DE2701327A1

DE2701327A1 - Veraenderliches evolventenscheibenmessinstrument

Info

Publication number: DE2701327A1
Application number: DE19772701327
Authority: DE
Inventors: Henry J Flair
Original assignee: Illinois Tool Works Inc
Current assignee: Illinois Tool Works Inc
Priority date: 1976-01-30
Filing date: 1977-01-14
Publication date: 1977-08-04
Also published as: CA1060643A; SE7612783L; BE850788A; CH606986A5; GB1573944A; FR2352276A1; IT1076346B; JPS5294157A; AU1990876A; BR7608554A; ES454105A1; JPS60100604U; US4001943A; AU498212B2

Description

ZUSTELLUNGSANSCURIPT: 2OOO HAMBURG 30 · NKUEIt WAXL THirOH (O4O) 36 7128 DITO 96 4118

TXLBOR. NIOIDAPlTIIfT HAMBVBO ILLINOIS TOOL WORKS INC. » fc ^ sooo München 2 · mozartstr. 2a

8501 West Hlggins Road tblbfow wet» saaosso

TBLBOB. NBOBDAPATBNT MORCBXN Chicago, Illinois 60631/üSA Hamburg. 12. Januar 1977 Veränderliches Evolventenschclbenmeßinstrument

Es sind im Handel Meßinstrumente zum Messen des Profils von Evolventenzahnrändern erhältlich, die zuverlässig und genau arbeiten. Ein Instrument dieser Art ist das Instrument der Bezeichnung 3400 Series Profile Measuring Instrument, welches von dem Anmelder der vorliegenden Erfindung gehandelt wird, und das in der Lage ist, das Profil von Evolventenzahnrädern bis zu 24 Zoll Durchmesser bei Zunahmen von 0,0001 Zoll zu prüfen. Der grundsätzliche Betrieb eines Instruments dieser Art ist in dem US-Patent 2 787 060 beschrieben, das dem Erfinder der vorliegenden Anmeldung am 2. April 1957 erteilt und dem Anmelder der vorliegenden Erfindung überschrieben wurde. Es ist in der Lage, Zahnräder bis zu 24 Zoll Durchmesser \unddattrßer zu messen. Das Z ahriradp ruf instrument

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»BUTSOKB SA» AO. VAJfVUVO (|IJ 1OO70000) -fft. 0θ/231·7 · MMDRII OAV* AO. BAUBTJSO (BU 200SOO00) Wm. 9SS

nach dem oben erwähnten älteren Patent arbeitet mit einem Hauptnocken, um das Profil einer Gruppe geometrisch proportionaler Zahnräder zu messen, ohne den Hauptnocken Während des Messens der Zahnräder auszutauschen . Die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist in Verbindung mit einem derartigen Instrument anwendbar, jedoch nicht auf eine solche Anwendung beschränkt.

Während das in dem oben erwähnten Patent beschriebene Zahnradprüfinstrument hochgradig genau und wirksam ist, ist es dennoch nötig, von Zeit zu Zeit die Genauigkeit des Instruments zu überprüfen und sich zu vergewissern, daß es bei der Einstellung für den zu prüfenden Zahnraddurchmesser richtig arbeitet. Om dieses zu erreichen, könnte für jeden Zahnraddurchmesser, der auf dem Instrument geprüft werden soll, vorher ein getrenntes Profil-

maß vorgesehen werden. Dieses Profilmaß würde dann zum |

ι Umlauf zwischen einem Paar Mittelpunkte gelagert und eine Scheibe bei Lage ihrer Achse parallel zur Umlaufachse des Maßes an dem Maß befestigt. Auf der Scheibe könnte gegebenenfalls einer oder mehrere Außen- oder Innenzahnradzahne geformt werden.

Der Bauptnachteil einer Prüfeinrichtung dieser Art bestfinde jedoch darin, daß zum Prüfen von Zahnrädern bis zu 24 Zoll Durchmesser in Abständen von 0,0001 Zoll

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ORIGIMAi

240 000 gesonderte Profilmaße vorgesehen werden müßten.

Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, ein einziges veränderliches Evolventenscheibenmaß zu schaffen, das in der Lage ist, die Genauigkeit eines Zahnradmeßinstruments bei Verwendung mit einer Anzahl von Zahnrädern innerhalb eines weiten Bereichs von Zahnradbasisdurchmessern in einer relativ.kostensparenden und unkomplizierten V7eise zu prüfen.

Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf das veränderliche Evolventenscheibenmaß gemäß der Erfindung, unter Darstellung eines Teils des Zahnradmeßinstruments,
in dem es angeordnet ist,

Fig. 2 eine Seitenansicht des veränderlichen Evolventenscheibenmaßes nach Fig. 1 und

Fig. 3 eine Endansicht des veränderlichen Evolventenscheibenmaßes nach Fig. 2.

Das veränderliche Evolventenscheibenmaß 10 gemäß der Erfindung wird in den Zeichnungen in Verbindung mit einem

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Λ'

Tell des Zahnradmeßinstriaments nach dem US-Patent 2 787 060 gezeigt, bei welchem es sich um eine Art des Instruments handelt, mit dem es benutzt werden kann, um sich zu vergewissern, daß das Instrument innerhalb eines weiten Bereichs von Zahnradbasisdurchmessern richtig arbeitet. Das Maß 10 ist mit zwei zylindrischen Wellen 12, 14 versehen, die Einkerbungen 16, 18 zur Aufnahme der Mittelpunkte 20 bzw. 22 der Zahnradraeßeinrichtung aufweisen. Die Mittelpunkte 20, 22 sind dieselben Mittelpunkte, welche das zu prüfende Zahnrad in Umlauf halten.

Die Wellen 12, 14 sind durch einen Blockabschnitt 24 getrennt, der einen Arm 26 aufweist, welcher durch einen durch den Abschnitt 24 hindurchführenden zylindrischen Durchgangsweg 28 hindurch vorsteht. Die Seiten 30, 32 des Armes entsprechen der Form des Durchgangsweges 28 über ein Segment desselben. Somit ist das Ausmaß, um das der Arm 26 nach unten gedrückt werden kann, durch die Form des Durchgangswegs 28 und die Querschnittsform des Armes 26 begrenzt. Dies gestattet eine Verriegelung des Armes 26 an seinem Platz, wenn der Arn um eine vorgegebene Länge nach rechts herausgezogen wird, wie in Flg. 2 gezeigt.

Die Oberseite 34 des Armes 26 und die Oberseite 36 des

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ORiGiNAL INSPECTED

MO'

Blockes 24 sind beide sehr flach und stark poliert, und der Winkel zwischen den beiden Oberflächen muß sich einem rechten Winkel sehr stark nähern. Ein Präzisierungsmeßblock 38 von genau bekannten Abmessungen ist so angeordnet, daß sein Boden 39 auf der Oberfläche 34 ruht und seine Seite 41 gegen die Oberfläche 36 ruht, um die gewünschte vorgegebene Ausdehnung des Armes 26 nach rechts für einen gegebenen Zahnraddurchmesser zu bestimmen. An i

dem äußeren Ende 42 des Armes 26 ist mittels eines Bolzens ; 44 eine hochpolierte entfernbare Scheibe 40 von sehr ^;

genau vorgegebenem Durchmesser befestigt, so daß der j

Umfang 46 der Scheibe sich über den Arm 42 hinaus er- J

streckt und die Scheibe 40 auf der Oberfläche 34 liegt. '

j Der Umfang 46 der Scheibe 40 berührt die rechte Seite j

43 des Blockes 38 und legt damit eine vorgegebene hochgradig genaue Entfernung zwischen der Oberfläche 36 und dem am weitesten nach links gelegenen Abschnitt des Umfangs 46 der Scheibe 40 fest, um den Abstand zwischen den Mittelpunkten 20, 22 und der Mittelachse 48 der Scheibe 40, die im wesentlichen senkrecht zu der Ober- ·

fläche 34 liegt, sehr genau zu fixieren. Der Block 38 {

ι kann entfernt oder an seinem Platz belassen werden, nach- ;

dem der Abstand genau nach Wunsch festgelegt worden ist.

