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Die Erfindung betrifft eine Prüfvorrichtung
für Zahnräder, insbesondere
für Zahnräder die
in Schaltgetrieben von Straßenfahrzeugen
eingesetzt werden. Derartige Zahnräder sind zusätzlich zu
ihrer Verzahnung mit einer Kupplungsverzahnung versehen. Dabei ist
die Kupplungsverzahnung entweder vollständig separat gefertigt und
dabei mit dem übrigen Zahnrad
durch einen Formschluss verbunden, oder die Kupplungsverzahnung
wird in einem separaten Fertigungsschritt in einem entsprechenden
Umformvorgang auf das Zahnrad bzw. auf die Welle des Zahnrads aufgebracht.
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In jedem Fall stehen die Kupplungsverzahnung
und die Verzahnung des Zahnrades in einer definierten Beziehung,
wobei der Rundlauf der Kupplungsverzahnung für die Funktion des Zahnrades
zumindest weitgehend genauso wichtig ist wie der Rundlauf der eigentlichen
Verzahnung des Zahnrades.
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Neben dem Rundlauf der Verzahnung
des Zahnrades ist also auch der Rundlauf des Kopfkreises der Kupplungsverzahnung
vor dem Einbau entsprechender Zahnräder in ein Schaltgetriebe sorgfältig zu
prüfen.
Etwaige Rundlauffehler erhöhen
den Getriebeverschleiß und
können
zu dessen sofortigem oder zumindest vorzeitigem Ausfall führen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine
Prüfvorrichtung
zu schaffen, mit der sowohl die Verzahnung eines Zahnrades wie auch
die Verzahnung der Kupplungsverzahnung vor, während und nach der eigentlichen
Rundlaufsprüfung
prüfbar
ist.
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Die Lösung dieser Aufgabe gelingt
mittels einer Prüfvorrichtung
gemäß den Merkmalen
des Hauptanspruchs. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Prüfvorrichtung
ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen 2 bis
13.
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Gemäß dem Hauptanspruch ist einem Spanndorn
zur Aufnahme des jeweiligen Zahnradprüflings mindestens eine weitere
Prüfvorrichtung
zur zusätzlichen
Rundlaufprüfung
auch der Kupplungsverzahnung zugeordnet.
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Dabei kann es sich gemäß Anspruch
3 entweder um ein zusätzliches
Abrollrad handeln, das in die Kupplungsverzahnung radial eingreift
oder gemäß Anspruch
2 um einen optischen Sensor, der die Kopfkreislinie der Kupplungsverzahnung
bei Rotation des Prüflings überwacht
und in ein Messsignal umsetzt, das einer weiteren Auswertung zugeführt wird.
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Für
den Fall, dass die Kupplungsverzahnung mittels eines zusätzlichen
Abrollrades überprüft wird, ist
dieses auf einem längsbeweglichen
Linearschlitten drehbar gelagert, wobei etwaige Abweichungen des
Kopfkreisradius bzw. des Kopfkreisdurchmessers der Kupplungsverzahnung
des Zahnradprüflings zu
einer Auslenkung dieses Linearschlittens führen.
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Hierzu ist es vorteilhaft, wenn das
Abrollrad gemäß Anspruch
5 derart dimensioniert ist, dass das Abrollrad bei bestimmungsgemäßem Betrieb
der Prüfvorrichtung
mit der Kupplungsverzahnung kämmt
und/oder die Köpfe
der Zähne
des Abrollrades mit dem jeweils zwischen den Zähnen der Kupplungsverzahnung
befindlichen Zahngrund während der
Rotation des Zahnradprüflings
zumindest abschnittsweise in Kontakt geraten. Während der Rotation des Zahnradprüflings und
damit auch der Kupplungsverzahnung führen somit jeweils etwaige
Rundlauffehler der Kupplungsverzahnung zu einer Auslenkung des Linearschlittens,
die dann gemäß Anspruch 6
in ein dem Rundlauffehler der Kupplungsverzahnung proportionales
Messsignal umsetzbar ist.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung
der erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung
sind dem Zahnradprüfling
zur herkömmlichen
Rundlaufprüfung
der eigentlichen Verzahnung jeweils auf längsbeweglich gelagerten Messschlitten
drehbeweglich gelagerte Lehrzahnräder angeordnet. Die Verwendung
von mehreren Aufnahmevorrichtungen, von denen wahlweise jeweils
eine mit einem geeigneten Lehrzahnrad bestückt werden kann, hat den Vorteil,
dass unterschiedliche Zahnradprüflinge
mit ein und derselben Prüfvorrichtung
geprüft
werden können.
