DE10140103C1 - Zweiflanken-Wälzprüfgerät - Google Patents

Abstract

Eine Prüfvorrichtung für Zahnräder zum spielfreien Abwälzen mit einem Gegenrad (13) umfaßt ein Grundgestell (1) mit einer ortsfesten Spindel (2), auf der ein zu prüfendes Zahnrad (3) aufspannbar ist und die von einem Motor (5) antreibbar ist, einem Schwingschlitten (7), auf dem sich eine Drehachse (14) zur losen drehbaren Aufnahme des Gegenstandes (13) befindet und der in Richtung des Achsabstandes der beiden Zahnräder leicht beweglich geführt ist, eine erste Einrichtung, mit der ein vorgegebener Prüf-Achsabstand (20) zwischen den beiden Zahnrädern einstellbar ist, eine zweite Einrichtung, die eine vorgebbare Prüfkraft für den ständigen spielfreien Eingriff der beiden Zahnräder aufbringt und eine dritte Einrichtung, welche die während der Drehung der beiden Zahnräder auftretenden Schwankungen des Achsabstandes mißt. DOLLAR A Zur Vereinfachung und Kostensenkung des Aufbaus solcher Prüfvorrichtungen ist auf dem Grundgestell (1) der feststehende Teil (16) und an dem Schwingschlitten (7) der bewegliche Teil (17) eines Linearmotors (12) angeordnet und separat eine zugehörige CNC-Steuerung vorgesehen, die den Linearmotor für alle drei Einrichtungen einsetzbar macht.

Description

Die Erfindung betrifft eine Prüfvorrichtung für Zahnräder zum spielfreien Abwälzen mit einem Gegenrad der im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Art. Eine solche Prüfvorrichtung ist aus der DE 34 15 631 C2 bekannt.

Solche Vorrichtungen werden vielfach in automatischen Fertigungsstraßen für Zahnräder einge­ setzt, um beispielsweise eine zuvor gefräste Verzahnung zu überprüfen, ehe der nächste Arbeits­ gang am gleichen Werkstück vorgenommen wird. Dadurch kann vermieden werden, daß ein grob fehlerhaftes Zahnrad unnötig weiter bearbeitet wird oder den nächsten Arbeitsgang behindert, zu erhöhtem Werkzeugverschleiß führt oder gar das Werkzeug zerstört. Aufgrund der Prüfung wird dieses Zahnrad rechtzeitig entdeckt und aus der Produktion genommen.

Zu diesem Zweck wird jedes Zahnrad einem Prüfgerät automatisch zugeführt und auf einer Spindel aufgespannt, die sich motorisch antreiben läßt und deren Drehachse ortsfest ist. Das Gegenrad bzw. Lehrzahnrad, das sich lose drehbar auf einem Schwingschlitten befindet, wird aus einer sicheren Parkposition heraus auf das zu prüfende Zahnrad vorgefahren und mit dessen Verzahnung automatisch in Eingriff gebracht. Nachdem die beiden Verzahnungen zur Zweiflan­ kenanlage gekommen sind, wird der Schwingschlitten entgegen einer Federkraft ein wenig ausgelenkt, so daß beim sogenannten Prüf-Achsabstand a" eine ausreichende Prüfkraft vorliegt. Dann macht die Spindel mit dem Prüfrad mindestens eine volle Umdrehung, wobei sich das Gegenrad in spielfreiem Eingriff mitdreht. Verzahnungsabweichungen führen dazu, daß sich der Schwingschlitten dabei in Richtung des Achsabstandes hin und her bewegt. Diese Achsabstandsänderungen werden gemessen und beim Überschreiten einer vorgegebenen oberen oder unteren Toleranzgrenze wird das geprüfte Zahnrad aussortiert.

