DE2938662A1

DE2938662A1 - Vorrichtung zum pruefen des kaefigs eines antriebsgelenkes

Info

Publication number: DE2938662A1
Application number: DE19792938662
Authority: DE
Inventors: Gastone Albertazzi
Original assignee: Finike Italiana Marposs SpA
Current assignee: Marposs SpA
Priority date: 1978-09-25
Filing date: 1979-09-25
Publication date: 1980-07-17
Also published as: ES484674A1; FR2436970A1; GB2033588B; IT7803539A0; JPS5598330A; US4364181A; FR2436970B1; GB2033588A; IT1108236B; DE2938662C2; JPH0156699B2

Description

Vorrichtung zum Prüfen des Käfigs eines Antriebsgelenkes

Zusammenfassung

Es wird eine Vorrichtung zum Prüfen des Käfigs eines Antriebsgelenkes angegeben, welche Meßspitzen aufweist, die mit Punkten der Ränder der Käfigöffnungen zusammenarbeiten. Die Meßspitzen arbeiten jeweils auf einen zugeordneten Meßkopf, und die Ausgangssignale der verschiedenen Meßköpfe werden einer Signalverarbeitungseinheit überstellt. Diese Signalverarbeitungseinheit erzeugt ihrerseits Signale, welche dem Mittelpunkt der Käfigöffnungen zugeordnet sind. Sie bestimmt ferner eine geometrische Bezugsebene, welche die Ebene darstellt, die im Mittel am nächsten bei den Mittelpunkten der Käfigöffnungen liegt. Außerdem werden die Abstände der Mittelpunkte der Käfigöffnungen von der geometrischen Referenzebene bestimmt.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Prüfen des Käfigs eines Antriebsgelenkes, welcher öffnungen zum Unterbringen von Gelenkkugeln aufweist.

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Derartige Antriebsgelenke werden für die Vorderachsen von Fahrzeugen mit Vorderantrieb verwendet. Solche Antriebsgelenke werden auch als Konstantgeschwindigkeitsgelenke (constant velocity joints) bezeichnet. Sie weisen ein glockenförmiges äußeres Gelenkteil auf, das mit einer Keilwelle verbunden ist, die ihrerseits in die Radnabe eingreift. Ein inneres, kugelförmiges Gelenkteil ist mit der Antriebswelle eines der Vorderräder des Kraftfahrzeuges verbunden. Ein mittleres Gelenkteil ist ein Käfig für Gelenkkugeln, und in öffnungen dieses Käfigs sind mehrere, in der Regel sechs Gelenkkugeln untergebracht, welche sowohl mit dem becherförmigen äußeren Gelenkteil als auch mit dem kugelförmigen inneren Gelenkteil zusammenarbeiten.

Der Käfig des Antriebsgelenks dient zum Halten der sechs Gelenkkugeln und ermöglicht die Drehmomentübertragung vom mit der Antriebswelle verbundenen innenliegenden Gelenkteil zum mit der Radnabe verbundenen äußeren Gelenkteil und damit zum Fahrzeugrad. Die Arbeitsweise eines derartigen Antriebsgelenkes ist dem Fachmann im übrigen bekannt und braucht hier nicht näher beschrieben zu werden.

Um ein richtiges Arbeiten des Antriebsgelenkes sicherzustellen und eine lange Lebensdauer des Antriebsgelenkes zu erhalten, müssen die verschiedenen Bauteile des Gelenkes innerhalb sehr enger Herstellungstoleranzen gefertigt werden. Es ist daher notwendig, ihre Hauptabmessungen und ihre Geometrie nach der maschinellen Bearbeitung nachzuprüfen. Was den Käfig des Gelenks

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betrifft, so wurde herausgefunden, daß es zur Überprüfung der Geometrie und der für das gute Arbeiten verantwortlichen Eigenschaften des Käfigs nicht ausreicht, wenn man nur die Durchmesser und die Koplanarität überprüft, wie dies bisher der Fall war.

Durch die vorliegende Erfindung soll daher eine Vorrichtung geschaffen werden, die sich besonders gut zum Überprüfen des Käfigs eines Antriebsgelenks eignet, so daß dieses Bauteil umfassen und trotzdem rasch und kostengünstig geprüft werden kann.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch eine Prüfvorrichtung gemäß Anspruch 1.

