Längs- und Querbewegungen des Orientierungsfühlers eine Drehschieberführung vorzusehen, in der der Orientierungsfühler sowohl verschwenkbar als auch längenverstellbar geführt ist. Diese Lagerung erlaubt bei sehr kompakter Ausbildung das Anfahren auch relativ weit entfernter Zahnlücken. Die ansonsten hierfür notwendigen langen und entsprechend kostspieligen Schlittenführungen erübrigen sich. Ausserdem wird das Prüfgerät durch diese Ausbildung leichter, was gerade für den transportablen Einsatz von besonderer Bedeutung ist.

Um die Koordinaten der Orientierungsfühler-Positionen in den einzelnen Zahnlücken messen zu können, ist der Orientierungsfühler zweckmässig mit einer inkrementalen Längen- und Winkelmesseinrichtung versehen. Die bisher übliche Koordinatenmessung im X/Y-System wird also praktisch durch eine Polarkoordinatenmessung ersetzt.

In Weiterbildung des Erfindungsgedankens besteht die Möglichkeit, Orientierungsfühler mit einem austauschbaren, kugelförmigen Endstück vorzusehen, derart, dass dieses Endstück durch einen Messtaster zum Prüfen des Zahnflankenprofils ersetzt werden kann. Das an beiden Zahnflanken anliegende Endstück wird also nach Ermittlung der Prüfgeräteposition durch Einfahren des Orientierungsfühlers in beispielsweise vier Zahnlücken ersetzt durch den Messtaster, der ein wesentlich kleineres, ebenfalls meist kugelförmiges Endstück aufweist, so dass er über die gesamte Zahnflanke vom Zahnfuss bis zum Zahnkopf entlanggeführt werden kann. Diese Kombination des Orientierungsfühlers mit dem Messtaster ermöglicht den Verzicht auf ein weiteres Zwei-Wege-Messsystem und führt nochmals zu einer beträchtlichen Gewichtseinsparung des Prüfgerätes.

In denjenigen Fällen, wo die Orientierung des Prüfgerätes relativ zum Zahnrad mittels des Orientierungsfühlers manuell, das Abfahren der Zahnflanken durch den Messtaster hingegen maschinell erfolgt, kann es jedoch konstruktiv günstiger sein, mit einem zusätzlichen Messtaster zu arbeiten, der unabhängig vom Orientierungsfühler am Prüfgerät gelagert ist und über eine eigene Messeinrichtung verfügt, wie dies an sich bekannt ist. Dieser zusätzliche Messtaster kann in einer Drehschieberführung gelagert werden,

also als verlängerbarer Schwenkfühler ausgebildet sein, er kann jedoch ebenso in der üblichen Kreuzschlittenführung gelagert werden.

Ein zusätzlicher Messtaster neben dem Orientierungsfühler ist vor allem dann empfehlenswert, wenn das Prüfgerät auch zur Zahnschrägenprüfung verwendet werden soll. Denn in diesem Falle muss der Messtaster nicht nur senkrecht zur Zahnradachse in der X/Y-Ebene, sondern auch parallel zur Zahnradachse in z-Richtung verfahrbar sein.

Wegen der hohen Anforderungen an die Messgenauigkeit empfiehlt es sich schliesslich noch, dass der Orientierungsfühler im Messzeitpunkt mit einer bestimmten vorgegebenen Kraft in die Zahnlücke des zu messenden Zahnrades hineingedrückt wird. Dadurch ist sichergestellt, dass für alle Positionierungsmessungen die gleichen Randbedingungen vorliegen. Hierzu weist der Orientierungsfühler zweckmässig einen axial gegen die Federkraft nach vorn verschiebbaren Tastknopf auf, der zugleich als Kontaktgeber zum Auslösen der Positionsmessung dient. Der Orientierungsfühler wird dabei manuell in die gewünschte Zahnlücke eingeführt, bis er an beiden Zahnflanken anliegt, sodann wird durch den Tastknopf die Anpressung allmählich erhöht, bis die vorgegebene Anpresskraft erreicht ist und zugleich die Messung ausgelöst wird.

Weitere Ausführungsformen ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung ; dabei zeigt :

Fig. 1 eine seitliche Schnittansicht eines Prüfgerätes für das Zahnflankenprofil;

Fig. 2 eine Draufsicht auf das Prüfgerät gemäss Fig. 1 ;

Fig. 3 eine seitliche Schnittansicht eines Prüfgerätes, das zusätzlich zur Zahnschrägenprüfung geeignet ist;

Fig. 4 eine Draufsicht auf das Prüfgerät gemäss Fig. 3.