Der Arm 26 wird an seinem Platz verriegelt, nachdem der gewünschte Abstand zwischen den Mittelpunkten 2O, 22 und

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der Achse 48 festgelegt worden ist. Die Verriegelung wird durchgeführt durch eine Verriegelungsplatte 50, welche eine hochpolierte flache Unterseite 52 aufweist, die mit der Oberseite 34 des Armes 26 zur Zusammenwirkung kommt, und eine senkrechte Stange 54, die in einem in dem Block 24 gebildeten, senkrecht verlaufenden Kanal 56 beweglich ist. Das untere Ende der Stange 54 weist einen Berührungsabschnitt 58 von vermindertem Durchmesser auf, welcher mit der Oberseite 60 der Platte 50 zusammenwirkt, um sie gegen die Oberseite 34 des Armes 26 zu drücken und dadurch den Arm fest an seinem Platz in dem Durchgangskanal 28 zu verriegeln. Das obere Ende der Stange 54 ist mit einem angefasten Berührungsabschnitt 62 versehen, welcher durch die auf den Hebel 70 aufgebrachte Kraft in einen Gewindeabschnitt 68 an dem oberen Ende des Kanals 56 eingeschraubt werden kann.

Der Umfang der Scheibe 40 wird durch die Spitze 70 eines äußeren Kontaktfingers 72 berührt, welcher zur Verschwenkung um die Mittelpunkte 74, 76 gelagert ist. Der Mittelpunkt 74 erstreckt sich in eine Auskerbung 78 in der oberen Welle 80 hinein, während der Mittelpunkt 76 sich in eine Auskerbung 82 der kurzen Welle 84 hinein erstreckt. Die Wellen 80 und 84 erstrecken sich von einer kugelförmigen Erweiterung 86 fort. Der Kontaktfinger 72 ist bei seiner Erstreckung nach rechts

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im Durchmesser verjüngt und an seinem äußeren Ende mit einem allgemein kugelförmig ausgebildeten Auflagerkörper 88 versehen, der die Stifte 90, 92 einer Anzeigeumkehrvorrichtung 94 berührt.An dfe Umkehreinrichtung 94 ist an eine Anzeigeeinrichtung 96 angeschlossen, wo der Zeiger 98 die Abweichung des Anschlages 88 von einem mittleren "Null"-Punkt anzeigt. Der oben beschriebene Kontaktfinger 72 und die Anzeigevorrichtung 76 sind bekannter Art und werden auch zum Messen von Zahnrädern benutzt, die zum Umlauf zwischen den Mittelpunkten 20, 22 angeordnet sind.

Es sei der Basisdurchmesser des zu prüfenden Zahnrades mit Rb und der Radius der benutzten Scheibe 40 mit Rd bezeichnet. Es können zur bequemeren Durchführung des Prüfverfahrens für die verschiedenen Basisdurchmesser Scheiben verschiedener Größe benutzt werden; beispielsweise kann für Zahnräder mit einem Basisdurchmesser zwischen 1 1/2 Zoll bis 3 Zoll eine Scheibe mit einem Durchmesser von 1/2 Zoll benutzt werden. In ähnlicher Weise kann eine Scheibe von 1 Zoll Durchmesser benutzt werden für Zahnräder mit einem Basisdurchmesser zwischen 3 und 6 Zoll; eine Scheibe mit einem Durchmesser von 1 1/2 Zoll für Zahnräder mit einem Basisdurchraesser zwischen 6 und 12 Zoll, sowie eine Scheibe mit einem

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ORIGINAL INSPECTED

Durchmesser von 3 Zoll für Zahnräder mit einem Basisdurchmesser zwischen 12 und 24 Zoll.

Es seien zwei Winkel K und B gebildet. Der Winkel K ist im Bogenmaß gleich dem Verhältnis Rd/Rb. Die Sekante des Winkels B ist gleich dem Abstand D zwischen den Mittelpunkten 20, 22 und der Scheibenmittelpunktslinie 48, wie in Fig. 2 gezeigt, geteilt durch Rb. Bei Annahme, daß bei einem Umlaufwinkel oder einem Wälzwinkel von 0° des Maßes eine Abweichung von null des Berührungs punktes des Pingers 70 mit dem Umfang 48 der Scheibe 40 von dem Verlauf einer fehlerfreien Evolventenkurve besteht, dann tritt eine weitere Abweichung von null auf, wenn der Arm 26 um einen Winkel (K plus 0,1B) von dieser Ausgangsstellung aus gedreht worden ist. Eine weitere Abweichung von null tritt bei einer Winkeldrehung von (K plus 1,6B)Grad des Armes 26 von der Ausgangsstellung aus auf. Der Berührungspunkt des Umfangs 46 der Scheibe 40 und des Fingers 70 nähert sich in großem Maße einer Evolventenkurve über einen relativ kleinen Drehungswinkel des Armes 26 in der Größenordnung von 35°.

