DE3320983C2

DE3320983C2 - Transportables Gerät zur Prüfung des Zahnflankenprofils und der Zahnflankenlinien (Zahnschräge) von Zahnrädern auf Verzahnmaschinen oder Zahnflankenschleifmaschinen sowie zur Positionierung dieses Gerätes und zum Orientieren des Meßtasters an der Verzahnung für den Meßvorgang

Info

Publication number: DE3320983C2
Application number: DE3320983A
Authority: DE
Inventors: Willy Prof. Dr.-Ing. 7500 Karlsruhe Höfler
Original assignee: Individual
Current assignee: Zeiss Messgeraetebau 76275 Ettlingen De GmbH
Priority date: 1983-06-10
Filing date: 1983-06-10
Publication date: 1985-12-05
Also published as: CH670153A5; GB2141233A; DE3320983A1; GB8414703D0; JPS608701A; US4646566A; GB2141233B; DD226063A5

Abstract

Es wird ein transportables Gerät zur Prüfung des Zahnflankenprofils und der Zahnflankenlinien (Zahnschräge) von Zahnrädern, insbesondere Zahnrädern großen Durchmessers, angegeben, mit dem vor dem Meßvorgang gleichzeitig mit Hilfe eines Orientierungsfühlers die Positionierung des Gerätes am zu prüfenden Zahnrad durchgeführt werden kann, wobei gleichzeitig die Auswahl der für den Meßvorgang am wenigsten fehlerbehafteten Zahnlücken durch in Vorbereitung des Meßvorganges erfolgendes Eintauchen des Orientierungsfühlers in verschiedene Zahnlücken und die rechnergestützte Erfassung der Meßwertabweichungen der verschiedenen, angefahrenen Zahnlücken untereinander erfolgt.

Description

radachse ausgehendes, senkrecht zu ihr verlaufendes Koordinatensystem.

Die Bewegungsumkehr des Orientierungsfühlers im Kulminationspunkt ist jedoch nur schwer meßbar. 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 um bemerkbar macht Das heißt also, daß das Gerät innerhalb dieser 3 mm falsch positioniert wird, was eine fehlerhafte Schräglage der Profilkurve bedeutet, wodurch ein Grundkreisfehler der ProFilkurve vorgetäuscht wird, so daß dieses Gerät zur Positionsprüfung nur für Verzahnungen mit geringerer Qualität einsetzbar ist

Dieselbe Problematik liegt auch dem Gegenstand 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 oben beschrieben von eventuellen Eigenfehlern der Verzahnung beeinflußt und unterliegt daher den gleichen prinzipiellen Ungenauigkeiten.

Schließlich sind durch die DE-OS 31 25 693 ein Verfahren und eine Vorrichtung bekannt, das zur Positionierung einen schwenkbaren Hebel mit einer Präzisionsmeßkugel benutzt, dazu ferner ein Winkelmeßsystem und ein Längenmeßsystem sowie zum Prüfen selbst noch einen separaten Kreuzschlitten mit zwei inkrementalen Meßsystemen für die X- und K-Bewegungsrichtung aufweist

Hier ist nachteilig die Positionierung des Gerätes mit dem Winkelmeßsystem und dem bis zu ca. 400 mm langen Schwenkarm, damit das Gerät auch auf einer breiten Basis zum Zahnrad positioniert werden kann. Je breiter die Basis ist das heißt je größer der Schwenkwinkel sein kann, um so genauer ist die Positionierung auf die Prüflingsverzahnung.

Das genaueste Winkelmeßsystem hat jedoch nur eine Meßgenauigkeic von ±1,5" und dies entspricht bei einem Radius von 200 mm einer Meßungenauigkeit von ±1,5μηι und bei einem Radius von 400 mm, der der Schwenkarmlänge entspricht, einer Meßungenauigkeit von ±1 μΐη. Diese Ungenauigkeit des Winkelmeßsystems ist entsprechend für das Positionieren des Gerätes nachteilig.