Die erfindungsgemäße Prüfvorrichtung hat den Vorteil, daß der Käfig in einer einzigen Prüfstation überprüft wird. Die Prüfzeit ist kurz, und die Prüfvorrichtung läßt sich mit geringen Kosten verwirklichen.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann man die Höhe der Käfigöffnungen und die Koplanarität der Mittelpunkte der Käfigöffnungen überprüfen. Das Überprüfen der Koplanarität erfolgt unter der Annahme, daß die Mittelpunkte der Käfigöffnungen auf vorgegebenen Mantellinien ein und derselben zylindrischen Oberfläche liegen. Die geometrische Ebene, welche im Mittel den Mittelpunkten der Käfigöffnungen am nächsten kommt, wird in der erfindungsgemäßen Vorrichtung ermittelt. Dies erfolgt vorzugsweise nach dem Verfahren der kleinsten quadratischen Abweichung. Außerdem werden die Abstände der Mittelpunkte der Käfigöffnungen von dieser Ebene

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berechnet.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen angegeben.

Nachstehend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:

Figur 1 einen axialen Schnitt durch den Käfig eines Antriebsgelenkes;

Figur 2 einen transversalen Schnitt durch den in Figur 1 gezeigten Käfig;

Figur 3 einen vereinfachten vertikalen Schnitt durch eine Vorrichtung zum Überprüfen des in den Figuren 1 und gezeigten Käfigs;

Figur 4 eine schematische Aufsicht auf einen Teil der in Figur 3 gezeigten Vorrichtung, in welcher die Anordnung von Meßspitzen skizziert ist, welche die innenliegende Oberfläche und die außenliegende Oberfläche des Käfigs vermessen;

Figur 5 einen vertikalen Schnitt durch einen Teil der in den Figuren 3 und 4 gezeigten Vorrichtung längs einer Ebene, welche durch die Mittelpunkte zweier einander gegenüberliegender Käfigöffnungen geht und senkrecht auf den Stirnflächen des Käfigs steht;

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Figur 6 eine Aufsicht auf einen Teil der in den Figuren

3 bis 5 gezeigten Vorrichtung, in welcher die Anordnung der mit den Käfigöffnungen zusammenarbeitenden Meßspitzen und mit ihnen zusammenarbeitender Meßköpfe sowie eine Einrichtung zum Verschwenken dieser Meßspitzen und der Meßköpfe zwischen einer Ruhestellung und einer Arbeitsstellung wiedergegeben sind; und

Figur 7 ein Blockschaltbild einer Signalverarbeitungseinheit, welche mit den Meßköpfen der in den Figuren 3 bis 6 gezeigten Vorrichtung verbunden ist.

In den Figuren 1 und 2 ist ein Käfig eines Antriebsgelenkes für Kraftfahrzeuge mit Vorderradantrieb insgesamt mit 1 bezeichnet. Dieser Käfig hat eine außenliegende Wand 2 mit einer innenliegenden Oberfläche 3 und einer außenliegenden Oberfläche 4. Die Oberflächen 3 und 4 stellen jeweils Teile theoretisch konzentrischer Kugelflächen dar. Der Käfig 1 hat ferner zwei ebene Stirnflächen 5 und 6, welche die Gestalt kreisförmiger Kronen haben.

In der außenliegenden Wand 2 des Käfigs 1 sind sechs öffnungen 7, 8,9,10,11 und 12 ausgebildet, die dazu dienen, in der Zeichnung nicht wiedergegebene Kugeln des Gelenkes aufzunehmen, welche die Drehmomentübertragung vom getriebenen zum treibenden Gelenkteil besorgen.

Figur 3 zeigt einen schematisch vertikalen Schnitt durch eine Vorrichtung zum Überprüfen der wesentlichen Eigenschaften des

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Käfigs 1. In dieser Vorrichtung wird der Käfig 1 durch eine Klemmplatte 13 in der zum Messen verwendeten Lage gehalten. Die Klemmplatte 13 ist in vertikaler Richtung verlagerbar und drückt den Käfig 1 über in der Zeichnung nicht wiedergegebene Feder in Richtung auf drei als Auflage dienende Tragarme 14, von denen in Figur 3 nur einer gezeigt ist. Die notwendige winkelmäßige Positionierung des Käfigs erfolgt unter Verwendung mechanischer Anschläge, welche vorzugsweise mit dem Rand einer oder mehrerer der Käfigöffnungen zusammenarbeiten. Die Klemmplatte 13 kann um eine so große Strecke angehoben werden, daß man den Käfig 1 in die Vorrichtung einsetzen und aus ihr entnehmen kann.

In der Meridianebene des Käfigs 1, welche der Zeichenebene von Figur 3 entspricht, sind acht Meßspitzen 15 bis 22 angeordnet. Die Meßspitze 15 ist starr mit einem Arm 23 verbunden, der von einem Schwenklager 24 getragen ist. Der Arm 23 trägt seinerseits einen als Kartusche ausgebildeten Meßkopf 25, welcher ein Meßglied 26 aufweist, das an einer auf einem Referenzkörper 27 ausgebildeten Referenzfläche anliegt.