Fig. 5 eine vergrösserte Darstellung eines Orientierungsfühlers des Prüfgerätes nach den vorangegangenen Figuren;

Fig. 6 eine schematische Darstellung des bei Zahnlückenabweichungen entstehenden Ausrichtfehlers am Prüfgerät;

Fig. 7 eine Darstellung der geometrischen Zusammenhänge zur Ermittlung der Position des Prüfgerätes;

Fig. 8 die Berücksichtigung des Ausrichtfehlers beim Messen des Zahnflankenprofiles und

Fig. 9 den Programmablauf bei der Ermittlung der Prüfgeräteposition und der anschliessenden Messung des Zahnflankenprofils.

Die Fig. 1 und 2 zeigen, dass das Prüfgerät ein Gerätebett 1

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beinhaltet, das über drei teilweise höhenverstellbare Füsse 2, 3 und 4 auf einem Tisch 5 oder dgl. steht.

Im Gerätebett 1 ist ein Orientierungsfühler 6 horizontal schwenkbar und zugleich längenverstellbar gelagert. Die Lagerung erfolgt über einen U-förmigen, nach oben offenen Träger 7, dessen senkrechter Lagerzapfen 8 im Gerätebett 1 drehbar gelagert ist. Zusätzlich ruht der Träger 7 auf zwei horizontalen Führungen la und 1b des Gerätebettes 1, wobei die den Träger an seinem vorderen Ende abstützende Führung la vor allem die Aufgabe hat, Durchbiegungen zu vermeiden.

Durch Kugelrollführungen oder dgl. ist der Orientierungsfühler 6 in Längsrichtung relativ zum Träger 7 verschiebbar. Er kann dadurch nicht nur horizontal verschwenkt, sondern auch in seiner Länge stufenlos verstellt werden. Das bedeutet, dass er bei feststehendem Prüfgerät und ortsfestem Zahnrad in verschiedene Zahnlücken eingefahren werden kann.

Oberhalb des Gerätebettes 1 befindet sich eine den Schwenkbereich des Orientierungsfühlers 6 und seines Trägers 7 überspannende Brücke 9. Diese Brücke, die zusätzlich auch zur Führung des Trägers 7 herangezogen werden kann, trägt an ihrer Oberseite einen Kreuzschlitten für den Messtaster 12. Dieser Kreuzschlitten besteht aus einem auf der Brücke 9 senkrecht zur Blattebene, in x-Richtung verfahrbaren Schlitten 10, der seinerseits einen in Blattebene, also in y-Richtung, verfahrbaren Schlitten 11 mit dem Messtaster 12 trägt.

An der Prüfgeräteoberseite befindet sich eine Referenzfläche 13, die parallel zur x-y-Ebene des Gerätes liegt. Diese Referenzfläche 13, und damit das Prüfgerät, wird über die verstellbaren Füsse 3 und 4 so nivelliert, dass sie senkrecht zur Achse des zu prüfenden Zahnrades steht. Der Nivelliervorgang ist durch die Messuhr 14 angedeutet, die am Zahnrad befestigt wird und bei dessen Drehung über die Referenzfläche 13 gleitet und damit deren Ausrichtung gestattet. Selbstverständlich kann die beschriebene Nivellierung, die auch bei den bekannten Prüfgeräten dieser Gattung notwendig ist, auch auf andere Weise durchgeführt werden.

Zur Messung der Positionen des Orientierungsfühlers 6 und des Messtasters 12 weist das Prüfgerät an sich bekannte Messeinrichtungen auf, nämlich einen Längenmassstab 18 für die Verschiebebewegung und einen Winkelmassstab 19 für die Schwenkbewegung des Orientierungsfühlers 6, ferner einen Längenmassstab 20 in x-Richtung und einen Längenmassstab in y-Richtung für den Messtaster 12. Hierbei können jeweils elektronisch abtastbare Inkremental-Messein-richtungen verwendet werden. Der den Messtaster 12 tragende Schlitten 11 verfügt über den üblichen elektrischen Messwertgeber.

