DE3125693A1 - Verfahren zum pruefen des zahnflankenprofils von zahnraedern und vorrichtung zur durchfuehrung dieses verfahrens - Google Patents

Verfahren zum pruefen des zahnflankenprofils von zahnraedern und vorrichtung zur durchfuehrung dieses verfahrens

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DE3125693A1 DE19813125693 DE3125693A DE3125693A1 DE 3125693 A1 DE3125693 A1 DE 3125693A1 DE 19813125693 DE19813125693 DE 19813125693 DE 3125693 A DE3125693 A DE 3125693A DE 3125693 A1 DE3125693 A1 DE 3125693A1
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Description

  • Verfahren zum Prüfen des Zahnflankenprofils
  • von Zahnrädern und Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens ====== = = = = Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Prüfen des Zahnflankenprofils und ggf. der Zahnschräge von Zahnrädern durch ein transportables Meßgerät mit einem in einer senkrecht zur Zahnradachse laufenden Ebene verstellbaren Orientierungsfühler, wobei zunächst das Prüfgerät nivelliert und danach seine Position relativ zu dem zu prüfenden Zahnrad bestimmt wird, indem der Orientierungsfühler in eine Zahnlücke des Zahnrades bis zur beidseitigen Flankenanlage eingefahren wird und durch Messung verschiedener Positionen des eingefahrenen Orientierungsfühlers die gesuchte Position des Meßgerätes mittels eines Rechners unter Mittelwertbildung der aus den verschiedenen Orientierungsfühler-Po sitionen sich ergebenden Gerätepo sitionen errechnet wird. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
  • Bei der Prüfung von Zahnrädern mit großen Durchmessern bedient man sich vorzugsweise transportabler Prüfgeräte, damit das Zahnrad direkt in der Verzahnungsmaschine geprüft werden kann und nicht auf das Prüfgerät umgespannt werden muß. Außerdem haben transportable Prüfgeräte den Vorteil, daß die Zahnräder auch vor Ort geprüft werden können, d. h., wenn sie in eine Maschine eingebaut sind.
  • Bei derartigen transportablen Prüfgeräten besteht ein Hauptproblem darin, daß das Gerät in eine definierte Bezugsposition zu dem zu prüfenden Zahnrad gebracht werden muß. Denn nur dann, wenn die Geräteposition relativ zum Zahnrad exakt bekannt ist, kann das Abtasten der Zahnflanken Aufschluß über eventuelle Verzahnungsfehler und deren Ausmaß geben.
  • Der Stand der Technik enthält bereits verschiedene Vorschläge, um das Prüfgerät hinsichtlich des zu prüfenden Zahnrades auszurichten und seine Position zu erfassen.
  • Durch die DE-OS 29 52 497 ist ein Verfahren mit den eingangs genannten Merkmalen bekannt geworden. Dabei wird das Prüfgerät zunächst so gegenüber dem zu prüfenden Zahnrad ausgerichtet, daß die Verstellebene seines Orientierungsfühlers senkrecht zur Zahnradachse steht. Danach wird der Orientierungsfühler in eine Zahnlücke eingefahren, bis er an den beiden benachbarten Zahnflanken dieser Zahnlücke anliegt. Sodann wird das Zahnrad unter Mitnahme des Orientierungsfühlers um seine Achse gedreht, wobei die dabei stattfindende Verschiebung des Orientierungsfühlers gemessen und aus diesen Messungen die Position des Orientierungsfühlers bzw. des Prüfgerätes relativ zum Zahnrad errechnet wird. Die Drehung des Zahnrades erfolgt in der Weise, daß der Orientierungsfühler zunächst zum Prüfgerät hin verschoben wird, bis die den Fühler enthaltende Zahnlücke ihren Kulminationspunkt relativ zum Prüfgerät erreicht hat, worauf sich der Orientierungsfühler wieder vom Prüfgerät entfernt. Dieser Umkehrpunkt wird gemessen und hieraus läßt sich in Verbindung mit der ebenfalls gemessenen Ausgangsstellung des Orientierungsfühlers zu Beginn der Drehbewegung die Position des Prüfgerätes relativ zum Zahnrad errechnen. Man erhält so die Koordinaten eines ausgezeichneten Punktes des Prüfgerätes, etwa seines Meßfuhlers in Bezug auf ein von der Zahnradachse ausgehendes, senkrecht zu ihr verlaufendes Koordinatensystem.