Am Referenzkörper 27 ist ein weiterer Meßkopf 28 angeordnet, dessen Meßglied 29 an einem Arm 3 0 anliegt, der seinerseits von einem Schwenklager 31 getragen ist. Die Meßspitze 16 ist am Arm 30 befestigt. Die Meßspitze 17 liegt an einem Punkt der Äquatorebene der äußeren Oberfläche des Käfigs an, welcher denjenigem Punkt diametral gegenüberliegt, welchen die Meßspitze 15 berührt. Die Meßspitze 18 berührt einen Punkt der außenliegenden Oberfläche des Käfigs,der demjenigen Punkt diametral gegenüber-

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liegt, welchen die Meßspitze 16 berührt. Die beiden Meßspitzen 16 und 18 sind symmetrisch oberhalb bzw. unterhalb der Äquatorebene des Käfigs 1 angeordnet. Die Meßspitze 18 ist an einem Arm 32 befestigt, welcher von einem Schwenklager 33 getragen ist.

Zur Messung der Stellung des Armes 32 dient ein Meßkopf 34, dessen Meßglied 35 an einer feststehenden Referenzfläche 36 anliegt.

Die Meßspitze 19 ist starr an einem Arm 37 befestigt, der seinerseits von einem Parallelogrammgestänge getragen ist. Dieses besteht aus zwei flexiblen Materialstreifen 38,39. Ein Träger 40 trägt eine Platte 41, welche die beiden Enden der Materialstreifen 38 und 39 abstützt, sowie einen Stift 42, um welchen ein Übersetzungshebel 43 verschwenkbar ist. Am einen Ende des Übersetzungshebels 43 ist eine Rolle 44 drehbar gelagert, die mit einer Referenzfläche eines Referenzkörpers 45 zusammenarbeitet, der am Arm 37 befestigt ist. Der Übersetzungshebel 43 weist an seinem anderen Ende einen Referenzkörper 46 auf, welcher mit einer Referenzfläche 47 zusammenarbeitet.

Zur Ermittlung der Stellung des Armes 37 dient ein Meßkopf 48, der auf einem stationären Träger 49 befestigt ist. Die Meßspitze 20 liegt an einem Punkt der innenliegenden Oberfläche des Käfigs an, der demjenigen Punkt diametral gegenüberliegt, welchen die Meßspitze 19 berührt. Die beiden Meßspitzen 19 und 20 sind symmetrisch unter bzw. oberhalb der Äquatorebene des Käfigs 1 angeordnet. Die Meßspitzen 21 und 22 berühren zwei einander diametral gegenüberliegende Punkte der inneren Oberfläche des

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Käfigs, die in der Äquatorebene des Käfigs liegen.

Die Meßspitze 21 ist an einem Arm 50 befestigt, welcher von einem Schwenklager 51 getragen ist. Zur Ermittlung der Stellung des Armes 50 dient ein Meßkopf 52, der an einem Träger 53 befestigt ist. Letzterer ist mit dem Rahmen der Vorrichtung verbunden. Wie aus Figur 4 ersichtlich ist, hat die Vorrichtung zwei weitere Meßspitzen 54 und 55, die an Punkten des außenliegenden Äquators des Käfigs anliegen, die in einer vertikalen Ebene liegen, welche mit der Zeichenebene von Figur 3 einen Winkel von 60° einschließt. Es sind ferner äquivalente weitere Meßspitzen 56 und 57 vorgesehen, die ebenfalls an einander gegenüberliegenden Punkten der außenliegenden Äquatorlinie des Käfigs anliegen, welche in einer vertikalen Ebene liegen, die einen Winkel von 60° mit derjenigen vertikalen Ebene einschließt, welche durch die Berührpunkte der Meßspitzen 54 und 55 zur außenliegenden Oberfläche des Käfigs liegen. Zwei weitere Meßspitzen 58 und 59 liegen an Punkten der innenliegenden Äquatorlinie des Käfigs an, welche in derselben vertikalen Ebene liegen, die auch die Berührpunkte der Meßspitzen 54 und 55 enthält. Entsprechend sind zwei weitere Meßspitzen 60 und 61 vorgesehen, die an Punkten der innenliegenden Äquatorlinie des Käfigs anliegen, die in derselben vertikalen Ebene liegen wie die Berührpunkte der Meßspitzen 56 und 57.

Bewegbare Arme, Übersetzungshebel und Meßköpfe sind auch für die Meßspitzen 17,20,22 und 54 bis 61 ganz analog vorgesehen, um die Stellung der entsprechenden Meßspitzen zu ermitteln. Diese

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Vorrichtungsteile sind aber in der Zeichnung nicht im einzelnen wiedergegeben. Zwei Gehäuseschalen 62 und 63, die an dem mit 64 bezeichneten Rahmen der Vorrichtung befestigt sind, schützen die Meßspitzen und die zugeordneten Arme, Hebel und Meßköpfe.

