DE3109334C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Prüfung und Anzeige der Güte von Verzahnungen durch mindestens ei­ nes zwischen die Flanken zweier benachbarter Zähne der zu prüfenden Verzahnung einführbaren und dort radial einstell­ baren Prüfgliedes, das an einem Stellkopf angebracht und gemeinsam mit dem Stellkopf der zu prüfenden Verzahnung zu­ führbar ist, wobei der Stellkopf an seinem dem Prüfglied abgewandten Ende mit einer Anzeigeeinrichtung verbunden ist und ferner zumindest bereichweise von einem Schaft konzen­ trisch umgeben ist, in welchem der Stellkopf lagert.

Es ist, insbesondere im Maschinenbau bekannt, diverse An­ triebsteile mit Verzahnungen auszustatten und diese Verzah­ nungen als Innen- und/oder Außenverzahnungen auszuführen. Um solche Verzahnungen, die als Geradverzahnungen, Schräg­ verzahnungen oder Evolventenverzahnungen ausgeführt und als solche innen- oder außenverzahnt sind, untersuchen und de­ ren Güte anzeigen zu können, sind verschiedene Meßmethoden und hierzu verwendbare Vorrichtungen bekannt, die eine Mes­ sung der Güte solcher Verzahnungen gestatten.

Eine bekannte Vorrichtung zum Untersuchen und Anzeigen der Güte solcher Verzahnungen und hier insbesondere Innenver­ zahnungen, wird im wesentlichen von zwei symmetrisch zu ei­ ner Längsachse angeordneten Taststiften gebildet, welche an einer als Tastkopf ausgeführten Halterung radial bewegbar angeordnet sind und welche an ihrem jeweils frei auskragen­ den Ende je eine Tastkugel aufweisen. Die Taststifte, die während des Einführens derselben in eine Innenverzahnung radial nach innen gezogen werden, werden nach Erreichen der zu untersuchenden Verzahnung durch den Druck einer sie ra­ dial nach außend pressenden Feder nach außen gespreizt, wo­ bei deren Tastkugeln zwischen die Flanken der zu untersu­ chenden Verzahnung gelangen. Je nach zurückgelegtem, radia­ len Weg der einzelnen Taststifte wird eine an der Halterung vorgesehene Meßstange entsprechend bewegt, und es wird aus dieser Bewegung der Meßstange die Güte der Verzahnung er­ mittelt sowie diese Güte nach außen, z. B. zu einer Meßuhr, signalisiert. Die Taststifte, die an der Halterung auskra­ gend angebracht sind, müssen in Längsrichtung der Halterung exakt in die Verzahnung geführt werden, so daß jeder Tast­ stift bzw. dessen Tastkugel in gleicher Ebene der Messung auf die zu untersuchende Verzahnung einwirkt. Das Einführen und Einstellen der Taststifte mittels einer solchen Halte­ rung verursacht jedoch diverse Schwierigkeiten, als es ohne eine Ausrichtmöglichkeit, wie beispielsweise Richtstange, kaum möglich ist, die beiden Taststifte in gleicher Ebene an der Meßstelle auszurichten und dort zu halten. Das Auf­ setzen der Ausrichtstange erfordert wiederum eine ebene Auflagefläche an der Stirnseite der Öffnung der zu untersu­ chenden Innenverzahnung, die oft nicht vorhanden ist, wo­ durch die Untersuchung erheblich erschwert bzw. eine solche Auflagefläche erst an die Stirnseite der Öffnung vorgesehen werden muß (vgl. DE-PS 8 76 159).

