DE2327829A1 - Einrichtung zur automatischen messung von zahnraedern - Google Patents

Description

Einrichtung zur automatischen Messung
von Zahnrädern

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur automatischen Messung von Zahnrädern, insbesondere zum automatischen Messen
von Kreisteilungen, Eingriffsteilungen und Zahndicken an verzahnten Körpern.

Die Kreisteilung und die Eingriffsteilung werden an Zahnrädern und dgl. bekanntlich durch mechanisches Abtasten zweier
benachbarter Zähne, die Zahndicke durch mechanisches Abtasten · der beiden Flanken desselben Zahns mittels entsprechend gestalteter Taster gemessen, nachteilig ist bei diesen Meßeinrichtungen, daß die Tastelemente nach der Messung aus den Zahnlücken herausgefahren, der Prüfling um eine Teilung weiterbewegt und die Taster für die neue Messung wieder in die nächsten Zahnlücken eingefahren werden massen. Dadurch benötigt man zum
Messen sehr viel Zeit, besonders dann, wenn die verzahnten Teile eine große Zähnezahl aufweisen und damit eine höhere Anzahl von Teilungen auszumessen ist. Außerdem muß die Bewegungseinrichtung für die Taster so genau arbeiten, daß diese stets auf die gleiche Tiefe zwischen die Zahnlücken einfahren.

Andere Einrichtungen zum Messen verzahnter Teile sind mit Antriebseinrichtungen versehen, die den Tastern eine sich ständig wiederholende Bewegung in einer geschlossenen Bahnkurve aufzwingen, derart, daß die Tastspitzen zunächst in eine Zahnlücke des lose gelagerten Prüflings eintreten und eine Zahnteilung
weit mitnehmen. An einer bestimmten Stelle der Bahnkurve wird
die Messung durch die Meßtaster ausgeführt.

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Die mit solchen Einrichtungen erhaltenen Meßwerte sind fehlerbehaftet, weil die zur Weiterbewegung der Zahnräder erforderlichen Kräfte vielfach die Meßkräfte, ζ. Τ. erheblich, übersteigen, wodurch sehr große verzahnte Teile nicht einwandfrei aus gernessen werden können.

Es sind auch vollautomatische T eilungspriif einrichtungen bekannt, mit denen der Abstand zwischen 2 Flächen von gerad- und schrägverzahnten Stirnrädern, Schneckenrädern, Teilscheiben, Keilwellen und dergl. durch zwei Taster, von denen wenigstens einer schwenkbar ist, abgetastet werden. Der Prüfling wird durch eine gesonderte Kraftquelle jeweils um eine Teilung weitergeschaltet, während das Teilungsprüfgerät eine hin- und hergehende Radialbewegung ausführt. Die Geschwindigkeiten der Prüflingstransporteinrichtung und die Bewegungseinrichtung der Taster müssen so aufeinander abgestimmt sein, daß die Taster der Prüfgeräte berührungsfrei in die Zahnlücken des Prüflings einlaufen.

Ein besonderer Nachteil für derartige Antriebs- und Meß- . einrichtungen sini die komplizierten und ungleichmäßigen Bewegungsabläufe. Außerdem sind für die Drehbewegung der Prüflinge und die translatorische Bewegung des Tasterpaares getrennte Bauelemente erforderlich, deren Geschwindigkeiten durch eine Zusatzeinrichtung aufeinander abgestimmt sein müssen.

Des weiteren ist ein Zahnradprüfgerät bekannt, das mittels einer drehbaren Meßwelle mit darauf angeordneten axial zueinander verschiebbaren Meßbacken in Form von halbringförmigen Scheiben den Prüfling intermittierend abtastet, wobei das zu prüfende Zahnrad von einem Hauptantrieb über ein Getriebe und die Meßwelle mit Meßbacken über ein stufenloses Getriebe zwei Synchronmotoren

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(Geber und Empfängersynchro) bzw. einen Servomotor angetrieben wird. Neben den erwähnten vielen Antriebseinrichtungen hat dieses &erät den Nachteil, daß sich mit der Zähnezahl des Prüflings auch das Drehzahlverhältnis z?d.schen Prüfling und ileßwelle ändert, da das Übersetzungsverhältnis zwischen Prüfling und Meßwelle gleich der Zähnezahl des Prüflings ist.

