DE1055250B

DE1055250B - Verfahren und Anordnung zur Pruefung von Zahnraedern

Info

Publication number: DE1055250B
Application number: DEZ5115A
Authority: DE
Inventors: Dr Norbert Guenther
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 1955-09-02
Filing date: 1955-09-02
Publication date: 1959-04-16

Description

Verfahren und Anordnung zur Prüfung von Zahnrädern Zur Prüfung von Zahnrädern benutzt man im allgemeinen sogenannte Abrollgeräte, und zwar Einfiankew sowie Zweiflankenabrollgeräte. In den letzteren äußern sich infolge der Zweiflankenberührung alle Übertragungsfehler der Zahnräder als Achsenabstandsänderungen, weshalb diese zur Kennzeichnung der betreffenden Verzahnung aufgezeichnet werden. Da die Zweiflankenberührung jedoch nicht den Betriebsverhältnissen entspricht, unter welchen nur eine Flanke je Zahn zum Eingriff kommt, wird im allgemeinen den erstgenannten Einfiankenabrollgeräten der Vorzug gegeben. Diese erlauben es, die Zahnräder in einer der tatsächlichen Gebrauchsstellung entsprechenden Stellung zu prüfen. Alle Ubertragungsfehler der Zahnräder äußern sich in Winkelgeschwindigkeitsänderungen eines Zahnrades gegenüber dem anderen, Bei den bisher verwendeten Einflankenabrollgeräten wird eine fehlerfreie Übersetzung zwischen antreibender und angetriebener Achse durch Reibräder erreicht, wobei deren Übersetzung genau derjenigen der zu vergleichenden Zahnräder entspricht. Diese fehlerfreie Übersetzung wird dann mit der wirklichen Übersetzung durch die Zahnräder verglichen. Ein solches Verfahren bedingt eine gewisse Unbequemlichkeit der Handhabung und eine große Lagerhaltung von Reibrädern, da je ein Paar dieser Reibräder pro Übersetzungsverhältnis erforderlich ist.
Es ist eine Einrichtung zur Prüfung von Zahnrädern bekanntgeworden, bei welcher die Drehung der Zahnräder mittels eines Reibgetriebes auf zwei Reibkegel übertragen wird, zwischen denen eine Meßrolle so angeordnet ist, daß sie sich in Gebieten gleicher Umfangsgeschwindigkeit der Kegel befindet. Drehzahischwankungen der Zahnräder machen sich dabei durch Achsverlagerungen der Meßrolle kenntlich.
Diese Einrichtung hat den Nachteil, daß ihr Aufbau viel Aufwand erfordert und daß darüber hinaus die Gefahr einer Verklemmung der Meßrolle besteht.
Gemäß einer ebenfalls bekannten Einrichtung werden die zu prüfenden Zahnräder auf Achsen angeordnet, die zugleich jeweils eine Scheibe mit über den Umfang unterschiedlicher Lichtdurchlässigkeit tragen.
Das durch diese Scheiben fallende Licht wird mittels einer Photozelle in einen elektrischen Strom umgewandelt. Beide Ströme werden zur Anzeige gebracht, und aus ihrer Phasenlage lassen sich Rückschlüsse auf Fehler der Zahnräder ziehen. Diese bekannte Anordnung hat den Nachteil, daß zu jedem Übersetzungsverhältuis der Zahnräder ein Scheibenpaar notwendig ist, da die Winkelabhängigkeit der Lichtdurchlässigkeit der Scheiben jeweils in einem hestimmten festgelegten Zusammenhang stehen muß.
Das erfindungsgemäße Verfahren vermeidet diese Nachteile und erlaubt eine schneIle und äußerst empfindliche Prüfung der Zahnräder in einer der tatsächlichen Gebrauchsstellung entsprechenden Stellung.
Erfindungsgemäß werden die Umdrehungsgeschwindigkeiten zweier zu vergleichender und miteinander kämmender Zahnräder mittels eines Reibgetriebes derart auf zwei in Abhängigkeit von ihrer gegenseitigen Phasenlage lichtdurchlässige Vorrichtungen übertragen, daß diese bei fehlerfreien Zahnrädern gleichsinnig und mit gleicher Winkelgeschwindigkeit rotieren. Drehzahlschwankungen der beiden zu vergleichenden Zahnräder werden durch die Schwankungen der Lichtmenge gemessen, welche, von einer Meßlichtquelle ausgehend, durch die beiden rotierenden Vorrichtungen fällt. Es ist dabei zweckmäßig, zum Antrieb der beiden lichtdurchlässigen Vorrichtungen einmal die Achse eines der zu vergleichenden Zahnrader und zum anderen eine dazu parallel liegende Meßachse zu verwenden.
Gemäß einem Merkmal der Erfindung besteht das Reibgetriebe aus einem Reibrad und einem Reibkegel, wobei das Reibrad mit der Achse eines der zu vergleichenden Zahnräder und der Reibkegel mit der Meßachse verbunden ist. Das Reibrad rollt auf dem in der Höhen- und Seitenstellung veränderlichen Reibkegel ab, so daß durch Einstellung des Reibkegels das Übersetzungsverhältnis zwischen Meßachse und angetriebener Achse in weiten Grenzen kontinuierlich variiert werden kann. Der Reibkegel ist so angeordnet, daß die mit ~ ihm verbundene Meßachse parallel zur Achse des antreibenden Zahnrades liegt.
Zur Messung wird der Reibkegel so eingestellt, daß die Meßachse und die Achse des antreibenden Zahnrades gleichsinnig und mit gleicher Winkelgeschwindigkeit rotieren.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung tragen die beiden parallelen Achsen sich teilweise überdeckende Polarisationsfolien. Oberhalb dieser Polarisationsfolien ist eine Meßlichtquelle und unterhalb derselben ein lichtempfindliches Element angeordnet. Die beiden Polarisationsfolien werden so eingestellt, daß das von der Meßlichtquelle gelieferte Licht bei fehlerfreiem Lauf der beiden Zahnräder ausgelöscht wird. Bei Übertragungsfehlern der beiden Zahnräder, d. h. also bei Drehzahlschwankungen zwischen den beiden parallel liegenden Achsen, fällt eine von der Größe der Drehzahlschwankungen abhängige Lichtmenge durch die beiden Polarisationsfolien auf das lichtempfindliche Element, so daß der in diesem erzeugte Photostrom ein Maß der Drehzahlschwankungen ist.
