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Gerät zur Profilprüfung und ggf. Flanken-
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linienprüfung von gerade- oder schrägverzahnten Evolventen-Zahnrädern
=91=PIPIIIIPPPIPPPPPPIPI3PP1PPPPPr Die Erfindung betrifft ein Gerät zur Prüfung
des Profils (Evolvente) von gerad- oder schrägverzahnten Evolventen-Zahnrädern,
wobei ein auf einer Führungsbahn quer zur Achse des Prüflings geradlinig verschiebbarer
Wälzschlitten entweder über ein Wälzlineal bzw. Spannbänder in reib-bzw. kraftschlüssiger
Verbindung mit einem zum Prüfling koaxialen und mit ihm drehverbundenen Wälzzylinder
steht oder durch einen Längsgeber verschiebbar ist, während dazu nach den Gesetzmäßigkeiten
der Evolventenerzeugung korrespondierend der Prüfling durch einen auf ihn wirkenden
Drehgeber bewegt wird, wobei ferner mit dem Wälzschlitten ein auf den Grundkreisdurchmesser
bzw. einen Wälzkreisdurchmesser des Prüflings einstellbarer Meßfühler mitbewegbar
ist und wobei ggf. zur Flankenlinienprüfung der Meßfühler in einer zur Prüflingsachse
parallelen Geradführung über einen Tragschlitten angetrieben verschiebbar ist, der
Tragschlitten mit einem Kulissenstein in eine winkeleinstellbare
Geradführung
eingreift und die winkeleinstellbare Geradführung auf einer Führungsbahn quer zur
Achse des Prüflings verschiebbar und mit dem Wälzschlitten verbunden oder kuppelbar
ist.
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Bei derartigen bekannten Prüfgeräten kann die winkeleinstellbare Geradführung
vom Wälzschlitten getragen sein und die zur Prüflingsachse parallele Geradführung
in einem quer zur Prüflingsachse gestellfest einstellbaren Hauptschlitten enthalten
sein. Nach einer anderen Bauform kann die winkeleinstellbare Geradführung in einem
quer zur Prüflingsachse geradlinig verschiebbaren und mit dem Wälzschlitten kuppelbaren
Hauptschlitten angeornet sein und es kann dann die zur Prüflingsachse parallele
Geradführung in einem quer zur Prüflingsachse geradlinig verschiebbaren, mit dem
Gerätegestell und/oder dem Wälzschlitten kuppelbaren Hilfsschlitten angeordnet sein.
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Zur Teilung des Prüflings, also zur Weiterschaltung des Prüflings
gegenüber dem Meßtaster von einer geprüften Zahnflanke auf eine andere, zu prüfende
Zahnflanke, sind verschiedene Möglichkeiten bekannt, die insbesondere von der Größe
und damit dem Gewicht des Prüflings abhängig sind. Man kann den Prüfling auf einem
senkrecht zum Wälzlineal verschiebbaren Schlitten drehbar lagern, um ihn durch Verschiebewegung
dieses Schlittens außer Eingriff mit dem Meßtaster zu bringen. Man kann aber auch
den Meßtaster mit dem ihn tragenden bzw. ihn bewegenden Schlitten vom Prüfling fort
verfahren. Schließlich kann man
auch über die mit der Prüfung einhergehende
Wälzbewegung den Meßtaster seitlich aus dem Eingriff mit dem Prüfling herausfahren,
um dann den Prüfling um die gewünschte Zähnezahl weiter zu teilen.
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Im bekannten Falle wird zur Profilprüfung mit dem Meßtaster zuerst
eine (linke oder rechte) Zahnflanke mehrerer auf dem Umfang des Prüflings verteilter
Zähne abgetastet, wobei die sich ergebenden Meßwerte in der Regel über einen induktiven
Geber erfaßt und über die Schreibeinheit des Meßgerätes ausgeschrieben werden. Danach
wird der Meßtaster zur Prüfung der jeweils anderen Flanke der zur Prüfung herangezogenen
Zähne umgesetzt, wobei auch noch der Prüfling selbst von der ersten in die zweite
Position bis zur Meßtasteranlage gedreht werden muß. Das gleiche muß für die Flankenlinienprüfung
geschehen, damit im Ergebnis eine von der Größe des Prüflings abhängige Zahl von
Zähnen beidseitig sowohl hinsichtlich ihres Profils als auch der Flankenlinie durchgeprüft
sind.