Es ist naheliegend, daß solche automatisch arbeitenden Prüfvorrichtungen ständig weiterent­ wickelt werden, wobei hohe Betriebssicherheit, Anpassungsfähigkeit an unterschiedliche Ver­ zahnungen sowie ein möglichst großer Informationsgehalt des Prüfergebnisses die entscheiden­ den Auswahlkriterien sind. So sind bereits eine Reihe von Prüfgeräten bekannt, die für die geschilderte Zweiflanken-Wälzprüfung eingesetzt werden, von denen hier aber nur einige aufgeführt sind:
Das Zweiflanken-Wälzprüfgerät gemäß DE 34 15 631 C2 hat eine automatisch arbeitende Einfä­ delvorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, daß das lose mitlaufende Gegenrad von einem Magneten, der auf einen Zahn des Gegenrades ausgerichtet ist, in einer bestimmten Drehstellung gehalten wird und daß dem Prüfrad eine Positioniervorrichtung zugeordnet ist, die ebenfalls mit einem Magneten oder einem Sensor arbeitet. Dadurch soll gewährleistet werden, daß beim Einfädeln ein Zahn des Gegenrades genau in eine Lücke des Prüfrades trifft. Ansonsten hat dieses Prüfgerät gemäß Fig. 6 seiner Patentschrift den klassischen Aufbau, daß nämlich der bewegliche erste Schlitten 14 mit einer mechanischen Feder F beaufschlagt ist und sich auf einem zweiten Schlitten 16 befindet, welcher seinerseits auf einer Flachführung 18 auf dem Grundgestell 2 verschiebbar gelagert ist, um den Prüf-Achsabstand einstellen zu können. Ob für diese Einstellung ein Pneumatikzylinder oder ein Schrittmotor mit Gewindespindel vorgesehen ist, geht aus der Druckschrift nicht hervor. Die Achsabstandsabweichungen ±Δa werden gemäß Fig. 6 mit einem herkömmlichen elektrischen Meßtaster gemessen.

Das jüngere Gebrauchsmuster DE 200 05 299 U1 bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Quali­ tätsprüfung von Zahnrädern, die sowohl eine nach dem Prinzip der Einflanken- oder Zweiflan­ ken-Wälzprüfung arbeitende Meßeinheit mit einem Lehrzahnrad und einer Spannvorrichtung aufweist als auch eine Fördereinrichtung zum Zuführen der Prüflinge zur Spannvorrichtung und zum Abführen nach der Wälzprüfung besitzt. Sie soll im wesentlichen dadurch gekennzeichnet sein, daß das Lehrzahnrad und die von der Spannvorrichtung aufgenommenen Prüfräder um vertikale Achsen drehbar gelagert sind und daß die Fördereinrichtung einen Greifer zum Erfassen der Prüfräder aufweist. Die Meßeinheit unterscheidet sich damit kaum von dem vorher beschrie­ benen Prüfgerät der DE 34 15 631 C2, mit zwei Ausnahmen: Gemäß Fig. 6 dieser Druckschrift befindet sich der Schwingschlitten 34 nicht auf dem Schlitten 30, sondern beide Schlitten sind hintereinander auf der Tragplatte 28 angeordnet, in gleicher Richtung längsbeweglich geführt und nur über eine Federanordnung miteinander verbunden. Dadurch soll eine größere Genauig­ keit des entkoppelten Schwingschlittens erreichbar sein. Außerdem sollen sich dadurch beim Abrollen der Zahnräder die Beschleunigungen des Schwingschlittens 34 mit dem Aufnehmer 38 besser erfassen lassen als üblicherweise, wenn die Achsabstandsänderungen mit einem Wegaufnehmer gemessen werden.

Eine weitere bekannte "Prüfmaschine, insbesondere für Zahnräder" (DE 29 33 891 C2) befaßt sich mit der Genauigkeit und Auswertung von Meßsignalen, die ein Meßfühler von den Achsabstandsänderungen aufgenommen hat. Es handelt sich dabei um Schaltungen für einen inzwischen veralteten Trägerfrequenz-Meßverstärker. Diese Druckschrift ist für den hier interessierenden Stand der Technik nur in soweit von Bedeutung, als Fig. 4 die schematische Darstellung eines kardanisch aufgehängten Prüfkopfes enthält, der für die Messung von Zahnrichtungsfehlern und Konizitätsfehlern der Verzahnung verwendbar sein soll. Die Konstruktion dieses Prüfkopfes ist jedoch sehr aufwendig und für den Einsatz in automatisch arbeitenden Fertigungsstraßen nicht geeignet.