Nachteilig an den genannten Meßeinrichtungen für verzahnte Teile ist, daß für die Dauer der Messung der Prüfling stillstehen muß. Die ungleichmäßige Bewegung des Prüflings hat Massenkraft e zur Folge, die Meßfehler verursachen können. Außerdem ist der Aufbau dieser Antriebe und Meßeinrichtungen kompliziert. Für die Drehbewegung des Prüflings und die Bewegung der Taster (translatorisch oder rotierend) siiid gesonderte Bauelemente erforderlieh, deren Geschwindigkeiten durch eine Synchronisationseinrichtung aufeinander abgestimmt sein massen. Den Nachteil, daß der Antrieb des Prüflings und seine Messung von verschiedenen, von einander getrennten Baueinheiten bewirkt wird, beseitigt eine andere bekannte Ausführungsart dieses Zahnradprüfgerätes,. Bei ihr ist an der festen, mit der drehbaren Meßwelle verbundenen Meßbaeke ein ringförmiges Blech so befestigt, daß dieses einen Teil einer Sehraubenwindung bildet und dadurch den Prüfling bei einer Umdrehung der Meßwelle um eine Teilung weüjerbewegt.. Die Steilheit des ringförmigen Bleches ist verstellbar und kann somit der jeweiligen Teilung des Prüflings angepaßt werd-en. fahrend des Meßvorganges berühren die Meßbacken, die entsprechenden Zahnflanken, und während dieses Zeitraums jmxß der Prüfling still stehen. Die Folge ist auch hierbei eine nachteilige ungleichmäßige Bewegung des Prüflings. Außerdem ist

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der Aufbau des Gerätes sehr kompliziert. Zur einwandfreien Messung müssen die I-Ießbacken an ihrer Meß ζ one eine besondere aufwendige Formgebung erfahren, und an dem ringförmigen Blech sind zusätzliche Vorkehrungen zu treffen, damit am Prüfling kein größerer Verschleiß entsteht.

In einem anderen, von Hand zu bedienenden, Zahnradprüf- und -meßgerät wird die Zahndicke bzw. die Zahnliickenweite dadurch gemessen, daß ein Meßzeug in Form einer eingängigen Schnecke zum Eingriff mit dem Prüfling gebracht wird. Durch Drehen der Meßwelle mit Ivleßzeug wird der Prüfling während einer Umdrehung des Meßzeuges derart abgetastet, daß die Zahnflanken zweier benachbarter Zähne bzw. ein und derselbe Zahn des Prüflings in regelmäßigen Abständen von Meßflächen, die am Umfang des Schneckenganges gleichmäßig verteilt angeordnet sind, berührt werden. Diese Ließ einrichtung weist vor allem den Nachteil auf, daß die Bewegung des Meßzeuges von Hand und nicht gleichmäßig erfolgt und nur die Meßgrößen Zahndicke und Zahnlückenweite direkt gemessen werden, während andere Bestimmungsgrößen (z.B. t , t ) errechnet werden müssen. Schließlich ist die Herstellung derartiger schneckenförmiger Meßzeuge mit am Umfang aufgesetzten Meßflächen schwierig und sehr aufwendig. Um die mit ungleichmäßigen Bewegungen des Prüflings und des Meßzeuges verbundenen Nachteile zu vermeiden, wurden Zahnradprüfgeräte mit zwei- oder mehrfach geteilter Meßschnecke entwickelt. Dabei besteht die zweigeteilte Meßschnecke aus zwei Schneckenteilen, von denen der eine bewegliche Teil gegen den festen Schneckenteil axial frei verschiebbar ist. Der feste Schneckenteil weist entweder eine Hohlwelle auf, in der die massive Welle des beweglichen Schneckenteils mittels Wälzlagern

