-
Die Erfindung bezieht sich auf eine Teilungs-Meßvorrichtung für zylindrische
Zahnräder mit sehr großem Durchmesser an einer im Teilverfahren arbeitenden Verzahnungsmaschine,
bei der das als Segment ausgebildete Werkstück an einem parallel zum Teilkreis sich
erstreckenden Aufnahmekörper festspannbar und um die gewünschte Teilung versetzbar
ist.
-
Zeitweise ergibt sich die Notwendigkeit, große Stirnradkränze zu fertigen,
die weit größer als die Bearbeitungsbereiche auch der größten Maschine sind. Während
die größten Maschinen die Bearbeitung von Kränzen mit 6 m Durchmesser, in Ausnahmefällen
auch 8 m Durchmesser gestatten, werden häufig Durchmesser von 18 m und mehr benötigt.
-
Man hat sich bisher damit geholfen, daß man außerhalb der Bearbeitungsmaschine
an einem festen Punkt eine neue Drehachse errichtet hat, um die sich dann der Kranz
dreht (deutsche Auslegeschrift 1079 424). Der Antrieb für das Verschwenken
des Kranzes um diesen künstlichen Drehpunkt ist jedoch wesentlich ungenauer als
der Antrieb der Verzahnungsmaschine, so daß ein Abwälzfräsen kaum möglich ist. Auch
beim Einzelteilfräsen entstehen hier verhältnismäßig große Teilungsfehler, so daß
die damit hergestellten Zahnkränze keine große Genauigkeit haben. Für eine ganze
Reihe von Fällen ist jedoch eine verhältnismäßig hohe Teilungsgenauigkeit erforderlich.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu beseitigen
und eine einfache, aber präzise Anordnung zur Herstellung von Zahnkränzen mit sehr
großem Durchmesser unter Einhaltung einer hohen Genauigkeit zu schaffen. Dabei geht
die Erfindung von dem Gedanken aus, das als Segment ausgebildete Werkstück an einem
parallel zum Teilkreis sich erstreckenden Aufnahmekörper festzuspannen und dort
jeweils um die gewünschte Teilung zu versetzen. Hierbei ist das Verzahnen eines
zum Zahnkranz eines großen Zahnrades gehörenden Segmentes durch die französische
Patentschrift 992 864 und das Festspannen des Werkstücks auf einer zum Teilkreis
parallelen Zylinderfläche durch die deutsche Auslegeschrift 1079 424 bekannt. Mit
den bekannten Anordnungen läßt sich jedoch die gestellte Aufgabe in bezug auf die
Erzielung einer hohen Genauigkeit bei Zahnrädern mit besonders großem Durchmesser
nicht lösen.
-
Das Wesen der Erfindung besteht darin, daß der Aufnahmekörper von
mindestens zwei, vorzugsweise drei, parallel zur Radachse sich erstreckenden zylindrischen
Bolzen gebildet ist, gegen deren Mantelfläche das Werkstück festspannbar ist und
von denen vornehmlich der mittlere Bolzen mit einer rechtwinklig zur Radialen sich
erstreckenden Auflagefläche für Endmaße versehen ist, und daß ferner ein etwa parallel
zur Auflagefläche bewegbarer U-förmiger Halter mit einer starren und einer parallel
zur Auflagefläche beweglichen Meßfläche angeordnet ist, dessen starre Meßfläche
den Endmaßen bzw. Aufnahmebolzen und dessen bewegliche Meßfläche einem in die gefräste
Zahnlücke einsetzbaren Meßdorn zugeordnet ist.
-
Die Erfindung hat den Vorteil, daß man durch die Teilungs-Meßvorrichtung
das einzelne Zahnradsegment mit einer sehr hohen Genauigkeit herstellen und zur
Verzahnungsarbeit eine normale große Verzahnungsmaschine verwenden kann. Die Lage
der Bolzen läßt sich rechnerisch genau ermitteln und mit Hilfe eines Lehrenbohrwerkes
auch ebenso genau einhalten. Die Teilung der gefrästen Zähne kann dann mit Hilfe
des Endmaßvergleiches genau geprüft und gegebenenfalls sofort korrigiert werden.