Die Erfindung "Automatische Vorrichtung und Verfahren für die Zahnradprüfung" gemäß der US 4,488,359 ist gegenüber der vorherigen Patentschrift verbessert, weil neben den Achsab­ standsänderungen auch Drehwinkeländerungen des Lehrzahnrades relativ zum Prüfrad gemessen werden sollen, um die Aussagekraft der Messung zu erhöhen. Es werden zwar etwas modernere Schaltungen beschrieben, jedoch ist der mechanische Aufbau der Vorrichtung, der wiederum nur schematisch angedeutet ist, kaum weiterentwickelt worden. Gemäß deren Fig. 3 wird das Lehrzahnrad 40 um seine horizontale Achse 98 drehbar in einer Gabel 66 gehalten, die in einen zylindrischen Zapfen 68 übergeht, der seinerseits um die Achse 96 leicht schwenkbar und in derselben Lagerung in Längsrichtung 90 leicht verschiebbar sein soll. Induktive Wegmeßsysteme 20 und 22 sollen die Bewegungen aufnehmen, die beim Prüfvorgang auftreten können.

Bei dieser Erfindung ist jedoch kein zweiter Schlitten oder eine entsprechende Einrichtung vorgesehen, mit der ein anderer Prüf-Achsabstand einstellbar wäre, um z. B. Zahnräder mit größeren Durchmessern zu prüfen. Statt dessen gibt es aber einen Schlitten 44, der eine drehbare Spindel 51 trägt und der mit einem Arbeitszylinder 48 koaxial zu der zweiten Spindel 58 vorgeschoben oder zurückgezogen werden kann. Mit dieser Einrichtung werden die Prüfräder 38, die eine Aufnahmebohrung haben, automatisch zentriert und gespannt. Dazu ist eine schräge Rampe 36 vorgesehen, auf der die Prüfräder durch Schwerkraft der Prüfvorrichtung zugeführt werden. Nach der Prüfung fährt der Schlitten 44 zurück, die Prüfräder werden wieder gelöst und fallen zum Weitertransport in eine zweite schräge Rampe 42.

Aus der DE 42 31 275 A1 ist ein Zweiflankenwälzprüfgerät bekannt, in dem ein Messaufsatz, der ein Lehrzahnrad oder ein zu prüfendes Zahnrad trägt, gegenüber einem Gerätebett mit Hilfe eines Motors und einer Trapezgewindespindel linear antreibbar ist.

Zweiflanken-Wälzprüfgeräte unterscheiden sich wesentlich von Einflanken-Wälzprüfgeräten, mit denen Zahnräder bei einem festen Achsabstand geprüft werden. Im letzteren Fall kommt beim Drehen der beiden Zahnräder jeweils nur eine Flanke zur Anlage, und die momentane Dreh­ winkelabweichung des getriebenen Zahnrades gegenüber der sich aus dem Übersetzungs­ verhältnis ergebenden theoretisch richtigen Drehstellung wird gemessen. Ein Gerät dieser Art ist zum Beispiel in dem US-Patent Nr. 3,358,374 beschrieben.

Bei anderen Gattungen von Meßgeräten, die weder Zweiflanken- noch Einflanken- Wälzprüfgeräte sind, gibt es Entwicklungen, die zum Positionieren beispielsweise eines Meßkopfes in X-, Y-, Z-Richtung Linearmotoren verwenden. Sie ersetzen die herkömmliche Kombination aus Elektromotor und Kugelrollspindel, wie sie in 3D-Meßgeräten häufig vorkommen. Eine besonders genaue, aber auch sehr aufwendige Lösung ist in DE 38 23 978 A1 beschrieben. Bei dieser Linearführung für Präzisionsmaschinen erfolgt die Lagerung des beweglichen Teils gegenüber dem stationären durch Magnet- oder Luftlager und der elektrisch angesteuerte Linearmotor ist in Supraleittechnik ausgeführt, damit die Verlustwärme in den Magnetspulen keinen Einfluß auf die Genauigkeit des Meßgerätes hat. Das kann für absolute Längenmessungen in Koordinaten-Meßgeräten erforderlich sein, für Relativmessungen von Achsabstandsänderungen bei der Zweiflanken-Wälzprüfung ist der Aufwand zu groß.

