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Verfahren und Gerät zur Einflanken-Wälzprüfung von Zahnrädern und
Zahnradgetrieben Bei der üblichen Einflanken-Wälzprüfung von Zahnrädern werden die
Fehler der Winkelübertragung durch das zu prüfende Zahnrad bzw. Getriebe im Vergleich
mit einem als fehlerfrei angesehenen Vergleichsgetriebe gemessen. Die Geräte der
üblichen Bauart benutzen als Vergleichsgetriebe entweder Reibscheiben - bzw. stufenlos
verstellbare Reibgetriebe mit teller- oder kegelförmigen Reibkörpern - oder auch
aus besonders genauen, sogemanntem Lehrzahnrädern bestehende Zahnradgetriebe. Diese
Getriebe sind alle mehr oder weniger ungünstig, und in ihrer Verwendung liegt einer
der Hauptgründe, daß sich die kinematisch einwandfreie Einflanken-Wälzprüfung der
Zahnräder in der Praxis bisher gegenüber der theoretisch nicht so vollkommenen Zweiflanken-Wälzprüfung
nicht durchsetzen konnte. Arbeiten die Geräte mit einem Vergleichsgetriebe aus zwei
Reibscheiben, dann ist es erforderlich, für jede andere Räderpaarung neue Reibscheiben
herzustellen, die außerordentlich genau in bezug auf Durchmesser und Rundheit sowie
völlig schlagfrei sein müssen. Die gleichen extremen Forderungen müssen an die Reibkörper
der stufenlos einstellbaren Getriebe gestellt werden. Den Geräten, die diese verwenden,
haftet der große Nachteil an, daß an Stelle der einen bei den einfachen Geräten
mit Reibscheiben vorhandenen Reibübertragungsstelle bei ihnen mehrere Reibstellen
erforderlich werden, so daß die bei jedem Reibeingriff vorhandenen Unsicherheiten
sich addieren. Es ist bekannt, wie empfindlich diese Geräte in der Behandlung sind
und daß zuverlässige Meßergebnisse mit ihnen nur bei überdurchschnittlicher Sorgfalt
zu erreichen sind. Die Geräte, die an Stelle der Reibgetriebe Vergleichsgetriebe
aus genauen Zahnrädern benutzen, vermeiden zwar die Unsicherheit der Reibübertragung,
aber sie benötigen für jedes zu prüfende Zahnrad drei genaue Lehrzahnräder, deren
eines in der Zähnezahl dem Prüfling entsprechen muß, während die beiden anderen
unter sich gleich und von gleichem Modul sein müssen wie dieses. Dieser Aufwand
ist nicht nur recht kostspielig und nur bei großen Stückzahlen zu rechtfertigen,
sondern es kommt noch hinzu, daß Lehrzahnräder von einer Genauigkeit, wie sie zur
Prüfung hochwertiger geschliffener Getriebe erforderlich sind, überhaupt schwer
zu beschaffen sind.
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Alle diese Nachteile werden bei dem Verfahren und Gerät gemäß der
vorliegenden Erfindung vermieden. Das Gerät prüft die Genauigkeit der Winkelübertragung
durch die zu prüfenden Räder nicht im Vergleich mit einem genauen Parallelgetriebe-,
sondern es wird die Konstanz des Übersetzungsverhältnisses geprüft. Die Arbeitsweise
des Gerätes ist dadurch gekennzeichnet, daß dem ersten Rad des Getriebepaares, welches
aus einem zu prüfenden Rad und einem zu seiner Prüfung benutzten Lehrzahnrad bzw.
aus Rad und Gegenrad bestehen kann, kleine, größenmäßig genau bestimmte und untereinander
gleiche Drehschritte zuerteilt und die durch den Zahneingriff auf das zweite Rad
übertragenen Drehschritte in Diagrammform aufgezeichnet werden. Das Kriterium für
eine genaue Verzahnung ist die Gleichheit aller dieser übertragenen Drehschritte
untereinander, d. h. die Konstanz des Übertragungsverhältnisses. Die Prüfung ist
also nicht kontinuierlich, sondern erfolgt in kleinen Schritten, die je nach Bedarf
in ihrer Größe eingestellt werden können.