  • Da die Bewegungsumkehr des Orientierungsfühlers im Kulminationspunkt nur schwer meßbar ist - bei einem Zahnrad von beispielsweise 2 m Durchmesser muß das Rad um etwa 3 mm am Umfang gedreht werden, ehe sich eine Höhenänderung um 1 u bemerkbar macht -, wird das Zahnrad bis zu einer jenseits des Kulminationspunktes gelegenen Endstellung weitergedreht und mit den Koordinaten dieser Endstellung wird die Positionsberechnung des Prüfgerätes wiederholt und ggf.
  • korrigiert.
  • Allerdings hat dieses Prüfverfahren den Nachteil, daß die Zahnlücken- bzw. Zahndickenfehler die Positionsbestimmung des Prüfgerätes verfälschen. Ist beispielsweise eine Zahnlücke zu groß, so taucht der Orientierungsfühler tiefer in die Zahnlücke ein. Der Radius des zu prüfenden Zahnrades wird dadurch verfälscht und entsprechend auch die Positionsbestimmung des Prüfgerätes relativ zum Zahnrad.
  • Eine entsprechende Verfälschung in umgekehrter Richtung ergibt sich, wenn die Zahnlücke unterhalb des Sollwertes liegt, der Orientierungsfühler also weniger tief als im Normalfall eindringen kann. Das bedeutet, daß eventuelle Eigenfehler der Verzahnung unmittelbar zu einer ungenauen Positionsbestimmung des Prüfgerätes führen, die gemessene Profilwinkelabweichung weicht von der tatsächlich vorhandenen Profilwinkelabweichung ab, d. h., daß der gemessene Verzahnungsfehler nicht mit dem tatsächlichen Fehler übereinstimmt. Diese Abweichung ist um so größer, je größer der Eigenfehler der Verzahnung an denjenigen Flanken ist, die zufälligerweise für die Abstützung des Orientierungsfühlers herangezogen wurden. Dieser Eigenfehler ist mit den bekannten transportablen Meßgeräten nicht eliminierbar.
  • Er führt vor allem dann zu einer unzulässig starken Verfälschung des Meßergebnisses, wenn die Verzahnung lokal außerhalb der zulässigen Toleranz liegt.
  • Dieselbe Problematik liegt auch der DE-OS 29 34 347 zugrunde. Dort werden zwei parallel zueinander angeordnete Auflager verwendet, die gleichzeitig in zwei Lücken des zu prüfenden Zahnrades eingefahren werden. Diese Ausrichtung des Prüfgerätes wird in derselben Weise wie obesn beschrieben von eventuellen Eigenfehlern der Verzahnung beeinflußt und unterliegt daher den gleichen prinzipiellen Ungenauigkeiten.
  • Hiervon ausgehend, liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren mit den eingangs beschriebenen Merkmalen hinsichtlich seiner Meßgenauigkeit zu verbessern, insbesondere den Einfluß der Eigenfehler der Verzahnung auf die Gerätegenauigkeit zu verringern. Außerdem soll durch die vorliegende Erfindung ein Prüfgerät angegeben werden, das sich besonders zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eignet.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das Zahnrad bei der Messung ortsfest bleibt und der Orientierungsfühler in verschiedene Zahnlücken desselben Zahnrades eingefahren und aus den Orientierungsfühler-Positionen in den verschiedenen Zahnlücken der Mittelwert für die Geräteposition errechnet wird.
  • Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß es zur Erhöhung der Meßgenauigkeit nicht ausreicht, verschiedene Positionen des Orientierungsfühlers innerhalb derselben Zahnlücke zur mehrfachen Errechnung der Geräteposition heranzuziehen, sondern daß sich der verfälschende Einfluß der Verzahnungseigenfehler nur dadurch reduzieren läßt, daß man verschiedene Zahnlücken desselben Zahnrades durchmißt und aus diesen verschiedenen Orientierungsfühler-Positionen einen -Mittelwert für die Geräteposition errechnet.
  • Im Vergleich zu dem vorbekannten Verfahren ergibt sich, daß dort drei Positionen des Orientierungsfühlers gemessen werden, wobei Eigenfehler der Verzahnung voll auf das Meßergebnis durchschlagen, wohingegen beim erfindungsgemäßen Verfahren die Positionsmessung des Orientierungsfühlers in vier verschiedenen Zahnlücken statistisch gesehen eine Reduzierung des Eigenfehlers um 50 % bedeutet.
  • Neben dieser erhöhten Meßgenauigkeit hat die Erfindung darüber hinaus den Vorteil, daß das Zahnrad während der Prüfung nicht gedreht werden muß. Das erfindungsgemäße Prüfverfahren kann daher auch bei solchen Zahnrädern angewendet werden, die in Maschinen eingebaut sind, wo eine Verdrehung aufgrund der meist unzureichend genauen Lagerbohrung die Prüfung verfälschen wUrde oder bei solchen Zahnrädern, die auf Lager liegen. Es eignet sich daher insbesondere auch zur GUtekontrolle bei den Kunden.
  • Als Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens hat es sich als besonders zweckmäßig erwiesen, anstelle der bisher üblichen Schlittenftihrungen für die Längs- und Querbewegungen des Orientierungfühlers eine Drehschieberführung vorzusehen, in der der Orientierungsfühler sowohl verschwenkbar als auch längenverstellbar geführt ist.
  • Diese Lagerung erlaubt bei sehr kompakter Ausbildung das Anfahren auch relativ weit entfernter Zahnlücken. Die ansonsten hierfür notwendigen langen und entsprechend kostspieligen Schlittenführungen erübrigen sich. Außerdem wird das Prüfgerät durch diese Ausbildung leichter, was gerade für den transportablen Einsatz von besonderer Bedeutung ist.
  • Um die Koordinaten der Orientierungsfühler-Positionen in den einzelnen Zahnlücken messen zu können, ist der Orientierungsfühler zweckmäßig mit einer inkrementalen Längen-und Winkelmeßeinrichtung versehen. Die bisher übliche Koordinatenmessung im X/Y-System wird also praktisch durch eine Polarkoordinatenmessung ersetzt.
  • In Weiterbildung des Erfindungsgedankens besteht die Möglichkeit, bei solchen Orientierungsfühlern, die an austauschbares, kugelförmiges Endstück aufweisen, dieses Endstück durch einen Meßtaster zum Prüfen des Zahnflankenpro fils zu ersetzen. Das an beiden Zahnflanken anliegende Endstück wird also nach Ermittlung der Geräteposition durch einfahren des Orientierungsfühlers in beispielsweise vier Zahnlücken ersetzt durch den Meßtaster, der ein wesentlich kleineres, ebenfalls meist kugelförmiges Endstück aufweist, so daß er über die gesamte Zahnflanke vom Zahnfuß bis zum Zahnkopf entlanggeführt werden kann. Diese Kombination des Orientierungsfühlers mit dem Meßtaster ermöglicht den Verzicht auf ein weiteres Zwei-Wegemeßsystem und führt nochmals zu einer beträchtlichen Gewichtseinsparung des Gerätes.