-
Bei Anordnung von drei Bolzen, dessen mittlerem der Fräser gegenüberliegt,
entsteht der Vorteil, daß man das Werkstück zunächst gegen zwei Bolzen verspannt
und die Verzahnung von einem Ende des Werkstückes aus beginnt. Bei der Bearbeitung
eines der mittleren Zähne liegt das Werkstück dann an sämtlichen drei Bolzen an,
und man erreicht dadurch bei der Herstellung jedes Zahnes eine absolut richtige
Verspannung des Werkstückes.
-
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung erweist es sich als zweckmäßig,
wenn die bewegliche Meßfläche des U-förmigen Halters mit einer Meßanzeige verbunden
wird, um dadurch die Einstellung des Werkstückes an der Meßanzeigeverfolgen zu können.
Außerdem erweist es sich als zweckmäßig, den U-förmigen Halter entlang einer parallel
zur Auflagefläche angeordneten Führungsstange verschiebbar und um diese verdrehbar
auszubilden, was den Vorteil hat, daß während des Fräsvorganges die Meßvorrichtung
außerhalb des Wirkungsbereiches der Fräswerkzeuge abgeschwenkt werden kann.
-
In der Zeichnung ist die Erfindung an Hand einiger Ausführungsbeispiele
schematisch und beispielsweise dargestellt. Es zeigen F i g. 1 und 2 Draufsichten
auf ein einzelnes Zahnradsegment mit als Bolzen ausgebildeten Aufnahmekörpern und
einen Fräser in zwei verschiedenen Bearbeitungsstellungen, F i g. 3 einen Längsschnitt
durch den mittleren Bolzen gemäß F i g. 1 mit aufgespanntem Segment, F i g. 4 eine
Draufsicht auf die erfindungsgemäße Meßvorrichtung und F i g. 5 eine Draufsicht
auf eine Verstellvorrichtung für das Zahnradsegment.
-
Im Ausführungsbeispiel der F i g. 1 und 2 ist das mit der Verzahnung
zu versehene Segment eines Zahnrades mit sehr großem Durchmesser mit 1 bezeichnet.
Es besitzt vorzugsweise an beiden Planflächen je einen Flanschartigen Bund 2, dessen
Innenfläche 9 sich genau parallel zum Teilkreis der Verzahnung erstreckt und bei
der späteren Montage sämtlicher Segmente 1 als Paßfläche dient. Diese Innenfläche
9 wird im Sinne der Erfindung dazu ausgenutzt, das Zahnradsegment 1 in der gewünschten
genauen Stellung festzuspannen, um beim Fräsen der einzelnen Zähne Fehlerquellen
weitgehend auszuschalten und vor allen Dingen zu vermeiden, das Zahnsegment 1 um
einen Festpunkt im Mittelpunkt des Zahnrades verdrehen zu müssen.
-
Das Zahnradsegment 1 wird mit der Anlagefläche 9 gegen zylindrische
Bolzen 3, 4, 5 gespannt, deren Mantelflächen genau einer zum Teilkreis parallelen
zylindrischen Fläche liegen müssen. Die Verspanneinrichtung ist schematisch mit
6 bezeichnet. Der Fräser 7 wird in die Radialebene 8 eingestellt, die genau durch
die Achse des mittleren Bolzens 4 hindurch verläuft. Die Vorteile dieser Anordnung
werden später erläutert.
-
Im Ausführungsbeispiel der F i g. 2 ist schematisch Sie Anfangsstellung
bei der Fräsarbeit dargestellt. Man sieht, daß das Zahnradsegment 1 lediglich am
mittlerenjand rechten Bolzen 4, 5 anliegt und dort
festgespannt
ist. Der Fräser 7 bewegt sich während seiner Rotation in vertikaler Richtung (also
senkrecht zur Zeichenebene). Nachdem eine Zahnlücke ausgefräst ist, wird die Verspannung
6 gelockert und das Zahnradsegment 1 um eine Teilung verschoben. Mit einer später
beschriebenen speziellen Meßvorrichtung läßt sich die Verschiebung genau messen
und korrigieren, woraufhin das Zahnradsegment 1 wieder gegen die Bolzen 4, 5 festgespannt
wird. F i g. 1 zeigt demgemäß etwa die mittlere Bearbeitungsstellung. Gegen Ende
der Bearbeitung liegt alsdann das Zahnradsegment 1 am linken und mittleren Bolzen
3, 4 an.