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Der Aufbau und die Wirkungsweise des Gerätes ist an Hand der Zeichnungen
näher erläutert. In den Zeichnungen bedeutet Fig. 1 eine beispielsweise schematische
Darstellung eines Gerätes für die Prüfung von Kegelrädern, Fig.2 eine schematische
Darstellung des Hubnockens, Fig.3 eine schematische Darstellung der Steuerscheiben
für die elektromagnetischen Klemmvorrichtungen und der Steuerstromkreise, Fig. 4
ein Meßdiagramm,.
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Fig. 5 eine schematische Darstellung einer geänderten Ausführungsform
des Gerätes, Fig. 6 ein Meßdiagramm des geänderten Gerätes,
Fig.7
eine schematische, Darstellung der Geräteanordnung zur Prüfung von Stirnrädern,
Fig. 8 wie vor, zum Prüfen von Rädern mit gekreuzten Achsen.
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Auf zwei das zu prüfende Kegelräderpaar 1, 2 tragende Aufnahmespindeln
3, 4 sind die Scheiben 5 und 6 aufgesetzt. Auf den Spindeln 3, 4 frei drehbar sind
zwei Schwinghebel 7 und 8 gelagert. Auf beiden Schwinghebeln sitzen elektromagnetisch
betätigte Klemmvorrichtungen 9, 10, die im geklemmten Zustand die Hebel fest mit
den Scheiben verbinden. Sie werden im folgenden als Mitnahmeklemmen bezeichnet.
Zwei weitere gehäusefeste Klemmvorrichtungen 11 und 12 halten im geklemmten Zustand
die Scheiben und damit die Spindeln gegen jede Drehung fest. Sie werden im folgenden
zur Unterscheidung von den vorhergehenden als Festhalteklemmen bezeichnet. Die Klemmvorrichtungen
sind so ausgebildet, daß sie keinerlei Lageänderung der zu klemmenden Elemente während
des Klemmvorganges verursachen. Auf einer ständig umlaufenden Welle 13 sitzt eine
Nockenscheibe 14, auf welcher der Hebel 7 aufliegt. Die Welle 13 ist in einem Schlitten
15 gelagert, der über die ganze Länge des Hebels 7 quer zur Scheibe 5 verschoben
werden kann. Zugleich mit der Nockenscheibe 14 sind auf der Welle 13 zwei Kontaktsteuerscheiben
16 und 17 verkeilt, welche die Stromkreise I, II, Fig. 3, der Elektromagneten für
die Klemmvorrichtungen 9 bis 12 öffnen und schließen.
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Der Schwinghebel 8 liegt in der Ruhestellung mit einem Anschlagzylinder
25 bzw. 26 auf einer Anschlagfläche 27 bzw. 28 auf. Der Taster 29 eines Schreibgerätes
30 setzt in der Meßstellung des Schwinghebels 8 auf einer der Meßflächen 31 oder
32 auf diesen auf. Das Schreibgerät 30 ist zu diesem Zweck von der einen zur anderen
Seite umsetzbar angeordnet.
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Die Wirkungsweise dieser Einrichtung ist folgende: Der ständig umlaufende
Nocken 14 erteilt dem Schwinghebel 7 eine schwingende Bewegung. Die Form des Nockens
ist so gewählt, daß zwischen der Auf- und Abbewegung des Hebels je ein längerer
Stillstand eintritt, was durch die konzentrischen Bereiche seines Umfanges mit den
Radien R und r (Fig. 2) erreicht wird. Während sich der Hebel ? in seiner Tieflage
befindet, also auf dem Bereich des Nockens mit dem Radius r aufliegt, erhalten die
Betätigungsmagnete der Mitnahmeklemmen 9 und 10 über die Steuerscheibe 16 Strom,
und die Hebel 7 und 8 werden mit den Scheiben 5 und 6 geklemmt. Der Hebel 7 nimmt
daher die Scheibe 5 bei seinem im Verlauf der Drehung des Nockens nun folgenden
Aufwärtshub mit. Über den Zahneingriff des zu prüfenden Räderpaares 1, 2 wird die
Spindel 4 mitgenommen, und die- Scheibe 6 nimmt ihrerseits den Hebel 8 mit. Dieser
berührt mit seiner Meßfläche 31 den Taststift der Schreibvorrichtung, und deren
Schreiber zeichnet einen Ausschlag auf, der die Größe der übertragenem Drehung kennzeichnet.