  • In denjenigen Fällen, wo die Orientierung des Gerätes relativ zum Zahnrad mittels des Orientierungsfühlers manuell, das Abfahren der Zahnflanken durch den Meßtaster hingegen maschinell erfolgt, kann es jedoch konstruktiv günstiger sein, mit einem zusätzlichen Meßtaster zu arbeiten, der unabhängig vom Orientierungsfühler am Gerät gelagert ist und über eine eigene Meßeinrichtung verfügt, wie dies an sich bekannt ist. Dieser zusätzliche Meßtaster kann in einer Drehschieberführung gelagert werden, also als verlängerbarer Schwenkfühler ausgebildet sein, er kann jedoch ebenso in der üblichen Kreuzschlittenführung gelagert werden.
  • Ein zusätzlicher Meßtaster neben dem Orientierungsfühler ist vor allem dann empfehlenswert, wenn das Gerät auch zur Zahnschrägenprüfung verwendet werden soll. Denn in diesem Falle muß der Meßtaster nicht nur senkrecht zur Zahnradachse in der X/Y-E8ene, sondern auch parallel zur Zahnradachse in z-Richtung verfahrbar sein.
  • Wegen der hohen Anforderungen an die Meßgenauigkeit empfiehlt es sich schließlich noch, daß der Orientierungsfühler im Meßzeitpunkt mit einer bestimmten vorgegebenen Kraft in die Zahnlücke des zu messenden Zahnrades hineingedrückt wird. Dadurch ist sichergestellt, daß für alle Positionierungsmessungen die gleichen Randbedingungen vorliegen. Hierzu weist der Orientierungsfühler zweckmäßig einen axial gegen Federkraft nach vorn verschiebbaren Tastknopf auf, der zugleich als Kontaktgeber zum Auslösen der Positionsmessung dient. Der Orientierungsfühler wird dabei manuell in die gewünschte Zahnlücke eingeführt, bis er an beiden Zahnflanken anliegt, sodann wird durch den Tastknopf die Anpressung allmählich erhöht, bis die vorgegebene Anpreßkraft erreicht ist und zugleich die Messung ausgelöst wird.
  • Weitere erfindungswesentliche Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der Zeichnung; dabei zeigt: Fig. 1 eine seitliche Schnittansicht eines Meßgerätes für das Zahnflankenprofil; Fig. 2 eine Draufsicht auf das Meßgerät gemäß Fig. 1; Fig. 3 eine seitliche Schnittansicht eines Meßgerätes, das zusätzlich zur Zahnschrägenprüfung geeignet ist; Fig. 4 eine Draufsicht auf das Meßgerät gemäß Fig. 3.
  • Fig. 5 eine vergrößerte Darstellung eines Orientierungsfühlers des Meßgerätes nach den vorangegangenen Figuren; Fig. 6 eine schematische Darstellung des bei Zahnlückenabweichungen entstehenden Ausrichtfehlers am Meßgerät; Fig. 7 eine Darstellung der geometrischen Zusammenhänge zur Ermittlung der Position des Meßgerätes; Fig. 8 die Berücksichtigung des Ausrichtfehlers beim Messen des Zahnflankenprofiles und Fig. 9 den Programmablauf bei der Ermittlung der Meßgeräteposition und der anschließenden Messung des Zahnflankenprofils.
  • Die Fig. 1 und 2 zeigen, daß das Meßgerät aus einem Gerätebett 1 besteht, das über drei teilweise höhenverstellbare Füße 2, 3 und 4 auf einem Tisch 5 od. dgl. steht.
  • Im Gerätebett 1 ist ein Orientierungsfühler 6 horizontal schwenkbar und zugleich längenverstellbar gelagert. Die Lagerung erfolgt über einen U-förmigen, nach oben offenen Träger 7, dessen senkrechter Lagerzapfen 8im Gerätebett 1 drehbar gelagert ist. Zusätzlich ruht der Träger 7 auf zwei horizontalen Führungen 1a und ib des Gerätebettes 1, wobei die den Träger an seinem vorderen Ende abstützende Führung la vor allem die Aufgabe hat, Durchbiegungen zu vermeiden.