Um das Einsetzen und Entnehmen von Käfigen 1 in die Vorrichtung zu ermöglichen, ist eine Vorrichtung zum vorübergehenden Zurückziehen aller in den Figuren 3 und 4 gezeigten Meßspitzen aus ihrer Meßstellung vorgesehen. Zu dieser Vorrichtung gehört eine Welle 65, die in vertikaler Richtung verschiebbar geführt ist und einen kegelstumpfförmig sich verjüngenden Kopf 66 aufweist. Letzterer arbeitet über Rollen 67 bzw. 68 und Kolben 69 bzw. 70, über den Referenzkörper 46 und die äquivalenten Referenzkörper sowie über den Übersetzungshebel 43 und äquivalente Übersetzungshebel auf den Arm 37 und die äquivalenten Arme, welche die Meßspitzen tragen. Wird z.B. die Rolle 68 radial nach außen bewegt, so wird der Übersetzungshebel 43 entgegen dem Uhrzeigersinne verschwenkt, da die Referenzfläche 47 den Referenzkörper 46 beim nach außen Bewegen des Kolbens 70 mitnimmt. Entsprechend nimmt eine auf dem Übersetzungshebel 43 liegende Referenzfläche 71 eine Referenzfläche 72 mit, die vom Arm 32 getragen ist. Auf diese Weise wird letzterer im Uhrzeigersinne verschwenkt, und hierdurch wird die Meßspitze 18 von der außenliegenden Oberfläche des Käfigs zurückgezogen. Auf den Arm 37 wird dagegen über die Rolle 44 eine Druckkraft ausgeübt, und hierdurch wird die Meßspitze 19 von der innenliegenden Oberfläche des Käfigs wegbewegt.

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Wie aus den Figuren 5 und 6 ersichtlich ist, weist die Prüfvorrichtung ferner sechs Paare von Meßköpfen auf, welche dazu dienen, die Käfigöffnungen zu überprüfen. In Figur 5 sind zwei Meßköpfe 73 und 74 wiedergegeben. Die Meßköpfe 73 und 74 haben bewegbare Arme 75 bzw. 76, an denen Meßspitzen 77 bzw. 78 befestigt sind. Die Meßköpfe 73 und 74 sind an einer Platte 79 befestigt, die ihrerseits fest mit einem Arm 80 verbunden ist (vgl. Figur 6).

Der Arm 8 0 ist von einem Schwenklager 81 getragen, welches aus zwei senkrecht aufeinanderstehenden flexiblen Materialstreifen besteht. Der Arm 8 0 kann um die Achse des Schwenklagers 81 durch einen Antrieb verschwenkt werden, zu welchem ein Riemen 82 und eine Riemenscheibe 83 gehören.

In Figur 6 sind weitere Paare von Meßeinrichtungen zum Vermessen der Käfigöffnungen nur teilweise in Form ihrer bewegbaren Arme 84,85,86,87,88 wiedergegeben. Für diese Meßeinrichtungen sind ähnliche Meßspitzen, Meßköpfe und Einrichtungen zum Bewegen der Meßspitzen und Meßköpfe zwischen einer Meßstellung und einer vom Käfig entfernten Ruhestellung vorgesehen, wie sie obenstehend für die Bauteile 74 bis 78 beschrieben wurden.

Um ein Einsetzen und Entnehmen eines Käfigs 1 zu ermöglichen, werden die sechs Meßkopfpaare vorübergehend durch den Riemen 82 derart verlagert, daß die bewegbaren Arme in eine solche Stellung gelangen, wie sie in Figur 6 für die Arme 75 und 84 bis 88 durch gestrichelte Linie wiedergegeben sind (Ruhestellung).

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Die unter Bezugnahme auf die Figuren 3 bis 6 beschriebenen Meßköpfe sind alle mit einer insgesamt mit 89 bezeichneten Signalverarbeitungseinrichtung 89 verbunden, die in Figur 3 nur schematisch wiedergegeben ist und dazu dient, aus den AusgangsSignalen der Meßköpfe Signale herzustellen, welche den zu überwachenden Eigenschaften des Käfigs entsprechen und entsprechende Anzeigen und Warnmeldungen zu veranlassen.

Nunmehr wird unter zusätzlicher Bezugnahme auf Figur 7 das Arbeiten der Prüfvorrichtung beschrieben.

Bevor ein Käfig in die Prüfvorrichtung eingesetzt wird, werden die Meßspitzen und Meßköpfe in die zurückgefahrene Ruhestellung bewegt, indem man die Welle 65 und den Riemen 82 betätigt. Nach Einsetzen des Käfigs, werden die Meßspitzen und Meßköpfe in die Meßstellung bewegt, und die nachstehenden Überprüfungen werden durchgeführt.