Um kleinere Polarisati&nsfolien verwenden zu können, werden diese vorteilhaft koaxial angeordnet, derart, daß sie konzentrisch zu der Achse des antreibeenden Zahnrades liegen: Die Übertragung der Rotation der Meßachse auf eine der Polarisationsfolien erfolgt dabei vorteilhaft über einen Spiralfederantrieb, der eine Variation des Abstandes der beiden Achsen erlaubt.
In vielen Fällen ist es vorteilhaft, an Stelle der koaxial angeordneten Polarisationsfolien zwei koaxial angeordnete Sektorenscheiben zu verwenden. Auch diese Scheiben werden so eingestellt, daß bei fehlerfreiem Lauf der beiden zu vergleichenden Zahnräder das von der Meßlichtquelle gelieferte Licht nicht zu dem photoelektrisch empfindlichen Element gelangen kann. Durch Erhöhung der.-Zahl der Sektoren kann die Empfindlichkeit des Meßverfahrens in diesem Fall beliebig gesteigert werden.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Ausführungsbeispiele darstellenden Fig. 1 bis 3 näher erläutert. Dabei zeigt Fig. 1 eine zweckmäßige Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, Fig. 2 ein anderes Ausführungsbeispiel dieser Anordnung, Fig. 3 eine der gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel verwendeten Sektorenscheiben.
Tn Fig. 1 sind mit 1 und 2 die beiden zu vergleichenden Zahnräder bezeichnet, wobei 1 das antreibende und 2 das angetriebene Zahnrad darstellen soll. Die Achse 4 des Zahnrades 2 ist mit einem Reibrad 5 verbunden, welches auf einem Reibkegel 6 abrollt. Die Höhen- und S-eitenstellung dieses Reibkegels kann beliebig verändert werden, so daß sich ein in weiten Grenzen kontinuierlich einstellbares Übersetzungsverhältnis des Reibgetriebes ergibt. Die Feder 8 dient zum Andrücken des Reibkegels 6 an das Reibrad 5. Zur Messung wird der Reibkegel 6 so eingestellt, daß die Achsen 3 und die Meßachse 7 bei fehlerfreiem Lauf der beiden Zahnräder 1 und 2 gleichsinnig und mit gleicher Winkelgeschwindigkeit rotieren. Die beiden Achsen 3 und 7 tragen jeweils eine Polarisationsfolie 9 bzw. 10, welche sich teilweise überdecken. Oberhalb dieser beiden Polarisationsfolien ist eine Meßlichtquelle 11 und unterhalb derselben eine Photozellel2 angeordnet. Die beiden Polarisationsfolien 9 und 10 sind so eingestellt, daß bei fehlerfreiem Lauf der beiden zu vergleichenden Zahnräder das von der Meßlichtquelle 11 gelieferte Licht ausgelöscht wird, d. h-. also nicht zur Photozelle 12 gelangt. Bei Drehzahlschwankungen zwischen den Achsen 3 und 7 wird die Lichtauslöschung durch die Polarisationsfolien 9 und 10 unvollständig, und Licht der Meßlichtquelle 11 gelangt zur Photozelle 12. Die durchfallende Lichtmenge ist dabei ein Maß der Drehzahlschwankungen.
Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel sind zur Messung der Drebzahlschwankungen der beiden Achsen 3 und 7 zwei koaxial angeordnete Polarisationsfolien 13 und 14 vorgesehen. Die Polarisationsfolie 13 ist mit der Achse 3 verbunden, während die Polarisationsfolie 14 von der Achse 7 über den Spiralfederantrieb 15 angetrieben wird. Der Spiralfederantrieb 15 erlaubt Abstandsänderungen der Achse 7 gegenüber der Achse 3.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindungen werden die beiden Polarisationsfolien 13 und 14 der Fig. 2 durch zwei Sektorenscheiben ersetzt.
Eine dieser Sektorenscheiben ist in Fig. 3 dargestellt.
Die beiden Sektorenscheiben werden so eingestellt, daß sie bei fehlerfreiem Lauf der beiden Zahnräder 1 und 2 das von der Meßlichtquelle 11 gelieferte Licht von der Photozelle 12 abschirmen. Bei Drehzahlschwankungen zwischen den Achsen 3 und 7 verschieben sich die beiden Sektorenscheiben gegeneinander, und es fällt Licht auf die Photozelle 12. Durch Erhöhung der Zahl der Sektoren kann die Empfindlichkeit des Meßverfahrens beliebig gesteigert werden.
Die in der Photozelle 12 auftretenden elektrischen Impulse werden - vorteilhaft einer Registriereinrichtung zugeführt und dort aufgezeichnet.
PATENTANSPRttCHE: 1. Verfahren zum Prüfen miteinander kämmender Zahnräder unter photoelektrischer Anzeige des Meßwertes, dadurch gekennzeichnet, daß die Umdrehungsgeschwindigkeiten zweier Zahnräder mittels eines Reibgetriebes so auf zwei in Abhängigkeit von ihrer gegenseitigen Phasenlage lichtdurchlässige Vorrichtungen übertragen werden, daß diese bei fehlerfreien Zahnrädern gleichsinnig und mit gleicher Winkelgeschwindigkeit rotieren und daß- relative Drehzahlschwankungen der beiden Zahnräder durch die Lichtmenge gemessen werden, die, von einer Meßlichtquelle ausgehend, durch die beiden rotierenden Vorrichtungen fällt.