  • Durch Kugelrollführungen od. dgl. ist der Orientierungsfühler 6 in Längsrichtung relativ zum Träger 7 verschiebbar. Er kann dadurch nicht nur horizontal verschwenkt, sondern auch in seiner Länge stufenlos verstellt werden.
  • Das bedeutet, daß er bei feststehendem Meßgerät und ortsfestem Zahnrad in verschiedene Zahnlücken eingefahren werden kann.
  • Oberhalb des Gerätebettes 1 befindet sich eine den Schwenkbereich des Orientierungsfühlers 6 und seines Trägers 7 überspannende Brücke 9. Diese Brücke, die zusätzlich auch zur Führung des Trägers 7 herangezogen werden kann, trägt an ihrer Oberseite einen Kreuzschlitten für den Meßtaster 12. Dieser Kreuzschlitten besteht aus einem auf der Bücke 9 senkrecht zur Blattebene, in x-Richtung verfahrbaren Schlitten 10, der seinerseits einen in Blattebene, also in y-Richtung, verfahrbaren Schlitten 11 mit dem Meßtaster 12 trägt.
  • An der Meßgeräteoberseite befindet sich eine Referenzfläche 13, die parallel zur x-y-Ebene des Gerätes liegt.
  • Diese Referenzfläche 13 und damit das Meßgerät wird über die verstellbaren Füße 3 und 4 so nivelliert, daß sie senkrecht zur Achse des zu prüfenden Zahnrades steht. Der Nivelliervorgang ist durch die Meßuhr 14 angedeutet, die am Zahnrad befestigt wird und bei dessen Drehung über die Referenzfläche 13 gleitet und damit deren Ausrichtung gestattet. Selbstverständlich kann die beschriebene Nivellierung, die auch bei den bekannten Meßgeräten dieser Gattung notwendig ist, auch auf andere Weise durchgeführt werden.
  • Zur Messung der Positionen des Orientierungsfühlers 6 und des Meßtasters 12 weist das Gerät an sich bekannte Meßeinrichtungen auf, nämlich einen Längenmaßstab 18 für die Verschiebebewegung und einen Winkelmaßstab 19 für die Schwenkbewegung des Orientierungsfühlers 6, ferner einen Längenmaßstab 20 in x-Richtung und einen Längenmaßstab in y-Richtung für den Meßtaster 12. Hierbei können jeweils elektronisch abtastbare Inkremental-Meßeinrichtungen verwendet werden. Der den Meßtaster 12 tragende Schlitten 11 verfügt über den üblichen elektrischen Meßwertgeber.
  • Die Fig. 3 und 4 zeigen ein Gerät, das zusätzlich zur Prüfung der Zahnschräge geeignet ist. Es weist im wesentlichen denselben Grundaufbau wie das vorbeschriebene Gerät auf und hat insoweit auch dieselben Bezugszeichen. Hinzu gekommen ist lediglich ein weiterer Schlitten 22, der die Verschiebung des Meßtasters 12 senkrecht zur x-y-Ebene, also in z-Richtung, zuläßt. Seine Längenmeßeinrichtung ist mit 23 bezeichnet. Der zusätzliche Schlitten 22 gestattet es, den Meßfühler 12 entlang einer Schraubenlinie an der Zahnflanke entlangzuführen und so eventuelle Abweichungen der Zahnschräge zu überprüfen. Auch kann damit die Zahnflankenprüfung in verschiedenen Höhenlagen durchgeführt werden, ohne daß das Meßgerät neu ausgerichtet werden müßte. Der Antrieb des Meßtasters 12 kann hier ebenso wie bei dem vorbeschriebenen Gerät mittels der dblichen, jeweils einem Schlitten zugeordneten Stellmotoren 24 und 25 erfolgen, wobei hier für den hinzugekommenen Schlitten 22 ein weiterer Stellmotor 26 notwendig i-st.