-
Man kann natürlich auch von der Stellung gemäß F i g. 1 ausgehen und
zunächst nach der einen Seite und dann nach der anderen Seite das Segment 1 verschieben.
Auch bietet die erfindungsgemäße Anordnung der Bolzen 3, 4, 5 die Möglichkeit, das
Segment 1 zu wenden, wenn eine Hälfte der Verzahnung fertiggestellt ist. Voraussetzung
hierfür ist eine symmetrische Anordnung des Segmentes 1 in der Schnittrichtung.
-
Im Ausführungsbeispiel der F i g. 3 ist im Längsschnitt der mittlere
Bolzen 4 gemäß F i g. 1 und 2 dargestellt. Es ist gezeigt, daß der Fräser 7 in Richtung
des Pfeiles 10 während der Fräsarbeit sich dreht und in Richtung des Pfeiles
11 vertikal bewegt wird. Das Zahnradsegment 1 liegt mit seiner Innenfläche 9 am
Bolzen 4 an. Mit der Planfläche 9' sitzt das Segment 1 auf einem stufenartigen Absatz
12 auf, der bei allen drei Bolzen 3, 4, 5 vorhanden und genau bearbeitet ist. Im
Sockel 13 befindet sich eine Spannschraube 17, deren kugelförmiger Kopf 18 gelenkig
in einer kegelförmigen Senkung 19 einer Spannpratze 14 ruht. Durch Anziehen der
Schraube 17 mit Hilfe der Mutter 20 wird die Spannpratze 14 gegen das Zahnradsegment
1 bewegt, wobei ein Bolzen 15 als Abstützung dient und der Bolzen 16 die Verspannung
des Segmentes 1 ausführt. Die gesamte Anordnung ist um den Bolzen 15 in gewissem
Maße kippfähig, so daß eine einwandfreie Verspannung gewährleistet wird.
-
Die gesamte Anordnung ruht auf einem Gestell 21, das zweckmäßigerweise
in einem Lehrenbohrwerk bearbeitet wird, damit die Lage der drei Aufnahmekörper
3, 4, 5 mit höchster Präzision erreicht wird.
-
Der obere Teil des Zahnradsegmentes 1 wird auf ähnliche Weise verspannt.
Im Bolzen 4 befindet sich die Spannschraube 25, die wiederum mit Hilfe des Kopfes
26 gegen eine kegelförmige Aussparung 27 beim Anziehen der Mutter 28 wirkt. Die
Spannpratze 22 wirkt einerseits über den Bolzen 23 gegen den Bolzen 4 und über den
Bolzen 24 gegen den Flansch 2 des Zahnradsegmentes 1.
-
Das Messen der Teilung und Feststellen der Verzahnungsfehler ist mit
Hilfe einer Vorrichtung gemäß F i g. 4 durchführbar. Am mittleren Bolzen 4 schließt
sich eine Auflagefläche 29 an, in welche Endmaße 30 eingelegt werden können. Parallel
zu dieser Auflagefläche 29 läßt sich ein U-förmiger Halter 31 bewegen, der mit Hilfe
des Lagers 32 auf der Führungsstange 35 in Pfeilrichtung 33 hin- und herbeweglich
und in Pfeilrichtung 34 verschwenkbar ist. Mit einer starren Meßfläche 36 wird der
Halter 31 gegen die Endmaße 30 oder eine Anschlagfläche 37 des mittleren Bolzens
4 angeschlagen.
-
über einen größeren Arm trägt der Halter 31 eine zweite bewegliche
Meßfläche 40 mit einer Meßanzeige 41. Mit Hilfe dieser Meßfläche 40 wird die Lage
eines in die einzelne Zahnlücke einsetzbaren Meßbolzens 38, 39 abgetastet. Da die
Lage der beiden Meßflächen 36 und 40 zueinander bekannt und einstellbar ist und
weiterhin im Bereiche der Auflagefläche 29 der Abstand der Meßfläche 36 von der
Radialebene 8 mit Hilfe der Endmaße 30 und des konstanten Abstandes a festgestellt
werden kann, läßt sich somit die durch das Fräsen erzielte Teilung im Vergleich
zur theoretischen Teilung setzen und dadurch die Segmentstellung korrigieren. Hierbei
ist Voraussetzung, daß die Endmaße 30 mit einer Korrektur gegenüber der theoretischen
Teilung des Segmentes zusammengestellt sind, die sich daraus ergibt, daß im Bereiche
der Meßbolzen 38, 39 mit fortschreitender Zähnezahl eine geringere Strecke als theoretisch
notwendig gemessen wird, weil die Messung auf einer Sehne erfolgt als Verbindungslinie
von zwei in Vergleich gesetzten Zahnlücken, während hingegen theoretisch ein Bogenmaß
gemessen werden müßte. Diese Abweichung läßt sich errechnen und durch entsprechende
Zusammenstellung der Endmaße 30 ausgleichen.