In Tastköpfen für Koordinatenmeßgeräte (z. B. in EP 0 693 669 A2) sind an den Blattfeder­ führungen des Tastelementes für die drei Auslenkrichtungen X, Y, Z Kraftgeneratoren angeordnet, die in Verbindung mit den Blattfedern je eine Meßkraft erzeugen und auch zur Dämpfung oder gar Klemmung in einer der Auslenkrichtungen genutzt werden. Diese Kraftgeneratoren bestehen aus einer Spule und einem Magneten als Kern und nutzen von daher den gleichen physikalischen Effekt wie ein Linearmotor, die maximalen Fahrwege sind jedoch kleiner als 1 mm.

Sehr ähnlich ist der Tastkopf mit elektronischer Führung gemäß DE 196 41 720 A1 aufgebaut, der dadurch gekennzeichnet ist, daß seine Ansteuereinrichtung das Tastelement mittels der Kraftgeneratoren auf einen Bereich mit gekrümmter Kontur fesselt, vorzugsweise auf einer Kugeloberfläche. Dadurch soll es möglich sein, von einer unbekannten Werkstück-Oberfläche zusätzlich zu den Raumkoordinaten noch die Normalenrichtung in dem betreffenden Meßpunkt zu bestimmen. Bei dieser Erfindung führen die Magnetkerne in ihren Spulen, die in der Druck­ schrift auch als elektromagnetische Direktantriebe bezeichnet werden, ebenfalls nur sehr kleine Wege aus, weshalb diese Antriebsart bei Zweiflanken-Wälzprüfgeräten nicht einsetzbar ist.

Bei diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, den Aufbau eines Zweiflanken- Wälzprüfgerätes, insbesondere für den automatischen Prüfablauf in Fertigungsstraßen, weiter zu vereinfachen, ohne dadurch bewährte Funktionen der bekannten Prüfgeräte einzuschränken.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Das Grundgestell der neuen Prüfvorrichtung trägt vorzugsweise den langgestreckten stationären Teil eines Linearmotors und der Schwingschlitten den kurzen beweglichen Teil. Die Steuerung für den Linearmotor ist so ausgelegt, daß nicht nur ein vorgegebener Prüf-Achsabstand einstellbar ist, sondern vom Linearmotor auch eine vorgebbare Prüfkraft aufgebracht wird und auftretende Achsabstandsschwankungen erfaßt werden.

Die dadurch erzielte Vereinfachung und Kosteneinsparung im Aufbau und der Montage eines Zweiflanken-Wälzprüfgerätes sind offensichtlich. Der herkömmliche zweite Schlitten, der den Schwingschlitten auf den Prüf-Achsabstand einstellt, ist gänzlich weggefallen. Der Linearmotor wird nicht nur zum Positionieren des Schwingschlittens genutzt, sondern er ersetzt auch die herkömmlichen, meist mechanischen Federn. Mit Hilfe der CNC-Steuerung ist es möglich, die Größe der Prüfkraft optimal für die zu prüfenden Zahnräder einzustellen und sie auch über den Bereich der Achsabstandsschwankungen konstant zu halten. Außerdem wird das an jedem Linearmotor vorhandene lineare Meßsystem zusätzlich dazu verwendet, die beim spielfreien Abrollen auftretenden Achsabstandsschwankungen zu messen und die Meßwerte von der CNC- Steuerung speichern und auswerten zu lassen. Schließlich werden manuelle Einstellungen an herkömmlichen automatisch arbeitenden Zweiflanken-Wälzprüfgeräten, wie Endschalter, Anschläge usw. dadurch eingespart, daß sie für eine bestimmte Prüfrad-Lehrrad-Kombination einmal an der CNC-Steuerung des Linearmotors programmiert und gespeichert werden und dann auf Abruf wieder in gleicher Genauigkeit zur Verfügung stehen.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist als feststehender Teil des Linearmotors der aus einer Reihe von Spulen bestehende langgestreckte Stator und als beweglicher Teil der aus wenigen Permanentmagneten bestehende kurze Läufer des Linearmotors vorgesehen. Der Vorteil bei einem Zweiflanken-Wälzprüfgerät liegt in der platzsparenden Anordnung dieses Linearmotortyps. Außerdem ist vorteilhaft, daß der leicht bewegliche Schwingschlitten keine Energiezuführung über ein Kabel benötigt und daß die in den Spulen entstehende Wärme vom Grundgestell leichter abgeführt werden kann.

Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist das Gegenrad mit Hilfe einer zentralen Kugel und einer entsprechenden Kalotte pendelnd auf dem Schwingschlitten gelagert und die Auslenkungen seiner Drehachse beim spielfreien Abwälzen mit dem zu prüfenden Zahnrad sind mit Hilfe von zwei senkrecht zueinander und zur Sollage der Drehachse angeordneten elektrischen Wegaufnehmern meßbar. Auf diese einfache Weise lassen sich mit der erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung auch Zahnrichtungs- und Konizitätsabweichungen am Prüfrad bestimmen. Um sie gleichzeitig mit den Zweiflanken-Wälzabweichungen F_i" und f_i" zu messen, werden an der ortsfesten Spindel der Prüfvorrichtung vorzugsweise zwei einander gegenüberliegende Schwingschlitten vorgesehen, von denen einer das Gegenrad mit der feststehenden Drehachse und der andere ein zweites Gegenrad mit der pendelnden Drehachse trägt. Diese Kombination läßt sich besonders vorteilhaft mit Schwingschlitten realisieren, die erfindungsgemäß mit Linearmotoren ausgerüstet sind.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung,

Fig. 2 einen Schnitt durch die pendelnd gelagerte Drehachse des Gegenrades,

Fig. 3 eine schematische Seitenansicht einer kombinierten Prüfvorrichtung.

In Fig. 1 trägt das Grundgestell 1 eine ortsfeste Spindel 2, auf der ein zu prüfendes Zahnrad 3 aufgespannt und um die Achse 4 drehbar ist. Ein Motor 5 treibt die Spindel an, deren Winkel­ positionen von einem Drehgeber 6 erfaßt werden. Auf dem Grundgestell 1 befindet sich außer­ dem ein Schwingschlitten 7, der mit Hilfe einer Wälzführung 8 zwischen den Anschlägen 9 und 10 linear geführt wird und in Richtung des Doppelpfeils 11 leicht beweglich ist. Der Schwing­ schlitten 7 kann mit einem Linearmotor 12 angetrieben werden, der aus einem langgestreckten Stator 16 auf dem Grundgestell 1 und einem kurzen Läufer 17 unter dem Schwingschlitten 7 besteht. Außerdem gehören zu dem Linearmotor 12 ein Wegmeßsystem, das sich aus einem Glasmaßstab 18 und einem Abtastkopf 19 zusammensetzt, sowie eine nicht dargestellte CNC- Steuerung. Auf dem Schwingschlitten 7 ist weiterhin ein feststehender Zapfen 15 zur Aufnahme eines Gegenrades befestigt, das Lehrzahnrad 13, das sich lose um seine Achse 14 drehen kann.

Am Anfang einer Zweiflanken-Wälzprüfung befindet sich der Schwingschlitten 7 mit dem Lehr­ zahnrad 13 in der hintersten Position am Anschlag 9. Das zu prüfende Zahnrad 3 kann ohne Platzprobleme und Beschädigungsgefahr auf der Spindel 2 aufgenommen und mit einer nicht näher gezeigten Spannvorrichtung zentrisch zur Achse 4 gespannt werden. Die CNC-Steuerung ist mit dem Prüfvorgang und den aktuellen Abmessungen der beiden Zahnräder 3 und 13 programmiert und der automatische Ablauf kann beginnen.