  • Fig. 5 verdeutlicht die Führung des Orientierungsfühlers 6 in seinem Träger 7. Wesentlich ist vor allem die Anordnung eines axial verschiebbaren Tastknopfes 27 am hinteren Ende des Orientierungsftihlers 6. Dieser Tastknopf 27 ist mittels einer Druckfeder 28 gegen einen Anschlag 29 am Ende des Orientierungsfühlers vorgespannt. Er weist außerdem einen Kontakt 30 auf, der mit einem hierzu im Abstand am Orientierungsfühler 6 angebrachten Gegenkontakt 31 zusammenwirkt. Wird der Tastknopf 27 entgegen der Feder 28 betätigt, so schließen die Kontakte 30 und 31 einen Stromkreis, der die selbsttätige Messung am Längenmaßstab 18 und am Winkelmaßstab 19 auslöst. Der gefederte Tastknopf 27 stellt also sicher, daß die Position des Orientierungsfühlers 6 in einer Zahnlücke unter einer genau vorgegebenen Andrückkraft gemessen wird. Meßfehler durch ungleiche Behandlung des Orientierungsfühlers 6 sind somit weitestgehend ausgeschlossen.
  • Fig. 6 verdeutlicht, daß die unvermeidlichen Eigenfehler bei. der Zahnteilung die Position des Meßtasters nicht nur in x-Richtung, sondern auch in y-Richtung verfälschen und daß darüber hinaus auch ein Winkelfehler auftritt, weil die Achsen nicht nur translatorisch verschoben, sondern auch verschwenkt werden. Die Position des Meßgerätes erfährt also gegenüber dem bezogen auf den Prüfling "richtigen" Koordinatensystem einen Versatz und außerdem eine Schräglage.
  • Der Einfluß dieser auf Eigenfehlern der Verzahnung beruhenden und daher unvermeidlichen Ausrichtfehler auf das Meßergebnis wird bei dem erfindungsgemäßen Gerät dadurch drastisch reduziert, weil der Orientierungsfühler 6 in mehrere Zahnlücken, beispielsweise in drei oder vier Lückenpaare eingeführt werden kann, ohne daß dabei die Position des Meßgerätes oder des Zahnrades verändert werden muß.
  • Es stehen also nicht nur zwei} sondern zumindest drei, besser aber vier oder sechs Zahnlücken zur Verfügung, um die Position des Meßgerätes relativ zum Zahnrad zu bestimmen. Das bedeutet, daß der Einfluß des Ausrichtfehlers auf das Meßergebnis statistisch gesehen zumindest halbiert wird. Diese Halbierung ist bereits dann gewährleistet, wenn zwei Lückenpaare angefahren werden.
  • Der Meßvorgang wird nachstehend anhand der Fig. 7 näher erläutert. Dabei ist die Position des Meßgerätes lediglich durch seine x- und y-Achse verdeutlicht. Der Orientierungsfühler 6 mit der üblichen, endständigen, im Durchmesser an den Modul des zu prüfenden Zahnrades angepaßten Kugel ist nur schematisch dargestellt, ebenso der Meßtaster 12.
  • Nach der eingangs beschriebenen Orientierung des Meßgerätes, derart, daß seine x-y-Ebene senkrecht zur Zahnradachse steht, wird der Orientierungsfühler 6 nacheinander in verschiedene Zahnlücken eingefahren. In jeder Zahnlücke wird die Länge des Orientierungsfhlers und der zugehörige Winkelwert gemessen, bei der in Fig. 7 eingezeichneten Position also die Länge A und der Winkel & zum einen, die Länge B und der Winkel t zum anderen. Aus diesen vier Meßwerten in Verbindung mit der bekannten Zähnezahl z, der ebenfalls bekannten Anzahl von Zähnen zwischen dem gemessenen Lückenpaar zM, der Tasterlänge in Ruhestellung T ergibt sich für die Position des Meßgerätes, genauer gesagt für die Position seines Meßtasters in der Ruhestellung relativ zum Zahnradmittelpunkt für die Abszisse und für die Ordinate wobei für den Korrekturwinkel £ gilt: Damit liegt die Position des Meßtasters und des zum Meßgerät gehörenden Koordinatensystems relativ zum Zahnrad fest. Die Berechnung erfolgt zweckmäßig durch einen Prozeßrechner mit Speicher.