Während, der weiteren Drehung der Welle 13 wird zunächst der Stromkreis II für die
Festhalteklemmen 11 und 12 durch die Steuerscheibe 17 geschlossen. Die Klemmen halten
nun die Scheiben 5 und 6 fest. Dann wird der Stromkreis I für die Mitnahmeklemmen
9 und 10 durch die Steuerscheibe 16 geöffnet. Diese Umschaltungen
erfolgen, während der Schwinghebel 7 auf dem konzentrischen Bereich mit dem Radius
R des Nockens 14 aufliegt. Der Hebel 7 folgt nun dem sich weiter drehenden Nocken
nach unten, während der Hebel 8 mit seinem Anschlagzylinder 25 auf den festen Anschlag
27 herabfällt. Während der konzentrische Bereich mit dem Radius r des Nockens 14
unter dein Hebel 7 durchläuft, wird durch die Steuerscheibe 16 der Stromkreis I
für die Magnete der Mitnahaneklemmen 9 und 10 wieder geschlossen und der Stromkreis
II für die Magnete der FE,sthalteklemmen 11 und 12 geöffnet, worauf sich der Vorgang
für den nächsten Meßschritt in gleicher Weise wiederholt.
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Das Ergebnis dieses Meßvorganges ist ein Diagramm, Fig. 4, mit so
vielen Ausschlägen, wie Meßschritte gemacht wurden. Die einzelnen Ausschläge dieses
Diagramms kennzeichnen die übertragungsfehlerwährend der einzelnen Meßschritte.
Macht man die Meßschritte genügend klein, dann kann man die Spitzen durch einen
Kurvenzug verbinden. Je weniger die erhaltene Kurve von einer Geraden abweicht,
um so besser ist die Übertragungsgenauigkeit des geprüften Rades bzw. Räderpaares.
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Da die einzelnen Übertragungsfehler nicht fortlaufend summiert, sondern
die einzelnen Meßschritte von der gleichen Basis aus - dem festen Anschlag 27 -
gemessen werden, ist dieses Diagramm nicht mit dem üblichen Einflanken-Wälzdiagramm
zu vergleichen, sondern steht zu diesem in der gleichen Beziehung, wie etwa bei
einer Teilungsprüfung das Einzelfehlerschaubild zum Summenfehlerbild.
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Fig. 5 stellt eine verbesserte Ausführungsform des Hebels 8 dar, durch
die es bei entsprechender Einstellung möglich ist, ein dem üblichen Einflanken-Wälzdiagramm
entsprechendes Fehlerdiagramm zu erhalten. Der Hebel ist in diesem Falle zweiteilig
ausgebildet; die beiden Einzelhebel sind mit 35 und 36 bezeichnet. Dabei entspricht
der Hebel 35 dem ursprünglichen Hebel 8; an ihm ist die Mitnahmeklemme 10 befestigt,
die ihn in der oben beschriebenen Weise mit der Scheibe 6 zu verklemmen gestattet.
Der Hebel 36 ist ebenfalls frei drehbar auf der Spindel 4 gelagert. Er ist mit Ausnehmungen
37, 38 versehen, in welche je ein Anschlagbolzen 39 und 40 hineinragt. Die Bolzen
39 und 40 sitzen fest im Hebel 35. Für den Hebel 36 ist noch eine gehäuseverbundene
Festhalteklemmvorrichtung 41 vorgesehen, die ebenfalls elektromagnetisch betätigt
und von einer dritten, in Fig. 3 gestrichelt angedeuteteten Steuerscheibe 42 geschaltet
wird. Der Bolzen 39 berührt, wenn der Bolzen 40 bei geklemmtem Hebel 36 auf der
Anschlagfläche 43 der Ausnehmung 38 aufliegt, nicht die Feinstellschraube 44 im
Hebel 36. Die Anschlagfläche 43 dient zugleich als Meßfläche, auf die in der Meßstellung
der Taster 29 des Schreibgerätes 30 aufsitzt.
