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Selbsttätig arbeitendes Zahnradprüfgerät Zusatz zur Anmeldung: H 23183
IX b/42 b -Auslegeschrift 1 183 700 In der Hauptpatentanmeldung H 23183 IXb/42b
(deutsche Auslegeschrift 1 183 700) ist ein selbsttätig arbeitendes Zahnradprüfgerät,
insbesondere zum Prüfen und Messen von Zweiflankenwätzfehlern, Rundlauf-, Teilungs-,
Zahndickenfehlern und Zahnlückenweitenfehlem an verzahnten Teilen, beschriebei,
bei dem ein wenigstens einen Meßtaster tragender Schlitten periodisch auf den Prüfling
geradlinig zu und von ihm weg bewegt wird, wobei die Bewegung des Schlittens oder
Meßtasters durch ein Meßgerät angezeigt und/oder registriert wird. Der Prüfling
wird dabei nach diesem Vorschlag durch eine eigene Kraftquelle mit geringer Geschwindigkeit
angetrieben, und wenigstens ein auf dem geradlinig hin- und herbewegten Schlitten
schwenkbar angeordneter Meßtaster wird beim Vorlauf des Schlittens vor Erreichen
der Meßstellung in eine Zahnlücke des Prüflings eingeführt und vom Prüfling über
die Meßstellung hinaus mitgenommen, während der Meßtaster eine Schwenkbewegung ausführt.
Mittels in Abhängigkeit von der Schwenkbewegung des Meßtasters arbeitender Schaltmittel
wird der geradlinige Vor-und Rücklauf des Schlittens gesteuert. Außerdem sind Mittel
vorgesehen, durch die der Meßtaster beim Rücklauf des Schlittens um einen einstellbaren
Winkel zurückgeschwenkt wird, nachdem seine Tastspitze außer Eingriff mit der Verzahlung
des Prüflings gekommen ist.
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Der vor Erreichen der Meßstellung in eine Zahnlücke des vorzugsweise
pausenlos angetriebenen Prüflings eingeführte Meßtaster bzw. mehrere Meßtaster werden
vom Prüfling in die Meßstellung mitgenommen und über die Meßstellung hinaus weiter
geschwenkt. Beim Durchgang durch die Meßstellung wird die Messung ausgeführt und
danach durch den (die) weiter schwenkenden Meßtaster der periodische Rücklauf und
anschließende Vorlauf des Schlittens eingeleitet. Während des Rücklaufs wird der
Meßtaster so weit im entgegengesetzten Sinne geschwenkt, daß ein Eingriff beim Vorlauf
des Schlittens in die nächste Zahnlücke gewährleistet ist. Das Prüfgerät ist in
der Weise ausgebildet, daß auf dem Schlitten, dessen Bewegung in Richtung auf den
Prüfling durch einen Anschlag begrenzt ist, ein besonderer, den schwenkbaren Meßtaster
tragender Meßschlitten angeordnet ist, der von einer Feder mit einstellbarem Meßdruck
gegen den Prüfling bewegt und bei der Schwenkbewegung des von dem sich pausenlos
bewegenden Prüfling mitgenommenen Meßtasters vom Prüfling bewegt wird, und daß die
hierbei auftretende Maximalentfernung des Meßschlittens vom Prüfling mittels einer
vorzugsweise kapazitiv arbeitenden
elektrischen Meßeinrichtung gemessen und registriert
wird. Die Aufzeichnung dieser Meßschlittenbewegung ergibt eine eingipflige Kurve
für jede ausgemessene Zahnteilung, und die Abweichungen benachbarter Maximalwerte
untereinander sind ein Maß für die Teilungs- und Wälzfehler sowie für die Zahndicken-und
Zahnlückenweitenfehler, während die Abweichung der Extremwerte innerhalb dieser
Maximalwertereihe ein Maß für den Rundlauffehler darstellt.
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Für die periodische Hin- und Herbewegung des Schlittens sind nach
dem Vorschlag der Hauptpatentanmeldung H 23183 IXb/42b (deutsche Auslegeschrift
1 183 700) zwei durch den vom Meßtaster betätigten Schalter wechselweise einschaltbare
Elektromagnete vorgesehen, deren gemeinsamer, durch Magnetkräfte hin- und herbewegter
Anker mit dem Schlitten verbunden ist. Hierbei ist ein Teil des Ankers als Kolben
ausgebildet, der in einem Dämpfungszylinder hin- und herbewegt wird, so daß die
Bewegungen des Schlittens zügig und stoßfrei erfolgen.
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Nachteilig sind bei dieser Vorrichtung die Magnete, welche sich durch
die hohe Schaltfolge schnell erwärmen und zu Störungen Anlaß geben können, sowie
die Bremse, welche zur Dämpfung des impulsartig hin- und herbewegten Ankers erforderlich
ist.