  • Da die errechneten Koordinaten für den Meßtaster aufgrund eventueller Eigenfehler in der Verzahnung des zu prüfenden Zahnrades fehlerbehaftet sind, wird der Orientierungsfühler 6 anschließend in zwei benachbarte Zahnlücken gesteckt und mit den dabei sich ergebenden Längen- bzw.
  • Winkelwerten des Orientierungsfühlers wird der vorgenannte Rechenvorgang wiederholt, wodurch man neue Werte für XT, und t erhält. Je nach den gewünschten Genauigkeitsanforderungen kann der Orientierungsfühler noch in weitere Zahnlücken eingesteckt werden. Doch ergibt sich, wie bereits gesagt, bereits bei der Mittelwertbildung aus zwei Lückenpaaren eine 50-%ige Verringerung des Meßfehlers.
  • Die gemittelten Koordinaten XT, YT und epsilon werden als Ist-Wert der Ruhestellung des Meßtasters 12 zugeordnet. Auf diese Weise wird der Versatz und die Schräglage des Meßgerätes berücksichtigt, wenn der Meßtaster 12 die Zahnflanken abtastet.
  • Soll der Meßtaster in Fig. 8 beispielsweise aus der gezeichneten Position um den Weg ay nach oben in die Position S verfahren werden, so verfährt ihn das Meßgerät aufgrund seiner Fehlpositionierung längs dem weiter oben angedeuteten Koordinatensystem, also entlang der strichpunktierten Linie in die Position I. Da der Korrekturwinkel Epsilon durch die Messung mehrerer Zahnlücken mit dem Orientierungsfühler sehr genau bekannt ist und ebenso der Weg y bekannt ist, läßt sich die Lageabweichung xF und zwischen den PositionenS und I ermitteln und die Position des Meßtasters kann korrigiert werden.
  • Selbstverständlich kann die Lageabweichung des Meßgerätes auch dadurch berücksichtigt werden, daß man nicht die Position des Meßtasters korrigiert, sondern daß man die Position der theoretischen Evolvente des zu prüfenden Zahnes entsprechend verschiebt. Dies ist eine Frage des Programmes.
  • Fig. 9 gibt ein Ausführungsbeispiel für den Programmablaufplan. Nachdem die Anzahl der zu prüfenden Lückenpaare, die vom Modul des Zahnrades abhängt, eingegeben worden ist, wird manuell eingetastet, welches Lückenpaar der Orientierungsfühler anfahren soll. Selbstverständlich könnte dies auch automatisch erfolgen. Hat der Orientierungsfühler die erste Lücke angefahren, so werden die Meßwerte A und s gespeichert, bei der zweiten Lücke desselben Lückenpaares die Meßwerte B und t . Sodann wird das nächste Lückenpaar angetastet und der Vorgang wiederholt sich, bis der Orientierungsfühler alle zu prüfenden Lücken angefahren hat. Aus den Längen- und Winkelwerten des Orientierungsfühlers in den verschiedenen Lücken läßt sich für jedes Lückenpaar die Position des Meßgerätes bestimmen.
  • Die so bestimmten Positionen werden einer arithmetischen Mittelwertbildung unterzogen und die so erhaltenen Endwerte XT, YT und Epsilon gelten als Ist-Lage des Meßgerätes. Die Orientierung des Meßgerätes ist damit beendet.
