DE2504858C3

DE2504858C3 - Lehrzahnrad

Info

Publication number: DE2504858C3
Application number: DE2504858A
Authority: DE
Inventors: Toshiaki Okazaki Akamatsu; Mitsuyuki Bito; Masahiko Yasugi
Original assignee: Toyota Jidosha Kogyo KK
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1974-09-21
Filing date: 1975-02-06
Publication date: 1979-04-19
Also published as: US3952418A; JPS5141469U; JPS555924Y2; DE2504858A1; DE2504858B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Lehrzahnrad zum Prüfen des Zahnflankeneingriffs nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein bekanntes Lehrzahnrad dieser Art verwendet zum Oberprüfen des Zahnflankeneingriffs beim Abwälzen mit Kontaktanschlüssen versehene Zähne, an deren Flanken leitendes und isolierendes Material parallel zueinander lamellenförmig angeordnet sind. Dieses bekannte Lehrzahnrad kann jedoch den Zahnflankeneingriff lediglich in einer einzigen Richtung überprüfen, jedoch nicht in einer hierzu senkrechten Richtung. Ferner ist es mit dem herkömmlichen, lameliierten Lehrzahnrad, bei dem der Abstand zwischen den leitenden Schichtungen wegen technischer Grenzen bei der abwechselnden lamellenförmigen Anordnung von Metalleiter und Isoliermantel mindestens 1 mm sein muß, schwierig, eine Untersuchung des Zahnflankeneingriffs selbst in dieser genannten Richtung mit ausreichender Genauigkeit vorzunehmen. Darüber hinaus ist ein herkömmliches lamellenförmiges Lehrzahnrad, das in üblicher Weise mit Harz isoliert ist, einer beträchtlichen Reduzierung der Priifgenauigkeit wegen der thermischen Ausdehnung oder thermischen Deformation des verwendeten Harzes unterworfen, so daß es notwendig ist, diese Lehre bei einer bestimmten zu überwachenden Temperatur zu verwenden. Aus diesen Gründen sind die herkömmlichen Lehrzahnräder zum Prüfen des Zahnflankeneingriffs für die Massenproduktion von Zahnrädern mit hoher Meßgenauigkeit unbefriedigend.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, ein Lehrzahnrad zum Prüfen des Zahnflankeneingriffs von rotierenden Zahnrädern zu schaffen, das den Zahnflankeneingriff sowohl parallel als auch senkrecht zur Flankenlinie gleichzeitig und mit hoher Genauigkeit und ohne Zuhilfenahme einer Impulssteuerung mittels eines Kleincomputers oder ähnlichem prüfen kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs I angegebenen Merkmale gelöst

Das erfindungsgemäße Lehrzahnrad kann somit die strengen Anforderungen, die bei der Entwicklung derartiger Lehren zum Überprüfen des Zahnflank^neingriffs gefordert werden, erfüllen. Da dieses Lehrzahnrad den Zahnflankeneingriff in zwei zueinander senkrechte Richtungen gleichzeitig überprüfen kann, kann diese Prüfung mit höherer Genauigkeit ausgeführt werden. Ferner ist sein Einsatz von. der Umgebungstemperatur

is unbeeinflußt und unabhängig. Darüber hinaus macht das Lehrzahnrad nach der Erfindung die Massenproduktion von Zahnrädern mit einheitlicher Maßgenauigkeit in beiden Richtungen möglich.

Aus der GB-PS 12 20 783 und der US-PS 29 77 533

sind Profillehren bekannt die zur Prüfung des Profiles eines Turbinenschaufelblattes dienen. Im ersten Falle ist diese Profillehre an ihrer dem zu prüfenden Schaufelblatt gegenüberliegenden Oberfläche zwar mit in zwei zueinander senkrechten Koordinaten angeordneten Meßstellen in Form von Kondensatorplatten versehen, die von einer Deckschicht überzogen sind. Bei der Prüfung wird das zu überprüfende Schaufelblatt jedoch in einem bestimmten konstanten Abstand der Profillehre gegenüber angeordnet Dabei bildet das Schaufelblatt die andere Kondensatorplatte, die allen in den Koordinaten angeordneten Kondensatorplatten gemeinsam ist Bei der Profilprüfung wird entsprechend den unterschiedlichen Kapazitäten der einzelnen Kondensatoren die Abstandsänderung in einzelnen Bereichen gemessen und dabei die Profilabweichung des zu überprüfenden Schaufelblattes festgestellt

