DE2749242A1

DE2749242A1 - Messgeraet zur kontrolle der evolventenform der zaehne eines schraegverzahnten zahnrades

Info

Publication number: DE2749242A1
Application number: DE19772749242
Authority: DE
Inventors: Harald Halvarsson
Original assignee: Stal Laval Turbin AB
Current assignee: ABB Stal AB
Priority date: 1976-11-12
Filing date: 1977-11-03
Publication date: 1978-05-18
Also published as: SE402818B; SE7612633L; US4137642A; JPS581724B2; GB1591228A; JPS54661A; FR2370953A1

Description

schrägverzahnten Zahnrades

Die Erfindung betrifft ein Meßgerät zur Kontrolle der Evolventenform der Zähne eines schrägverzahnten Zahnrades gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Damit ein Zahnrad in der Lage ist, den richtigen Eingriff einzuhalten und dadurch vibrationsfrei, geräuscharm und mit minimalem Verschleiß zu laufen, müssen die Zähne der Zahnräder eine korrekte Form haben, d.h. die Zahnflanken müssen eine exakte Evolventenform haben. Diese Form ist jedoch sehr kompliziert, so daß sowohl ihre Herstellung als auch ihre Kontrolle schwierig ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Meßgerät der im Oberbegriff des Anspruches 1 genannten Art zu entwickeln, mit dem auf einfache Weise die Korrektheit der Zahnflankenform ge-

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ν;',-rdon kann.

Zur Lorning dieser Aufgabe wird ein Meßgerät nach dem Ober-I ergriff des Anspruches 1 vorgeschlagen, welches erfindungsgc-iri^ß die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 genannten Iiork'.'iale hat.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unterensprüchen genannt.

Die Erfindung basiert darauf, daß es möglich ist, eine ebene Zahnplatte oder Zahnstange kontinuierlich auf einem schrägverzehnten Zahnrad abzuwälzen. Wenn man die Zahnplatte dabei in der erfindunrsge;laßen Weise mit einer Keßuhr versieht, so tastet die Spitze des Heßarmes dieser Keßuhr, wenn der I-'ießarm frei ist, die Zahnform in unterschiedlichen Höhen ab, wenn die Zahnplatte auf dem Zahnrad abwälzt.

Anhand der Figuren soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigen

Fig. 1 ein zu messendes Zahnrad mit dem aufgesetzten Meßgerät, gesehen in Axialrichtung des Zahnrades,

Fig. 2 das Meßgerät aus Fig. 1 in Seitenansicht,

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Fig. 3 die Darstellung der an einem Zahn gewonnenen Keßresultate in Diagranimforrn,

Fig. 4 eine schernatische Darstellung des Zahnrades in Draufsicht mit aufgesetztem ließgerät.

Das Grundelement des Heßgerätes ist eine Zahnplatte 1, deren Verzahnung dieselbe Teilung wie die'des zu messenden Zahnrads hat. Da das Flankenprofil der Zahnplattenzähne geradlinig ist, kann die Zahnplatte mit großer Genauigkeit hergestellt und nach konventionellen Methoden geprüft werden.

Fig. 4 zeigt schematisch eine Draufsicht auf das schrägverzahnte Zslinrad 11 und eine Iießl; je der Zahnplatte 1 im Verhältnis zum Zahnrad 11. Die Zähne der Zahnplatte stehen in £ingriff nit den Zähnen des Zahnrades, und die Z&hnplatte kann in dieser Eingriffί lage in Richtung der Pfeile a auf dem Zahnrad abgewälzt würden. Die Form der Zahnplatte ist beliebig. Die in der Fig. 4 gezeigte Rechteckförm hat lediglich Herstellungsgründe. Für die Größe der Zahnplatte ist lediglich eine solche Hindestgröße erforderlich, daß in jeder Lage beim Abwälzen mindestens zwei Zähne des Zahnrades umfaßt v/erden.

Als Meßglied dient eine Meßuhr 3, die mittels einer Konsole 4 auf der Zahnplatte befestigt ist. Die Höhe der lleßuhr kann mit-

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Leis einer Schraubenspindel 3 verstellt und im Verhältnis zur Zahnplatte auf einer Skala 5 abgelesen werden. Die Seite der Konsole h, längs der die Keßuhr verschiebbar ist, hat dieselbe Keimung zur Zähnplatte wie der abgeschrägte Teil 10 der Zahn-Henken der Zahnstangenzähne, so daß die Lage der Meßuhr parallel zu diesen Zahnflanken verstellt werden kann.

