DE3039890C2 - Verfahren zur Ermittlung von Unregelmäßigkeiten an Kelgelzahnrädern - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Ermittlung von Unregelmäßigkeiten an Kegelzahnrädern gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Im allgemeinen werden Kegelzahnräder, wie zum Beispiel hypoid verzahnte Zahnräder für Differentialgetriebe-Mechanismen von Kraftfahrzeugen auf Unregelmäßigkeiten, wie zum Beispiel Kratzern oder Beschädigungen auf der Oberfläche dieser Zähne untersucht, nachdem die Oberflächen der Zähne einer letzten Bearbeitung unterzogen und fertiggestellt worden sind.

Ein herkömmliches Verfahren dieser Art besteht darin, daß man zwei zusammenpassende Zahnräder in einer Verzahnungs-Prüfmaschine in Zahneingriff bringt, eines der Zahnräder antreibt und das andere bremst, wobei mittels eines Schwingungsdetektors Vibrationen bzw. Schwingungen ermittelt werden, die auf Unregelmäßigkeiten in den Oberflächen der Zähne beruhen. Da jedoch gewöhnlicherweise die kämmenden Kegelzahnräder so angetrieben werden, daß ihre Achsen und ihre Positionen entlang ihrer Achsen konstant bleiben, werden die Zahnrad-Abschnitte, die tatsächlich miteinander in Eingriff stehen auf besondere Bereiche ihrer verzahnten Oberflächen beschränkt. «

Mit dem oben erwähnten Verfahren ist es daher nicht möglich. Unregelmäßigkeiten auf den gesamten Oberflächen der Zähne der Kegelzahnräder zu überprüfen. Außerdem ist es nötig, die Zahnräder nach abgeschlossener Bearbeitung in eine davon getrennte Verzahnungs-Prüfmaschine zu montieren. Dies erfordert Zeit, bringt Unannehmlichkeiten mit sich, und die Werkstatt muß mit einer speziellen zusätzlichen Maschine ausgestattet werden, die teuer ist und Raum in Anspruch nimmt.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1 so weiterzubilden, mit welchem man in der Lage ist, Unregelmäßigkeiten über im wesentlichen die gesamten Bereiche der Zahnoberflächen dieser Zahnräder zu erfassen.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Da die durch irgendeine Unregelmäßigkeit auf der verzahnten Oberfläche der Zahnräder hervorgerufene Vibration bzw. Schwingung erfindungsgemäß erfaßt wird, während die sich tatsächlich in Eingriff befindlichen Zahnbereiche der Zahnräder entlang der Zahn-Längserstreckungen der Zähne und bevorzugierweise über im wesentlichen dem gesamten Oberfläehenbercich der Zahnoberflächen variieren, kann im wesentlichen jede Unregelmäßigken an beliebiger Stelle und auf jedem Zahn zuverlässig und reproduzierbar erfaßt werden.

Wie aus dem Stand dei Technik bekannt ist, wird der Läpp-Bearbeitungsvorgang an Kegelzahnrädern irn allgemeinen so durchgeführt, daß während einer Drehbewegung eines Paars von unter Last kämmenden Kegelzahnrädern mindestens eines der Kegelzahnräder entlang seiner Achse und diese Achse relativ zum anderen Kegelzannrad bewegt wird, so daß die in Eingriff stehenden Zahnbereiche der Kegelzahnräder entlang ihrer Längserstreckungen variieren. Diese Bearbeitungsstufe eignet sich daher vorzuglich für die beabsichtigte Fehlerermittlung, wenn es lediglich notwendig ist, einen Schwingungsdetektor an einer geeigneten Stelle auf der Läpp-Vorrichtung anzubringen. Gegenüber herkömmlichen Zahnrad-Prüfeinrichjtungen ist es nicht mehr notwendig, die Kegelzahnräder in eine eigene Prüfmaschine einzubauen bzw. zu montieren.

Nachstehend werden anhand schematischer Zeichnungen einige Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine Draufsicht auf eine für die Endbearbeitung; von Zahnrädern vorgesehene Läpp-Maschine für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

F i g. 2 und 3 erläuternde Zeichnungen zur Darstellung einer anderen möglichen Bewegungsart der beiden Kegelzahnräder relativ zueinander, wie sie bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens anwendbar ist.

