DE2364916A1

DE2364916A1 - Zahnflankenpruefgeraet

Info

Publication number: DE2364916A1
Application number: DE19732364916
Authority: DE
Inventors: Oskar Maag
Original assignee: Maag Zahnrader und Maschinen AG
Current assignee: Maag Zahnrader und Maschinen AG
Priority date: 1973-09-14
Filing date: 1973-12-28
Publication date: 1975-08-07
Also published as: JPS5057469A; GB1476520A; FR2244157A1; CH563566A5; FR2244157B1

Description

Die Erfindung betrifft ein Prüfgerät mit Taster für das Prüfen der Flankou an Zahnrädern mittels elektroniücher Mittel, Die Messwerte trerdsn ciabsi^vorzugsweise al:-3 digitale Signale_f evii.et.i Rechner cu^ifüliTt _f der sio eritaprechencl dem Forttichj :l tt de:c Reiiv-ivuovre^ung mit durch ein Programm eingege^enen SoIlv&rt:en vcr^-.'Uiicht uiid die Soli-Ist-Differena ermittelt.

Bei einf;va bekannten. Zs.hnrädi).^v>ufgqz^<ät ist das au prüfende Zahnrad !kit etn^r Gzündkreiösoheibs fest gekuppelt» äie auf einem ortsfesten Wälallnaal abrollt« Ein auf einer ortsfesten Unterlage angeordneter Taster, desaen TastpVinkt am Ausgangspunkt des .Kvclvcnten-Profilo auf dem G-rundkreis mit dem Borührungapunkt von Grundkr<iisscheibe und Wälzlineal übereinstimmt, schlägt bei Abvrcichung des Sahnprofils von der Evolvente wahrend ö.ou Abrollens des Prüfracles aue und zeigt damit die Differenz swisehen Zahnpr-ofil und theoretischei- Evolvente an.

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BAD ORiGiNAU

Solche Geräte eignen sich jedoch nur für das Prüfen von Zahnrädern mit begrenztem Durchmesser, etwa bis zxx einem Meter oder wenig mehr, da einerseits die Grundkreisscheibendurchmesser aus werkßtattechnisehen und Präzisionsgründen nicht beliebig gross hergestellt werden können, und andererseits das Gewicht des auf dem Wälzlineal abrollenden Prüfrades nicht beliebig gross sein darf. Diese Einschränkungen sind auch bei Geräten gegeben, deren Grundkreis mit Hebelübersetzungen und Hilfsschlitten einstellbar ist.

Zum Prüfen von Profilen grösserer Zahnräder sind auch Geräte bekannt, bei denen ein G-rundkreissegment auf einem ortsfesten Prüfrad befestigt wird und das Bvolventenprofil darm mit einem Taetcr geprüft wird, dessen Unterlage mit einem Walsiineal auf dem Grundkreissegment abrollt. Solche Grundkreissegmente sind jedoch kostspielig und nur für einen gans bestimmten (xrundkreis verwendbar^ nicht leicht in bezug auf die Achse dss zu prüfenden Zahnrades 2-entr.i.erbar, und das Abrollen dos Gerätes ist nicht zuletst wegen dessen Grosse nicht leicht: .beherrschbär, ho dass auch hier die Prüfraddurchmesser praktisch beschränkt sind.

Schliööslich ist ein Zahnradprüfgerät· der eingangs beschriebenen Gattung bekannt, bei dem die Drehung des zu prüfenden Zahnrades mit einem Winkelgebor erfasst und die zugehörige Linearbewegung des Tasters mit einem Lineargeber gemese.cn wird.. Die Impulse des Winkolgebers und des .Lineargebers. werden einem Digitalrechner zugeführt, der die Messwerte mit der theoretischen Evolvente

ORISEMAL

vergleicht und die errechneten Abweichungen digital oder analog aufzeichnet. Die notwendige Drehung des Prüfrades setzt jedoch auch hier Grenzen in Durchmesser und' Gewicht (japanische Atislegeschrift 18 790/1972).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine wirtschaftliche Möglichkeit zu schaffen, die Profile und die Zahnschräge von praktisch beliebig grossen und schweren Zahnrädern zu prüfen.