Weiterhin ist dieses bekannte Gerät kostenmäßig sehr aufwendig, weil zusätzlich noch ein Kreuzschlitten zum Messen der Profil- und Flankenlinienabweichungen erforderlich ist. Daraus resultieren auch die umfangreiche Baugröße und das hohe Eigengewicht dieses bekannten transportablen Gerätes.

Ausgehend von dem gattungsbildenden Gegenstand der zuletzt diskutierten DE-OS 31 25 693 liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde das eingangs genannte Gerät hinsichtlich seiner Meßungenauigkeit noch zu verbessern, den Einfluß der Eigenfehler der Verzahnung auf die Arbeitsgenauigkeit des Gerätes zu verringern und das Gerat selbst kostengünstiger und mit kleinsten Abmessungen, also als ein werkstattfreundliches transportables Gerät auszubilden. eo

Diese Aufgabe ist ausgehend von einem Gerät der eingangs beschriebenen Art, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß auf dem zweiten Schlitten ein dritter Schlitten zum /weiten Schlitten parallel gegen eine auf den Prüfling zu wirkende Federkraft verschiebbar gelagert ist, daß der dritte Schlitten gegenüber dem ersten Schlitten mit dem Weggeber für die Radialposition zusammenwirkt, daß der dritte Schlitten den Orientierungsfühler bei der Ermittlung der Geräteposirion trägt und daß nach dieser Ermittlung der Orientierungsfühler gegen den Meßtaster bei Erhaltung des Kugelmktelpunktes auswechselbar ist

Diese erfindungsgemäßen Maßnahmen haben die Wirkung, daß das Meßgerät mit nur zwei inkrementalen Längsweggebern auskommt also nur ein Kreuzschlitten mit in X- und y-Richtung wirksamen, inkrementalen Wegmeßsystemen erforderlich ist sowohl für den Orientierungs- als auch für den Meßvorgang. Ein hochgenauer und teuerer Drehwertgeber ist also nicht mehr erforderlich. Auf der anderen Seite ist die Möglichkeit eröffnet, durch das Eintauchen des Orientierungsfühlers nacheinander in verschiedene Zahnlücken statistisch die Zahnlücke für den Meßvorgang auszusuchen, die die geringste Abweichung von dem der Verzahnungsgeometrie rechnerisch am nächsten kommenden Wert aufweist Die jetzt nur noch erforderlichen linearen. Meßwertgebersysteme sind wesentlich genauer als ein Drehwertgeber, womit eine genaue Positionierung des Meßgerätes möglich geworden ist Außerdem ist hiermit ein maschinenintegriertes Meßsystem geschaffen, das die Benutzung aller auf der Fertigungsmaschine vorhandenen Schlitten erlaubt Damit gestalt« sich das erfindungsgemäße Meßgerät sehr klein und konstruktiv einfach, weshalb es insbesondere im Hinblick auf seine Transportabilität leicht und einfach zu handhaben ist.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes ergeben sech aus den Merkmalen der Ansprüche 2 bis 6.

Die Erläuterung des Erfindungsgegenstandes und seiner Wirkungsweise soll der besseren Darstellbarkeit halber anhand der Zeichnungen erfolgen. In der Zeichnung zeigen

F i g. 1 und 2 den Grundaufbau des erfindungsgemäßen Gerätes in teilweise geschnittener Seitenansicht und in Draufsicht,

Fig.3 den Einrichtvorgang des Gerätes tangential zum Prüfling,

F i g. 4 die detaillierte Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes Gerät im Zusammenhang mit dem Einrichtvorgang des Gerätes zum Prüfling,

Fig.5 das Gerät gemäß Fig.4 im Zusammenhang mit seiner Orientierung zum Prüfling,

Fig.6 das Gerät gemäß Fig.4 und 5, vorbereitet zum Flankenprüfen des Zahnrades,

F i g. 7 eine Abwandlung des Gerätes gemäß F i g. 1 und 2 beim Einrichtvorgang,

F i g. 8 das Gerät gemäß F i g. 7 beim Orientierungsvorgang zum Prüfling,

F i g. 9 das Gerät gemäß F i g. 7 und 8 in Ausgangsposition zum Prüfvorgang und

Fi g. 10 eine schematische Darstellung ^für eine einfachere Ausrichtung des Orientierungsfühlers auf die Drehpunktmitte des Prüflings.