In der Signalverarbeitungseinheit 89 ist ein Summierer 90 vorgesehen, welcher die Ausgangssignale der Meßkopfpaare verarbeitet, die den Meßspitzen 21 ,22;58,59;60,61 zugeordnet sind. Diese Meßspitzen messen drei verschiedene Durchmesser der innenliegenden Oberfläche 3 des Käfigs. Ein vierter Durchmesser der innenliegenden Oberfläche des Käfigs wird dadurch gemessen, daß man die Ausgangssignale der den Meßspitzen 19 und 20 zugeordneten Meßköpfe summiert. In einem weiteren Summierer 91 werden die Ausgangssignale derjenigen Meßköpfe addiert, die den Meßspitzen 15,

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17 und 54 bis 57 zugeordnet sind. Man erhält auf diese Weise drei Durchmesser der außenliegenden Oberfläche 4 des Käfigs 1. Einen vierten Durchmesser der außenliegenden Oberfläche 4 erhält man dadurch, daß man die Ausgangssignale der den Meßspitzen 16 und

18 zugeordneten Meßköpfe summiert.

Da die Meßköpfe durch auf Stellungsänderungen ansprechende Wandler gebildet sind, sind die gemessenen Größen direkt die Durchmesserabweichungen von den Sollwerten.

Ein Rechenkreis 92 der Signalverarbeitungseinheit 89 berechnet die Hälfte der Differenz zweier Signale der Meßkopfpaare, welche den Meßspitzen 21,22; 58,59; 60,61 zugeordnet sind. Auf diese Weise erhält man drei verschiedene Überprüfungen für die Lage des Mittelpunktes der innenliegenden Oberfläche 3 des Käfigs. In ähnlicher Weise ermittelt ein Rechenkreis 93 der Signalverarbeitungseinheit 89 die Hälfte des Unterschiedes zwischen den beiden Signalen der Meßkopfpaare, die den Meßspitzen 15,17;54,55; 56,57 zugeordnet sind. Auf diese Weise erhält man drei verschiedene Oberprüfungen der Lage des Mittelpunktes der außenliegenden Oberfläche des Käfigs.

Ein weiterer Rechenkreis 94 der Signalverarbeitungseinheit 89 berechnet den Unterschied der so erhaltenen Signale, und auf diese Weise kann man drei Prüfwerte für die Güte der Konzentrizität zwischen der äußeren Oberfläche 4 und der inneren Oberfläche 3 des Käfigs erhalten, wobei die Messung längs gerade Linien erfolgt, welche durch die Berührpunktsätze der Meßspitzen

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15,17,21,22;54,55,58,59;56,57,60,61 vorgegeben sind. Das Maximum der so erhaltenen drei Werte kann in guter Näherung als Maß für den Konzentrizitätsfehler der beiden Oberflächen in der Äquatorebene des Käfigs angesehen werden. Man kann auch nur die Signale der unter Bezugnahme auf die Figur 3 beschriebenen Meßköpfe verwenden, um die Konzentrizität der beiden Käfigoberflächen in Richtung der Käfigachse zu überprüfen.

Die Höhe der Öffnung 7 bis 12 oder genauer gesagt die Abweichungen dieser Höhen von den zugeordneten Sollwerten werden dadurch ermittelt, daß in einem Rechenkreis 95 der Signalverarbeitungseinheit 89 die beiden Signale eines jeden der sechs Meßkopfpaare, die unter Bezugnahme auf die Figuren 5 und 6 oben beschrieben wurden,zusammengefaßt werden.

In einem weiteren Rechenkreis 96 der Signalverarbeitungseinheit 89 wird die Hälfte der Differenz derselben Signalpaare berechnet ,und die so erhaltenen Vierte sind ein Maß für die Höhe der Mittelpunkte der Käfigöffnungen oder genauer gesagt der Abweichungen der Mittelpunkte der Käfigöffnungen in vertikaler Richtung von ihrer Sollage.

Die komplizierteste der von der Prüfvorrichtung durchgenommenen Oberprüfungen betrifft die Koplanarität der Mittelpunkte der Käfigöffnungen und/oder die Komplanarität dieser Mittelpunkte und des Mittelpunktes der inneren und/oder der äußeren Oberfläche des Käfigs.

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Die wichtigste, welche die Koplanarität der Mittelpunkte der Öffnungen und des Mittelpunktes der außenliegenden Oberfläche betrifft, erfolgt im wesentlichen so, wie dies nun nachstehend genauer beschrieben wird:

Es wird eine geometrische Referenzebene eingeführt, die durch diejenige Ebene gegeben ist, welche im Mittel am nächsten bei den sieben ermittelten Mittelpunkten (sechs Mittelpunkte der Käfigöffnungen, ein Mittelpunkt einer Kugelfläche) liegt.

