DE2810515A1

DE2810515A1 - Vorrichtung zur pruefung bzw. herstellung eines planetenradprofiles

Info

Publication number: DE2810515A1
Application number: DE19782810515
Authority: DE
Inventors: Henry Joseph Flair
Original assignee: Illinois Tool Works Inc
Current assignee: Illinois Tool Works Inc
Priority date: 1977-05-05
Filing date: 1978-03-10
Publication date: 1978-11-09
Also published as: GB1601412A; FR2389442A1; BE866632A; BR7801631A; US4122609A; AU3347478A; CH620628A5; JPS53137372A; CA1083342A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung sur Prüfung bzw. Herstellung eines Planetenradprofils mit vorbestimmter Zähnezahl.

Als Gerotoren bekannte Vorrichtungen, die mit Druckmitteln arbeiten und im Volumen zu- und abnehmende Kammern bilden,sind allgemein bekannt. Eine spezielle marktgängige Art einer Gero-? torvorrichtung weist ein im wesentlichen zylindrisches Gehäuse mit einer Anzahl von Innenzähnen auf» Ein außen verzahntes Planetenrad, das wenigstens einen Zahn weniger als das Gehäuse hat, steht mit der Innenverzahnung in Eingriff= Das Planetenrad nimmt an einer hypozykloiden Bewegung teil, so daß die Planetenradachse sich in einer Kreisbahn um die Achse der Innenverzahnung bewegt.

Verschiedene Gerotorvorrichtungen, die nach Art des Erfindungsgegenstandes ein umlaufendes Planetenrad benutzen, sind in den US-Patentschriften 1,682,563, 3,283,723, 3,270,683, 3,272,142, 3,514,234 und der US-Reissue-Patent No. 25,291 beschrieben.

Die genaue Bearbeitung und Prüfung des Profils eines Planetenrades war bisher schwierig und umständlich. Als besonders schwierig erwies sich die höchst exakte Prüfung des Planetenradprofils mit normalen Zahnradprüfeinrichtungen.

Die Erfindung ist auf eine Vorrichtung gerichtet, die das Pianetenradprofil mit großer Genauigkeit abtastet und die einsetzbar ist, um entweder das Profil eines fertigen Planetenrades auf Genaugkeit zu prüfen oder ein Planetenrad aus einem

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zylindrischen Rohling mit großer Genauigkeit herzustellen.

Zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes sollen nachfolgend in Verbindung mit den Zeichnungen beschrieben werden. Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht der Vorrichtung gemäß der Erfindung, wenn sie als Profilprüfvorrichtung benutzt wird;

Fig. 2 a Der obere Teil eines Querschnittes, der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung nach Linie 2-2 der Fig. 1;

Fig. 2 b Der untere Teil des Querschnitts der Vorrichtung nach Fig. 1, wobei die Figuren 2 a und 2 b zusammengesetzt werden können, indem die Linie 2 a der Pig. 2 b mit der Linie 2 b der Fig. 2 a zur Deckung gebracht werden;

Fig. 3 Eine Endansicht der Vorrichtung nach Fig. 1; und

Fig. 4 Eine Teilseitenansicht des Erfindungsgegenstandes in abgeänderter Form, so daß ein Planetenrad hergestellt werden kann, anstatt das Profil zu prüfen, wie es in den Figuren 1-4 gezeigt ist.

In den Figuren 1 bis 4 ist die Vorrichtung gemäß der Erfindung zum Prüfen eines Planetenradprofils gezeigt. Die Maschine weist einen Rahmen 10 auf, der zum Aufbau der anderen Vorrichtungselemente dient. Ein Planetenrad 12 ist auf einer sich um eine

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Achse 15 drehenden Welle 14 angebracht. Die Welle 14 ist in der Bohrung 16 in Lagern 18 und 20 gelagert. Das obere Ende / der Welle 14 hat einen reduzierten Durchmesserabschnitt 22, der .zur Aufnahme der Bohrung 24 des Planetenrades dient. Der im Durchmesser reduzierte Abschnitt 22 erweitert sich geringfügig vorn oberen zum unteren Ende.

Bei der in den Zeichnungen dargestellten Vorrichtung hat das Planetenrad 12 sechs Zähne 26. Das untere Ende der Welle 14 trägt ein großes Zahnrad 28 auf einer Nabe 29. Das Zahnrad 28 steht mit einem kleineren Zahnrad 30 im Eingriff, das auf dem unteren Ende einer zweiten Welle 32 angebracht ist, deren Achse 33 parallel zur Achse 15 der Welle 14 verläuft. Das Verhältnis der Zähnezahl des großen Zahnrades 28 zur Zähnezahl des kleinen Zahnrades 30 wird durch die Anzahl der Planetenradzähne bestimmt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel hat somit das große Zahnrad 28 sechsmal soviel Zähne wie das kleine Zahnrad 30.