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Diese jeweils erforderlichen Arbeiten des Umsetzens des Meßtasters
sowie des entsprechenden, durch Drehung des Prüflings erfolgenden Positionierens
sind zeitraubend und kostspielig, weil sie die Handhabung durch eine geübte Fachkraft
erfordern, die auch bei hinsichtlich der einzelnen Prüfvorgänge automatisierten
Geräten die geschilderten zahlreichen Handarbeiten durchführen muß, die nicht automatisch
ablaufen können.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Gerät der eingangs beschriebenen
Art dahingehend weiter auszubilden, daß im
Ergebnis die Prüfzeit
bezüglich der bekannten Verfahrensweise auf die Hälfte reduziert ist, so daß das
Prüfgerät einerseits sowie auch der durch die Bedienungsperson erforderliche Aufwand
pro Prüfling sich auf die Hälfte ermäßigt. Dies soll durch eine einfache, nur einen
geringen Aufwand erfordernde Maßnahme erzielt werden.
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Die gestellte Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß auf
dem Wälzschlitten bzw. dem Tragschlitten ein zweiter auf den Grundkreisdurchmesser
bzw. einen Wälzkreisdurchmesser des Prüflings einstellbarer Meßfühler angeordnet
ist und daß die Meßfühler für den Meßvorgang an unterschiedlichen Zahnflanken (rechts-links)
des Prüflings während der Messung in Anlage sind.
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Durch diese erfindungsgemäße Maßnahme können bei jedem Prüfungsvorgang
gleichzeitig zwei Zahnflanken untersucht werden, wobei nicht nur diesbezüglich die
Prüfzeiten gegenüber dem Bekannten auf die Hälfte reduziert sind, sondern außerdem
noch die Rüstzeiten entfallen, die zum Umsetzen des Meßtasters und zur entsprechend
neuen Einrichtung des Prüflings bisher erforderlich waren. Dadurch ist die Ausnutzbarkeit
und damit die Wirtschaftlichkeit des Prüfgerätes zumindest verdoppelt, so daß von
der Kostenstellung her der auf die Qualitätskontrollementfallende Anteil bei der
Zahnradherstllung erheblich an Bedeutung verliert.
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Zweckmäßig können in an sich bekannter Weise die Meßfühler auf den
Grundkreisdurchmesser des Prüflings einstellbare Meßschneiden aufweisen, wobei der
tangential zum Prüfling kleinstmöglich gewählte Meßfühlerabstand für die Profilprüfung
derart bemessen ist, daß bei einem Meßdurchgang die Meßfühler bei vollständiger
Uberstreichung der von ihnen zu prüfenden Zahnflanken die bezogen auf die zu prüfende
Zahnflanke durch den Evolventenursprung gehende Durchmesserlinie des Zahnrades nicht
überschreiten. Dabei
ist durch die zuletzt genannte Bestimmung insbesondere
sichergestellt, daß bei geringstmöglicher Drehbewegung des Zahnrades für die Prüfung
andererseits eine Kollision der Meßtaster mit dem Zahnfußkreis bei innerhalb des
Zahnfußkreises liegendem Grundkreisdurchmesser nicht stattfinden kann. Als besonders
vorteilhaft hat es sich jedoch erwiesen, daß die Meßfühler mit einer einem Wälzwinkel
des Prüflings entsprechenden Meßfläche oder -kante versehen sind, wozu die Meßfühler
beispielsweise kegelförmig, halbkegelförmig ausgebildet sein oder auch aus Flachmaterial
bestehen können. Bei dieser Ausbildung der Fühler entfällt die Einstellung auf den
Grundkreisdurchmesser des Prüflings, weil die Prüfung durch Wälzung des Prüflings
und seiner Zahnflanken mit den Meßfühlern auf einem Wälzkreis erfolgt, was außerdem
den Vorteil bringt, daß mit Fühlern, die einen bestimmten Wälzwinkel aufweisen,
Zahnräder auch mit davon abweichendem Wälzwinkel geprüft werden können, so daß insoweit
der apparative Aufwand herabgesetzt bzw. vereinfacht ist.