Das Bestimmen der Referenzebene erfolgt nach der bekannten Methode der kleinsten quadratischen Abweichung, die nachstehend auf die Oberprüfung von Käfigen von Antriebsgelenken angewandt in ihren Grundzügen dargelegt wird und im einzelnen in dem Buch "Statistical Treatment of Experimental Data" von Hugh D. Young, Mc Graw-Hill Book Company, Inc. 1962, Seiten 101 bis 132 beschrieben ist.

Es sei angenommen, daß in einem cartesischen Raum (x,y,z) die Zuordnung von N Koordinatenpaaren x., y. (i = 1 - N) zu Ordinaten z. bekannt ist. Es wird ferner angenommen, daß es eine gewisse funktionale Beziehung ζ = f (x,y) bekannter Form gibt, in welcher einige Parameter derart bestimmt werden sollen, daß die zunächst allgemeine Funktion so spezialisiert wird, daß man eine bestmögliche Annäherung an die vorgegebenen Punkte *^xi' ^yi' ^zi^ ^erhält·

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Die beste Annäherung erhält man dann, wenn man die Summe der Quadrate der N Abstände in Z-Richtung d. = f (x., y.) - z. der bekannten Punkte (x-, y., z.) von denjenigen, die durch die durch die funktionale Zuordnung vorgegebenen Fläche vorgegeben sind, zu einem Minimum macht.

Man muß also die nachstehende Summe minimisieren:

A/ A/

Bezeichnet man mit A. (j = 1 - k) die zu bestimmenden Parameter, so muß man die nachstehenden partiellen Ableitungen alle gleich Null setzen, damit die Summe ein Minimum wird.

A/

/o A * S

und zwar für alle j = 1 bis k.

Man muß also ein System von k Gleichungen mit k Unbekannten lösen, das sich wie folgt schreiben läßt:

A/

C = 4

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Wendet man dieses Verfahren des kleinsten quadratischen Fehlers auf die Berührpunkte der Meßspitzen, die oben unter Bezugnahme auf die Figuren 5 und 6 beschrieben wurden an, so sollte deren Abstand zur Solläquatorebene des Käfigs im Idealfall Null sein. Diese Äquatorebene ist im Koordinatensystem x,y,z die Ebene ζ = 0. Es wird ferner angenommen, daß die sechs Mittelpunkte der Käfigöffnungen auf Mantellinien derselben zylindrischen Fläche liegen, welche die z-Achse als Achse hat und einen Radius R hat, und es wird ferner angenommen, daß diese Mantellinien in drei Ebenen liegen, welche die z-Achse enthalten, wobei diese Ebenen jeweils einen Winkel von 60° zur vorhergehenden Ebene einschließen. Der Wert für den Radius R entspricht dem Abstand der Berührpunkte der Meßspitzen, die in den Figuren 5 und 6 gezeigt sind, von der z-Achse und ist bekannt.

Die zu ermittelnde funktionale Beziehung entspricht der Gleichung der oben erwähnten Referenzebene. Daher gilt:

_; A₁ *

J* ^c

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Löst man das obige Gleichungssystem nach den Unbekannten a,b und c auf, so erhält man:

1/(3 ^) ZI d- ScK tf_c

Nachdem man so die Unbekannten a, b und c ermittelt hat (diese Berechnung erfolgt im Rechenkreis 97 der Signalverarbeitungseinheit 89, und nachdem man so die Referenzebene berechnet hat, berechnet der Rechenkreis 97 zugleich die in Richtung der Z-Achse gemessenen axialen Abstände der Mittelpunkte der Käfigöffnungen von der Referenzebene gemäß der nachstehenden Gleichung:

Der Rechenkreis 97 berechnet dann die Unterschiede d. - d_, näm lich

i~ 4/c ~^c

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Die so ermittelten Abstände D. sind ein Maß für den Koplanaritätsfehler der Mittelpunkte der Öffnungen und des Mittelpunktes der außenliegenden Oberfläche des Käfigs und werden zusammen mit den Ergebnissen der in den Summierkreisen 90 und 91 sowie den Rechenkreisen 93,94,95 und 96 erhaltenen Rechnungen auf einer Überwachungseinheit 98 zur Anzeige gebracht.

Die oben beschriebene Ausführung der Koplanaritätsprüfung der Mittelpunkte der Käfigöffnungen (und eines oder beider der Mittelpunkte der äußeren und der inneren Oberfläche des Käfigs) ist besonders wichtig und vorteilhaft. Man könnte die Oberprüfung auch einfacher durchführen, z.B. unter Verwendung der Stirnflächen 5 und 6 des Käfigs. In diesem Falle wären jedoch die Prüfergebnisse nur von geringerem Informationswert und geringerer Bedeutung, da es möglich ist, daß bei einem Käfig, bei dem die Öffnungen und die äußere Oberfläche und die innere Oberfläche exakt bearbeitet sind und der ein gutes Arbeiten sicherstellen kann, diejenige Ebene, welche durch die Mittelpunkte der Käfigöffnungen und die Mittelpunkte der inneren Oberfläche und der äußeren Oberfläche geht, nicht parallel zur Ebene oder den Ebenen der Stirnflächen verläuft.