Die Welle 32 mit ihrer Achse 33 ist in einer Bohrung 34 mittels Lagern 36 und 38 gelagert. Das obere Ende der Welle 32 tragt eine Grundplatte 40 mit einer T-Nut 41,in der als Muttern ausgebildete Nutsteine 42 und 44 aufgenommen sind, die zur Befestigung mit Schrauben 50, 52 dienen und eine Einstellung gegenüber einer großen ,in der Grundplatte 40 aligenommenen Exzenterscheibe 54,gestatten. Die Exzenterscheibe 54 dient zur Hin- und Herbewegung einer Profilabtastvorrichtung 56 in Richtung hin und fort gegenüber dem Planetenrad 12,entlang einer gedachten

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Linie 58 der Fig. 1. Gleichzeitig dient die Exzenterscheibe 54 zur Bewegung der Profilabtastvorrichtung 56 in Richtung der Linie 60, die rechtwinklig zur Linie 58 liegt, während sich das Planetenrad 12 um seine Achse dreht. Diese beiden kombinierten Bewegungen gestatten es einem am Profil des Planetenrades 12 angreifenden Tastzylinder 62 _r das Profil des Planetenrades fehlerfrei abzutasten. Alle Abweichungen von dem fehlerfreien Planetenrad werden dabei durch die Meßuhr 56 a angezeigt.

Der Tastzylinder 62 ist zwischen Spitzen 64 und 66 aufgenommen. Die obere Spitze 66 wird mittels einer Feder 68 mit durch eine Stellschraube 70 gesteuertem Druck abwärts gedrückt. Das untere Ende der Schraubenfeder 68 greift an einer am unteren Ende der Einstellschraube 70 vorgesehenen Scheibe 72 an, während das obere Ende an der oberen Fläche 74 eines E-förmigen Stützteils 76 abgestützt ist. Eine Druckplatte 78 ist in das E-förmige Stützteil 76 eingeschraubt und liegt an der Spitze 80 der üblichen Meßuhr 56 a an. Die Höhe des Druckes,der anfänglich zwischen der Spitze 80 und der Druckplatte 78 ausgeübt wird, kann durch eine Einstellschraube 82 geregelt werden, mit der der Druck einer Feder 84 nach Wunsch einstellbar ist.

Die Meßuhr 56 a kann auch mit einer elektrischen Abnahme versehen sein, so daß ein elektrisches Signal einer elektrischen Aufzeichnungsvorrichtung zugeführt werden kann. Die Meßuhr 56 a ist auf einem schwimmend angeordneten Schlitten angebracht, der sich frei zurück- und vorbewegen kann. Kugeln 88 und 90 sind in

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Kugellaufbahnen 92 bzw. 94 vorgesehen, um eine freie Bewegung der Meßuhr 56 a mit dem Schlittenteil 57, gegenüber dem Gehäuse 96,das auf dem Schlitten 86 befestigt ist zu gestatten.

Die ursprüngliche Stellung des Planetenrades 12 auf dem Wellenabschnitt 22 wird durch die Verwendung von Meßsteinen erzielt, die zwischen die mit flachen Präzisionsflächen versehenen Meßanschläge 98,. 100 eingeführt werden, die rechtwinklig zueinander angeordnet sind. Ein Meßstein zwischen dem Meßanschlag 98 und dem Kopf des Zahnes 26 a in Verbindung mit einem Meßstein zwischen dem Meßanschlag 100 und den Zähnen 26 b, 26 c stellt sicher, daß das Planetenrad 12 anfänglich genau wie in Fig. 1 gezeigt ausgerichtet ist, wobei die Mitte des Zahnes 26 d mit der Mitte des Tastzylinders 62 fluchtet» Eine in Fig. 2 gezeigte Einstellschraube 102 wird verwendet, um die Exsenterscheibe 54 in Stellung zu bringen und anfänglich festzuschrauben, wenn ein neues Planetenrad in Stellung gebracht worden ist. Die Einstellschrauben 104 und 106 dienen zur Einstellung der Exzentrizität der Exzenterscheibe 54.

Die Art des Antriebes der Welle 32 ist erfindungsgemäß ohne Belange. Fig. 2 b zeigt eine typische Antriebsart. Die relative Stellung der Fig. 2 a gegenüber der Fig. 2 b ist durch die Linien 2 a und 2 b angezeigt, 'wobei die korrekte relative Stellung durch Überlappung dieser Zahlen der entsprechenden Figuren erzielt wird. Der Motor 107 treibt ein übliches untersetzungsgetriebe 108, das seinerseits die Welle 110 antreibt, die ihrerseits mit einer Nabe 112 verbunden ist_? welche das

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Zahnrad 30 trägt. Ein zweiter Motor 113 kann an einem sich abwärts erstreckenden Rahmenteil 114 falls erwünscht, angebracht sein, um die Papierzuführung eines Aufzeichnungsgerätes anzutreiben, das mit dem elektrischen Abnahmeabschnitt der Meßuhr 56 a verkuppelt ist.