Die Keßuhr ist mit dem Meßarm 6 versehen, der durch eine Aussnnrung 7 in der Zahnplatte verläuft, und dessen Meßspitze an

\mit einem gewissen Anpreßdruck;

der Seite eines Zahnes am Zahnrad 'gleitet. Der Meßarm 6 ist um den Drehpunkt 9 relativ zur Meßuhr 3 drehbar, und der Ausschlag der Meßuhr hängt von der Winkelstellung des Meßarms 6 um den Drehpunkt 9 ab.

Dadurch, daß die Zahnplatte 1 frei auf dem Zahnrad 2 abwälzt, wird ihr Einsinken in das Zahnrad von der Form und Breite ihrer Zähne bestimmt. Im Prinzip ist die Form der Zähne der Zahnplatte bereits gegeben, da sie denselben Flankenwinkel haben müssen wie das Fräswerkzeug, mit dem das Zahnrad hergestellt wird. Die Dicke der Zähne der Zahnplatte muß so bemessen sein, daß die schrägen Zahnflanken 10 dieser Zähne stets auf dem Teilkreis des Zahnrades abrollen. Aus diesem Grunde können, wie in Fig. 1 gezeigt, die Zähne der Zahnplatte derart abgestumpft sein, daß die schrägen flanken 10 auf den aktiven Teil der Zähne begrenzt sind. Als Richtwert für eine zweckmäßige Höhe h der schrägverlaufenden Zahn-

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flanke kann etwa ein Viertel bis ein Drittel der Zahnhöhe genannt v/erden.

Das kontinuierliche Walzen der Zahnplatte auf dem schragverzahnten Zahnrad ist arn besten zu verstehen, v/enn man sich vorstellt, daß sowohl das Zahnrad wie ejch die Zahnplatte in ' Axialrichtung verlängert sind, so dcß dos Ganze den Charakter einer geriffelten oder gezahnten ibehe anniuri:, die auf einem spiralverzahnten Zylinder abwälzt. Dabei werden stets wenigstens zwei der Zähne der Platte gleichzeitig, und zwar in zv/ei benachbarten Zahnlücken dos Zahnrades geführt. Dies bedeutet, daß ein kontinuierliches Abwälzen nur erreicht wird, wenn das Rad unter Berücksichtigung des Schrägungswinkels der Zähne eine solche Breite in /chsrichtung hat, daß sich die Enden benachbarter Zähne in einer achsparallen Projektion überlappen. Diese Voraussetzung ist aus betriebstechnischen Gründen bei schrägverzahnten Zahnrädern in der Regel erfüllt.

Das Messen eines Zahns geschieht dadurch, daß man die Höhe der Meßuhr 3 mittels der Stellschraube 8 so verstellt, daß die Meß spitze 6 von der Kopfkreiskante des Zahns bis zu dem Zahnfuß verschoben wird. Für jede Markierung auf der Skala 5 wälzt man die Zahnplatte etwas auf dem Zahnrad, vorauf der Ausschlag der Uhr abgelesen wird. Das Meßprinzip erklärt .--ich wie folgt:

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•.;<n stelle sich die Zahnplatte in der in Fig. 1 gezeigten Lage vor. Die Höhe der Uhr wird so eingestellt, daß die Heßspitze an dem Radzahn im Berührungspunkt zwischen Radzahn und Platten-/ahn anliegt.-Dieser Punkt liegt auf dem Teilkreis des Rades. In diesem Ged*ankenexperiment wird von der Tatsache abgesehen, daß die Zahnplatte gerade an dieser Stelle durchbohrt ist, um Platz für den Meßarm zu schaffen, so daß der genannte Berührungspunkt in Wahrheit nicht existiert. Wenn man die Zahnplatte nun um diese Lage etwas vor- und zurückwälzt (Richtung a in Fig. 4), so wird sich der Berührungspunkt nur ganz wenig verschieben und der Heßarm 6 ändert seine Lage im Verhältnis zur Zahnplatte kaum,so daß der Ausschlag der Meßuhr konstant bleibt.

Venn die Keßuhr danach mittels der Spindel 8 etwas nach oben oder nach unten verschoben wird, so wird sich die ließspitze 6 aufgrund der Rundung der Zahnflanke schräg nach rechts unten bewegen. Wälzt man danach die Zahnstange etwas vor- und zurück, so bewegt sich die Heßspitze 6, ohne nennenswert auf dem Radzahn zu gleiten, winkelrecht zu der Fläche, die von der schrägen Flanke 10 des Plattenzahns gebildet wird. Diese Fläche liegt parallel mit der die Verstellbahn tragenden Seite der Konsole 4. Die Bewegung der Spitze des Heßarms 6 wird durch die Oberfläche des Radzahns begrenzt. Wenn die Oberfläche eine korrekte Evolventenfläche 1st, so wird der Grenzlage der Spitze dadurch entsprochen, daß die Flankenfläche des Plattenzahns den

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Riif]y.ium in dem Punkt tangiert, in dom dio Spitze 6 den Radznhn berührt. Hierdurch wird der Ausschlag der Meßuhr in dieser Gronzlage gleich dem vorgenannten Ausschlag, bei dem die Spitze des Meßari'is 6 den Radzahn mn Teilkreis berührte. Wenn der Radzahn dagegen von der livolvcnten.form abweicht, so ist der Grenzlagonausschlag in den beiden Fällen vorschieden.