Diese Aufgabe ist mit einer Vorrichtung der eingangs beschriebenen Gattung erfindungsgernäss dadurch gelöst, dass auf einem vom Prüfrad unabhängigen Prüfgerät in einem räumlichen Koordinatensystem Rechner entsprechende Servomotoren auf einer vorbestimmten Bahn steiiern und mit Strichplatten die Position der Mesöschlitten für das Prüfen der Zahnflanken an einem faststehenden Zahnrad ermittelt werden.

Mit einer solchen Vorrichtung können nicht nur Kvolventenprofile geprüft werden, sondern auch andere Profile, die sieh in mathematischer Form ausdrücken lassen.

Weitere ErfiruUmgsmerkraale ergeben sich aus-den-Urvteransprüchen.

Die Erfindung vj.rd im folgenden anhand schematischer Zeichnungen von svrei Ausführungsbeispielen in weiteren Einzelheiten erläiitert* Es zeigt: ■ .

Pig. 1 eine erste Ausführungeform mit je einem Servomotor für jfido.der drei Koordinatenriolitungen in perspektivischer und beispielsweise? Darstellung;

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Fig. 2 eine zweite Ausführungaform mit zwei Servomotoren für je eine Koordinatenricbtung und für die dritte Koordinatenrichtung eine Feder als ein Mittel für das Aufbringen einer ungesteuerten Hilfskraft; dabei ist nur der obere Teil des Prüfgerätes in perspektivischer Ansicht beispielsweise dargestellt, der untere Teil ist identisch mit der Fig. 1.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform ist auf einer Verzahnungsmaschine 1 eine Grundplatte 2 des Prüfgerätes befestigt.. Diese steht in festgelegter Stellung zu einem Werk·- stückzentrura J5 eines Werkstücks 4<- Xn einer Führung 5 der Grundplatte 2 ist oin Ständer 6 ala Me ds schlitten in der Kcordinatenriclitung y verschiebbar angeordnet. Der Ständer 6 bei β it zt eine Führung 7_t in der ein Vertilcalschl.itten 8 als weiterer Mobsschlitteu in a-Richtung verschiebbar vorgesehen ist. Dieasr Vertikalp.chlitten 8 weißt eine Führung 9 auf, in der ein Horisonτalschlitten 10 als dritter Messschlitten in. x-Richtung verschiebbar angeordnet ißt. In diesem Horizontalschlitten 10 i&t ein 'lasier 3.1 befestigt-. Pieser Taüter 11 weist einen Fühler* 12 auf, der in Richtung f beweglich ist, dessen Ausgangs-^ Htellung jedoch identisch ist mit dem Hullpuirlct des angenortüacnen Kpordin.p.tenoysteiQ x-y-s.

Für jode diener KoordinEitenrichtungen x, y und ζ ist je ein Servomotor vorgesehen, nämlich

ein Servomotor 13, der über eine Spindel 14 den Ständer 6 in y-Richtung bewegt;

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jr.-

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dann exit SsrvojKGtar· 1,5,, der über eine Spindel IG den

8 in "z-Rlcktwng bewegt xind schlles.3llch

ein Servomotor 17* eier über eine Spindel IS den Horizontal

ο -

schlitten 10 In x-RIchtung bewegt.

Vielter 1st.für jede der Koordlöatenrlchtungen x, y und ζ je ein Strlchmassstab und- eine Strichplatte vorgesehen ^. näcilich:

für die y—Richtunsg: ein Strlcteassstab 19> befestigt auf der Grundplatte 2 und eliiö Strichplatte 20, befestigt i Ständer 6y

für die a-Richttms; ein Strlchise.sBstab 21^ befestigt auf dem Ständer 6 wad ein·ο 8trlchp.lu.tte 22. befestigt Eus. Yertikaleehlltten Bi

für· die x-lLlciituri^ ein Strichmascstab 25, befestigt am Horip>o3ritalsch.T.ittea. 10 uud eiue rJtrichplatfce 24 _f befestigt titi Vere-ikalschllttsn .8»

Am Piiiiiremt- angeschlossen Ist ein elektronisches Steuergerät 25, daröio. ansfchllesseBd eis Eechnsr 26 und ein Anzeigegerät 27.