Die Läpp-Maschine nach F i g. 1 hat einen Rahmen i, dessen Oberseite in der Zeichnung gesehen im wesentlichen horizontal verläuft. Auf dem Rahmen 1 ist einer vertikaler Ständer 2 montiert, der auf zv/ei horizontal verlaufende Führungssäulen 3 gesetzt ist, so Jaß er gemäß der Zeichnung nach links und nach rechts gleiten kann. Der Ständer 2 kann entlang der Führungssäulen 3 an einer beliebigen Stelle befestigt werden, indem er mittels einer in der Zeichnung nicht gezeigten Klemmvorrichtung festgeklemmt wird. Der Ständer 2 trägt einen Spindelkopf 4, welcher auf dem vertikalen Ständer 2 in vertikale Richtung nach oben und nach unten gleiten kann und der mittels einer in der Zeichnung nicht gezeigten Klemmvorrichtung in einer beliebigen Höhe mit dem Ständer fest verbunden werden kann.

Im Spindelkopf 4 ist eine Spindel 5 drehbar gelagert, deren Drehachse in der Zeichnung durch eine Linie X gekennzeichnet ist. Auf dem in der Zeichnung unteren Ende der Spindel 5 ist ein erstes Kegelzahnrad 6 befestigt, welches gerade einem Läpp-Prozeß unterworfen wird, welcher die Endbearbeitungsstufe für dieses Zahnrad darstellt. Durch eine geeignete Bremsvorrichtung, die in der Zeichnung nicht gezeigt ist, wird eine angemessene Kraft zur Verlangsamung der Drehbewegung der Spindel 5 aufgebracht.

Ferner ist auf der im wesentlichen horizontalen Oberseite des Maschinenrahmens 1 ein Schwingtisch 7 montiert. Der Schwingtisch 7 ist bezüglich des Maschinenrahmens gemäß der Zeichnung sowohl nach links als auch nach rechts und sowohl nach oben als auch nach unten beweglich und er kann darüber hinaus auch in einem gewissen relativ kleinen Winke! in beiden

Prehric-hiungen gedreht werden, d. h. er kann um eine vertikale Linie, die auf der Zeichenebene senkrecht steht und durch den Punkt Z in F i g. 1 verläuft, eine Schwingbewegung ausführen. Diese hin- und hergehende Bewegung wird durch eine Steuernocken-Vorrichtung, die in der Zeichnung nicht gezeigt wird erzeugt. Auf dem Schwingtisch 7 befindet sich ferner ein beweglicher Tisch 8. der relativ zum Schwingtisch 7 entlang zweier horizontaler Führungssäulen 9 bewegt und an diesen Führungssäulen 9 mittels einer, in der Zeichnung nicht gezeigten. Klemmvorrichtung an einer beliebigen Stelle festgeklemmt werden kann. Der bewegliche Tisch 8 trägt einen zweiten Spindelkopf 10. in dem wiederum eine zweite Spindel 11 drehbar gelagert ist. die sied um ihre in der Zeichnung durch den Buchstaben Y bezeichnete Drehachse drehen kann, die im wesentlichen horizontal und darüber hinaus zur oben erwähnten Drehachse X der ersten Spindel 5 und des ersten Kegelzahnrads 6 im wesentlichen senkrecht verläuft.

Das (gemäß der Zeichnung) linke Ende der zweiten

Spindel 11 trägt ein zweites Kegelzahnrad 12. Die zweite Spindel 11 und das zweite Kegelzahnrad 12 .werden durch einen Elektromotor 13 in umkehrbarer Richtung drehend angetrieben.

Das erste Kegelzahnrad 6 und das zweite Kegelzahnrad 12 kämmen miteinander; der Kämmvorgang der Rader wird durch die Einstellung der Positionen des vertikalen Ständers 2 auf den beiden horizontalen Fuhrungssäulen 3, des beweglichen Tischs auf dem Maschinenrahmen 1 und des zweiten Spindelkopfs auf den beiden horizontalen Führungssäulen 9 gesteuert und kontrolliert; wenn der Elektromotor 13 mit elektrischer Betriebsenergie versorgt wird, versetzt dieser das zweite Kegelzahnrad 12 in Drehbewegung, welches dann das erste Kegelzahnrad 6 gegen den oben erwähnten Bremseifekt antreibt, der durch die Bremseinrichtung erzeugt wird, die mit der ersten Spindel 5 gekoppelt ist. Dadurch wird in einer an sich bekannten Weise der Läpp-Vorgang des ersten Kegelzahnrads 6 und des zweiten Kegelzahnrads 12 durchgeführt. Während die zweite Spindel 11 durch den Elektromotor 13 angetrieben wird und das erste Kegelzahnrad 6 zusammen mit dem zweiten Kegelzahnrad 12 geläppt wird, wird der bewegliche Tisch 8 um die durch den Punkt Z gehende vertikale Achse hin- und herbewegt; die Drehachse Y wird demgemäß relativ zur Drehachse X des Spindelkopfes 4 in der Weise verschoben, daß sich die in Eingriff befindlichen Flächen der Kegeiradverzahnung. d. h. des ersten Kegelzahnrads 6 und des zweiten Kegelzahnrads 12 im wesentlichen entlang der gesamten Länge ihrer Zahn·· und im wesentlichen über die gesamte Oberfläche aller ihrer Zähne hin- und herbewegen.