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gelagert ist, oder der bewegliche Schneckenteil sitzt auf einer Buchse, die auf der massiven Welle des festen Schneckenteils gleiten kann. In beiden Fällen ist ein Ende des beweglichen Schneckenteils, das mit seinem Meßschneckengang mechanisch an die zu prüfende Zahnflanke herangezogen bzw. herangedriickt wird, entweder direkt oder über Zwischenglieder mit einem Meßgerät, z. B. einem Peinzeiger, verbunden, der Abweichungen der jeweiligen Meßgrößen anzeigt oder registriert. Der feste Schneckenteil dient dem Transport des Prüflings und liegt mit seiner Schraubenfläche ständig an einer Zahnflanke des jeweils zu messenden Zahnes an. Diese Art von Zahnradprüfgeräten hat den Nachteil der teuren und sehr schwierigen Herstellung infolge notwendigen Aufschneidens einer Meßschnecke. Des weiteren haftet den geteilten Meßschnecken der Nachteil an, daß eine bestimmte Meßschnecke nur für einen Modul und nur zur Messung einer Bestimmungsgröße der Verzahnung, z. B* nur der Kreisteilung, angewendet werden kann. Es massen also soviel teure Meßschnecken vorhanden sein, wie Moduln vorkommen, wobei sich die erforderliche Anzahl außerdem noch mit der Anzahl der zu prüfenden Bestimmungsgrößen vervielfacht.

Zweck der Erfindung ist es, mittels einer einfachen, störunanfälligen und billigen Meßeinrichtung an verzahnten Teilen, insbesondere Zahnrädern mit verschiedenen Moduln sowohl Teilungen als auch Zahndicken automatisch schnell und mit geringer Meßunsicherheit messen zu können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine automatische arbeitende Meßeinrichtung mit Schnecke zur Teilungs- und Zahndickenmessung an verzahnten Teilen, insbesondere Zahnrädern, zu schaffen, die gleichzeitig den Prüfling gleichmäßig antreibt,

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wobei für verschiedene Moduln nur zwei typisierte Teile auf einfache Weise auszuwechseln sind.

Brfindungsgemäß wird diese Aufgabe mittels einer automatisch arbeitenden Meßeinrichtung mit Schnecke zur Teilungs- und Zahndickenmessung an verzahnten Körpern, insbesondere Zahnrädern, wobei die Meßeinrichtung gleichzeitig den Prüfling gleichmäßig antreibt, dadurch gelöst, daß sie im wesentlichen aus einem um seine Längsachse drehbaren Grundkörper, einer Antriebswelle, einem auf letzterer fest angebrachten schneckenförmigen Tastelement, vorzugsweise einer Schneckenhiilse für einen bestimmten Modul, und einem Führungsteil, vorzugsweise einem Meßbolzen mit daran befestigtem Tastbolzen besteht. Der Tastbolzen ragt durch eine Öffnung oder Ausnehmung der Schneckenhülse hindurch und ist entlang der Grundkörperlängsachse verschiebbar, wobei seine Verschiebung über den Meßbolzen auf ein handelsübliches Meßgerät, z. B. einem Peinzeiger, übertragen wird. Zur starren Verbindung des Grundkörpers mit der Antriebswelle ist eine Befestigungseinheit in Gestalt einer Überwurfmutter vorgesehen, die vorzugsweise aus zwei Halbschalen und einem Gewindering zusammengesetzt ist. Die Schneckenhülse ist gegen eine andere Schneckenhülse je nach dem geforderten Modul auswechselbar und mittels eines Gewinderinges auf dem Grundkörper befestigt. Die Schnecke der Schneckenhülse kann ggf. ein dem Flachgewinde ähnelndes Profil, das am Gewindekopf abgerundet ist, oder ein dem Bezugsprofil des zu messenden Zahnrades entsprechendes Profil aufweisen.

Der Tastbolzen ist auswechselbar mit dem Meßbolzen verbunden, wobei letzterer seitlich aus dem Grundkörper herausragt

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und mit einer Tastfläche - z. B. einer Halbkugel - ausgestattet ist, die von einem Meßgerät, z. 5. einem Feinzeiger, Keßuhr und dgl. angetastet wird, wodurch die Stellung bzw. Verschiebung des Tastbolzens meßbar ist. Tastbolzen mit Keßbolzen sind gegenüber dem Grundkörper gegen Verdrehen gesichert.

Der Tastbolzen wird über den Meßbolzen durch federnde Elemente z. B. eine Druckfeder, die zwischen einem Bund des jVIeßbolzens und einer abschließenden Kappe gespannt ist, in eine der beiden Grenzlagen, die durch feste oder justierbare Anschläge, z. B. zwei Anschlagschrauben, fixiert sind, gedruckt. Das Andrücken des Tastbolzens in eine der Grenzlagen kann über den Meßbolzen auch durch Auswechseln der Kappe gegen einen auf der Stirnseite des Gehäuses aufliegenden Ring und einem äußeren Klemmring erreicht werden.