Im zweiten Falle wird das Schaufelblatt zwischen mehreren im Abstand angeordneten Meßblöcken gelagert, die je eine Reihe von Kcrrtaktstiften besitzen, die so angeordnet sind, daß ihre Spitzen die gewünschte Profilkontur grob nachzeichnen. Während der Messung werden die Meßblöcke von beiden Seiten an das zu überprüfende Schaufelblatt herangeschoben, bis die Spitzen der Meßstifte das Schaufelblatt berühren. Bei Abweichungen vom gewünschten Profil, das durch die Anordnung der Meßstifte vorgegeben ist, entsteht zwischen dem Meßstift und dem gegenüberliegenden Oberflächenpunkt des Schaufelblattes ein Spalt, der dadurch bestimmt w>rd, daß der bei Anlegen einer

Spannung an die Meßstifte bzw. das Schaufelblatt im Luftspalt auftretende Lichtbogenstrom gemessen wird. Anders als bei der Erfindung erfolgt bei beiden Fällen

die Prüfung im stationären Zustand von Profillehre und zu prüfendem Körper; jede Profillehre hat ein dem zu prüfenden Körper komplementäres Profil, so daß nur Körper mit ein und demselben Profil geprüft werden können; die Prüfung erfolgt nicht durch direkten allflächigen Berührungskontakt, sondern durch Abstandsbestimmungen, und diese bekannten Profillehren sind nur für relativ große Körper und damit zur Messung von nur relativ weit auseinanderliegenden Oberflächenpunkten geeignet.

Weitere Einzelheiten und Ausgestaltungen der Erfindung sind der folgenden Beschreibung zu entnehmen, in der die Erfindung anhand der in der Zeichnung dargestellten Atisführungsbeispiele näher beschrieben und erläutert wird. Es zeigt
F i g. 1 in schematischer perspektivischer Ansicht und

in vergrößerter Darstellung einen Zahn einer herkömmlichen, lamellenförmigen Lehrzahnrades zum Prüfen des Zahnflankeneingriffs, senkrecht zur Flankenlinie,

F i g. 2 in schematischer perspektivischer Ansicht und in vergrößerter Darstellung einen Zahn eines Lehrzahnrades zum Prüfen des Zahnflankeneingriffs parallel zur Flankenlinie,

Fig.3, 4, 6 u. 7 in schematischer perspektivischer Ansicht und in vergrößerter Darstellung jeweils einen Zahn eines Lehi/ahnrades gemäß mehreren Ausführungsbeispiele der Erfindung zum Prüfen des Zahnflankeneingriffs parallel und senkrecht zur Flankenlinie,

F i g. 5 einen Schnitt längs der Linie A-A der F i g. 4, F i g. 8 einen Schnitt längs der Linie B-Bder F i g. 7,

F i g. 9 in schematischer Ansicht ein Lehrzahnrad, das gemäß einem weiteren Ausfühningsbeispiel vorliegender Erfindung mit einem Kontaktfühler versehen ist und

Fig. 10 eine schematische, das Prinzip zum Prüfen des Zahnflankeneingriffs aufzeigende Darstellung.

Bevor das Lehrzahnrad bzw. die Zahnradlehre gemäß der Erfindung beschrieben wird, sei ein herkömmliches Lehrzahnrad bzw. Zahnradlehre und seine bzw. ihre prinzipielle Arbeitsweise im einzelnen erklärt

Beim herkömmlichen Verfahren zum Prüfeii des Zahnflankeneingriffs wird ein lamellenförmiges Lehrzahnrad mit einem Kontaktteil, dessen jeweils übernächste Schichten bzw. Reihen aus einem metallischen Leiter bestehen, und mit einem Isolierteil verwendet