Erfindungsgemäß wird jede Vibration bzw. Schwingung, die durch iregendeine Unregelmäßigkeit auf der Zahnoberfläche des ersten Kegelzahnrads 6 oder des zweiten Kegelzahnrads 12 hervorgerufen wird, durch einen Schwingungsdetektor 14 erfaßt, welcher mittels eines Permanentmagneten auf dem ersten Spindelkopf 4 montiert ist. Der Schwingungsdetektor 14 kann an sich bekannter Bauart sein, bei der ein piezoelektrisch arbeitendes Detektorelement vorgesehen ist, welches in Abhängigkeit von Schwingungen, die eine Verformung des Elements hervorrufen, ein elektrisches Ausgangssignal erzeugt. Das durch den Schwingungsdetektor 14 erzeugte elektrische Signal wird auf eine Signal-Verarbeitungsvorrichtung 15 gegeben. Diese Signal-Verarbei-

lungsvorrichtung 15 kann so aufgeDaut sein, dall es die folgenden Funktionseinheiten besitzt: (a) einen Signalformer zur Formung des durch den Scnwingungsdeteklor 14 erzeugten Signals: (b) einen Dezugssignalgenerator zur Erzeugung eines Bezugssignals, welches durch Überlagerung eines Schwellwerts eines spezifischen Pegels mit einem gemittelten kontinuierlichen Signal entsteht, welches durch Mittlung des Ausgangssignals des Signalformers über eine genau festgelegte Zeitspannen-Einheit erhalten wird; (c) eine Detektor-Zählschal- tunp, für das Vergleichen des Signals vom Signalformer mit dem Referenzsignal und zum Zählen der Umkehrfrequenz des Detektorsigp.als. welches sich entspre chend der Größenrelation der beiden untereinander in einer genau festgelegten Zeiteinheit verglichenen Signale umkehrt; (d) eine Ausgabe-Vorrichtung zur Erzeugung eines festgelegten Ausgangssignals entspre chend dem durch die Detektor-Zählschaltung gelieferten Zählergebnis; und (e) eine Zeit-Steuerschaltung zur Erzeugung eines Zeit-Steuersignals zur Steuerung des Betriebs des Bezugssignal-Generators und der Detektor-Zähischaltung in Echtzeit.

Auf die Signal-Verarbeitungsvorrichtung 15 wird von einem Steuer-Schaltkasten 16 der Läpp-Maschine ein Bearbeitungszyklus-Signal gegeben und die Detektor-Zählschaltung der Signal-Verarbeitungsvorrichtung 15 wird während eines festgelegten Bearbeitungszyklus des Läpp-Vorgangs, bevorzugterweise beispielsweise während des letzten Läpp-Zyklus aktiviert. Durch die Durchführung der Erfassung von Unregelmäßigkeiten, wie zum Beispiel Beschädigungen auf den Kegelzahnrädern 6 und 12 ausschließlich während des letzten Bearbeitungszyklus wird sichergestellt, daß nur Unregelmäßigkeiten, die während vorangegangener Bearbeitungszyklen nicht beseitigt wurden, erfaßt werden und daß dadurch alle kleinen Unregelmäßigkeiten, die während eines späteren Läpp-Vorgangs weggeschliffen würden nicht erfaßt werden. Das heißt mit anderen Worten, daß lediglich Unregelmäßigkeiten, die man in fertig bearbeiteten Zahnrädern feststellen würde, für eine Korrektur erfaßt werden.