Die Fig. 3 und 4 zeigen ein Prüfgerät, das zusätzlich zur Prüfung der Zahnschräge geeignet ist. Es weist im wesentlichen denselben Grundaufbau wie das vorbeschriebene Prüfgerät auf und hat insoweit auch dieselben Bezugszeichen. Hinzugekommen ist lediglich ein weiterer Schlitten 22, der die Verschiebung des Messtasters 12 senkrecht zur x-y-Ebene, also in z-Richtung, zulässt. Seine Längenmessein-richtung ist mit 23 bezeichnet. Der zusätzliche Schlitten 22 gestattet es, den Messfühler 12 entlang einer Schraubenlinie an der Zahnflanke entlangzuführen und so eventuelle Abweichungen der Zahnschräge zu überprüfen. Auch kann damit die Zahnflankenprüfung in verschiedenen Höhenlagen durchgeführt werden, ohne dass das Prüfgerät neu ausgerichtet werden müsste. Der Antrieb des Messtasters 12 kann hier ebenso wie bei dem vorbeschriebenen Prüfgerät mittels der üblichen, jeweils einem Schlitten zugeordneten Stellmotoren 24 und 25 erfolgen, wobei hier für den hinzugekommenen Schlitten 22 ein weiterer Stellmotor 26 notwendig ist.

s Fig. 5 verdeutlicht die Führung des Orientierungsfühlers 6 in seinem Träger 7. Wesentlich ist vor allem die Anordnung eines axial verschiebbaren Tastknopfes 27 am hinteren Ende des Orientierungsfühlers 6. Dieser Tastknopf 27 ist mittels einer Druckfeder 28 gegen einen Anschlag 29 am Ende des io Orientierungsfühlers vorgespannt. Er weist ausserdem einen Kontakt 30 auf, der mit einem hierzu im Abstand am Orientierungsfühler 6 angebrachten Gegenkontakt 31 zusammenwirkt. Wird der Tastknopf 27 entgegen der Feder 28 betätigt, so schliessen die Kontakte 30 und 31 einen Stromkreis, der 15 die selbsttätige Messung am Längenmassstab 18 und am Winkelmassstab 19 auslöst. Der gefederte Tastknopf 27 stellt also sicher, dass die Position des Orientierungsfühlers 6 in einer Zahnlücke unter einer genau vorgegebenen Andrückkraft gemessen wird. Messfehler durch ungleiche Behandlung des 20 Orientierungsfühlers 6 sind somit weitestgehend ausgeschlossen.

Fig. 6 verdeutlicht, dass die unvermeidlichen Eigenfehler bei der Zahnteilung die Position des Messtasters nicht nur in x-Richtung, sondern auch in y-Richtung verfälschen und 25 dass darüber hinaus auch ein Winkelfehler auftritt, weil die Achsen nicht nur translatorisch verschoben, sondern auch verschwenkt werden. Die Position des Prüfgerätes erfährt also gegenüber dem bezogen auf den Prüfling «richtigen» Koordinatensystem einen Versatz und ausserdem eine 30 Schräglage.

Der Einfluss dieser auf Eigenfehlern der Verzahnung beruhenden und daher unvermeidlichen Ausrichtfehler auf das Messergebnis wird bei dem erfindungsgemässen Prüfgerät dadurch drastisch reduziert, weil der Orientierungsfühler 6 35 in mehrere Zahnlücken, beispielsweise in drei oder vier Lük-kenpaare eingeführt werden kann, ohne dass dabei die Position des Prüfgerätes oder des Zahnrades verändert werden muss. Es stehen also nicht nur zwei, sondern zumindest drei, besser aber vier oder sechs Zahnlücken zur Verfügung, um 40 die Position des Prüfgerätes relativ zum Zahnrad zu bestimmen. Das bedeutet, dass der Einfluss des Ausrichtfehlers auf das Messergebnis statistisch gesehen zumindest halbiert wird. Diese Halbierung ist bereits dann gewährleistet, wenn zwei Lückenpaare angefahren werden. 45 Der Messvorgang wird nachstehend anhand der Fig. 7 näher erläutert. Dabei ist die Position des Prüfgerätes lediglich durch seine x- und y-Achse verdeutlicht. Der Orientierungsfühler 6 mit der üblichen, endständigen, im Durchmesser an den Modul des zu prüfenden Zahnrades anso gepassten Kugel ist nur schematisch dargestellt, ebenso der Messtaster 12.