Dadurch, daß man die Meßuhr in der oben beschriebenen V/eise im Verhältnis zur Zahnplatte in verschiedene Höhen bringt und den Grenzlagenausschlag Punkt für Punkt abliest, kann man ein genaues Bild der Zahnfläche des Radzahns erhalten. Werden die Ausschläge in einem Diagramm gemäß Fig. 3 aufgetragen, so wird eine exakte Evolventenform ein geradliniges Diagramm ergeben.

In Fig. 3 ist oben die ungefähre Zahnform gezeigt. Darunter ist in· starker Vergrößerung der Ausschlag der Meßuhr bei verschiedenen Höheneinstellungen der Meßuhr auf beiden Seifen des Zahnes abgebildet. In dem Diagramm ist auf der Ordinate die Höheneinstellung der Meßuhr und auf der Abzisse der Grenzlagenausschlag der Meßuhr aufgetragen.

Man erkennt, daß die Kurve im Mittelteil auf beiden Seiten des Zahnes annähernd einer vertikalen Linie folgt, während die oberen und unteren Teile der Kurve weit von dieser vertikalen Linie fortstreben. Dies liegt daran, daß die Zahnform normalerweise so korrigiert wird, daß die Oberfläche des Zahnes an der Spitze

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wild an der ':.*urzel etwas abgeschliffen wird, um den Verschleiß sScs i'aliJios on diesen Stellen zu verringern. Dadurch erreicht u.a. , da3 sich die Zähne beim Verschleiß zumindest nähe-

vcise der-rieh ti gen Evolventenform nähern statt sich von oiicser zu entfernen.

Da alle Zähne iait nur geringen Abweichungen dieselbe Zahnform Ka*-en, genügt es im allgemeinen, nur*einen Zahn oder eventuell eirig,e au ? das Rad verteilte Zehne zu messen.

Das I-eß^orüt npch der Erfindung kann für verschiedene Zanräder, riie in Eingriff miteinander stehen sollen, d.h. die dieselbe Teilung haben, benutzt v;erden, unabhängig davon, ob die Räder Rechts- oder Linksverzahnung haben. Will man dagegen Zahnräder ifiit verschiedenen Teilungen iaessen, so muß die Zahnplatte austauschbar sein, was beispielsweise dadurch erreicht werden kann, daß zur Verbindung der Konsole 4 mit der Zahnplatte 1 eine Schraubverbindung verwendet wird.

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Claims

Patentanwalt und Rechtsanwalt
Dr.-Ing. Dipl.-Ing. Joachim Boecker 6 Frankfurt/Main 1 , 1.11.1 'S Π

Rafhenauplatz 2-8 ' / <\ /JD V-'¹

Telefon: (0611) "282355 Tele«: 4189066 Ma« d

PATENTANSPRÜCHE :

1J Keßgerät zur' Kontrolle der Evolventenform der Zähne eines i5chr^:.:gverzahnten Zohnredes Mit einer an einem Halter befestigirn Keßuhr, die einen beweglichen Heßarm hat, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Halter aus einer Zahnplatte (1), v/elche dieselbe Zahnteilung wie das zu -messende Zahnrad hat, und aus einer Konsole (A) besteht, an der die Meßuhr (3) derart im Verhältnis zu den Zähnen der Zahnplatte angebracht ist, daß die Spitze des Keßarms (6) der Heßuhr beim Hessen auf einem Zahn des zu messenden Zahnrades gleiten kann^und daß die Meßuhr (3) derart verstellbar auf der Konsole (4) montiert ist, daß die Höhenlage der Spitze des Heßarmes im Verhältnis zum Halter variiert werden kann, wobei die Bahn für die Bewegung der Meßuhr dieselbe Neigung zur Zahnplatte hat wie die abgeschrägte Fläche (t} der jflanken der Zähne der Zahnplatte.
2. V/erkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnplatte (1) austauschbar ist.
3. v.'erkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähne der Zahnplatte (1) abgestumpft sind und ungefähr in der Ilitte ihrer abgeschrägten tiankenflachen (10) eine Dicke haben, die gleich dem Abstand zwischen benachbarten Zähnen des Rades am Teilkreis ist.

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