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Mit dem vorbeschriebenen Gerät ergibt sich als Verfahren zur Prüfung
des Profils (Evolvente) und/oder der Flankenlinie (Zahnschräge) von Evolventen-Zahnrädern
erfindungsgemäß, daß bei einem Prüfvorgang gleichzeitig eine linke und eine rechte
Zahnflanke geprüft wird, wobei dies gerade bei Meßfühlern mit einer Meßfläche oder
-kante die linke und rechte Zahnflanke eines Zahnes sein kann. Im allgemeinen wird
es jedoch so sein, daß bei einem Prüfschritt die jeweils linke und rechte Flanke
zweier auf dem Umfang des Prüflings einen Abstand aufweisenden Zähne zu prüfen sind.
Dann kann es nach der Erfindung vorteilhaft sein, daß die Teilung des Prüflings
für die verschiedenen Prüfvorgänge so erfolgt, daß bei Abschluß der Prüfung beide
Flanken bestimmter Zähne eines Prüflings geprüft sind. Hier erfolgt also die Teilung
des Prüflings derart, daß bezogen auf einen bestimmten Zahn zunächst die eine Flanke
eines Zahnes durch einen der Meßfühler geprüft wird, während die Prüfung der anderen
Zahnflanke bei einem späteren Prüfschritt durch den anderen Meßfühler erfolgt.
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Weitere Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus deren
nachfolgender Darstellung anhand der Zeichnungen. In der Zeichnung zeigen: Fig.
1 ein bekanntes Meßgerät in perspektivischer Ansicht und vereinfachter Darstellungsweise;
Fig. 2 und 3 die Prüfung rechter und linker Zahnflanken des Prüflings; Fig. 4 die
Prüfanordnung nach der Erfindung und Fig. 5 die Prüfanordnung gemäß Fig. 4, jedoch
mit anders ausgebildeten Meßfühlern.
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Gemäß Fig. 1 ist auf einem Gerätegestell 1 über einen Schlitten 2
die Einspannung eines zu prüfenden Zahnrades 3 in Richtung des Pfeil es 4 so ein-
und feststellbar, daß der gleichachsig mit dem Rad 3 aufgesetzte Wälzzylinder 5
sich in der erforderlichen Anlage am Wälzlineal 6 befindet, das über einen Wälzschlitten
7 auf einergestellfesten Führungsbahn 8 verschiebbar ist. Diese Verschiebbarkeit
liegt parallel zur Verschiebbarkeit eines Hauptschlittens 9 auf einer ebenfalls
gestellfesten Führunsbahn 10, der eine mit einem inkrementalen Drehgeber genau winkeleinstellbare
Geradführung 11 trägt.
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Dem zu prüfenden Rad radial gegenüber ist ein Meßtaster 12 mit Hilfe
eines Tragschlittens 13 parallel zur Radachse in einer Führung 14 eines Hilfsschlittens
15 vertikal verschiebbar. Der Schlitten 13 trägt rückwärtig einen
Kulissenstein
16, der sich mit der Geradführung 11 in Eingriff befindet. Der Meßtaster 12 ist
radial zum zu prüfenden Rad 3 beispielsweise mit Hilfe einer Längsoptik genau auf
den Grundkreis des Prüflings einstellbar.
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Die Schlitten 9 und 13 sind wahlweise über eine Spindel 17 bzw. 18
antreibbar. Außerdem sind zur Profilprüfung die Schlitten 7, 9 und 15 miteinander
kuppelbar, wenn man für den hier dargestellten einfachen Fall annimmt, daß der Wälzzylinder
5 dem Grundkreisdurchmesser des Prüflings 3 entspricht. Dann geschieht zur Profilprüfung
der Antrieb der miteinander gekuppelten Schlitten durch die Spindel 17.