Der nachfolgenden Beschreibung anhand der Zeichnung dürfen folgende aus der Verzahnungstechnik gebräuchliche Werte vorangestellt und erläutert werden, die im Nachfolgenden dann Verwendung finden.

In der Verzahnungsgeometrie bedeuten — ein fehlerfreies Zahnrad vorausgesetzt —:

r: der Teilungswinkel des Zahnrades,

ε: die Winkelabweichung des Meßgerätes zur Zahnrad-Drehachse bzw. zur Maschinen-

tischmitte,

MrK ■ radiales Einkugelmaß,
Dm- Durchmesser der Tastkugel des Orientie-

rungsfühlers, der genau dem Modul des zu prüfenden Zahnrades derart entspricht, daß bei fehlerfreier Zahnlücke die Orientierungskugel auf dem Teilkreis des Zahnrades in Anlage an die benachbarten Flanken einer Zahnlücke ist,

άκ ■ Durchmesser des Tastkugelmittelpunktkreises gegenüber dem Drehpunkt des zu prüfenden Zahnrades,

AK: Differenz zwischen zwei Meßpositionen des Orientierungsfühlers in y-Richtung, also radial zum Prüfling,

Yt: Relativlage des Orientierungsfühlers bzw. der Tasterkugel zum Mittelpunkt des zu prüfenden Zahnrades,

Xt: Relativlage der Kugel des Orientierungsfühlers bzw. der Kugel des Meßtasters zur Mitte des Maschinentisches bzw. zur Drehachse des zu prüfenden Zahnrades.

Gemäß F i g. 1 und 2 ist das transportable Meßgerät auf den Werkstücktisch 1 einer Zahnradbearbeitungsmaschine aufgesetzt, auf dem es mit dem Gerätegehäuse 2 über drei Stellschrauben 3,4,5 steht und justierbar bzw. nivellierbar ist. Auf dem Gerätegestell 2 befindet sich eine Führungsbahn 6 in ^-Richtung, also tangential zum Prüfling, in der in bekannter Weise über Kugelrollenführungen ein erster Schlitten 7 verschiebbar ist Die Verschiebebewegung bzw. Verschiebelage dieses ersten Schlittens gegenüber dem Gerätegestell ist über einen inkrementalen Längsweggeber 8 erfaßbar und mit einem nicht dargestellten Rechner aufnehmbar bzw. von diesem verarbeitbar.

Auf dem Schlitten 7 ist über Kugelrollenführung ein zweiter Schlitten 9 in Richtung auf das Zahnrad bzw. von diesem fort, also in y-Richtung verschiebbar. Dieser zweite Schlitten trägt ebenso über Kugelrollenführung einen dritten Schlitten 10, der gegenüber dem zweiten Schlitten durch die Kraft einer Feder 11 in Richtung auf das zu prüfende Zahnrad gehalten wird und an seiner zahnradzugewandten Seite einen Orientierungsfühler 12 bzw. einen Meßtaster 13 trägt Bei dem anhand der F i g. 1 und 2 dargestellten Beispiel ist der Schlitten 7 durch einen Stellmotor 14 und der Schlitten 9 durch einen Stellmotor 15 bewegbar und einstellbar. Zwischen Schlitten 10 und Schlitten 7 befindet sich ein inkrementaler Längsweggeber 16 zur Erfassung der Position in V-Richtung, also in Richtung auf das Zahnrad zu bzw. von diesem fort

Zum Einrichten des Meßgerätes auf dem Maschinentisch 1 wird dieses auf den Maschinentisch aufgesetzt Zur Nivellierung des Meßgerätes weist dieses zwei Referenzflächen 20,21 auf, über die mit Hilfe einer mittels magnetischer Klemmung mit dem Zahnrad verbundenen Meßuhr bei gleicher Anzeige auf den Referenzflächen 20 bw. 21 die Nivellierung des Meßgerätes geschieht, wobei zur Einrichtung des Meßgerätes beispielsweise die Stellschrauben 3, 4 herangezogen werden können.