Mittels eines von Hand zu betätigenden Schaltelementes, z. B. eines Schaltschiebers, kann der Tastbolzen in einer der beiden Grenzlagen umgeschaltet werden.

Diese Einrichtung hat den Vorteil, daß sie eine präzise schnelle und selbsttätige Messung von Zahnrädern gestattet. Mit ihr können sowohl geradverzahnte als auch schrägverzahnte Räder sowie Kegelräder und andere verzahnte Körper, z. B. Keilwellen automatisch gemessen werden. Die zur Anpassung an verschiedene Moduln der Zahnräder oder verschiedene zu prüfende Bestimmungsgrößen auszuwechselnden Teile sind sehr einfach und somit billig herzustellen. Die fliegende Aufnahme des Grundkörpers auf der Antriebswelle und die Gestaltung der auszuwechselnden Teile erlauben ein schnelles Auswechseln.

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Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen:

Pig. 1 einen Schnitt durch die Meßeinrichtung zur Kreisteilungsmessung,

Fig. 2 einen Teilschnitt mit Schneckenprofil und

Tasterform für die Eingriffsteilungsmessung,

Fig. 3 einen Teilschnitt mit Anordnung der Anschlagschraube und der Druckfeder zur Zahndickenmessung.

Ein G-rundkörper 1 besitzt auf einer Seite eine keglige Bohrung, mit der er auf dem Kegelzapfen einer Antriebswelle 6 sitzt, und wird von einer Überwurfmutter, bestehend aus einem Gewindering 3 und zwei Halbscheiben 2 , gehalten. Auf den G-rundkörper 1 ist eine Schneckenhülse 11 gesteckt, deren richtige 'Winkelstellung zu einem Tasterbolzen 5 durch einen Stift 13 fixiert ist und die von einem weiteren G-ewindering gehalten wird. Im Grundkörper 1 ist als verschiebbares Teil ein Meßbolzen 4 geführt, der den Tastbolzen 5 trägt. Die Verbindung zwischen Tastbolzen 5 und Meßbolzen 4 besteht aus einer Kegelpassung mit Verschraubung. Bei abgezogener Schneckenhülse 11 wird die Schraube von außen zugängig, so daß der Tastbolzen 5 leicht ausgewechselt werden kann.. Durch einen Führungsbolzen 7 wird verhindert, daß sich der Meßbolzen 4 gegenüber dem Grundkörper 1 drehen kann. Eine Druckfeder 9 drückt den Meßbolzen 4 in Verbindung mit einer Kappe 10 nach einer Seite, wobei die Endlage des Meßbolzens

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durch eine Anschlagschraube 8 bestimmt wird. Der IJeßbοIzen trägt am äußeren Ende achsmittig eine Kugel 14, von der die jeweilige Stellung bzw. die Verschiebung des Meßbolzens 4 axf ein Meßgerät übertragen werden muß.

Die Messung geht nun so vor sich, daß die Antriebswelle z. B. von einem Motor in eine gleichmäßige Drehung versetzt wird. Die Schnecke der Schneckenhülse 11 treibt dabei den ebenfalls drehbar gelagerten, abgebremsten oder durch einen Ge-. wichtszug gegen die Schnecke gedrückten Prüfling an, der zuvor in eine solche Lage zur Meßeinrichtung gebracht wurde, daß der Tastbolzen 5 und die ihm benachbarte Zone der Schneckenflanke der Schneckenhülse 11 jeweils benachbarte Zahnflanken des Prüflings in Teilkreisnähe berühren. Bei jeder Umdrehung der Meßeinrichtung kommt der mit umlaufende Tastbolzen 5 einmal kurzzeitig mit der entsprechenden Zahnflanke des Prüflings in Berührung und erfährt dadurch eine Verschiebung entgegen der Federkraft. Der Umkehrpunkt dieser Verschiebung, deren Verlauf mit einem Meßgerät angezeigt oder aufgezeichnet werden muß, stellt den jeweiligen Meßwert für die betreffende Teilung oder Zahndicke dar.