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Zur Flankenlinienprüfung werden die Schlitten 7 und 9 miteinander
gekuppelt, wobei der Antrieb über die Spindel 17 oder im anderen Falle durch die
Spindelnl8 über den Schlitten 13 erfolgt, wobei auf jeden Fall der Schlitten 15
mit seiner Führung fest verbunden ist. Die Antriebswahl richtet sich unter Berücksichtigung
der Selbsthemmung zwischen Gleitstein 16 und Führungsbahn 11 danach, auf welche
Schrägstellung, die der Zahnschräge entspricht, die Führungsbahn 11 eingestellt
ist.
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Wie bereits in der Beschreibungseinleitung dargestellt, gibt es eine
Reihe weiterer Möglichkeiten zur Erzeugung
der gegenseitigen Bewegung
zwischen Prüfling und Meßtaster für die Profil- und Flankenlinienprüfung. So kann
beispielsweise grundsätzlich die winkeleinstellbare Geradführung 11 in einem mit
dem Wälzschlitten 7 fest verbundenen Hilfsschlitten 15 angeordnet sein. Auch gibt
es unterschiedliche Möglichkeiten des getrennten bzw. abweichenden Antriebs für
den Wälzschlitten dann, wenn der Wälzzylinder 5 nicht dem Grundkreisdurchmesser
des Prüflings 3 entspricht, sondern zur Ersparung zahlreicher Wälzzylinder nur einen
Grundkreismesserbereich abdeckt, wobei dann die exakt erforderliche Linearbewegung
des Wälzschlittens 7 durch Übersetzung bzw. Untersetzung gegenüber dem ihn antreibenden
Haupt- bzw. Hilfsschlitten eingestellt wird. Auch gibt es die Möglichkeit, unter
völligem Verzicht auf Wälzzylinder und Wälzlineal den Wälzschlitten und damit den
Meßtaster 12 über einen Längsweggeber anzutreiben, während dann der Prüfling 3 über
einen Drehgeber entsprechend der Gesetzmäßigkeit der Evolventenerzeugung bewegt
wird.
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Die Fig. 2 und 3 zeigen in schematisierter Form die Arbeitsweise des
Prüfgerätes gemäß Fig. 1, wobei die Darstellung in erster Linie die Profilprüfung
veranschaulicht. Hierzu ist dargestellt der Prüfling 3, der Wälzzylinder 5, das
auf ihn wirkende Wälzlineal 6, der mit dem Wälzlineal 6 bewegbare Meßtaster 12 und
die quer zur Prüflingsachse verlaufende Führungibahn 8 für den Wälzschlitten 7.
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Außerdem ist ersichtlich, daß der auf den Grundkreisdurchmesser eingestellte
Meßtaster 12 über Blattfederpakete 20, 21 nach beiden Richtungen aus einer Mittellage
ausschwenkbar
ist, wobei diese Bewegungen durch einen induktiven
Geber 22 erfaßt und beispielsweise einem Gerät zum Ausschreiben der Prüfungsergebnisse
zugeführt werden können.
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Fig. 2 zeigt die Profilprüfung einer rechten Zahnflanke (vom Zentrum
des Prüflings 3 aus gesehen), wobei der Meßtaster 12 durch translatorische Bewegung
des Wälzschlittens 7 gemäß dem Pfeil 23 bei gleichzeitiger Drehbewegung des Prüflings
3 gemäß dem Pfeil 24 dabei ist, nach links aus der entsprechenden Zahnlücke herauszufahren,
wobei er die genannte rechte Zahnflanke hinsichtlich ihres Profils überstreicht.
Entsprechendes zeigt Fig. 3 für eine linke Zahnflanke, wobei der Meßtaster 12 gemäß
dem Pfeil 25 translatorisch bewegt und der Prüfling 3 gemäß dem Pfeil 26 gedreht
wird. Um jedoch jeweils rechte und linke Flanken von beispielsweise fünf über den
Umfang des Prüflings verteilten Zähnen zu prüfen, muß der Meßtaster von der rechten
auf die linke Flanke oder umgekehrt umgesetzt werden und es muß auch der Prüfling
entsprechend verdreht werden. Diese Arbeiten kosten nicht nur die entsprechende
Rüstzeit. Es ist auch eine entsprechend lange Prüfzeit erforderlich, bis von den
beispielhalber erwähnten fünf Zähnen beide Flanken hinsichtlich ihrer Profilform
abgetastet sind.