Daran anschließend wird am zu prüfenden Zahnrad die Meßuhr 17 wiederum mittels magnetischer Klemmung so befestigt, daß man bei Drehen des zu prüfenden Zahnrades mit der Meßuhr 17 deren Taster mit dem Bolzen 18,19 des Meßgerätegestelles zusammenwirken lassen kann, die genau parallel zur Bahn 6 der A"-Richtung ausgerichtet sind. So läßt sich eine mittige tangentiale Einstellung des Meßgerätes zum zu prüfenden Zahnrad erreichen, wenn die Anzeigewerte der Meßuhr 17 an dem Bolzen 18,19 gleich sind.

F i g. 3 zeigt noch einmal vereinfacht die tangentiale Ausrichtung des Meßgerätes gegenüber dem Prüfling. Hier ist die Meßuhr 17 durch magnetische Klemmung fest mit dem Prüfling verbunden und wird entlang der Bolzen 18, 19 bewegt. Bei gleichem Anzeigewert der Meßuhr 17 ist das Gerätegestell 1 mittig tangential zum Prüfling ausgerichtet.

Diese vorstehend beschriebenen Vorgänge sind bekannt und insofern nur noch einmal der Vollständigkeit halber in zusammengefaßter Form wiederholt.

Nachdem das Meßgerät gegenüber dem zu prüfenden Zahnrad nivelliert und tangential ausgerichtet ist, geht es nunmehr darum, die Positionierung des Gerätes bzw. des Meßfühlers gegenüber dem Prüfling für die Flanken der zu messenden Zahnlücke vorzunehmen. Dazu ist es außerdem erforderlich, den Kugelmittelpunkt des Orientierungsfühlers bzw. damit dann auch später den Kugelmittelpunkt des Meßtasters genau auf die Drehachse des Prüflings bzw. des Arbeitstisches der Zahnradbearbeitungsmaschine auszurichten.

Dies geschieht in nicht näher beschriebener, weil bekannterweise, mit Hilfe eines im Drehmittelpunkt des Zahnrades angebrachten Eichnormals oder mit Hilfe ei nes Fluchtgerätes. Im Ergebnis befindet sich dann das Meßgerät in einer Positionierung, wie sie mehr ins einzelne anhand der F i g. 4 dargestellt ist Unter Verwendung der Bezeichnungen aus den F i g. 1 und 2 ist wieder ersichtlich das Gerätegestell 2 mit dem ersten Schlitten 7, dem zweiten Schlitten 9 und dem dritten Schlitten 10 sowie den Längsmaßstäben 8 und 16. Außerdem ist ersichtlich der Stellmotor 14 für die Bewegung des Schlittens 7 in X-Richtung sowie des Stellmotors 15 für die Bewegung des Schlittens 9 in V-Richtung und damit des Schlittens 10 unter der Wirkung der Federkraft der Feder 11.

Mehr ins einzelne gehend zeigt F i g. 4, daß der Orientierungsfühler 12 am Schlitten 10 über ein Federpaket 22 tangential zum zu prüfenden Zahnrad verschiebbar gelagert ist wobei mit dem Federpaket ein Meßwertgeber 23, beispielsweise in Form eines induktiven Gebers in Verbindung steht

Gemäß Fig.4 ist das Meßgerät entsprechend der vorstehenden Beschreibung vollständig nivelliert und es ist der Orientierungsfühler auf die Drehpunktmitte des Zahnrades bzw. der Zahnradbearbeitungsmaschine ausgerichtet In dieser Position werden die Längsgeber 8,16 sowie der Meßwertgeber 23 auf Null am begleitenden Rechner abgeglichen.