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Die Wirkungsweise dieser Ausführung entspricht bis zum Hebel 35 der
des oben beschriebenen Gerätes mit dem einfachen Hebel B. Der Unterschied liegt
nur darin, daß der Anschlagbolzen 40 des Hebels 35 nicht auf einer festen Anschlagfläche
aufsitzt, wie der Bolzen 25 des Hebels 8, sondern auf der Anschlagfläche 43 am Hebel
36. Die Hebel 35 und 36 wirken in folgender Weise zusammen: Vor Beginn der Messung
wird mittels der Feinstellschraube 44, während der Hebel 35 mit seinem Anschlagbolzen
40 auf der Anschlagfläche 43 des geklemmten Hebels 36 aufliegt, der freie Zwischenraum
zwischen dem als Anschlag dienenden Schraubenende und dem Bolzen 39 so eingestellt,
daß er annähernd dem Weg entspricht, den der Bolzen 39 bei einem Meßschritt des
Hebels 35 macht, d. h. also so, daß der Bolzen das Schraubenende eben berührt, wenn
der Hebel 35 in seine höchste Stellung nach oben gegangen ist. Dies läßt sich unier
Durchführung einiger Meßschritte leicht bewerkstel-
Ligen. Die Festhalteklemme
41 wird durch die Steuerscheibe 42 so geschaltet, daß sie den Hebel 36 dann festhält,
wenn der Hebe135 seine höchste Stellung erreicht hat, also zugleich mit der Klemmung
der Scheiben 5 und 6. Der nun anschließend freigegebene Hebel 35 fällt jetzt mit
seinem Anschlagbolzen 40 auf die Anschlagfläche 43 des festgehaltenen Hebels 36.
Bei dem nun folgenden Aufwärtshub beginnt der Hebel 35 seinen Weg daher von
dieser Stellung aus. Der Hebel 36 wird erst freigegeben, wenn Hebel
35
seinen Hub bereits begonnen hat. Er fällt dann so weit zurück, daß er mit
der Endfläche der Feinstellschraube 44 auf den Bolzen 39 von Hebel 35 aufsetzt,
der ihn in seine höchste Stellung mitnimmt, in der er dann wieder durch "die Festhalteklemme
41 festgehalten wird usw. Auf diese. Art werden die einzelnen Meßwerte fortlaufend
addiert, und man erhält als Ergebnis ein Summenfehlerdiagramm, Fig.6, das in seinen
Eigenschaften genau dem üblichen Einflanken-Wälzdiagramm entspricht, nur mit dem
Unterschied, daß es nicht einen kontinuierlichen Linienzug darstellt, sondern über
die Spitzen der Einzelausschläge zu lesen ist. Da man jedoch die Meßschritte sehr
klein wählen kann - die Einstellung kann durch Auswechslung des Hubnockens 14 und
die Änderung des Hebelarmes am Hebel 7 durch Verschieben des Schlittens 15 erfolgen
-, können die Meßwerte so nahe aneinandergelegt werden, daß die bequeme Lesbarkeit
des Diagramms gegeben ist. Die Prüfung beider Flankenrichtungen, also in beiden
Drehrichtungen, ist durch Verschiebbarkeit des Schlittens 15 mit dem Hubnocken 14
und die Umsetzbarkeit des Schreibgerätes möglich. Bei dem Gerät der verbesserten
Ausführung gemäß Fig. 5 werden zweckmäßig, wie in der Figur angedeutet, die Hebel
35, 36 zweiarmig ausgeführt und auf beiden Seiten je eine Klemmvorrichtung 41 vorgesehen.
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Das Meßverfahren ist unbeschränkt auf alle praktisch vorkommenden
Zahnradgetriebeformen anwendbar. Lediglich durch die entsprechende Anordnung der
Lage der Aufnahmespindeln können an Stelle des beispielsweise dargestellten Gerätes
für Kegelräder solche für die Prüfung von Stirnrädern, Fig.7, Schneckengetrieben,
Fig. 8, usw. gebaut werden. An Stelle der im Beispiel vorgesehenen elektromagnetisch
betätigten Klemmvorrichtungen können auch mechanisch. pneumatisch oder hydraulisch
betätigte Vorrichtungen treten. Der große Vorteil dieses Gerätes ist, daß es keinerlei
Reibgetriebe oder andere Vergleichsgetriebe benutzt und daher keine für die, Prüfung
besonders herzustellenden Reibscheiben od. dgl. benötigt.