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Es ist bereits bekannt, bei Zahnradprüfgeräten, bei denen der in
einer Vorrichtung aufgenommene Prüfling zwischen den Meßvorgängen um genau eine
Teilung weiterbewegt und dann für die Messung stillgesetzt wird, den Rücklauf des
den Meßtaster tragenden Schlittens mit Hilfe eines von einem Elelztromotor angetriebenen
Nockens und den Vorlauf durch eine beim Rücklauf des Schlittens gespannte
Feder
zu bewerkstelligen. Die Größe und Geschwindigkeit der Schlittenbewegung ist hierbei
durch die Nockenform bestimmt, so daß zur Anpassung an unterschiedlich große Prüflinge
der Nocken ausgewechselt werden muß, wenn man nicht bei kleinen Prüflingen eine
für den größten Prüfling passende übermäßig große Schlittenbewegung in Kauf nehmen
will.
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Die geschilderten Nachteile werden gemäß der vorliegenden Erfindung
nun dadurch beseitigt, daß für die periodische Schlittenbewegung ein Elektromotor
vorgesehen wird, der den Schlitten über ein Ritzel und eine mit dem Schlitten verbundene
Zahnstange antreibt, wobei die Einschaltung des Elektromotors und seine Drehrichtungsumkehr
über einen vom Meßtaster betätigten Schalter und seine Abschaltung über einen Ausschalter
mittels Schaltschützen erfolgt. Dadurch lassen sich der benötigte Schlittenhub und
seine Bewegungsgeschwindigkeit in einfachster Weise den jeweiligen Erfordernissen
anpassen. Der Beginn des Schlittenrücklaufes paßt sich selbsttätig der jeweiligen
Bewegungsgeschwindigkeit des vorzugsweise pausenlos angetriebenen Prüflings an,
weil die Einschaltung des Elektromotors durch den vom Prüfling mitgenommenen Meßtaster
veranlaßt wird. Auch der vom Meßtaster gesteuerte Zeitpunkt der Drehrichtungsumkehr
des Elektromotors und damit die Größe des Schlittenhubes kann in einfachster Weise
der Größe des jeweiligen Prüflings angepaßt werden.
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Anstatt des vorerwähnten kapazitiv arbeitenden Meßwerkes kann ebensogut
ein induktiv arbeitendes Meßwerk verwendet werden. An die Stelle der Kondensatoren
treten dann Induktionsspulen veränderlicher Induktion. Es war gesagt worden, daß
die durch das Meßwerk ausgewerteten Meßergebnisse registriert werden. Ebensogut
können die Meßergebnisse aber auch als Einzelwerte angezeigt oder in Form von Tonfrequenzen
hörbar gemacht und gegebenenfalls aufgenommen werden. Schließlich lassen sich die
erhaltenen Meßwerte auch als Regelgrößen für einen selbsttätigen Regler verwenden,
durch den beispielsweise die an einem Verzahnungswerkzeug einer in Betrieb befindlichen
Verzahnungsmaschine festgestellten Werkzeugfehler laufend auskorrigiert werden,
so daß das erzeugte Werkstück nicht mit den Werkzeug- und Maschinenfehlern der erzeugenden
Maschine behaftet ist.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes
dargestellt, und zwar zeigt F i g. 1 eine Draufsicht auf eine Ausführungsform des
Prüfgerätes, Fig. 2 einen Teilschnitt nach der Linie II-II der Fig. 1, F i g. 3
einen Teilschnitt nach der Linie III-III der Fig. 1 und Fig. 4 einen Querschnitt
nach der Linie IV-IV der Fig. 1.
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Die Ausführungsform des Prüfgerätes ist in den Fig. 1 bis 4 dargestellt.
Im Prinzip ist der Aufbau des Meßgerätes der gleiche wie im Hauptpatent bereits
erläutert. Auf einer Grundplatte 40 ist ein Schlitten 41 längsverschiebbar angeordnet,
der seinerseits einen längsverschiebbaren Meßschlitten 42 trägt.
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Dieser Meßschlitten 42 ist jedoch, wie F i g. 2 zeigt, nicht durch
Rollenführungen, sondern durch Aufhängung an zwei Blattfedern 43 und 44 gegenüber
dem Schlitten 41 längsverschiebbar. Im Meßschlitten
42 ist ein Meßtaster 45 schwenkbar
gelagert, der eine als Zahnsegment 45" ausgebildete Meßtasterspitze aufweist, die
in die Verzahnung des als Zahnrad dargestellten Prüflings 46 eingreift. Zur Hin-
und Herverschiebung des Schlittens 41 ist an Stelle der beiden Elektromagnete nach
dem Vorschlag der Hauptpatentanmeldung ein Elektromotor 47 vorgesehen, der über
ein auf seiner Welle sitzendes Ritzel 48 eine Zahnstange 49 antreibt, die mit dem
Schlitten 41 verbunden ist und dadurch den Schlitten auf den Prüfling zu und von
ihm weg bewegt. Die Schaltung des Motors 47 erfolgt über einen Schalter 50, der
vom Meßtaster 45 bei dessen Schwenkbewegung betätigt wird, und über einen Ausschalter
51, der von der Zahnstange 49 betätigt wird. Die Zahnstange 49 ist relativ zum Schlitten
41 verschiebbar und gegen diesen durch eine Druckfeder 52 abgestützt. Wenn der Schlitten
41 an einer an der Vorderkante der Grundplatte 40 angeordneten Begrenzungsleiste
53 zur Anlage gekommen ist, kann sich die Zahnstange 49 gegen die Kraft der Feder
52 noch weiterhin in Richtung auf den Prüfling zu bewegen, wobei der Schalter 51
geöffnet wird, der dann den Motor 47 stillsetzt. Durch die Federkraft 52 wird der
Schlitten 41 in Anlage an der Begrenzungsleiste 53 während des Meßvorganges gehalten.