-
Bei der Fräsung der ersten Zahnlücke läßt sich mit Hilfe des Meßbolzens
38 feststellen, ob die Zahnlücke genau in der vertikalen Ebene 8 liegt. In diesem
Fall wird kein Endmaß angesetzt, sondern die Meßfläche 36 trifft unmittelbar gegen
die Meßfläche 37 des mittleren Aufnahmekörpers. Demgemäß trifft die bewegliche Meßfläche
40 auf den Meßdorn 38.
-
Nachdem die Größen a, b und c konstant sind und die Durchmesser
des Bolzens 4 und des Meßdornes 38 auch bekannt sind, läßt sich an der Meßanzeige
41 das theoretisch richtige Maß einstellen und zum gemessenen Wert vergleichen.
-
Im Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 4 ist die Messung der dritten
Zahnlücke dargestellt, wobei also im Bereiche der beweglichen Meßfläche 40 der-Abstand
von zwei Zahnlücken festgestellt wird. In der Auflagefläche 29 sind die unter der
Berücksichtigung der erforderlichen Korrektur zusammengestellten Endmaße 30 eingesetzt,
so daß an der Meßanzeige 41 im Ausschlagverfahren der Fehler erscheint und die Einstellung
leicht korrigiert werden kann.
-
Zusammenfassend werden also im Sinne der Erfindung folgende Arbeitsschritte
ausgeführt: Fräsen der ersten Zahnlücke, Einstellen der gesamten Meßeinrichtung
nach dieser Zahnlücke, Verschieben des Segmentes mit Hilfe der Meßeinrichtung, Fräsen
der zweiten Zahnlücke, Nachmessen des tatsächlich entstandenen Lückenabstandes zwischen
der ersten und zweiten Zahnlücke, Einstellen der dritten Zahnlücke unter Berücksichtigung
des tatsächlichen Abstandes zwischen der ersten und zweiten Zahnlücke zum Zwecke
des Fehlerausgleiches, Fräsen der dritten Zahnlücke, periodische Wiederholung der
bisherigen Arbeitsschritte, am Ende: Ausmessen der tatsächlichen Fehler der gesamten
Verzahnung des Segments.
-
Mit dieser Methode hat man es leicht, den einzelnen Teilungsfehler
sowie den Summenteilungsfehler zu ermitteln und daraus entsprechende Korrekturschlüsse
zu ziehen.
-
In F i g. 5 ist schließlich noch eine Verstelleinrichtung für die
Bewegung des Zahnradsegmentes 1 dargestellt, das für den Zweck der Verstellung aus
seiner Verspannung gemäß F i g. 3 gelöst wird. Im Flansch 2
des
Zahnradsegmentes 1 befinden sich normalerweise radiale Bohrungen 42, die
der späteren Montage mit dem Zahnradkranz-Träger dienen. Man kann daher in eine
solche Bohrung 42 einen Steckbolzen 43 einführen, dessen frei herausragendes Ende
44 über das Auge 45 mit einer Gewindespindel 46 verbunden wird, die bei 48 gelagert
ist und durch die Kurbel 47 verdreht werden kann. Durch eine Spindel-Mutter gelingt
es alsdann, das Zahnsegment 1 jeweils um eine Teilung zu verstellen und dabei ein
Minimum an manueller Kraft aufzuwenden. Die Reaktionskräfte werden hierbei von den
Lagern 48 aufgenommen. Mit Hilfe der Gewindespindel läßt sich somit auch eine Korrektur
der Lage des Zahnradsegmentes 1 ausführen, nämlich dann, wenn durch die Messung
gemäß F i g. 4 eine Lageveränderung erforderlich ist.