Da die zweite Spindel 11 durch den Elektromotor angetrieben vird und der bewegliche Tisch durch den Betrieb der Steuernockenvorrichtung (die nicht gezeigt ist) um die durch den Punkt Z gehende vertikale Achse hin- und herbewegt wird, so daß sich die zwischen dem ersten Kegelzahnrad 6 und dem zweiten Kegelzahnrad 12 in Eingriff befindliche Fläche im wesentlichen über die gesamten Längen der Zähne dieser beiden Kegelzahnräder 6 und 12 bewegt, werden Unregelmäßigkeiten entlang im wesentlichen der gesamten sich in Eingriff befindlichen Oberflächen dieser Kegelzahnräder 6 und 12 und über im wesentlichen die gesamten Zahnoberflächen getestet. Da diese Fläche darüber hinaus entlang der Länge eines jeden Zahns des ersten Kegelzahnrads 6 und des zweiten Kegelzahnrads 12 verschoben wird, wird die Läpp-Bearbeitung entlang der gesamten Länge dieser Zähne und über die gesamte Oberfläche eines jeden Zahns ausgeführt. Übereinstimmend damit ergibt sich, daß, wie oben erläutert. Unregelmäßigkeiten über im wesentlichen die gesamten Längen- und Oberflächenersti eckung der Zähne geprüft werden,

Dk in der Maschine gemäß Fig. 1 gezeigte

besondere Form der Relativbewegung zwischen den beiden Kegelzahnrädern, mit welcher die erste bevorzugte Ausführungsvariente der Erfindung verwirklicht wird, soll nicht so betrachtet werden, daß die Erfindung

auf diese Variante beschränkt sei. Zu dieser ersten Ausführungsform soll bemerkt werden, daß eine von der durch den Punkt Z gehenden vertikalen Achse zum Eingriffspunkt des ersten Kegelzahnradas 6 mit dem zweiten Kegelzahnrad 12 gezogene Linie, wie man aus der Zeichnung ersehen kann, im wesentlichen senkrecht auf der Eingriffslinie zwischen den Kegelzahnrädern oder auf den Flanken der in Eingriff stehenden Zähne steht Wenn der bewegliche Tisch 8 um die durch den Punkt Z gehende vertikale Achse gedreht wird, werden dadurch die sich in Eingriff befindlichen Abschnitte der Zähne des ersten Kegelzahnrads 6 Und des zweiten Kegelzahnrads 12 gleichzeitig entlang eines jeden dieser Zahnräder hin- und herbewegt, so daß sie im wesentlichen die gesamte Länge eines jeden zahns eines jeden Zahnrads abdecken.

Dies ist jedoch nicht die einzige mögliche Form für eine derartige Relativbewegung. In den F i g. 2 und 3 ist beispielsweise eine andere mögliche Form einer Relativbewegung zwischen zwei Kegelzahnrädern gezeigt, welche die oben erwähnten Anforderungen erfüllt In diesem Fall befinden sich zwei Kegelzahnräder 20 und 21 miteinander in Eingriff und, wie man aus

der Fig.2 ersehen kann, das Kegelzahnrad 20 wird entlang seiner Mittelachse, d. h.' entlang seiner Drehachse hin- und herbewegt, v/ährend es, wie man aus der Fig.3 ersehen kann, zusätzlich senkrecht zu seiner Mittelachse und zwar sowohl in Richtung der Mittelachse des anderen Kegelzahnrads 21 als auch in einer Richtung senkrecht zur Mittelachse des anderen Kegelzahnrads 21 bewegt wird. Vorausgesetzt, daß die untereinander gekoppelten Werte dieser drei Bewegungen korrekt und zufriedenstellend aufeinander abgestimmt sind, kann Vorsorge getroffen werden, daß die Kontaktflächen zwischen den Zähnen der Kegelzahnräder 20 und 21 in erwünschter Weise entlang der Längserstreckungen dieser Zähne und ferner zwischen den Kopfabschnitten Und den Fußabschnitten dieser Zähne hin- und herbewegt werden, während gleichzeitig ein geeignetes Läpp-Spiel zwischen den Kegelzahnrädern 20 und 21 während des Läpp-Vorgangs aufrechterhalten wird. Ferner kann eine auf den Spiralwinkel der Zähne abgestimmte Kombination derartiger Bewegungen äußerst zweckdienlich für die Prüfung spiralverzahnter Kegelräder sein.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Palentansprüche:

1. Verfahren zur Ermittlung von Unregelmäßigkeiten an Kegelzahnrädern, bei dem man zwei Kegelzahnräder in Zahneingriff bringt und um ihre Drehachsen rotieren läßt, indem man eines der Räder antreibt und das andere bremst, wobei mittels eines Schwingungsdetektors Vibrationen oder Schwingungen ermittelt werden, gekennzeichnet dadurch, daß die Unregelmäßigkeiten während oder nach dem Läppen in einer Läpp-Maschine ermittelt werden, die dafür zusätzlich einen Schwingungsdetektor enthält.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Auftreten von Vibrationen während des letzten Läpp-Bearbeitungsabschnitts durchgeführt wird.

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