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Entsprechendes gilt für die Flankenlinienprüfung, zu der man sich
den Meßtaster 12 bezogen auf Fig. 2 und 3 zusätzlich in Richtung senkrecht zur Zeichenebene
verschiebbar vorstellen muß, wie dies anhand der Fig. 1 verdeutlicht wurde.
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Zur Reduzierung der genannten Prüf- und Rüstzeiten ist nun, wie in
Fig. 4 veranschaulicht, vorgesehen, auf dem Wälzschlitten 30 zwei Meßtaster 31 und
32 nebeneinander vorzusehen, die beide auf den Grundkreisdurchmesser 34 des Prüflings
33 eingestellt sind, wobei jedoch der Meßtaster 31 an einer rechten und der Meßtaster
32 an einer linken Zahnflanke anliegt. Auf diese Weise ist bei einer Prüfbewegung
entlang den Pfeilen 35, 36 einerseits oder den Pfeilen 37, 38 andererseits gleichzeitig
das Profil einer rechten und einer linken Zahnflanke prüfbar. Für die Einstellung
der hier mit Meßschneiden versehenen Taster 30, 31 ist es dabei nur wesentlich,
daß der tangential zum Zahnrad 33 kleinstmöglich zu wählende Abstand der Meßfühler
für die Profilprüfung derart bemessen ist, daß bei einem Meßdurchgang die Meßfühler
bei vollständiger Überstreichung der von ihnen zu prüfenden Zahnflanken die bezogen
auf die zu prüfende Zahnflanke durch den Evolventenursprung gehende Durchmesserlinie
des Zahnrades nicht überschreiten.
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Für den nächsten Prüfdurchgang ist dann der Prüfling um die Zähnezahl
zu teilen, die erforderlich ist, damit beim Abschluß der gesamten Prüfung rechte
und linke Flanken gleicher Zähne überprüft worden sind.
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Was die Flankenlinienprüfung betrifft, so geschieht diese mit der
Anordnung gemäß Fig. 4 in der gleichen Weise,
wie dies bereits
anhand der Fig 2 und 3 beschrieben wurde.
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Zur Teilung des Prüflings, d. h. zum Weiterdrehen des Prüflings auf
eine neue Prüfstellung, können bezogen auf Fig. 4 die Meßtaster 31 und 32 ganz seitlich
aus der Verzahnung herausgefahren werden. Es besteht aber auch die Möglichkeit,
den Prüfling bezogen auf Fig. 4 nach oben aus dem Eingriff mit den Meßtastern herauszuziehen
oder aber auch die Meßtaster in bezogen auf die Darstellung in Fig. 4 vertikaler
Richtung aus der Verzahnung zu fahren.
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Bei den bisherigen Beispielen haben die Meßtaster Prüfschneiden, die
auf den Grundkreisdurchmesser des Prüflings eingestellt sind. Fig. 5 zeigt demgegenüber
eine Möglichkeit, wie die genaue Einstellung auf den Grundkreisdurchmesser überflüssig
gemacht werden kann. Dazu tragen die Meßtaster Meßköpfe 39, 40, die mit geradlinig
ausgebildeten Flanken versehen sind, deren Neigung dem Eingriffswinkel des zu prüfenden
Zahnrades entsprechen. Im übrigen gilt für die einzelnen Prüfvorgänge für den Gegenstand
gemäß Fig. 5 das anhand der vorhergehenden Figuren Gesagte. Fig. 5 zeigt aber ein
Beispiel dafür, daß die Meßköpfe 39 und 40 die rechte und linke Flanke eines Zahnes
prüfen, so daß bei dem mit der Prüfmaschine verbundenen Schreibgerät die beiden
Prüfergebnisse für diesen Zahn unmittelbar nebeneinander liegen. Der in der Zeichnung
dargestellte Winkel asc ist der beschriebene Eingriffswinkel des zu prüfenden Rades
41. Auch hier werden die Prüfergebnisse wieder über induktive Geber 42 und 43 erfaßt.