Ferner ist eine Vorrichtung zum Prüfen der Güte von Verzah­ nungen bekannt, bei der zwei diametral angeordnete Taster, von denen der eine ortsfest und der andere axial beweglich ausgeführt, in die Lücken eines an sie herangeführtes Zahn­ rad mit Außenverstrahlung eingreifen. Bei dieser Prüfung deckt sich die Mittelsenkrechte zweier Zähne von Zahstangen mit den Achsen der im seitlichen Abstand zu diesen angeord­ neten Tastern. Die zu prüfenden Zahnräder werden dabei in den Prüfbereich der Taster eingeschoben, wobei der axial verschiebliche Taster in die Lücken zweier benachbarter Zähne eingefahren wird. Der axial nicht verschiebliche Ta­ ster, der auf einem Kippbalken angeordnet ist, wird über einen, den Kippbalken bewegenden Hebel ebenfalls in die Zahnlücke zweier benachbarter Zähne eingefahren. Die Prü­ fung der Güte der Verzahnung wird dabei so angenommen, daß die Taster auf ihrer koaxialen Ebene zu liegen kommen, so daß der Meßwert erkannt und der Auswertung der Prüfung zu­ geführt werden kann. Wenn auch mit einer solchen Vorrich­ tung ein gewisser Meßwert erkannt wird, so eignet sich die Vorrichtung kaum für qualitativ hochwertige Verzahnungen, weil durch die komplizierte Beweglichkeit des Kippbalkens infolge Gelenkeinstellungen und -abnutzungen Spiele ent­ stehen, die den Meßwert wesentlich verfälschen. Aus diesem Grund scheidet eine solche Vorrichtung für das Prüfen hoch­ wertiger Verzahnungen aus (vgl. DE-AS 12 64 788).

Demgemäß liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Prüfung und Anzeige der Güte von Verzahnun­ gen dahingehend weiterzubilden, daß deren Prüfglieder so­ wohl in die jeweilige, zu untersuchende Verzahnung einwand­ frei und flächendeckender eingeführt und die Messung frei von Einstellungs- und/oder Führungsfehlern durchgeführt werden kann, als auch diese Vorrichtung so zu gestalten, daß sie mit geringer, konstruktiver Abänderung sowohl für die Prüfung von Innen- als auch Außenverzahnung verwendet werden kann.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe bei einer Vorrich­ tung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß der Schaft zumindest im Bereich seines dem Prüfglied benachbar­ ten Endes eine Lehrverzahnung aufweist, die der zu prüfen­ den Verzahnung spiegelbildlich entspricht und wahlweise als Außenverzahnung mit im Bereich einer dem Prüfglied benach­ barten Gürtelzone aus Schaft oder aus Innenverzahnung aus­ gebildet ist, bei welcher die Lehrverzahnung in Höhe des am Stellkopf angebrachten mindestens einen Prüfgliedes mit ei­ ner Ausnehmung versehen ist, die sowohl eine symmetrisch zu einer durch den Zahn der Lehrverzahnung führenden Längsmit­ telachse verlaufende axiale Ausdehnung als auch eine vom Zahnumfang in Richtung zur Längsmittelachse des Schaftes verlaufende radiale Ausdehnung aufweist und das Prüfglied axial und/oder radial verschieblich aufnimmt, wobei der konzentrisch vom Schaft ummantelte Stellkopf in an sich be­ kannter Weise als ein an einem Tastkopf auskragend ange­ brachtes Prüfglied in Form eines Taststiftes ausgebildet ist und symmetrisch zu seiner Längsachse je einen Schenkel mit jeweils daran angebrachtem Prüfglied aufweist, dessen Schenkel über jeweils eine deren radiale Spreizung ermögli­ chende Feder am Stellkopf angeschlossen sind.

Durch diese Maßnahmen wird nicht nur die der Erfindung zu­ grundeliegende Aufgabe vorteilhaft gelöst, sondern es wird sichergestellt, daß durch die, als sogenannte Lehrverzah­ nung, ausgeführte und flächendeckender einführbaren Verzah­ nung eine exakte Führung der Prüfglieder gewährleistet wird. Ein weiterer Vorteil kann darin gesehen werden, daß die Untersuchung der Güte einer solchen Verzahnung bereits in einem Arbeitsvorgang durchgeführt werden kann. Hinzu kommt, daß die Vorrichtung vor Einführung deren Prüfglieder in die zu untersuchende Verzahnung nicht ausgerichtet zu werden braucht, was den Prüfvorgang wesentlich beschleunigt und zudem die Prüfung von Einzelteilen gestattet, die noch nicht fertig bearbeitet sind.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung kann darin gesehen wer­ den, daß durch die Anwendung einer als sogenanntes Gutteil, d. h. die Lehrverzahnung, ausgeführten Verzahnung stets von einer festen Größe bei der Untersuchung weiterer Verzahnun­ gen ausgegangen werden kann, so daß Messungen auch in einem sehr geringen Toleranzbereich für mehrere nacheinaner zu messende Prüflinge durchgeführt werden können.

Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung können insbesondere den verbleibenden Unteransprüchen entnommen werden.

In der Zeichnung sind zwei der möglichen Ausführungsbei­ spiele der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigt:

Fig. 1 einen Längsmittelschnitt durch eine Vorrichtung mit zwei symmetrisch zu deren Längsachse angeord­ neten Prüfgliedern für die Messung einer Innenver­ zahnung,

Fig. 2 einen Schnitt durch die Vorrichtung in der Ebene II-II in Fig. 1 und

Fig. 3 einen Längsmittelschnitt durch die Vorrichtung mit zwei symmetrisch zu deren Längsachse angeordneten Prüfgliedern für die Messung einer Außenverzah­ nung, wobei der Längsschnitt nur im Bereich der Prüfglieder vorgenommen wurde.

Die Vorrichtung 1 gemäß der Erfindung zum Untersuchen und Anzeigen der Güte von Verzahnungen wird im wesentlichen von einem Stellkopf 2 mit an dessen einem Ende auskragend ange­ ordneten, mindestens einem Prüfglied 3 bzw. 4 sowie einem den Stellkopf konzentrisch umschließenden Schaft 5 mit ei­ ner an diesem vorgesehenen Verzahnung 6 gebildet.

Die Vorrichtung 1, die gemäß dem in Fig. 1 und 2 darge­ stellten Ausführungsbeispiel als eine dem Untersuchen von Innenverzahnungen dienende Vorrichtung ausgeführt ist, weist einen von zwei radial spreizbaren Schenkeln 7, 8 ge­ bildeten und als Tastkopf ausgeführten Stellkopf auf, an dessen freien Enden die radial nach außen bewegbaren und als Taststifte ausgeführten Prüfglieder 3, 4 angeordnet sind. Der Tastkopf 2 ist innerhalb seiner Schenkel 7, 8 mit einer Längsbohrung 9 für eine Triebnadel 10 versehen, wel­ che an ihrem den Taststiften 3, 4 zugewandten Ende eine Keilfläche 11 für je eine an den Enden der Schenkel vorge­ sehene Anlauffläche 12, 13 aufweist und welche Triebnadel an ihrem anderen, diesem Ende abgewandten Ende mit einer Druckfläche 14 für einen Druckstift 15 einer Meßeinrichtung 16 ausgestattet ist. Der Tastkopf 2, der innerhalb des Schaftes 5 der Vorrichtung 1 angeordnet ist, ist an einem Lager 17, welches in einer Axialbohrung des Schaftes 5 ein­ gebettet ist, pendelnd aufgehängt, so daß die Taststifte 3, 4 beim Einführen derselben in eine Verzahnung, unabhängig von einer Fluchtung der Längsmittelachse X der Vorrichtung zur Längsmittelachse der Verzahnung in die Verzahnung bzw. zwischen den Flanken derselben eingeführt werden können. Als Unterstützung der Einführung der Taststifte 3, 4 in die Verzahnung 24 einerseits und besseren Untersuchung der zu messenden Innenverzahnung andererseits, ist der Schaft 5 der Vorrichtung 1 an seinem Mantel, mindestens bereichswei­ se, mit einer der zu untersuchenden Verzahnung spiegelbild­ lich entsprechenden Lehrverzahnung 6 ausgestattet, welche beim Einführen in die zu untersuchende Verzahnung mit deren Zahnflanken bzw. Zähnen in die spiegelbildliche, zu unter­ suchende Verzahnung formschlüssig eingreift. Die Taststifte 3, 4, welche an ihren freien Enden mit Tastflächen 18, 19, z. B. in Form von Tastkugeln, ausgestattet sein können, greifen mit diesen Tastflächen zwischen die Flanken der zu untersuchenden Verzahnungen ein und können, entsprechend der axialen Verschiebung der Lehrverzahnung 6 in der zu un­ tersuchenden Verzahnung 24 das Profil der an ihnen entlang gleitenden Zahnflanken abtasten. Die Abtastung dieser Flan­ ken wird dabei über die Triebnadel 10, die mit ihrer keil­ förmigen Spitze 11 auf die Auflaufflächen 12, 13 der Schen­ kel 7, 8 aufläuft, als Axialverschiebung auf den Druckstift 15 und von diesem auf ein Meßmittel 16 übertragen und dort als entsprechende Meßgröße abgelesen. Um die Schenkel 7, 8 des Tastkopfes 2 symmetrisch zu deren Längsmittelachse X spreizen zu können, sind diese Schenkel über eine Feder 20 am Tastkopf angelenkt, und es kann diese Federstelle im Be­ reich des Lagers 17 des Tastkopfes 2, welches vorzugsweise als Pendellager ausgeführt ist, vorgesehen sein. Die Tast­ stifte 3, 4 die durch die federnden Schenkel 7, 8 stets ra­ dial nach außen gedrückt werden, sind durch eine gabelför­ mige Ausnehmung 21, 22 im jeweiligen Zahn der Lehrverzah­ nung 6 geführt und können sich in dieser Ausnehmung auch axial, mindestens um die Hublänge der Axialverschiebung der Triebnadel 10 auf und ab bewegen. In Fällen, in denen die Einführung der Lehrverzahnung 6 in die zu untersuchende Verzahnung erleichtert werden soll, kann am frei auskragen­ den Ende der Lehrverzahnung ein zurückgesetzter Ringbund 23 vorgesehen sein, der als sogenannter Zentrierring ausgebil­ det ist und die Einführung der Lehrverzahnung in die zu un­ tersuchende, beispielsweise Innenverzahnung 24, sehr er­ leichtert.

