DE2364916A1 - Zahnflankenpruefgeraet - Google Patents
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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 Signalef
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 7t 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;
9832/037
jr.-
2384916
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 Art?,eirere-rät 27 ersichtlich -
S098W0372 ^
2364918
Soll die Kaiirasehräge der Flanke 28 geprüft werdent- 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-
SO 983a/0372
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
509832/Ö372
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.
509832/0372
Claims (3)
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
SO 9832/0372
OPlGlNAa-
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.
509332/0372
Le erse,i te
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