Die Hin- und Herbewegung des Schlittens 86 entlang der Linie 58 wird lediglich dadurch erzielt, daß der Schlitten 86 relativ zu einer Führungsvorrichtung 116 bewegt wird. Dax Schlitten 86 weist eine mittlere öffnung 87 auf, in der die Exzenterscheibe 54 aufgenommen ist. Die Bewegungssteuerung -des Schlittens 86 in Richtung der Linie 60, die rechtwinklig zur Linie 58 liegt, wird jedoch in einer vollständig anderen Weise erzfelt. Eine mit ehern Fuß 120 verbundene Welle 118 ist an der Führungsvorrichtung 116 mit Schrauben 122, 124 befestigt. Das eine Ende der Welle 118 ist in einem Lagerbock 126 mit einer Bohrung 128 aufgenommen, in der eine Kugelführungsbuchse 130 vorgesehen ist, so daß sich dieses Ende der Welle 118 frei in Richtung der Linie 58 gegenüber dem Lagerbock 126 hin- und herbewegen kann. In gleicher Weise ist das andere Ende der Welle 118 in einem zweiten Lagerbock 136 mit einer Bohrung 138 aufgenommen, in der eine Kugelführungsbuchse 140 angeordnet ist, so daß sich auch dieses Ende der Welle in Richtung der Linie 58 bewegen kann. Zwei Scheiben 142 und 144 sind vorgesehen, um eine die Welle 118 umgebende Feder 146, die zwischen den Scheiben 142 und 144 angeordnet ist, zusammenzudrücken. Die Feder 146 neigt somit dazu, einen Vorwärtsdruck auf die Welle 118 auszuüben, da die Scheibe 142 am Lagerbock 126 und die Scheibe

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144 an der Welle 118 befestigt ist. Die Kombination der zuvor beschriebenen Elemente gestattet somit die Hin- und Herbewegung des Schlittens 86 in Richtung der Linie 60, die rechtwinklig zu der Hin- und Herbewegung des Schlittens entlang der Linie 58 liegt. Da der Tastzylinder 62 am Schlitten 86 befestigt ist, tastet er auf diese Weise das gewünschte Profil eines fehlerfreien Planetenrades ab.

Wenn es anstelle des Prüfers des Planetenradprofils erwünscht ist, ein Planetenrad herzustellen, wird die Profilabtastvorrichtung 56 und der Tastzylinder 62 durch eine Bearbeitungsvorrichtung 149,wie in Fig. 4 gezeigt, ersetzt. Die in Fig. gezeigte Bearbeitungsvorrichtung 149 kann auf dem Schlitten 86 mittels einer Magnetfußplatte oder dergleichen befestigt sein, die ein Gehäuse 150 abstützt, an dem ein vertikal angeordneter Elektromotor 152 befestigt ist. Der Motor 152 hat eine Welle 154, auf der eine Anzahl von Stufenscheiben 156 angebracht sind. Der Stufenscheibensatz 156 treibt einen Riemen 158,der seinerseits einen zweiten Stufenscheibensatz antreibt. Der Stufenscheibensatz 160 ist auf dem oberen Ende einer Spindel 162 befestigt, mit ein am unteren Ende verbundener Fräser 164 angetrieben wird. Die Bearbeitungsvorrichtung 149 und der Fräser 164 gemäß Fig. 4 werden somit in gleicher Weise wie die Profilabtastvorrichtung 56 und der Tastzylinder nach den Figuren 1-4 bewegt. Es kann dabei ein Planetenrad mit höchst genauer Form unter Verwendung der gleichen Hauptvorrichtungsteile mit der Bearbeitungsvorrichtung nach Fig» hergestellt werden, wobei der hin- und herbewegliche Schlittenteil 57 und die Profilabtastvorrichtung 56,die bei der Prüfung

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des Planetenradprofils verwendet werden, ersetzt werden.