Selbstverständlich
kann auch mittels unterschiedlicher Lehrzahnräder in gewissen Grenzen auf
unterschiedliche Verzahnungen bzw. unterschiedliche Prüflingsdurchmesser
eingegangen werden.
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Dass dem Spanndorn zur Aufnahme des Zahnradprüflings mehrere
Aufnahmevorrichtungen für
Lehrzahnräder
zugeordnet sind, hat den Vorteil eines erweiterten Einsatzspektrums.
Um die Ergebnisse vergleichbar zu gestalten, ist es von Vorteil,
wenn die Aufnahmevorrichtungen zur Aufnahme der Lehrzahnräder in einer
gedachten Geraden mit dem Zentrum des Spanndorns geordnet sind.
Hierdurch ist die Relativposition der Lehrzahnräder zum Zahnradprüfling jeweils
vergleichbar.
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Dabei werden die Lehrzahnräder jeweils
zwischen einer Rändelschraube
und einem Auflageflansch auf dem Messschlitten drehbeweglich gelagert.
Durch das Festziehen der Rändelschraube
und der Anordnung des Auflageflansch wird die Vertikalposition der
Lehrzahnräder
zum jeweiligen Zahnradprüfling
festgelegt.
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Darüber hinaus ist im Eingangsbereich
der erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung
eine Kamera zur Auswertung von etwaigen Daten-Codes, vorzugsweise
eines Data-Matrix-Codes des Zahnradprüflings zugeordnet. In Abhängigkeit
der Auswertung des Data-Matrix-Codes kann die Auswahl der zur Prüfung der
eigentlichen Verzahnung vorgesehenen Lehrzahnräder erfolgen, die dann selbsttätig von der
Prüfvorrichtung
ausgewählt
werden.
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Gemäß Anspruch1 ist der Zahnradprüfling mittels
einer Greifereinheit innerhalb der Prüfvorrichtung verfahrbar. Die
Greifereinheit ist dabei auf einem Portalschlitten beweglich gelagert.
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Der Portalschlitten ist in einer
Linearführung angeordnet,
die mit einem Elektromotor, vorzugsweise einem Linearmotor, wirkverbunden
ist.
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Zum Zwecke der Eingangskontrolle
und Vereinzelung der Prüflinge
greift ein Greifarm der Greifeinheit, der mit wenigstens zwei Greifbacken
versehen ist, den jeweiligen Prüfling
und führt
hierbei eine Durchmesserprüfung
des Prüflings
durch und zeigt gegebenenfalls den Prüfling einer im Eingangsbereich
zusätzlich
angeordneten Kamera, um die beschriebene Auswertung des Data-Matrix-Codes
vornehmen zu können.
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In vorteilhafter Ausgestaltung sind
hierzu die Greiferbacken mit einem Glasmaßstab versehen, der dazu benötigt wird,
den Durchmesser des Prüflings zu
messen. Die Greiferbacken werden über pneumatische Zylinder an
den Prüfling
gefahren und erfassen dessen Abmessungen.
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Bei einer besonders vorteilhaften
Ausführung
umfasst die Prüfvorrichtung
zwei Messschlitten zur Aufnahme von jeweils einem Lehrzahnrad und ein
an im rechten Winkel hierzu angeordneten Linearschlitten zur Aufnahme
des Abrollrades zur Prüfung
der Kupplungsverzahnung. Der letztgenannte Linearschlitten ist hierzu
mit einem Glasmaßstab
versehen, um den Umfang der Kupplungsverzahnung messen zu können.