Es versteht sich, daß man die oben beschriebene Prüfvorrichtung mit Einrichtungen zum Einlegen und Entnehmen von Prüflingen sowie zum Sortieren der Prüflinge in Abhängigkeit vom Prüfergebnis versehen kann, um ein mehr oder weniger stark automatisiertes Arbeiten zu erhalten.

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Es versteht sich, daß man auch die Anordnung der Berührstellen der Meßspitzen anders wählen kann und daß man die Prüfvorrichtung mit einer Mehrzahl von PrüfStationen versehen kann anstelle einer einzigen, wie dies beim oben beschriebenen Ausführungsbeispiel der Fall war.

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Claims

Patentanwälte Dipl. ing. H. Hauck Dipl. Phys. W. Schmitz Dipl. Ing. E. Graaifs Dipl. Ing. W. Wehnert Dipl. Phys. W. Carstens Dr.-lng. W. Döring FINIKE ITALIANA MARPOSS S. p. A. MczartstraEe 23 8OOO München 2 Via Saliceto, 13 Anwaltsakte M-5058 1-40010 Bentivoglio (BO) 21. September 1979 Vorrichtung zum Prüfen des Käfigs eines Antriebsgelenkes PATENTANSPRÜCHE

1./Vorrichtung zum Prüfen des Käfigs eines Antriebsgelenkes, welcher öffnungen zum Unterbringen von Gelenkkugeln aufweist, gekennzeichnet durch Prüfeinrichtungen (73,74), welche mit Meßspitzen (77,78, 84 bis 88) zusammenarbeiten, die ihrerseits mit Punkten des Randes der öffnungen (7 - 12) des Käfigs (1) zusammenarbeiten; und durch eine mit den Prüfeinrichtungen (73,74) verbundene Signalverarbeitungseinheit, welche aufweist: einen ersten Signalverarbeitungskreis (96), welcher mit den Ausgangssignalen der Prüfeinrichtungen (73,74) beaufschlagt ist und seinerseits Ausgangssignale bereitstellt, welche den Orten der Mittelpunkte der öffnungen (7 bis 12) entsprechen, und einen zweiten Signalverarbeitungskreis (97), der eingangsseitig die Ausgangssignale des ersten Signalverarbeitungskreises (96) erhält, der eine geometrische Referenzebene berechnet und der Ausgangssignale bereitstellt, welche den Abständen der Mittelpunkteder öffnungen (7 - 12) von die-

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ser Referenzebene entsprechen und welcher so die Koplanarität der Mittelpunkte der öffnungen (7 - 12) überprüft.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß weitere Prüfeinrichtungen (52,48) mit weiteren Meßspitzen (21,22,58,59,60,61) zusammenarbeiten, die ihrerseits an Punkte der innenliegenden Oberfläche (3) des Käfigs anlegbar sind, die auf durch den Mittelpunkt des Käfigs gehenden Geraden liegen, und die Signalverarbeitungseinheit einen dritten Signalverarbeitungskreis (92) aufweist, der mit den weiteren Prüfeinrichtungen verbunden ist und aus deren Ausgangssignalen Signale erzeugt, die dem gemessenen Ort mindestens eines Mittelpunktes der innenliegenden Oberfläche des Käfigs entspricht, daß der zweite Signalverarbeitungskreis (97) zusätzlich mit den Ausgangssignalen des dritten Signalverarbeitungskreises (92) beaufschlagt ist und die geometrische Referenzebene in Abhängigkeit vom Ort der Mittelpunkte der öffnungen des Käfigs und vom Ort des Mittelpunktes der innenliegenden Käfigoberfläche berechnet, und daß der zweite Signalverarbeitungskreis (97) Ausgangssignale bereitstellt, welche den Differenzen der Abstände der Mittelpunkte von der Referenzfläche und dem Abstand des Mittelpunktes der inneren Käfigoberfläche von der Referenzfläche entspricht (Figur 7).