Nach der eingangs beschriebenen Orientierung des Prüfgerätes, derart, dass seine x-y-Ebene senkrecht zur Zahnradachse steht, wird der Orientierungsfühler 6 nacheinander in ss verschiedene Zahnlücken eingefahren. In jeder Zahnlücke wird die Länge des Orientierungsfühlers und der zugehörige Winkelwert gemessen, bei der in Fig. 7 eingezeichneten Position also die Länge A und der Winkel 8 zum einen, die Länge B und der Winkel y zum anderen. Aus diesen vier Mess-60 werten in Verbindung mit der bekannten Zähnezahl Z, der ebenfalls bekannten Anzahl von Zähnen zwischen dem gemessenen Lückenpaar zm, der Tasterlänge in Ruhestellung T ergibt sich für die Position des Prüfgerätes, genauer gesagt für die Position seines Messtasters in der Ruhestellung relativ 65 zum Zahnradmittelpunkt für die Abszisse

Xt =

V A2 + B2 - 2 AB cos (5 + y)

-Fi

A • B • sin (S + y) V A2 + B2 - 2 AB cos (8 + y)

T sin e

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und für die Ordinate w_ V A2 + B2 - 2 AB cos (Ô + y) + A-B-sin(8 + y) T

yi 2 • tan Ç-f • ?f) + V A2 + B2 - 2 AB cos (8 + y) ~ C°S 6

wobei für den Korrekturwinkel e gilt:

A cos 8 - B cos y A sin 8 + B sin y sin e = — bzw. cos£=~f.,

V A2 + B2 - 2 AB cos (8 + y) V A2 + B2 - 2 AB cos (S + y)

Damit liegt die Position des Messtasters und des zum Prüfgerät gehörenden Koordinatensystems relativ zum Zahnrad fest. Die Berechnung erfolgt zweckmässig durch einen Prozessrechner mit Speicher.

Da die errechneten Koordinaten für den Messtaster aufgrund eventueller Eigenfehler in der Verzahnung des zu prüfenden Zahnrades fehlerbehaftet sind, wird der Orientierungsfühler 6 anschliessend in zwei benachbarte Zahnlücken gesteckt, und mit den dabei sich ergebenden Längen- bzw. Winkelwerten des Orientierungsfühlers wird der vorgenannte Rechenvorgang wiederholt, wodurch man neue Werte für Xt, Yt und e erhält. Je nach den gewünschten Genauigkeitsanforderungen kann der Orientierungsfühler noch in weitere Zahnlücken eingesteckt werden. Doch ergibt sich, wie bereits gesagt, bereits bei der Mittelwertbildung aus zwei Lückenpaaren eine 50%ige Verringerung des Messfehlers. Die gemittelten Koordinaten Xt, Yt und Epsilon werden als Ist-Wert der Ruhestellung des Messtasters 12 zugeordnet. Auf diese Weise wird der Versatz und die Schräglage des Prüfgerätes berücksichtigt, wenn der Messtaster 12 die Zahnflanken abtastet.

Soll der Messtaster in Fig. 8 beispielsweise aus der gezeichneten Position um den Weg Ay nach oben in die Position S verfahren werden, so verfährt ihn das Prüfgerät aufgrund seiner Fehlpositionierung längs dem weiter oben angedeuteten Koordinatensystem, also entlang der strichpunktierten Linie in die Position I. Da der Korrekturwinkel Epsilon durch die Messung mehrerer Zahnlücken mit dem Orientierungsfühler sehr genau bekannt ist und ebenso der Weg Ay bekannt ist, lässtsich die Lageabweichung xf und yf zwischen den Positionen S und I ermitteln, und die Position des Messtasters kann korrigiert werden.

Selbstverständlich kann die Lageabweichung des Prüfgerätes auch dadurch berücksichtigt werden, dass man nicht die Position des Messtasters korrigiert, sondern dass man die Position der theoretischen Evolvente des zu prüfenden Zahnes entsprechend verschiebt. Dies ist eine Frage des Programmes.