Der Rücklauf der Zahnstange 49 wird dadurch verhindert, daß ein Elektromotor 47
mit nachgeschaltetem Untersetzungsgetriebe verwendet wird, dessen Selbsthemmung
ausreicht, eine Rücklaufbewegung der Zahn stange zu unterbinden.
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Mit dem Meßschlitten 42 ist auch hier ein Kondensatorbelag 54 verbunden,
der mit einem am Schlitten 41 befestigten Kondensatorbelag 55 zusammenarbeitet,
wie dies an Hand der Fig. 1 bis 6 der Hauptpatentanmeldung bereits beschrieben worden
ist. Ebenso findet sich bei dieser Ausführungsform des Gerätes ein auf der Grundplatte
angebrachter einstellbarer Anschlag 56 für einen schwenkbar auf dem Schlitten 41
gelagerten Hebel 57, dessen eines Ende 58 mit dem Meßtaster gelenkig verbunden ist,
während auf das andere Ende 59 eine Feder 60 einwirkt, die den Hebel 57 bis zum
Anschlag des Meßtasters 45 an einer Stellschraube 61 verschwenkt, nachdem diese
Schwenkbewegung beim Rücklauf des Schlittens 41 durch Anschlagen des Hebelendes
59 am Anschlag 56 eingeleitet worden ist.
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Die verwendete kapazitiv arbeitende elektrische Meßeinrichtung besteht
in bekannter Weise aus einem Schwingkreis, dessen Frequenz von der Kapazitätsänderung
des Kondensators 54/55 abhängig ist. In einem zweiten Schwingkreis wird eine einstellbare
Festfrequenz erzeugt. Die von den beiden Schwingkreisen erzeugten Frequenzen werden
in einer Mischstufe zu einer Überlagerungsfrequenz überlagert, anschließend in einem
Verstärker verstärkt, dann in einem Meßwertumwandler in Strom- und Spannungswert
umgewandelt und schließlich an einem Meßinstrument angezeigt oder durch ein Registriergerät
aufgezeichnet oder mittels eines Lautsprechers hörbar gemacht, gegebenenfalls zur
Aufnahme auf Tonband.
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Die Schaltung des Elektromotors 47 zur periodischen Hin- und Herbewegung
des Schlittens 41 geht wie folgt vor sich: Nachdem der Meßtaster 45 die Meßstellung,
das ist der »hohe Punkt«, überschritten hat, wird durch den Meßtaster der Schalter
50 geschlossen und dadurch die Magnetspule eines Schaltschützes erregt,
so
daß dadurch der Elektromotor 47 über Schaltkontakte in der Drehrichtung eingeschaltet
wird, in der die Zahnstange 49 zurückbewegt wird. Dadurch schließt zunächst der
von der Zahnstange betätigte Schalter 51, und anschließend wird der Schlitten 41
zurückgezogen. Bei dieser Rücklaufbewegung des Schlittens 41 wird, wie oben beschrieben,
der Meßtaster 45 seitwärts geschwenkt, wodurch der Schalter 50 wieder geöffnet wird.
Die Magnetspule des Schaltschützes wird dadurch stromlos. Die Schaltkontakte werden
dadurch geöffnet, während gleichzeitig andere Schaltkontakte des Schaltschützes
geschlossen werden. Dadurch wird der Motor 47 umgepolt und kehrt seine Drehrichtung
um, so daß der Schlitten 41 wieder nach vorn läuft. Nachdem er zur Anlage an die
Begrenzungsleiste 53 gekommen ist, öffnet die sich weiterbewegende Zahnstange den
Schalter 51, wodurch der Motor 47 ausgeschaltet wird. In eine der Zuleitungen des
Motors kann ein Potentiometer eingeschaltet sein, mit dessen Hilfe die Drehzahl
des Motors 47 genau einstellbar ist.
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Im einzelnen ergeben sich die zu schützenden Merkmale aus den Patentansprüchen.
Darüber hinaus in den Zeichnungen dargestellte Einzelheiten sollen nur zur besseren
Erläuterung dienen, sie bilden keinen Teil der Erfindung. Die beschriebene Ausführungsform
ist nur ein Beispiel dafür, wie der Erfindungsgedanke verwirklicht werden kann.
Die Erfindung umfaßt daneben alle im Rahmen des Könnens eines Fachmannes liegenden
weiteren Ausführungsformen, in denen der in den Patentansprüchen zum Ausdruck kommende
Grundgedanke der Erfindung konstruktiv verwertet wird.