Die Punkte zwischen den Null-Abweichungspunkten für die Evolventenkurve zeigen sowohl positive als auch negative Abweichungen von einer idealen Evolventenkurve

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bei einem bestimmten Scheibenmittelpunktsabstand (D). Die größte negative Abweichung tritt ein bei K minus B Grad Umdrehung, während die maximale positive Abweichung bei einer Umdrehung von K plus B Grad auftritt. Die Größen der maximalen positiven und negativen Abweichungen sind einander gleich und gleich der Größe des Basisradius Rb für einen bestimmten Scheibenmittelpunkts abstand (D), errechnet aus der Gleichung:

SEC B = COSK +-'YK + SIN K

multipliziert mit der Evolventenfunktion des Winkels B. Die Evolventenfunktion des Winkels B ist gleich Tangens B minus dem Winkelwert von B im Bogenmaß.

Die folgenden Tabellen I und II geben Beispiele kennzeichnender Werte.

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•Η	VO	CM	in.	a\	_o
•Η	in	r-	«a«	CM	LO
O		in	Τ		^¹
IS)	O		Ο	O	T^
			CO	VO	O
Q -S					CM r™
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At	m	in	O CO	in in
U O			VO	r>	VD
					OO
d			in	CO
α ή	8	O O			CM
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O			^r	o\	«~
	m CM	S			VO
Ph ^^	O	O	in r»	8
Zoll			O	t—	O m
S 5
H
H	in r->	O in
O	O		8	8
			CO	VO	8
					CM

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	K minus B Umlauf	¹ZoIl)	K plus 0,1B Umlauf	Tabelle II	K pliB 1, 6B Umlauf
	in Grad		in Grad Evolventenabwei		in Grad Evolventenabweichung
			chung in Zoll		in Zoll
	11,600		19,85		31,100
	(-0,000565)		(0,000000)		( 0,000000)
	31,600		19,85		31,100
	(-0,001130)		( 0,000000)		(0,000000)
I			14,887		23,332
	(-0,000954)		( 0,000000)		(0,000000)
I	5,754		9,925		15,557
	(-0,000565		( 0,000000)		( 0,000000)
	4,346		7,440		11,668
O	(-0,000480)		( 0,000000)		(_r0,000000)
9831
/02(
		K plus B Umlauf
in Grad (maximale positive Abweichung in Zoll)

26,600
(+ 0,000565)
26,600
(+ 0,001130)
19,954
(+ 0,000954)
13,304
(+ 0,000565)
9,978
(+ 0,000480)

Leerseite

Claims

Ansprüche :

' 1. jEvolventenprüfmaß zur Feststellung, daß ein Zahnradprüfinstrument für eine Anzahl Zahnradbasisdurchmesser über einen vorgegebenen Bereich von Basisdurchmessern betriebsbereit ist, dadurch gekennzeichnet, daß dieses Instrument eine Umlaufeinrichtung enthält, um einen mit ihr zusammenwirkenden Gegenstand in Umlauf zu versetzen, sowie eine Meßeinrichtung mit Vorrichtungen zur Erfassung der Umlaufeinrichtung, so daß das Maß durch die Umlaufeinrichtung gedreht wird, einen Abschnitt mit einem dort hindurchführenden Kanal und einer ersten im wesentlichen flachen Oberfläche, einen langgestreckten Arm, der sich gleitend durch den Kanal hindurch erstreckt und eine im wesentlichen flache, zweite Oberfläche aufweist, die mit der ersten Oberfläche im wesentlichen einen rechten Winkel bildet, eine im wesentlichen zylindrische Scheibe, die an dem äußeren Ende des Armes befestigt ist, so daß die Längsachse der Scheibe im wesentlichen im rechten Winkel zu der zweiten Oberfläche liegt und der Umfang der Scheibe sich über das äußere Ende des Armes hinweg in eine Berührung mit der Meßeinrichtung hinein erstreckt, sowie Verriegelungsein-