Zur Messung der Zahndicke ist, wie in Fig. 3 dargestellt, an Stelle der Kappe 10 (Fig. 1) ein Ring 15 mit einer Anschlagschraube 16 am Grundkörper 1 angeschraubt, die Feder umgesteckt und auf dem Meßbolzen 4 noch ein Klemmring 17 befestigt.

Nach Fig. 1 ist das Schneckenprofil der Hülse 11 als Flachgewindeprofil mit abgerundetem Kopf ausgeführt und der

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Tastbolzen 5 ist an seinem äußeren Ende kugelförmig. Diese Ausführung gestattet die Messung von Kreisteilung und Zahndicke. Zur Lies sung der Eingriffsteilung evolventenverzahnter Räder sind, wie in Fig. 2 gezeigt, eine Sehneckenhülse 11 mit einem dem Bezugsprofil des Prüflings entsprechendem Profil und ein an seinem äußeren Ende kegliger Tastbolzen 5 zu verwenden.

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Claims (4)

Patentansprüche

1. Einrichtung zur automatischen Messung der Teilung und Zahndicke von verzahnten Körpern, insbesondere von Zahnrädern, die gleichzeitig den Prüfling gleichmäßig antreibt, dadurch gekennzeichnet, daß sie im wesentlichen aus einem um seine Längsachse drehbaren Grundkörper (1), einer Antriebswelle (6), einem mit dem Grundkörper (1) lösbar verbundenen schneckenförmigen Tastelement, vorzugsweise einer Schneckenhülse (11) für einen bestimmten Modul und einem mit einem im Grundkörper (1) leicht verschiebbaren Führungsteil, vorzugsweise einem Heßbolzen (4) verbundenen, entlang der Grundkörperlängsachse verschiebbaren Tastbolzen (5), der durch eine Öffnung oder eine Aussparung der Schneckenhülse (11) hindurchragt und dessen Verschiebung über den. Heßbolzen (4) auf ein handelsübliches Meßgerät, z. B. einen Feinzeiger, übertragen wird, besteht, wobei Befestigungselemente, vorzugsweise eine aus zwei Halbscheiben (2) und_ einem Gewindering (3) zusammengesetzte Überwurfmutter zur Befestigung des Grundkörpers (1) auf der Antriebswelle (6) bzw. ein Gewindering (12) zur Verbindung der Schneckenhülse (11) mit dem Grundkörper (1) vorgesehen sind.

2. Einrichtung nach Anspruch.1, dadurch gekennzeichnet, daß die gleichzeitig den Antrieb des Prüflings verursachende Schneckenhülse (11) auswechselbar ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, ■ daß der Tastbolzen (5) auswechselbar mit dem Meßbolzen (4) verbunden ist, wobei letzterer an einer Seite des Grundkörpers (1) herausragt und eine Fläche aufweist, die von einem Meßgerät -

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z.B. einem Peinzeiger - angetastet wird, und daß der Tastbolzen (5) mit dem Ivleßbolzen (4) gegenüber dem Grundkörper (1) gegen Verdrehen gesichert ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 1 und 3> dadurch gekennzeichnet, daß der Tastbolzen (5) durch eine Feder, z. B. eine Druckfeder (9)> wahlweise durch Auswechseln von Teilen, vorzugsweise einer Kappe (10) gegen einen Ring (15) und einen Klemmring (17)> in eine der beiden (linke oder rechte), durch feste oder justierbare Anschläge, z. S. Anschlagschrauben (8; 16), begrenzte Endlagen gedrückt wird.

5. Einrichtung nach den Ansprüchen 1, 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Tastbolzen (5) mittels eines von Hand zu betätigenden Schaltelenientes, z. B. eines Schaltschiebers in eine der beiden, durch Anschläge begrenzte Endstellungen umschaltbar ist.

6. Einrichtung nach den Ansprüchen 1, 3, 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnecke der Schneckenhülse (11) ein dem Flachgewinde ähnelndes Profil aufweist, das am G-ewindekopf abgerundet ist und daß der Tastbolzen (5) an seinem äußeren Ende kugelförmig ist.

7« Einrichtung nach den Ansprüchen 1, 3, 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneckenhülse (11) ein Profil entsprechend dem Bezugsprofil des zu messenden Zahnrades aufweist und daß der Tastbolzen (5) an seinem äußeren Ende kugelförmig ist.

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