Analog der Ausführung der Vorrichtung 1 für das Untersuchen und Anzeigen der Güte von Innenverzahnungen 24 kann die er­ findungsgemäße Meßtechnik auch bei Beibehaltung deren Meß­ prinzips, jedoch Abwandlung der Meßteile auch für die Un­ tersuchung von Außenverzahnungen 25 konzipiert werden. In Fig. 3, die eine solche Möglichkeit zeigt, ist der Stell­ kopf 2, vorzugsweise gabelförmig nach Art einer Stimmgabel, ausgeführt, und es sind die Zacken 26, 27 der Gabel an ih­ ren frei auskragenden Enden mit den Prüfgliedern 3, 4 aus­ gestattet. Der Stellkopf 2 wird, wie auch bei der erstbe­ schriebenen Ausführung, von einem Schaft 5 konzentrisch um­ mantelt, wobei auch hier ein Teil des Schaftes mit einer Verzahnung 6, die als Lehrverzahnung ausgeführt ist, ausge­ stattet ist. Zwei gegenüberliegende Zähne dieser Lehrver­ zahnung 6 sind mit je einer Ausnehmung 21, 22 versehen, durch die die Prüfglieder 3, 4 die ebenfalls als Taststifte mit Tastkugeln 18, 19 ausgeführt sein können, hindurchge­ führt sind. Die Kinematik der Taststifte 3, 4 und das Übertragen deren radialen Wege auf die Meßeinrichtung 16 erfolgt analog der erstgenannten Ausführung, wobei auch hier die Übertragung über die Triebnadel 10 erfolgen kann. Für die Zacken 26, 27 des Stellkopfes 2 sind am Schaft 5 Ausnehmungen 28, 29 vorgesehen, die bis zur Lehrverzahnung 67 reichen und so tief ausgeführt sind, daß sie ein unge­ hindertes, radiales Spreizen der Zacken in diesen gestat­ ten.