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ORIGINAL INSPECTED

- wr-Z '

richtungen zur wahlweisen Verriegelung des Armes, so daß er sich nicht relativ zu dem Abschnitt bewegt, wenn zwischen der ersten Oberfläche und der Längsachse der Scheibe ein vorgegebener Abstand festgelegt worden ist.
2. Evolventenprüfmaß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlaufeinrichtung des Instruments zwei von einander auf Abstand gehaltene Mittelpunkte enthält und die Erfassungseinrichtung zwei Wellen enthält, die jeweils mit einem der Mittelpunkte

in Berührung und durch den genannten Abschnitt voneinander getrennt sind.
3. Evolventenprüfmaß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe lösbar an der zweiten Oberfläche befestigt ist.
4. Evolventenprüfmaß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal zylindrisch ausgebildet ist und eine Innenfläche besitzt, der Arm zwei Seiten aufweist, die eine solche Querschnittsform haben, daß sie je einen Kreisbogen von im wesentlichen derselben Größe wie der Durchgangskanal bilden und die Verriegelungseinrichtung auf den Arm eine Kraft ausübt, um den Ann in eine Stellung zu drucken, wo

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-Λ' . J

die Seiten die Innenfläche des Kanals erfassen und '<

dadurch eine weitere Bewegung des Arms relativ zu dem genannten Abschnitt verhindern.
5. Evolventenprüf maß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschnitt einen Kanal aufweist,

der im wesentlichen normal zu dem Durchgangsweg '

verläuft, der wenigstens teilweise mit Gewinde versehen ist, und die Verriegelungseinrichtung eine im wesentlichen flache Platte in Zusairanenwirkung mit

Oberfläche
der sweiten/sowie Kraftübertragungseinrichtungen in

Zusammenwirkung mit der Platte in Form einer Stange !

enthält, die beweglich in dem Kanal angeordnet ist und die flache Platte berührt sowie Gewindeeinrichtungen in Gewindeeingriff mit den Gewinden in dem Kanal, welche die Stange berühren, um sie gegen die

flache Platte zu drücken und dadurch den Arm an seinem Platz relativ zu dem genannten Abschnitt zu verriegeln.
6. Evolventenprüf maß nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchgangsweg zylindrisch ausgebildet ist und eine Innenseite aufweist, der Arm zwei Seiten besitzt, die eine solche Querschnittsform haben, daß sie je einen Kreisbogen von im wesentlichen derselben Größe wie der Durchgangsweg

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bilden und die Verriegelungseinrichtung eine Kraft auf den Arm ausübt, um den Arm in eine Stellung zu drücken, wo der Arm die Innenseite des Kanals erfaßt und dadurch eine weitere Bewegung des Arms relativ zu dem genannten Abschnitt verhindert.
7. Evolventenprüfmaß nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschnitt einen Kanal enthält, der im wesentlichen normal zu dem Durchgangsweg verläuft, der wenigstens teilweise mit Gewinde versehen ist, und daß die Verriegelungseinrichtung eine im wesentlichen flache Platte in Zusammenwirkung mit der zweiten Seite und eine Kraftübertragungseinrichtung in Zusammenwirkung mit der Platte umfaßt, bestehend aus einer beweglich in dem Kanal angeordneten Stange, welche die flache Platte berührt, sowie Gewindeeinrichtungen in Gewindeeingriff mit den Gewinden des Kanals, welche die Stange berühren, um sie gegen die flache Platte zu drücken und dadurch den Arm an seinem Platz relativ zu dem genannten Abschnitt verriegeln.
8. Evolventenprüfmaß nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet-, daß die Umlaufeinrichtung des genannten Instruments zwei voneinander auf Abstand gehaltene Mittelpunkte und die Erfassungseinrichtungen zwei

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Wellen enthalten, die je einen der Mittelpunkte berühren und durch den genannten Abschnitt voneinander getrennt sind.

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