Für die Prüfung dös Stirnprofils einer Planke 28 dea Werkstückö 4 steuert eier Rechtler 26 mit Hilfe eines eingegebenen Programms über das elektronische Steuergerät 25 die Servomotoren 1> und 17 aufgrund der eingegebenen Daten für das Stirxipvofil mit Hilfe der Striehmaesstäbe 19 und 23 hzti, der Strichplatbeji 20-und 24. Iveichi das Stimprofil voia eingegebenen Sollwert ab, dann schläft dor Fühler 12 in f-Richtung aus und die entsprechende Abweichung de-3 lij t—sie f-tes vorn Soll-W^rt wird'im Ar_t?,eirere-rät 27 ersichtlich -

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Soll die Kaiirasehräge der Flanke 28 geprüft werden_t- dann steuert der Rechner 26 über das elektronische Steuergerät 25 den Servomotor15 nsit konstanter Geschwindigkeit in z—Sichtung» wobei die jeweilige Stellung des Fühlers 12 mit Hilfe des Strich— massstabes 21 und der Strichplatte 22 ermittelt wird* Gleichseitig werüen die beiden Servomotoren 13 und 17 über den Rechner 26 und- das Steuergerät 25 so bewegt, dass der Fühler 12 sich auf einer der Zaimschrage entsprechenden Schraubenlinie bewegt. Allfällige Abweichungen, der Flanke 28 von der gewünschten Forra werden durch Ausschlag des Fühlers 12 in f~Richtung im Anzeigegerät 27 si ehtbar gemacht .·

Im Priasip ist es reit dem beschriebenen Prüfgerät auch möglich _f durch entsprechende Eingaben im Rechner beliebige Kombinationen von Profil 'and 7*cihiitichräge zu prüfen.

Da die Abweichungen dar Flanke 28 in f-.Richtung gesessen vnd diese f-RiehtuBg nicht immer senkrecht zur Zahnflanke steht, können die ICorrektur-vrerte des Unterschiedes zwischen f-Richtung !Kid einer Richtung senkrecht 2-ur Flanke ebenfalls in der Eingabe in den Rechner berücksichtigt werden« Doch wird dies in den leisten 'Fällen kaiua nötig sein, da bei der Beziehung

f = f · cos si

die Differenz zwischen der Abweichung in f-Richtung und der Abweichung f senkrecht zur Flanke vernachlässigbar klein ist ^ Dor V/inte!£-£. stellt dabei die Abweichung der Fülllerausschlag-

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richtung zur Senkrechten auf die Flankenfläche im Prüfpurxkt dar. - '

Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsforra ist der untere Teil des Prüfgerätes identisch mit dem in Fig. 1 gezeigten Gerät.

Der Horizontalschlitten 10 wird nun jedoch nicht vom Servomotor 17 und Spindel 18 bewegt, sondern von einer Feder 30 als Mittel für das Aufbringen einer ungeeteuerten Hilfskraft. Diese Feder 30 zieht den Horj.zontalschlitten 10 unter leichtem Druck über den daran starr befestigten Taster 11 und den ebenfalls starr daran befestigten Fülller 12 in Richtung χ an die Flanke 28, da der eine Befeatigungspurikt der Feder 30 am Vertikalschlitten 8 und der andere Befestigungapunkt am HoriKontalüchlitten 10-befestigt ist.

Für die. Prüfung des Stirnprofils der Flanke 28 zieht der Servomotor 13 über die Spindel 14 den Fühler 12 horizontal über die Flanke 20. Daboi werden über die Strichplatten 20 und 24.die Istpunkte dec StirnprcfilE über den Rechner 26 mit den eingegebenen Sollpunlcten reiflichen und im Anzeigegerät 27 sichtbar gemacht.