Claims

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Antrieb der beiden lichtdurchlässigen Vorrichtungen die Achse eines der zu vergleichenden Zahnräder und eine dazu parallel liegende Meßachse verwendet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Licht der Meßlichtquelle einer Photozelle zugeführt wird und die in dieser auftretenden Impulse aufgezeichnet werden.

4. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet durch ein aus Reibrad (5) und Reibkegel (6) bestehendes Reibgetriebe, dessen einer Teil mit der Achse eines der zu vergleichenden Zahnräder (2) verbunden ist sowie durch zwei sich über wenigstens einen Teil ihres Umfanges überlappende, in Abhängigkeit von ihrer gegenseitigen Phasenlage lichtdurchlässige Vorrichtungen, deren eine mit der Achse (7) des zweiten Reibgetriebeteiles und deren andere mit der parallel dazu liegenden Achse(3) des anderen Zahnrades (1) verbunden ist, und durch eine ihr Licht durch den sich überlappenden Teil der lichtdurchlässigen Vorrichtungen auf eine zugeordnete Photozelle (12) sendende Meßlichtquelle (11).

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhen- und Seitenstellung des Reibkegels (6) veränderbar ist.

6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Feder (8) vorgesehen ist, die zum Andrücken des Reibkegels an das Reibrad dient.

7. Anordnung nach Anspruch 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die lichtdurchlässigen Vorrichtungen aus zwei mit den beiden parallelen Achsen (3 und 7) verbundenen, sich teilweise überdeckenden Polarisationsfolien (9 und 10) bestehen.

8. Anordnung nach Anspruch 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die lichtdurchlässigen Vorrichtungen aus zwei koaxial angeordneten Polarisationsfolien (13 und 14), die von der Meßachse (7) bzw. der mit dieser parallelen Achse (31) eines der zu vergleichenden Zahnräder angetrieben werden, bestehen.

9. Anordnung nach Anspruch 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die lichtdurchlässigen Vorrichtungen aus zwei koaxial angeordneten Sektorenscheiben, die von der Meßachse (7) bzw. der mit dieser parallelen Achse (3) eines der zu vergleichenden Zahnräder angetrieben werden, bestehen.

10. Anordnung nach Anspruch 7 bis 9, gekennzeichnet durch eine derartige Einstellung der Folien bzw. Scheiben, daß das von der Meßlichtquelle gelieferte Licht bei fehlerfreiem Lauf der Zahnräder ausgelöscht wird.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 629 154, 839 i26; USA.-Patentschriften Nr. 2 206 853, 2 109 482.