Wie in F i g. 1 dargestellt, sind die Teile 2 beim herkömmlichen, lamellenförmigen Lehrzahnrad die leitenden Schichten, während die Teile 3, die abwechselnd mit den leitenden Schichten angeordnet sind, die Isolierschichten zum Isolieren der leitenden Schichten sind, wenn an das Lehrzahnrad Spannung angelegt wird. Die Leiter 2 sind mit einem nicht dargestellten Verbindungsteil verbunden, das seinerseits mit dem Fühler im Zahnflankengriffs-Prüfsystem verbunden ist Die prinzipielle Arbeitsweise wird anhand der Fig. 10 erläutert. Wenn der Zahn eines Lehrzahnrades 9, das eine elektrische Ladung trägt, mit dem Zahn eines Zahnrades IU, dessen Zahnflankeneingriff geprüft werden soll, in Kontakt kommt, fließt ein Strom zwischen den beiden. Dadurch wird ein elektrisches Signal an einer Klemme des am Lehrzahnrad 9 befestigten Verbindungsteils erzeugt und dieses Signal wird über das Verbindungsteil des Fühlers im Zahnflankeneingriffs-Auswählsystem übertragen und so der Zahnflankeneingriff des Prüfzahnrades abgetastet. Dies ist die prinzipielle Arbeitsweise eines herkömmlichen, lamellenförmigen Lehrzahnrades zum Prüfen des so Zahnflankeneingriffs.

Da, wie aus der vorstehenden Beschreibung und der F i g. I ersichtlich, das den Zahnflankeneingriff überprüfende Kontaktzahnrad des herkömmlichen, lamellenförmigen Lehrzahnradrs aus mehreren Teilen besteht, nämlich aus Leitern und Isolatoren mit Schichtungen senkrecht zur Flankenlinie des Zahns, d. h. in Richtung des Doppelpfeils b in Fig. 1, ist es zwar möglich, den Zahnflankeneingriff in Richtung des Doppelpfeils b zu untersuchen, jedoch unmöglich, den Zahnflankeneingriff &o in einer Richtung senkrecht dazu, also in Richtung des Doppelpfeils a in F i g. 1 zu prüfen.

Wenn das Lehrzahnrad aus lamellenförmigen Leitern 2 und Isolatoren 3 gemäß Fig.2 hergestellt ist, ist es nicht möglich, den Zahnflankeneingriff in Richtung des Doppelpfeils izu prüfen.

Die vorliegende Erfindung wurde entwickelt, um die ο. ε. Nachteile herkömmlicher Lehrzahnräder zum Prüfen des Zahnflankeneingriffs zu vermeiden, wobei der eingreifende Teil des Lehrzahnrads aus Isoliermaterial aufgebaut ist, auf dessen Oberfläche in regelmäßigen Abständen eine Vielzahl von leitenden Fühlern sowohl in Richtung des Doppelpfeils a als auch in Richtung des Doppelpfeils b angeordnet ist

Einige Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nun anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben.

Beim in F i g 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Oberfläche des mit Kontaktanschlüssen versehenen Zahnes zum Prüfen des Zahnflankeneingriffs mit einer gnterförmigen Isolierschicht 4 versehen, derart daß die freien bzw. ausgesparten Bereiche ein Feld rechteckförmiger oder quadratischer leitender Meßfühler 5 sowohl in Richtung des Doppelpfeils a als auch in Richtung des Doppelpfeils b bilden können. Die leitenden Fühler 5 sind über leitende Teile oder Drähte 6 mit einem Anschlußteil 1 verbunden, das das elektrische Signal überträgt Wenn die Isolierschicht 4 aus einem Material besteht, das annähernd denselben ther.aschen Ausdehnungskoeffizienten wie Stahl besitzt, jo ist dies vorteilhaft, weil es dann beim Messen eines Stahlzahnrads keiner Oberprüfung bzw. Steuerung der Temperatur bedarf. Solch ein Material ist beispielsweise der keramische Stoff Förstern (2 Mg S1O2), der einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von

10,6 χ IO-⁶/⁰ besitzt

Bei einem anderen, in den F i g. 4 und 5 dargestellten Ausfühningsbeispiel der Erfindung ist ein leitendes Muster auf die Oberfläche eines dünnen Keramikbandes aufgedruckt Solche Bänder sind in mehreren Schichten zusammengesintert, wobei sie schmale lamellare Keramikstreifen 7 bilden, mit denen leitende Drähte 6 zur Bildung eines leitenden Musters verbunden sind. Es werden dann eine Vielzahl rechteckförmiger leitender Meßfühler 5' an den lamellaren Streifen 7 derart durch Hartlöten befestigt, daß die leitenden Drähte 6 mit den Fühlern 5' in leitender Verbindung sind. Eine Vielzahl solcher schmaler Streifen 7 wird, wie in Fig.4 dargestellt, auf die Zahnoberfläche geklebt Nach dem Schleifen der Zahnform ist ein lamellarer Zahn bzw. ein genaues Zahnrad geschaffen. In dem so hergestellten lamellaren Lehrzahnrad sind die rechteckförmigen leitenden Fühler 5' sowohl in Richtung des Doppelpfeils a als auch in Richtung des Doppelpfeils b im Abstand voneinander angeordnet.