Der grundsatzliche- Mechanismus des Erfindungsgegenstandes kann somit sowohl zur Herstellung als auch zur Prüfung des Profils eines umlaufenden Planetenrades verwendet werden. Wenn darüber hinaus die Vorrichtung als Prüfvorrichtung verwendet wird/ wird jeder Punkt des Planetenrades überprüft _r äa jeder Grad der Drehung der Exzenterscheibe 54 mit dem gleichen Maß der Drehung des Planetenrades 12 übereinstimmt, was darauf zurückzuführen ist, daß sowohl die Exzenterscheibe als auch das Planetenrad gemeinsam gedreht werden, .wobei das Planetenrad eine Drehbewegung ausübt, während der Schlitten bzw. die Bearbeitungsvorrichtung eine hin- und hergehende Bewegung sowohl in Richtung- der Linde 58 als auch- in der rechtwinklig dazu liegenden Linie 60 durchführt.

Al Leerseite

Claims

A nsprüches

1.) Vorrichtvmg zur Prüfung bzw» Herstellung eines Planetenradprofiles mit vorbestimmter Zähnezahl, gekennzeichnet durch einen Aufnahmedorn (14) für das Planetenrad (12); einen das Planetenrad (12) mit vorbestimmter Winkelgeschwindigkeit drehenden Antrieb (107, 33 32); eine Profilabtastvorrichtung (56),die benachbart zum Planetenrad (12) angeordnet ist; einen einth Profiltastzylinder (62) tragenden Support (76, 86, 96); einen Exzenter (54),der über ein Getriebe (30, 32) im wesentlichen mit gleicher Winkelgeschwindigkeit wie das Planetenrad (12) multipliziert mit der Zähnezahl des Planetenrades gedreht wird und der mit dem Support (76, 86, 96) gekuppelt ist und den Profiltastzylinder (62) entlang einer Linie (58) hin- und herbewegt, die die Achse des Planetenrades (12) schneidet;

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und eine Führungsvorrichtung (116), die mit dem Support (76, 86. 96) gekuppelt ist und den Profiltastzylinder (62) ohne ihn zu drehen, über den Exzenter (54) in einer linearen Richtung (60) antreibt, die im wesentlichen rechtwinklig zur Linie (58) liegt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Profilabtastvorrichtung (56) eine Meßuhr (56 a} aufweist, die auf einem Schlitten (57) angebracht, ist, der durch das Zusammenwirken zwischen dem auf dem Aufnahmedorn (14) angeordneten Planetenrad (12) und der Profiltastvorrichtung linear entlang der Linie (58) hin- und herbeweglich ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, die Meßuhr (56 a) mit einem länglichen am Planetenrad (12) angreifenden Tastzylinder (62) zusammenwirkt, dessen Längs achse im wesentlichen vertikal ausgerichtet ist.

4.· Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle der Profilabtastvorrichtung (62) eine Profilbearbeitungsvorrichtung (149) vorgesehen ist, mit der aus einem auf dem Aufnahmedorn (14) aufgenommenen Rohling ein· Planetenrad herstellbar ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Profilbearbeitungsvorrichtung (149) ein längliches zylindrisches Schneidwerkzeug (164) aufweist, das sich um eine im wesentlichen vertikale Achse drehend am Planeten-

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radrohling angreift.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Planetenradantrieb (107, 30, 32) eine vertikal angeordnete Welle (14) aufweist, deren oberes Ende als Aufnahmedorn (22) des Planetenrades (12) bzw. des Planetenradrohlings dient, während ein relativ großes Zahnrad (28) auf dem unteren Ende und ein verhältnismäßig kleines, mit dem großen Zahnrad (28) im Eingriff stehendes Zahnrad (36) auf dem unteren Ende einer zweiten Welle (32) befestigt ist, wobei das Zähnezahlverhältnis des größeren Zahnrades (28) zu dem des kleineren Zahnrades (36) gleich der vorbestimmten Zähnezahl des Planetenrades (12) ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsvorrichtung (116) eine Supportplatte aufweist, gegenüber der sich der Support (76, 86, 96) bedjn Antrieb der Profilabtastvorrichtung (56) entlang der Linie (58) hin- und herbewegt, daß eine Welle (118) mit der Supportplatte der Führungsvorrichtung (116) verbunden ist, deren Achse sich im wesentlichen rechtwinlig zur Linie (58) erstreckt, daß die Welle (118) durch eine Feder (146) zur Führungsvorrichtung (116) hin gedrückt wird und daß die Welle

(118) in Führungsbuchsen (130, 140) gleitend gelagert ist und durch den Exzenter (54) zusammen mit der₍Führungsvorrichtung (116) gegen die Kraft der Feder (146) ein begrenztes Maß rechtwinklig zur Linie (58) bewegbar ist.

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8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwei rechtwinklig mit ebenen Flächen
zueinander ausgerichtete Meßanschläge (98, 100} benachbart zu dem auf dem Aufnahmedorn (22) aufgenommenen Planetenrad (12) angeordnet sind, die mit Meßsteinen zusammenwirken, um die genaue Anfangsstellung des Planetenrades (12) einzustellen.

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