Zum Einfädeln der Verzahnungen fährt der Linearmotor 12 den Schwingschlitten mit dem Lehr­ zahnrad 13 bis auf einen kleinen Sicherheitsabstand an das Zahnrad 3 heran und fährt dann im Schleichgang weiter. Stellt das Wegmeßsystem dabei fest, daß der Abstand 20 der Achsen 4 und 14 nicht kleiner wird als die Summe aus den Kopfkreisradien der beiden Zahnräder einschließ­ lich der zulässigen Toleranz, zieht der Linearmotor 12 das Lehrzahnrad 13 wieder zurück, denn die Steuerung geht davon aus, daß der Zahnkopf des einen Zahnrades nicht in die Lücke des an­ deren Zahnrades gefunden hat. Nun dreht der Motor 5 das Zahnrad 3 mit Hilfe des Drehgebers 6 um eine halbe Zahnteilung weiter. Da die Kopfstärke immer wesentlich kleiner ist als die Lückenweite am Zahnkopf des Gegenrades, wird der zweite Einfädelversuch gelingen, ohne daß die Zahnköpfe sich berühren. Wenn nicht, geht die CNC-Steuerung davon aus, daß der Prüfling keine ordnungsgemäße Verzahnung hat, und sortiert ihn aus. Wird andererseits beim langsamen Vorfahren des Schwingschlittens 7 der Prüf-Achsabstand bereits wesentlich unterschritten, ist das Zahnrad 3 zu klein und ebenfalls Ausschuß.

Nach erfolgreichem Einfädeln der beiden Verzahnungen liegt der Achsabstand 20 in einem er­ warteten Bereich, und die CNC-Steuerung schaltet den Linearmotor 12 zur eigentlichen Wälz­ prüfung in einen anderen Betriebsmodus um. Normalerweise sorgt die CNC-Steuerung eines Linearmotors dafür, daß eine vorgegebene Position mit einer bestimmten Geschwindigkeit er­ reicht und bei Behinderungen die Stromstärke erhöht wird, um doch noch zum Ziel zu kommen. Bei der Zweiflanken-Wälzprüfung muß der Linearmotor nach dem Fahrmodus nun eine vorge­ gebene Prüfkraft aufbringen. Dazu läßt die CNC-Steuerung in den Spulen des Stators 16 nur einen bestimmten Strom fließen, unabhängig von der aktuellen Position des Schwingschlittens 7. Erfindungsgemäß werden also mit dem Linearmotor nicht nur die herkömmlichen mechanischen Federsysteme ersetzt, die relativ teuer sind, sondern die Prüfkraft ist auch konstant über den Wälzabweichungen, was bei mechanischen Federn nicht gelingt.

Während der anschließenden Zweiflanken-Wälzprüfung dreht der Motor 5 in an sich bekannter Weise das zu prüfende Zahnrad 3 um etwas mehr als eine volle Umdrehung, wobei sich das Lehrzahnrad 13 unter der Prüfkraft in ständig spielfreiem Eingriff mitdreht. Gleichzeitig nimmt der Abtastkopf 19 die auftretenden Verschiebungen des Schwingschlittens 7 am Glasmaßstab 18 des Linearmotors 12 ab, es wird dafür kein zusätzlicher Wegaufnehmer benötigt, und führt sie der CNC-Steuerung zur Meßauswertung zu. Danach wird der Betriebsmodus wieder umgeschal­ tet und der Linearmotor 12 fährt den Schwingschlitten 7 in die Ausgangsposition zurück. Die Spannvorrichtung wird gelöst und das geprüfte Zahnrad 3 kommt je nach Meßauswertung zu den Gutteilen, zur Nacharbeit oder zum Ausschuß.

Die neue Prüfvorrichtung weist gegenüber den bekannten Zweiflanken-Wälzprüfgeräten nicht nur einen einfacheren Aufbau bezüglich des Schwingschlittens sondern auch bezüglich einer pendelnden Lagerung des Gegenrades auf. Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch eine erfindungs­ gemäße Ausführung dieser Lagerung.