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Für
die weiteren Messvorgänge
wird der Messschlitten mit dem jeweils ausgewählten Lehrzahnrad an den Zahnradprüfling herangefahren,
bis dieser im Rahmen einer zunächst
langsamen Rotationsbewegung mit dem Lehrzahnrad in Eingriff gerät. Zusätzlich kann
dann mittels des erwähnten
Linearschlittens vor, während
oder nach der Prüfung
auch das erfindungsgemäße Abrollrad
an den Prüfling
herangefahren werden, um die Kupplungsverzahnung vor, während oder
nach Prüfung
der eigentlichen Verzahnung prüfen
zu können.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand
eines in der Zeichnung nur schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels
näher erläutert.
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Es zeigen:
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1 eine
Prüfvorrichtung
für Zahnräder in einer
perspektivischen Gesamtansicht,
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2 einen
Zahnradprüfling
mit Kupplungsverzahnung in einer perspektivischen Draufsicht,
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3 einen
Messtisch der Prüfvorrichtung
in einer perspektivischen Draufsicht,
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4 einen
mechanischen Spanndorn des Messtischs in einer perspektivischen
Darstellung,
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5 einen
hydraulischen Spanndorn des Messtischs in einer perspektivischen
Ansicht und
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6 eine
Reinigungsvorrichtung der Prüfvorrichtung
in einer perspektivischen Ansicht.
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Die in 1 gezeigte
Prüfvorrichtung
ist in einem kompakten Maschinengehäuse 2 angeordnet. Dabei
ist das Maschinengehäuse 2 mit
einem Bedienpult 3 zur Bedienung, Steuerung und Parametrierung
der Prüfvorrichtung 1 versehen.
Das Bedienpult 3 ist dabei über einen Befestigungsarm 4 verschwenkbar
am Maschinengehäuse 2 angelenkt. Das
Maschinengehäuse
ist auf nivellierbaren Stellfüßen 5 aufgesetzt,
wobei die Prüflinge
dem Maschinengehäuse 2 über ein
in 1 nicht näher dargestelltes
Einlaufband 6 zugeleitet und über eine Auslaufbandanlage 7 nach
vollendeter Prüfung
aus dem Schaltschrank 2 herausbefördert werden.
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Die Auslaufbandanlage 7 umfasst
dabei mehrere Auslaufbänder 8,
die es erlauben, die Zahnradprüflinge
je nach Prüfergebnis
zu separieren.
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Innerhalb des Maschinengehäuses 2 der Prüfvorrichtung 1 ist
ein Messtisch 10 angeordnet. Der Aufbau des Messtischs 10 wird
ebenfalls nachstehend noch näher
erläutert.
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Dem Messtisch 10 ist eine
Greifereinheit 11 zugeordnet, mit der die Zahnradprüflinge nach Durchlaufen
einer Eingangskontrolle dem Messtisch 10 zugeführt werden.
Darüber
hinaus ist dem Messtisch 10 eine Markierungsvorrichtung 12 zugeordnet, um
die Zahnradprüflinge
je nach Prüfergebnis
mit unterschiedlichen Farben versehen zu können. Dabei wird üblicherweise
die Farbe Grün
für einwandfreie Prüflinge,
die Farbe Rot für
schadhafte Prüflinge
und die Farbe Blau für
noch nachzubearbeitende Prüflinge
eingesetzt.
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Die Farbmarkierungen werden entsprechend bei
der Auslaufbandanlage 7 zur Markierung der einzelnen Auslaufbänder 8 verwendet.
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Hinsichtlich des Maschinengehäuses 2 ist auf
einen separaten Schaltschrank 13 zu verweisen, in dem die
Beschaltung und Sicherungen der elektromotorischen Antriebe und
Geräte
der Prüfvorrichtung 1 angeordnet
sind. Darüber
hinaus weist das Maschinengehäuse 2 einen
Aufbewahrungsschrank für
die im Rahmen der Prüfung
eingesetzten Lehrzahnräder sowie
eine Wartungsöffnung 14,
die den Raum der unterhalb des Messtischs 10 freigibt,
auf.