In Fällen, in denen das Prinzip der Messung von Außenver­ zahnungen auch bei langen Zahnstangen angewandt werden soll, könnte der Tastkopf 2 als Ring ausgeführt sein, der um den Schaft 5 angeordnet wäre und von dem aus die Prüf­ glieder 3, 4 gegen die zu untersuchende Verzahnung 25 ge­ drückt werden. Das Prinzip der Messung als solches würde auch hier in analoger Weise verlaufen. Als Taststifte 3, 4 können statt der hier mechanisch ausgeführten auch opti­ sche Fotozellen oder akustische Ultraschallköpfe oder ande­ res verwendet werden, soweit diese in Bezug auf die vorhan­ denen Platzverhältnisse deren Einbau gestatten.

Claims (7)

1. Vorrichtung zur Prüfung und Anzeige der Güte von Verzah­ nungen durch mindestens eines zwischen die Flanken zweier benachbarter Zähne der zu prüfenden Verzahnung einführba­ ren und dort radial einstellbaren Prüfgliedes, das an ei­ nem Stellkopf angebracht und gemeinsam mit dem Stellkopf der zu prüfenden Verzahnung zuführbar ist, wobei der Stell­ kopf an seinem dem Prüfglied abgewandten Ende mit einer An­ zeigeeinrichtung verbunden ist und ferner zumindest be­ reichweise von einem Schaft konzentrisch umgeben ist, in welchem der Stellkopf lagert, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft (5) zumindest im Bereich seines dem Prüf­ glied (3, 4) benachbarten Endes eine Lehrverzahnung (6) aufweist, die der zu prüfenden Verzahnung (24, 25) spie­ gelbildlich entspricht und wahlweise als Außenverzahnung mit im Bereich einer dem Prüfglied (3, 4) benachbarten Gürtelzone aus Schaft (5) oder als Innenverzahnung aus­ gebildet ist, bei welcher die Lehrverzahnung (6) in Höhe des am Stellkopf (2) angebrachten mindestens einen Prüf­ gliedes (3, 4) mit einer Ausnehmung versehen ist, die sowohl eine symmetrisch zu einer durch den Zahn der Lehr­ verzahnung (6) führenden Längsmittelachse (4) verlaufende axiale Ausdehnung als auch eine vom Zahnumfang in Richtung zur Längsmittelachse (X) des Schaftes (5) verlaufende ra­ diale Ausdehnung aufweist und das Prüfglied (3, 4) axial und/oder radial verschieblich aufnimmt, wobei der konzen­ trisch vom Schaft (5) ummantelte Stellkopf (2) in an sich bekannter Weise als ein an einem Tastkopf auskragend an­ gebrachtes Prüfglied (3, 4) in Form eines Taststiftes ausgebildet ist und symmetrisch zu seiner Längsachse (X) je einen Schenkel (7, 8) mit jeweils daran angebrachtem Prüfglied (3, 4) aufweist, dessen Schenkel (7, 8) über jeweils eine deren radiale Spreizung ermöglichende Feder (20) am Stellkopf (2) angeschlossen sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der jeweilige Zahn, durch den das jeweilige Prüfglied (3, 4) radial geführt ist, eine gabelförmige Ausnehmung (21, 22) für den radialen Durchtritt sowie die axiale Verschiebung dieses Prüfgliedes aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Schaft (5) der Lehrverzahnung (6) eine Bohrung für den axialen Durchtritt des Tastkopfes (2) vorgesehen ist, und daß in dieser Bohrung ein den Tastkopf führendes La­ ger (17) eingelegt ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Lager (17) als ein Pendellager ausgeführt ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet daß das Pendellager als ein Gummiring ausgeführt ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellkopf (2) nach Art einer Stimmgabel ausge­ führt und an mindestens einem seiner frei auskragenden Zacken (26, 27) mindestens ein Prüfglied (3, 4) aufweist und daß um diese Zacken die sie ummantelde Lehrverzah­ nung (6) vorgesehen ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Zacken (26, 27) mit seinem einen Ende am Tast­ kopf (2) angeschlossen und an seinem anderen Ende mit einem Prüfglied (3, 4) ausgestattet ist.