Für die Prüfung der Zalmschräge der Flanke 28 auf einem bestimmten Zylinder - als meistens zweckmässigste Prüfung steuert der Rechner 26 über das elektronische Steuergerät 25 d-en Servomotor 15 mit konstanter Geschwindigkeit in z-Richtung} die jeweilige Stellung des Fühlers 12 wird mit Hilfe des Strich-

BAD OBtGlNAL

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masSBto.bes· 21 und der Strichplatte 22 ex-mittelt. Gleichzeitig wird der Servomotor 13 über den Rechner 26 und das Steuergerät 25 so bewegt, dass der Fühler 12 sich auf einer der Zahnschrägo entsprechenden Schraubenlinie, d.h. auch auf dem angenommenen Zylinder bewegt. Durch den Federdruck der Feder 30 liegt der. \ Fühler \2 an der Flanke 28 an, wobei über den Strichmassstab und die Strichplatte 24, sowie das eingegebene Programm die Ietpunkte der Zahnschräge über den Rechner 26 mit den Sollpunkten verglichen werden. Die Abweichung wird als Differenz im Anzeigegerät sichtbar gemacht.

Vorteilhaftervreise wird die Lage des Fühlers bzw. des Tasters mittels kapazitiver Abtastung der Strichplatten ermittelt, ob kann aber auch optische oder eine andere Abtastung in Frage kommen.

Bei den beschriebenen Beispielen wurde ein aus drei zueinander senkrecht stehenden Koordinatenriehtungen bestehendes Koordinatensyatem angenommen. Es ist aber auch möglich, dass ein anderes Koordinatensystem gewählt wird, z.B. in der Horizontalebene ein Polarkoordinatensystem.

Dadurch, dass daa Prüfgerät vom Prüfrad unabhängig ist und das Prüfrad während der Prüfung der Zahnflanken stillsteht, ist es möglich, beliebig grosse und beliebig schwere Zahnräder sowohl im Stirnprofil, in der Zahnschräge oder beliebigen Bahnen auf der Verzahnungsraaschine selbst oder später zu prüfen.

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Claims

1J Zahnflankenprüfgerät, mit an den Zahnflanken eines Werkstücks entlang bewegbarem Taster und ΑμβΜ.β-Γΐυ^ von Keiiergebnissen durch einen elektronischen Rechner, dadurch g e k e η η zeichnet , daß der Taster (11) auf einem von drei in einem räumlichen Koordinatensystem verstellbaren Meßschlitten (6, 8, 10) angeordnet ist_} die zum Bewegen des Tasters (11) auf einer vorbestimmten Bahn durch je einen Motor (Servomotor 13, 15, 17) entsprechend einem vorgegebenen Programm antreibbar sind, und als Profil- und/oder Schrügun^sfahler der abgetasteten Zähn-fl&.nke (28) die Auslenkung eines am Taster (11) geron eine Rückstellkraft beweglich gehaltenen Fühlers (12) meßbar int.

2. Zahnflankenprüfgerät mit an dein Zahnflanken eines vfey-r.-stücks entlang bewegbarem Taster und Auswertung von Meßergobnissen durch einen elektronischon Rechner, dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t , daß der Taster (11) auf einem von drei in einem räumlichen Koordinatensystem verstellbaren KeiJscalittsu (6, Oj 10) angeordnet ist, von denen zuai bewegen"des Tasters (11) auf einer vorbestimmten Bahn zwei Meßschlitten (6, 8) durch Jo einen Motor (Servomotor 13? 15) entsprechend einem vorgagebenon Programm antroibbar sind, und als Profil- und/oder ßchi'ä-gungsfehler der abgetasteten Zahnflanke (28) die Abweichung des dritten, durch eine Vor spann vor richtung (j?eder I/O) im Sinns des Anliegens des Tasters (11) an der Zahnflanke (28) belasteten Meöschiittens (10) von einer im Programm entsprechend der jeweiligen, üteilung des ersten und zweiten"pießschlittens (6 und B) vorgegebenen Sollstellung meßbar ist.

3. Zahnflimkenprufgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch

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gekennzeichnet , daß die Motoren (Servomotoren 13, 15j 17) von einem Steuergerät (25) entsprechend einer vom Rechner (26) ermittelten Abweichung der von einem Lineargeber (Strichplatte 20, 22, 24) festgestellten Iststellung des zugehörigen Mei3schlittens (6, 8, 10") von einer im Programm vorgegebenen Sollstellung steuerbar sind.

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