Bei einem weiteren, in F i g. 6 dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das lamellare Lehrzahnrad aus Stahl hergestellt Längs der Zahnoberfläche sind mehrere Hohlkehlen oder Rillen 8 eingearbeitet, in die die leitenden Drähte 6 eingebettet sind. Meßfühler 5" sind als Vorsprünge an einer Isolierplatte 4' ausgebildet Die FCiiI.fr 5" und die Leiter 6 sind miteinander verbunden und auf die Oberfläche des Zahnes geklebt Es wird dann die Oberfläche des Zahnes in ihre endgültige Form geschliffen.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung gemäß den F i g. 7 und 8 sind mehrere Rillen 8 längs der Zahnoberfläche in derselben Weise, wie beim vorhergehenden Beispiel dargestellt, eingearbeitet Isolierte Leiter 6 sind in diese Rillen 8 eingelegt bzw. eingebettet und Meßfühler 5'" sind mit diesen Leitern 6 verbunden. Die Fühler 5'" ragen nach außen vor; synthetisches Harz 4" wird auf die Oberfläche des Zahnes gegossen, wobei eine Isolierschicht gebildet wird.

Wie in F i e. 9 dargestellt, wird ein Lehrzahnrad durch

Einbau jedes einzelnen Zahnes in solcher Weise hergestellt, daß jeder Zahn in seiner geeigneten Lage montiert und befestigt wird.

Bei der Verwendung eines Lehrzahnrades gemäß vorliegender Erfindung kann der Zahnflankeneingriff beim Abwälzen in beiden Richtungen, also gemäß der Doppelpfeile a und b geprüft werden. Gleichzeitig ist das erfindungsgemäße Lehrzahnrad zur Arbeitsschritt-Kontrolle verwendbar. Ferner garantiert es ein hohe Genauigkeit bei der Massenproduktion und sichert demgemäß die Herstellung eines Zahnrades mit beständiger Genauigkeit der Zahnflanke in den aufeinanderfolgenden Schritten, insbesondere was die obere Hälfte zwischen Teilkreis und Kopf betrifft. Wenn das gemäß dem /weiten Ausführungsbeispiel dargestellte Verfahren verwendet wird, kann der Abstand zwischen den Leitern (siehe F i g. 4, 5) etwa 0.3 mm gemacht werden und es können die lamellaren Streifen etwa 0,5 mm dünn sein, während im Falle des herkömmlichen lamellenförmigen Zahnrades die Dicke der leitenden Schichten etwa 1,5 mm und die Dicke der Isolierschicht etwa 1 mm sein muß. Sornit kann der

ίο Abstand der Meßfühler 5' verringert werden, wodurch die Anzahl der Meßpunkte vermehrt weiden kann und ein genaues Überprüfen des Zahnflankeneingriffs in den beiden Richtungen a und ft möglich ist.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Lehrzahnrad zum Prüfen des Zahnflankeneingriffs von rotierenden Zahnrädern, mit mindestens einem eine Kontaktfläche mit isolierenden und leitenden Bereichen besitzenden Lehrzahn, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktfläche des Lehrzahns aus einer Vielzahl von parallel und senkrecht zur Plankenlinie in regelmäßigen Abständen in isolierende Bereiche (4, 4', 4") eingebetteten leitenden Meßfühlern (5, 5', 5", 5'") aufgebaut ist

2. Lehrzahnrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die isolierenden Bereiche aus einer Vielzahl von schmalen, lamellaren Isolierstreifen (4) bestehen, die auf der Kontaktfläche angeordnet sind, und daß die leitenden Meßfühler (5) auf die Kontaktfläche geklebt sind.

3. Lehrzahnrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die isolierenden Bereiche eine einzige Isolierplatte (4') bilden, auf der die Vielzahl leitender Meßfühler (5") in regelmäßigen sich parallel und senkrecht zu den Flankenlinien erstreckenden Abständen angeordnet ist.

4. Lehrzahnrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vielzahl leitender Meßfühler (5'") in regelmäßigen Abständen unmittelbar auf der Kontaktfläche angeordnet ist, und daß eine Isolierschicht (4") aus synthetischem Harz die Zahnoberfläche überzieht