Auf dem Schwingschlitten 7' ist ein feststehender konischer Zapfen 25 zusammen mit einer am kleinen Durchmesser des Zapfens befindlichen Kugel 24 befestigt. Als Kalotte greifen eine zylindrische Hülse 26 mit einem innenliegenden Bund 27 und ein Gegenstück 28, das in der Hülse axial geführt wird, um die Kugel 24. Da Hülse 26 und Gegenstück 28 mit einer einstell­ baren Feder 23 gegeneinander verspannt sind, besteht kein Spiel zwischen der Kugel 24 und der Kalotte, welch letztere genau genommen nur aus je einer Innenkegelfläche am Bund 27 und an der Stirnseite des Gegenstücks 28 besteht. Mit dieser Konstruktion kann sich die Achse 29 der zylindrischen Hülse 26 um kleine Winkel relativ zum feststehenden Zapfen 25 bewegen. Da sich am unteren Ende zwischen Hülse und Zapfen ein einfacher elastischer Ring 22 befindet, nimmt die Achse 29 ohne Krafteinwirkung auf die Hülse die gleiche Lage ein wie die feststehende Achse 14 des Zapfens 15 von Fig. 1.

Weiterhin ist gemäß Fig. 2 am Außendurchmesser der Hülse 26 das Gegenrad 30 über einen Kugelkäfig 31 lose drehbar gelagert und wird mit dem Befestigungsring 21 axial gehalten. Im Gegensatz zum Lehrzahnrad 13 für die Zweiflanken-Wälzprüfung ist das Gegenrad 30 für die Konizitäts- und Zahnrichtungsprüfung nicht mit der vollen Zahnbreite ausgeführt. Durch eine Ausnehmung sind nur die Zahnenden 32 ausgebildet, die mit dem zu prüfenden Zahnrad 3 zum Eingriff kommen. Da die Kugel 24 etwa in der Mitte zwischen den beiden Zahnenden 32 ange­ ordnet ist, wird sich das Gegenrad 30 mit seiner Achse 29 unter der Prüfkraft leicht z. B. einem konischen Verlauf des zu prüfenden Zahnrades 3 anpassen. Die entsprechende Winkeländerung der Hülse 26 ist mit Hilfe eines ersten Wegaufnehmers 33 meßbar, der auf dem Schwingschlitten 7' befestigt ist und den unteren Rand der Hülse 26 in Richtung des Achsabstandes antastet. Bei Zahnrichtungsabweichungen wird sich die Achse 29 um einen kleinen Winkel in einer Ebene drehen, die senkrecht zu dem in Fig. 2 gezeichneten Schnitt steht. Entsprechend ist auf dem Schwingschlitten 7' noch ein zweiter Wegaufnehmer 33 befestigt, der den unteren Rand der Hülse 26 senkrecht zur Richtung des ersten Wegaufnehmers antastet und daher verdeckt ist.

Die kombinierte Prüfvorrichtung in Fig. 3 zeigt auf der linken Seite das erfindungsgemäße Zweiflanken-Wälzprüfgerät gemäß Fig. 1 mit feststehender Drehachse 14 und ortsfester Spindel 2, auf der das zu prüfende Zahnrad 3 aufgespannt ist. Rechts ist auf dem verlängerten Grund­ gestell 1 ein zweiter Schwingschlitten 7' dargestellt, auf dem sich die pendelnd gelagerte Dreh­ achse 29 gemäß Fig. 2 mit dem Gegenrad 30 befindet, das ebenfalls mit dem Zahnrad 3 in Ein­ griff steht. Der zweite Schwingschlitten 7' ist erfindungsgemäß auch mit einem Linearmotor 12' ausgerüstet, der die gleichen Funktionen ausführt wie beim Schwingschlitten 7. Lediglich die Verschiebungen des Schwingschlittens 7' beim Drehen des Zahnrades 3 werden nicht gemessen, sondern statt dessen die Winkelabweichungen der Achse 29 von ihrer Sollage, welche die beiden Wegaufnehmer 33 messen. Die CNC-Steuerung wertet diese Meßwerte in bekannter Weise ge­ trennt nach Konizitäts- und Zahnrichtungsabweichung des Zahnrades 3 aus.