Zu F i g. 4 ist noch anzumerken, daß sich zunächst der Schlitten i0 am Schlitten 9 unicf der Kraft der Feder J!

in Anlage an Anschläge 24 in Richtung auf den Prüfling befindet

F i g. 5 zeigt nunmehr, wie der Orientierungsvorgang

bezüglich des zu messenden Zahnrades erfolgt

Hierzu wird die Kugel 12 des Orientierungsfühlers in eine Zahnlücke durch Betätigung der Stellmotoren 14, 15 eingefahren, wobei der Schlitten 10 von den Anschlägen 24 abhebt, sobald die Orientierungskugel 12 in An- lage an die Ranken der angefahrenen Zahnlücke gerät Dabei wird die unvermeidliche Querverschiebung des Orientierungsfühlers zunächst durch die Federpakete 22 aufgenommen. Über den Stellmotor 14 wird der Schlitten so lange nachgeführt, bis am Meßwertgeber 23 wieder die beschriebene Nullposition erreicht ist Hierdurch läßt sich mit Hilfe des Längenmeßwertgebers 8 der Wert Xt feststellen. Damit ist der Orientierungsund Positionierungsvorgang für diese Zahnlücke been-

del, und es kann mit dem Wert AY und dem radialen Einkugelmaß Μ_Γκ der Nullpunktwinkel φο errechnet werden nach der Beziehung

(C(I

arc sin

Um nun den Einfluß von durch die Herstellung bedingten Zahnlückenabweichungen auf die Positionierungsgenauigkeit des Gerätes so gering wie möglich zu halten, wird der Oriewiierungstaster in mehrere Zahnlücken eingefahren, das heißt, der beschriebene Positionierungsvorgang wird mit mehreren benachbarten Zahnlücken wiederholt.. Dabei ergeben sich in Zusammenarbeit mit dem mit dem Meßgerät verbundenen Rechner und den darin gespeicherten Werten für ein fehlerfreies Zahnrad ei:ne Zahl von Winkeln yig, die es erlaubt, den Winkel g\\ für die beabsichtigte Flankenprüfung auszusuchen, der statistisch gesehen am wenigsten vom wahrscheinlich richtigen Maße abweicht. Beispielsweise können sich ausgehend von einem ersten Orientierungsvorgang bei weiteren angefahrenen Zahnlücken auf der Grundlage des ursprünglichen Wertes AVunter Berücksichtigung der ja bekannten Geometrie des zu prüfenden Zahnrades Abweichungen in X-Richtung von plus 8 μπι, plus 2 μπι, minus 3 μηι, ergeben, so daß man für den tatsächlichen Meßvorgang die Zahnlücke verwenden wird, die den Wert plus 2 μπι erbracht hat Hierzu liegt dann auch der Wert W nach der Formel

Yt = ifM.S-Xr¹

Auf dieser Grundlage ist die der Prüfung zu unterziehende Zahnlücke ausgesucht und es wird nunmehr der Positionierungsfühler 12 gegen den der eigentlichen Messung dienenden Meßtaster ausgetauscht, wobei die Mitte der beiderseitigem Meßkugeln und damit die eigentliche Positionierung gegenüber dem Meßgerät aufrechterhalten bleibt.

Ist dies geschehen, wie in Fi g. 6 dargestellt, so kann ausgehend von der Meßposition in der Zahnlücke, die die statistisch geringste Abweichung von den durch den Orientierungsfühler angefahrenen Zahnlücken aufweist, mit Hilfe des nunmehr anstelle des Orientierungsfühlers eingesetzten Meßfühlers die Flankenprüfung an einer oder beiden Seiten der so ermittelten Zahnlücke vorgenommen werden. Dazu wird der Meßfühler mit seinem Mittelpunkt auf den rechnerisch ja feststehenden Mittelpunkt des vorher benutzten Orienticrurigsfühlers eingestellt Von dort aus vfird unter Berücksichtigung der im Rechner gespeicherten Verzahnungsgeometrie die jeweilige Zahnflanke am Zahnkopf oder am Zahnfuß angefahren. Danach bewegt sich durch schrittweise Steuerung mittels der S tellmotoren 14,15 der Meßfühler entlang der zu prüfenden Zahnflanke entsprechend der im Rechner gespeicherten Sollform der Flanke, wobei Abweichungen von dieser Sollform, das heißt also Istwerte der tatsächlich abgefühlten Flanke über den Meßwertgeber 23 ausgegeben werden.