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3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß weitere Prüfeinrichtungen (25,28,34) mit weiteren Meßspitzen (15 - 18, 54 - 57) zusammenarbeiten, welche mit Punkten der außenliegenden Oberfläche (4) des Käfigs (1) zusammenarbeiten und auf durch den Käfigmittelpunkt gehenden Geraden liegen, und die Signalverarbeitungseinheit einen vierten Signalverarbeitungskreis (93) aufweist, der mit den weiteren Prüfeinrichtungen verbunden ist und Ausgangssignale bereitstellt, die der gemessenen Lage zumindestens eines Mittelpunktes der außenliegenden Oberfläche (4) entspricht, und daß der zweite Signalverarbeitungskreis (97) zusätzlich mit den Ausgangssignalen des vierten Rechenkreises (93) beaufschlagt ist und die geometrische Referenzfläche sowohl in Abhängigkeit von der Lage der Mittelpunkte der Käfigöffnungen (1) als auch in Abhängigkeit von der Lage des Mittelpunktes der äußeren Oberfläche (4) des Käfigs berechnet und Ausgangssignale bereitstellt, welche den Differenzen der Abstände der Mittelpunkte der Käfigöffnungen (1) von der Referenzfläche und dem Abstand des Mittelpunktes der äußeren Oberfläche (4) des Käfigs von der Referenzfläche entsprechen (keine Figur, Analogon zu Fig. 7).

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelpunkt der außenliegenden Wand (49) des Käfigs gleich dem Mittelpunkt der äußeren Oberfläche (4) des Käfigs ist.

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" ⁴ " 2938682

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Signalverarbeitungskreis (97) die geometrische Referenzfläche nach der Methode der kleinsten quadratischen Abweichung berechnet.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die mit Punkten des Randes der Käfigöffnungen (1) zusammenarbeitenden Teile der Vorrichtung jeweils aufweisen: für jede Käfigöffnung (1) zumindest zwei Meßspitzen (77,78) sowie eine Prüfeinrichtung (73,74) für jede der Meßspitzen; und daß die Signalverarbeitungseinheit einen fünften Signalverarbeitungskreis (95) aufweist, welcher mit den Ausgangssignalen der mit den Käfigöffnungen zusammenarbeitenden Meßspitzen zusammenarbeitenden Prüfeinrichtungen (73,74) beaufschlagt ist und ausgangsseitig Signale bereitstellt, die der Höhe der Öffnungen entsprechen.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens sechs weitere Meßspitzen und sechs zugeordnete Prüfeinrichtungen vorgesehen sind, um zumindest die Lage von sechs auf der äußeren bzw. inneren Oberfläche des Käfigs liegenden Punkten zu ermitteln, welche durch die Durchstoßstelle einer durch den Mittelpunkt des Käfigs gehenden Geraden durch die äußere bzw. innere Oberfläche des Käfigs vorgegeben sind.

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8. Vorrichtung nach Anspruch 2 in Verbindung mit Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalverarbeitungseinheit einen sechsten Signalverarbeitungskreis (94) aufweist, der mit den Ausgangssignalen des dritten Signalverarbeitungskreises (92) und des vierten Signalverarbeitungskreises (93) beaufschlagt ist und seinerseits Ausgangssignale bereitstellt, welche den Konzentrizitätsfehlern der inneren Oberfläche (3) und der äußeren Oberfläche (4) des Käfigs

(1) entsprechen.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (79 - 83) zum vorübergehenden Rückziehen aller Meßspitzen, welche mit Punkten der Ränder der Käfigöffnungen (1) zusammenarbeiten.

10. Vorrichtung nach Anspruch 2 und 3, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (65 - 70) zum vorübergehenden Zurückziehen aller Meßspitzen, welche mit der innenliegenden Oberfläche (3) oder der außenliegenden Oberfläche (4) des Käfigs zusammenarbeiten.

11. Vorrichtung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalverarbeitungseinheit einen siebten Signalverarbeitungskreis (90) und einen achten Signalverarbeitungskreis (91) aufweist, welche mit den Ausgangssignalen der mit der innenliegenden Oberfläche zusammenarbeitenden Meßspitzen zusammenarbeitenden Prüfeinrichtungen bzw. den Ausgangssignalen der mit der außenliegenden Oberfläche zu-

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sammenarbeitenden Meßspitzen zusammenarbeitenden Prüfeinrichtungen beaufschlagt sind und in der Äquatorebene längs dreier einen Winkel von 60° einschließender Richtungen drei Durchmesser der innenliegenden Oberfläche (3) bzw. der außenliegenden Oberfläche (4) berechnen.

12. Vorrichtung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der die Konzentrizität von innerer Oberfläche (3) und äußerer Oberfläche (4) messende Teil der Vorrichtung aufweist: zwei Meßspitzen (19,20) und zugeordnete Prüfeinrichtungen (48), - , welche die Länge eines Durchmessers der innenliegenden Oberfläche (3) des Käfigs in einer zur Äquatorebene des Käfigs geneigten Ebene messen, und zwei Meßspitzen (16,18) und zugeordnete Prüfeinrichtungen (28,34), welche eine Durchmesserabmessung der äußeren Begrenzungsfläche (4) des Käfigs (1) in einer anderen zur Äquatorebene geneigten Ebene messen.

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