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Hinter der Wartungsöffnung 14 ist
unter anderem ein Antriebsmotor mit einem Antriebsriemen und eine
Sicherheitskupplung für
einen Portalschlitten zur Bewegung einer Greifereinheit 11 angeordnet.
Mit der Greifereinheit 11 werden die Prüflinge innerhalb des Maschinengehäuses 2 verfahren
bzw. bewegt.
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Ein üblicher Prüfling (9) ist in 2 dargestellt. Bei dem Prüfling (9)
kann zwischen der eigentlichen Verzahnung 15 im vorliegenden
Ausführungsbeispiel
einer Schrägverzahnung
und der Kupplungsverzahnung 16 unterschieden werden. Die
Kupplungsverzahnung 16 ist auf gleicher Welle mit der eigentlichen
Verzahnung 15 angeordnet.
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Derartige Zahnräder werden in Schaltgetrieben
für Straßenfahrzeuge
eingesetzt, wobei die entsprechenden Zahnräder mit gegenverzahnten Rädern oder
Wellen in Eingriff gebracht werden und in die Kupplungsverzahnung
der einzelnen Gänge
geschaltet werden. Die Kupplungsverzahnung 16 kann formschlüssig mit
dem Zahnradprüfling
verbunden sein oder in einem separaten Fertigungsschritt in einem
weiteren Umformungsschritt auf das Zahnrad aufgebracht werden.
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Die Prüfvorrichtung gemäß 1 erlaubt es, im Rahmen
der Umlaufprüfung
der Verzahnung 15 vor, während oder nach dieser Prüfung mittels
derselben Prüfvorrichtung 1 auch
die Kupplungsverzahnung 16 einer Funktionsprüfung zuzuführen.
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Hierzu weist der in 3 in einer Detaildarstellung dargestellte
Messtisch 10 einen zentralen Spanndorn 17 zur
Aufnahme des jeweiligen Zahnradprüflings 9 auf.
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Dem zentralen Spanndorn 17 ist
zunächst ein
erster Messschlitten 20 zur Aufnahme eines ersten Lehrzahnrades 21 zugeordnet.
In gedachter Verlängerung
des Mittelpunktes des ersten Lehrzahnrades 21 und des zentralen
Spanndorns 17 ist eine weitere Aufnahmevorrichtung 23 auf
einem zweiten Messschlitten 24 befestigt. Die Messschlitten 20, 24 sind
jeweils längsbeweglich.
Die Aufnahmevorrichtungen 22 und 23 der Messschlitten
bestehen im Wesentlichen aus einem Dorn, auf den das Lehrzahnrad 21 derart
aufgesteckt wird, dass das Lehrzahnrad auf dem Flansch 26 des
zentralen Dorns 25 der jeweiligen Aufnahmevorrichtung 22 oder 23 aufsitzt.
In vertikaler Richtung wird dann das Lehrzahnrad 21 mittels
einer Rändelschraube 27 festgelegt.
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Darüber hinaus weist der Messtisch 10 einen zusätzlichen
Linearschlitten 30 mit einer weiteren Aufnahmevorrichtung
für ein
Abrollrad 31 auf, wobei auch der Linearschlitten 30 längsbeweglich
gelagert ist. Die Längsbeweglichkeit
des Linearschlittens 30 steht dabei in einem rechten Winkel
zur Längsbeweglichkeit
der beiden Messschlitten 20, 24. Dabei wird auch
das Abrollrad 31 analog auf den Flansch eines Spanndorns
aufgesetzt und mittels einer weiteren Rändelschraube 32 auf
seine Vertikalposition festgelegt.
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Der vorstehend beschriebene Messschlitten erlaubt
es, vor, während
und nach Prüfung
der Verzahnung 15 mit dem gleichen Messtisch die Kupplungsverzahnung 16 zu überprüfen. Hierzu
wird in analoge Weise die Auslenkung der Messschlitten bzw. Linearschlitten
bei der Rotation des Zahnradprüflings
erfasst und in ein Messsignal umgesetzt, das einer weiteren Auswertung
zugeführt
wird. Die Auslenkungen des Linearschlittens 30 sind proportional
dem Rundlauffehler des Zahnradprüflings 9.