Soweit eine Flankenlänienprüfung erwünscht ist, findet diese senkrecht zur Zeichenebene der Fig.6 entlang der Zahnflanke statt. Ausgehend von der vorbeschriebenen Positionierung des Meßfühlers und im Vergleich zu der im Rechner gespeicherten Form des Zahnflankcnverlaufs. Dies ist; alles bekannt und bedarf daher nicht der näheren Besch reibung.

Die F i g. 7 bis 9 zeigen eine geänderte Ausführungsform des Meßgerätes. Hier ist auf dem Gerätegestell 30 in der beschriebenen Weise ein Schlitten 31 tangential zum Prüfling, also in X-Richtung verschiebbar, auf dem in auf den Prüfling zu gerichteter Weise, also in V-Richtung, ein zweiter Schlitten 32 verschiebbar geführt ist, der wiederum einen dritten Schlitten 33 zu sich parallel verschiebbar enthält. Der Schlitten 33 trägt den Orientierungsfühler 34 mit seiner endständigen, dem Modul des Zahnrades entsprechenden Kugel. Der Schlitten 31 ist gegenüber dem Gerätegestell über einen inkrementalen Längsgeber 35 orientierbar bzw. seine Einstellung ist durch diesen Längsgeber feststellbar und auf den Rechner übertragbar, während die Position des dritten Schlittens 33 gegenüber dem ersten Schlitten 31 über den inkrementalen Längsgeber 36 für den Rechner erfaßbar ist. Der zweite Schlitten 32 ist mit Hilfe eines Stellmotors 37 in Richtung auf das Zahnrad und von diesem fort bewegbar. Der dritte Schlitten 33 befindet sich unter der Kraft einer Feder 38 in Anlage an Anschläge 39 des zweiten Schlittens 32.

F i g. 7 zeigt den Zustand des Meßgerätes nach dessen Nivellierung und der Positionierung des Orientierungsfühlers 34 auf die Drehmitte des Zahnrades, wie dies vorher anhand der F i g. 1 bis 4 beschrieben wurde.

Nunmehr wird gemäß F i g. 8 eine Zahnlücke mit dem Orientierungsfühler 34 angefahren, in dem der Schlitten 31 von Hand in *-Richtung in die entsprechende Position bewegt wird und der Schlitten 32 mit Hilfe des Stellmotors 37 so lange in Richtung auf das zu prüfende Zahnrad bewegt wird, bis der Schlitten 33 von den Anschlägen 39 abhebt und somit die Orientierungskugel 34 sich in Anlage an beiden Flanken der angefahrenen Zahnlücke unter der Kraft der Feder 38 befindet. In dieser Position ergibt sich aus den Werten Xt und dem theoretisch richtigen radialen Einkugelmaß Μ_Γχ wiederum der Winkel ςρο als Positionierung für einen eventuellen Meßvorgang. Nach diesem Positionierungsvorgang werden benachbarte Zahnlücken in der bereits vorher beschriebenen Weise ebenfalls angefahren und es wird der dortige Winkel φο ermittelt, um dann für den endgültigen Meßvorgang den günstigsten Winkel gpo, das heißt die am wenigsten fehlerbehaftete Zahnlücke zu ermitteln.

Ist diese Zahnlücke festgelegt, so wird darin der Orientierungsfühler 34 eingefahren, woraufhin der Schlitten 31 gegenüber dem Gerätegestell 30 verklemmt wird. Nunmehr kann durch einfaches Zurückfahren der Schlitten 32,33 mit Hilfe des Stellmotors 37