  • Die anschließende Meßphase ist auf der rechten Hälfte von Fig. 9 dargestellt. Zunächst wird eingegeben, welche Flanke abgetastet werden soll, damit der Rechner unter Berücksichtigung der sich aus der Geräteposition ergebenden Korrekturwerte den Meßtaster längs der theoretischen Evolvente in der an sich bekannten Schrittsteuerung entlangführt. Die Meßwerte werden wie üblich aufgenommen, gespeichert und hieraus ggf. ein Diagramm zur graphischen Auswertung erstellt.
  • Es liegt selbstverständlich im Rahmen der Erfindung, die Position des Orientierungsfühlers 6 nicht über die Auflagelänge und die zugehörige Winkelstellung, also quasi durch Polarkoordinaten, zu ermitteln, sondern stattdessen unmittelbar die rechtwinkligen x- bzw. y-Koordinaten zu messen. Dies ist vor allem dann zweckmäßig, wenn die zweidimensionale Verfahrbarkeit des Orientierungsfühlers nicht durch eine Drehschieberführung, sondern durch eine Kreuzschlittenführung erreicht wird.
  • Auch kann der vorbeschriebene Rechengang selbstverständlich dahin abgewandelt werden, daß man als Basis für die Abtastung der Flanken durch den Meßtaster 12 nicht dessen Ruhelage verwendet, sondern ein Koordinatensystem mit außerhalb der Meßtaster-Ruhelage liegendem Ursprung.
  • Entscheidend ist lediglich, daß mit feststehendem Meßgerät und feststehendem Zahnrad drei, vier oder mehr Zahnlücken angefahren werden können, so daß man für die Koordinaten des Meßgerätes und für den Korrekturwinkel mehrere Werte erhält, die durch Mittelwertbildung die erwünschte Reduzierung des Ausrichtfehlers ergeben.
  • L e e r s e i t e

Claims (5)

  1. PatentansprUche 1. Verfahren zum Prüfen des Zahnflankenprofils und ggf.
    der Zahnschräge von Zahnrädern durch ein transportables Meßgerät mit einem in einer senkrecht zur Zahnradachse laufenden Ebene verstellbaren Orientierungsfiihler, wobei zunächst das Prüfgerät nivelliert und danach seine Position relativ zu dem zu prüfenden Zahnrad bestimmt wird, indem der Orientierungsfühler in eine Zahnlücke des Zahnrades bis zur beidseitigen Flankenanlage eingefahren wird und durch Messung verschiedener Positionen des eingefahrenen Orientierungsftihlers die gesuchte Position des Meßgerätes mittels eines Rechners unter Mittelwertbildung der aus den verschiedenen Orientierungsftihier-Positionen sich ergebenden Gerätepositionen errechnet wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Zahnrad bei der Messung ortsfest bleibt und der Orientierungsfühler in verschiedene Zahnlücken desselben Zahnrades eingefahren und aus den Orientierungsfühler-Positionen in den verschiedenen Zahnlücken der Mittelwert für die Geräteposition errechnet wird.
  2. 2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Orientierungsfühler (6) als längenverstellbarer Schwenkarm ausgebildet und in einer Drehschieberführung (7, 8) gelagert ist.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Orientierungsfühler (6) eine inkrementale Längen-und Winkelmeßeinrichtung (18, i 19) aufweist.
  4. 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, wobei der Orientierungsfühler ein austauschbares, kugelförmiges Endstück aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Endstück durch einen Meßtaster zum Prüfen des Zahnflankenprofils zu ersetzen ist.
  5. 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Orientierungsfühler (6) einen axial gegen Federkraft (28) nach vorn verschiebbaren Tastknopf (27) trägt, der zugleich als Kontaktgeber zum Auslösen der Positionsmessung dient.
DE19813125693 1981-06-30 1981-06-30 Verfahren zum Prüfen des Zahnflankenprofils und ggf. der Zahnschräge von Zahnrädern Expired DE3125693C2 (de)

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