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Dabei werden in analoger Weise die
Rundlauffehler der Kupplungsverzahnung 16 wie auch der Verzahnung 15 erfasst.
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Die Anordnung von einem ersten und
einem zweiten Messschlitten 20 und 24, die vorzugsweise
in unterschiedlichen Abständen
zum zentralen Spanndorn 17 angeordnet sind, erlaubt die
Prüfung
unterschiedlicher Zahnradprüflinge 9 an
ein und demselben Messtisch 10. Darüber hinaus können in
Abhängigkeit
von der jeweils zu prüfenden
Verzahnung 15 unterschiedliche Lehrzahnräder 21 auf
die Aufnahmevorrichtung 23 oder 24 aufgesetzt
werden. Die gilt im übrigen
auch für
die Abrollräder 31,
die analog auf den Linearschlitten 30 aufgesetzt und dort
drehbar gelagert werden.
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In sämtlichen Fällen können gemäß den 4 und 5 hydraulische
oder mechanische Spanndorne zur Aufnahme der Lehrzahnräder 21 eingesetzt
werden. Dabei zeigt 4 einen
mechanischen Spanndorn 35 mit einem Auflageflansch 36,
wobei der Auflageflansch 36 mittels einer Befestigungsschraube 37 gesichert
ist. Der Auflageflansch 36 sitzt auf einer zentrischen
Spannhülse 38,
die auf dem eigentlichen Spanndorn 35 aufsitzt. Der Spanndorn 35 ist
mit weiteren Befestigungsschrauben 28 gesichert. Die Spannhülse ist
ihrerseits mit einer konzentrischen Schraube 29 befestigt.
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Analog kann gemäß 5 die Prüfvorrichtung auch mittels hydraulischer
Spanndorne 39 betrieben werden, wobei hier die Einstellschraube 40' auf einem hydraulischen
Hubzylinder 41 beweglich gelagert ist. Die Spannkraft des
hydraulischen Spanndorns wird mit der Einstellschraube 40' eingestellt.
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Gemäß 6 weist der Messtisch 10 eine Bürste 50 zur
Reinigung der Lehrzahnräder 21 auf. Die
Bürste 50 ist
ebenfalls auf einem verfahrbaren Schlitten 51 angeordnet.
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Vorstehend ist somit eine Prüfvorrichtung 1 für Zahnräder 9 mit
einer Kupplungsverzahnung 16 beschrieben, die es gestattet,
mit ein und derselben Prüfvorrichtung 1 vorher,
während
oder nach der Prüfung
der Verzahnung eines Zahnradprüflings 9 den Rundlauf
der Kupplungsverzahnung 16 zu prüfen.
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- 1
- Prüfvorrichtung
- 2
- Maschinengehäuse
- 3
- Bedienpult
- 4
- Befestigungsarm
- 5
- Standfüße
- 6
- Einlaufband
- 7
- Auslaufbandanlage
- 8
- Auslaufband
- 9
- Zahnradprüfling
- 10
- Messtisch
- 11
- Greifereinheit
- 12
- Markierungsvorrichtung
- 13
- Schaltschrank
- 14
- Wartungsöffnung
- 15
- Verzahnung
- 16
- Kupplungsverzahnung
- 17
- Spanndorn
- 20
- erster
Messschlitten
- 21
- Lehrzahnrad
- 22
- erste
Aufnahme
-
- vorrichtung
- 23
- zweite
Aufnahme
-
- vorrichtung
- 24
- zweiter
Messschlitten
- 25
- Dorn
- 26
- Flansch
- 27
- Rändelschraube
- 28
- weitere
Befestigungs
-
- schraube
- 29
- konzentrische
Schraube
- 30
- Linearschlitten
- 31
- Abrollrad
- 32
- weitere
Rändelschraube
- 35
- mechanischer
Spanndorn
- 36
- Auflageflansch
- 37
- Befestigungsschraube
- 38
- Spannhülse
- 39
- hydraulischer
Spanndorn
- 40
- Einstellschraube
- 40'
- Einstellschraube
- 41
- Hubzylinder
- 50
- Bürste
- 51
- Schlitten