so und nachfolgendes Ersetzen des Orientierungsfühlers 34 durch den Meßtaster 3Sa gemäß F i g. 9 mit Hilfe des in V-Richtung wirksamen inkrementalen Längsgebers 40 die Einstellung des Meßtasters 39a auf die Ausgangsposition für die Flankenmessung gebracht wurden. Sobald diese Ausgangsposition erreicht ist wird der Schlitten 31 gegenüber dem Gerätegestell 30 entklemmt, und es erfolgt durch Einschaltung einer der Federn 32, 33, die den Schlitten 31 beaufschlagen, eine Anlage des Meßtasters 39 in Richtung auf die zu prüfende Zahnflanke. Diese Zahnflanke wird dann durch den Meßfühler 39a unter der Wirkung der Federkraft 32 bzw. 33 mit Hilfe des inkrementalen Weggebers 40 schrittweise abgefahren, wobei die sich ergebenden Meßwerte mit den im Rechner gespeicherten theoretisch richtigen Meßwerten über den Längswertmeßgeber 34 verglichen werden und Abweichungen als Fehler ausgegeben werden.
Bei den vorstehend beschriebenen Vorrichtungen ist

ε =	arc tang ——	25 oder	Yn	= VM_rK ² -Λ	*MrK*
Xn	= sin τ ± ε ■
Das Maß	= cos r ± r ·	r i
Yn
*MrK*

also gemeinsam: Es wird nach Nivellierung und Einrich- M_rK = 1/2

tung des Meßgerätes anhand einer ersten Zahnlücke mit Hilfe des Orientierungsfühlers eine Position für den spä- d = d

ter einzusetzenden Meßfühler ermittelt und es werden *

dazu am Rechner die Koordinaten in zum Prüfling tangentialer und radialer Richtung festgelegt Danach wer- dabei bedeuten: den durch Anfahren weiterer Zahnlücken mit Hilfe des Orientierungsfühlers unter Berücksichtigung der Geometrie des zu prüfenden Zahnrades weitere Meßpositionen an anderen Zahnlücken ermittelt Aus diesen unterschiedlichen ermittelten Meßpositionen wird die statistisch günstigste, das heißt, statistisch am wenigsten fehlerbehaftete Meßposition ausgewählt. Auf diese Meßposition wird nach Auswechseln des Orientierungsfühlers durch den Meßtaster dei* Meßtaster eingefahren. Ausgehend von dieser Position wird der Meßtaster entlang der im Rechner gespeicherten fehlerfreien Form der zu prüfenden Flanke geführt und es wird die Abweichung der Meßtasterposition gegenüber dieser fehlerfreien Flankenform durch den Rechner aufgenommen und ausgegeben. Dies geschieht in bekannter Weise durch Bewegung des Meßtasters in X- und y-Richtung, wobei im Falle der F i g. 4 bis 6 beide Bewegungen motorgesteuert sind, während im Falle der F i gj 7 bis 9 nur die y-Richtung schrittweise gesteuert wird, während die X-Richtung sich durch die Wirkung einer der Federn 32, 33 ergibt

Beiden dargestellten Ausführungsformen ist gemeinsam, daß die Bewegbarkeit des dritten Schlittens 10 bzw. 33 gegenüber dem zweiten Schlitten 9 bzw. 32 unter der Federkraft 11 bzw. 38 dazu dient, den Positionierungsfühler in Anlage an die angefahrene Zahnlücke P₀ = τ±ε begleitenden Zahnflanken zu bringen. Ist der Positionierungsfühler durch den Meßfühler ersetzt so wird die oder Startposition für den Meßvorgang bei Anlage des Schlittens 10 bzw. 33 gegen die Anschläge 24 bzw. 39 Po angefahren, was hinsichtlich der Positionierung des dritten Schlittens im Hinblick auf den inkrementalen Längsgeber 16 bzw. 40 keinen Unterschied macht

Die erfindungsgemäße Vorrichtung so, wie sie anhand der F i g. 1 bis 9 beschrieben wurde, erlaubt es auch, mit Hilfe des verbundenen Rechners die Lagebestimmung der Kugel des Orientierungsfühlers zur Prüflingsdrehachse (Maschinentischmitte) durchzuführen, so daß eine Einstellung der Kugel des Orientierungsfühlers auf die Maschinentischmitte mit Hilfe eines Eichnormals oder mit Hilfe eines Fluchtgerätes entfallen kann. Dies sei anhand der Fig. 10 im nachfolgenden beschrieben.