Fig. 9 gibt ein Ausführungsbeispiel für den Programmablaufplan. Nachdem die Anzahl der zu prüfenden Lückenpaare, die vom Modul des Zahnrades abhängt, eingegeben worden ist, wird manuell eingetastet, welches Lückenpaar der Orientierungsfühler anfahren soll. Selbstverständlich könnte dies auch automatisch erfolgen. Hat der Orientierungsfühler die erste Lücke angefahren, so werden die Messwerte A und 8 gespeichert, bei der zweiten Lücke desselben Lückenpaares die Messwerte B und y. Sodann wird das nächste Lückenpaar angetastet, und der Vorgang wiederholt sich, bis der Orientierungsfühler alle zu prüfenden Lücken angefahren hat. Aus den Längen- und Winkelwerten des Orientierungsfühlers in den verschiedenen Lücken lässt sich für jedes Lückenpaar die Position des Prüfgerätes bestimmen. Die so bestimmten Positionen werden einer arithmetischen Mittelwertbildung unterzogen, und die so erhaltenen Endwerte Xt, Yt und Epsilon gelten als Ist-Lage des Prüfgerätes. Die Orientierung des Prüfgerätes ist damit beendet.

Die anschliessende Messphase ist auf der rechten Hälfte von Fig. 9 dargestellt. Zunächst wird eingegeben, welche Flanke abgetastet werden soll, damit der Rechner unter Berücksichtigung der sich aus der Prüfgeräteposition ergebenden Korrekturwerte den Messtaster längs der theoretischen Evolente in der an sich bekannten Schrittsteuerung entlangführt. Die Messwerte werden wie üblich aufgenommen, gespeichert und hieraus ggf. ein Diagramm zur graphischen Auswertung erstellt.

Es liegt selbstverständlich im Rahmen der Erfindung, die Position des Orientierungsfühlers 6 nicht über die Auflagelänge und die zugehörige Winkelstellung, also quasi durch Polarkoordinaten, zu ermitteln, sondern stattdessen unmittelbar die rechtwinkligen x- bzw. y-Koordinaten zu messen. Dies ist vor allem dann zweckmässig, wenn die zweidimensionale Verfahrbarkeit des Orientierungsfühlers nicht durch eine Drehschieberführung, sondern durch eine Kreuzschlittenführung erreicht wird.

Auch kann der vorbeschriebene Rechengang selbstverständlich dahin abgewandelt werden, dass man als Basis für die Abtastung der Flanken durch den Messtaster 12 nicht dessen Ruhelage verwendet, sondern ein Koordinatensystem mit ausserhalb der Messtaster-Ruhelage liegendem Ursprung.

Entscheidend ist lediglich, dass mit feststehendem Prüfgerät und feststehendem Zahnrad drei, vier oder mehr Zahnlücken angefahren werden können, so dass man für die Koordinaten des Prüfgerätes und für den Korrekturwinkel mehrere Werte erhält, die durch Mittelwertbildung die erwünschte Reduzierung des Ausrichtfehlers ergeben.

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7 Blatt Zeichnungen

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659 127 PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zum Prüfen des Zahnflankenprofils von Zahnrädern durch ein transportables Prüfgerät mit einem in einer senkrecht zur Zahnradachse laufenden Ebene verstellbaren Orientierungfühler, wobei das Prüfgerät nivelliert und danach seine Position relativ zu dem zu prüfenden Zahnrad bestimmt wird, indem der Orientierungsfühler in Zahnlücken des Zahnrades bis zur beidseitigen Flankenanlage eingefahren wird und durch Messung verschiedener Positionen des eingefahrenen Orientierungsfühlers die gesuchte Position des Prüfgerätes mittels eines Rechners unter Mittelwertbildung der aus den verschiedenen Orientierungsfühler-Positionen sich ergebenden Prüfgeräteposition errechnet wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Zahnrad bei der Messung ortsfest bleibt und der Orientierungsfühler in verschiedene Zahnlücken desselben Zahnrades eingefahren und aus den Orientierungsfühler-Positionen in den verschiedenen Zahnlücken der Mittelwert für die Prüfgeräte-Position errechnet wird.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Orientierungsfühler (6) als längenverstellbarer Schwenkarm ausgebildet und in einer Drehschieberführung (7,8) gelagert ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Orientierungsfühler (6) eine inkrementale Längen- und Winkelmesseinrichtung (18,19) aufweist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, wobei der Orientierungsfühler ein austauschbares, kugelförmiges Endstück aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Messtaster zum Prüfen des Zahnflankenprofils vorgesehen ist, um anstelle des Endstückes in den Orientierungsfühler eingesetzt zu werden.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Orientierungsfühler (6) einen axial gegen Federkraft (28) nach vorn verschiebbaren Tastknopf (27) trägt, der zugleich als Kontaktgeber zum Auslösen der Positionsmessung des eingefahrenen Orientierungsfühlers (6) dient.