In Fig. 3 sind die beiden Schwingschlitten 7 und 7' bezüglich der Spindel 2 um 180° versetzt gegeneinander dargestellt, sie könnten aber aus Platzgründen auch um 120° oder einen anderen Winkel versetzt angeordnet sein. Es kommt auch vor, daß zwei oder mehr unterschiedliche Ver­ zahnungen auf jedem Werkstück automatisch geprüft werden müssen. In solchen Fällen wirken sich die Vorteile der erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung mit Linearmotor noch stärker aus.

Liste der Bezugszeichen

1

Grundgestell

2

ortsfeste Spindel

3

zu prüfendes Zahnrad

4

Achse des Zahnrades

5

Motor

6

Drehgeber

7

,

7

' Schwingschlitten

8

Wälzführung

9

,

10

Anschlag

11

Doppelpfeil

12

Linearmotor

13

Lehrzahnrad

14

Achse des Lehrzahnrades

15

feststehender Zapfen

16

Stator

17

Läufer

18

Glasmaßstab

19

Abtastkopf

20

Prüf-Achsabstand

21

Befestigungsring

22

elastischer Ring

23

Feder

24

Kugel

25

konischer Zapfen

26

Hülse

27

Bund

28

Gegenstück

29

pendelnde Achse

30

Gegenrad

31

Kugelkäfig

32

Zahnende

33

Wegaufnehmer

Claims (4)

1. Prüfvorrichtung für Zahnräder zum spielfreien Abwälzen mit einem Gegenrad, das in der Regel ein Lehrzahnrad ist, bestehend aus einem Grundgestell (1) mit
einer ortsfesten Spindel (2), auf der ein zu prüfendes Zahnrad (3) aufspannbar ist und die von einem Motor (5) mit einem koaxialen Drehgeber (6) gezielt antreibbar ist,
einem Schwingschlitten (7), auf dem sich eine feststehende oder eine pendelnd gelagerte Drehachse (14, 29) zur lose drehbaren Aufnahme des Gegenrades befindet und der in Richtung des Achsabstandes (20) der beiden Zahnräder leicht beweglich geführt ist,
einer ersten Einrichtung, mit der ein vorgegebener Prüf-Achsabstand (20) zwischen den beiden Zahnrädern einstellbar ist,
einer zweiten Einrichtung, die eine vorgebbare Prüfkraft für den ständig spielfreien Ein­ griff der beiden Zahnräder aufbringt,
einer dritten Einrichtung, welche die während der Drehung der beiden Zahnräder auftre­ tenden Schwankungen des Achsabstandes mißt,
dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Grundgestell (1) der feststehende Teil und an dem Schwingschlitten (7) der bewegliche Teil eines Linearmotors (12) angeordnet ist und daß eine zugehörige CNC-Steuerung vorgesehen ist, die den Linearmotor (12) für alle drei Einrichtungen einsetzbar macht.

2. Prüfvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als feststehender Teil des Linearmotors der aus einer Reihe von Spulen bestehende langgestreckte Stator (16) und als beweglicher Teil der aus wenigen Permanentmagneten bestehende kurze Läufer (17) des Linearmotors (12) vorgesehen ist.

3. Prüfvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur pendelnden Lage­ rung der Drehachse (29) des Gegenrades eine Kugel (24) und eine Kalotte (27, 28) auf dem Schwingschlitten (7') vorgesehen und in der Mitte des Gegenrades (30) angeordnet sind, wobei elastische Mittel (22) die Drehachse (29) in einer Sollage gegenüber der Spindel (2) des zu prüfenden Zahnrades halten.

4. Prüfvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß Auslenkungen der pendeln­ den Drehachse des Gegenrades (30) beim spielfreien Abwälzen mit dem zu prüfenden Zahnrad (3) mit Hilfe von zwei senkrecht zueinander und zur Sollage der Drehachse (29) angeordneten elektrischen Wegaufnehmern (33) meßbar sind.