Zur rechnergestützten Lagebestimmung der Kugel des Orientierungsfühlers bezüglich der Zahnraddrehachse wird die Kugel 12 bzw. 34 zum Beispiel in zwei Zahnlücken 45,46 des Prüflings eingefahren. Am inkrementalen Längsgeber 8 bzw. 35 wird die Wegstrecke X (von X' bis X") gemessen und mit dem inkrementalen Längsgeber 16 bzw. 36 für den y-Weg die Kugeleindringtiefe AK ebenfalls abgenommen, wobei AK der Differenz der beiden Meßpositionen in den Zahnlücken 45 und 46 entspricht Damit ist der Meßvorgang abgeschlossen, und die Wegstrecke X und das Maß AK sind gemessen. Es folgt nun die rechnergestützte Lagebestimmung der Meßkugel des Orientierungsfühlers zur Zahnraddrehachse. Ausgehend von den eingangs genannten Werten aus der Verzahnungsgeometrie errechnet sich das radiale Einkugelmaß Μ_Γκ wie:

ίο

cosg t

cos a K₁ cos a K₁

a, ** Stirneingriffswinkel

ocK, = Profilwinkel mit Stirnschnitt am Kreis durch

ίο den Kugelmittelpunkt

db = Grundkreisdurchmesser

Die Winkelabweichungcp "ir Zahnrad-Drehachse oder zur Maschinentisdimiue verrechnet sich:

AK

Der Startwinkel jpö zum koordinatenmäßigen Abtasten und Prüfen des Profils ist:

arc sin

Die vorbeschriebene Vorrichtung eignet sich selbst-

verständlich auch zur Prüfung der Flankenlinienform, wozu in bekannter Weise der Meßtaster zusätzlich in zum Meßgerätegestell senkrechte Richtung bzw. senkrecht zu der Darstellung in den F i g. 2, 4 bis 10 neben der entsprechenden Durchführung von Schritten in der

« X-Richtung und y-Richtung verschiebbar ist Die bei dieser Abtastung ermittelten Werte werden mit den im Rechner gespeicherten theoretisch richtigen Werten verglichen. Abweichungen werden als gemessene Werte mit Hilfe des Gebers 23 bzw. des inkrementalen MaB- Stabes 35 erfaßt Auch hier geschieht die Prüfung bei stillstehendem Zahnrad.

Zu erwähnen sei noch, daß bei der vorstehend anhand der Fig. 10 erläuterten rechnerischen Ermittlung die Begriffe Xn bzw. Yn verallgemeinert sind. Man stelle sich hier die jeweilige Einsetzung der Ziffern 1 bzw. 2 für den Buchstaben π vor.

Hierzu 9 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Transportables Gerät zur Prüfung des Zahnflankenprofils und der Zahnlinien (Zahnschräge) von Zahnrädern, insbesondere Zahnrädern großen Durchmessers, auf Verzahnmaschinen oder Zahnflankenschleifmaschinen sowie zur Positionierung dieses Gerätes und zum Orientieren des Meßtasters an der Verzahnung für den Meßvorgang, mit einem vom Maschinenschlitten oder Werkstücktisch aus durch Stellmittel nivellierbaren und winkelgerecht zur Prüflingsverzahnung ausrichtbaren Gerätegestell, das auf einem zum Zahnrad tangential verfahrbaren ersten Schlitten einen zu diesem rechtwinklig is in Richtung auf das Zahnrad und von diesem fort motorgetrieben verfahrbaren zweiten Schlitten trägt. Über den der kugelförmige Meßtaster zur Durchführung der Prüfung bei ortsfestem bzw. stillstehendem Zahnrad bewegbar ist, sowie einem in verschiedene Zahnlücken einfahrbaren Orientierungsfühler mit endständiger, dem Zahnradmodul entsprechender Kugel zur Ermittlung der Geräteposition mittels eines mit dem Gerät in Verbindung stehenden Rechners, dem die Tangential- und Radialposition des Orientierungsfühlers über in diesen Richtungen wirksame inkrementale Weggeber übermittelbar bzw. von dem die Bewegung des Meßtasters über die Weggeber steuerbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem zwei- ten Schlitten (9,32) ein dritter Schlitten (10,33) zum zweiten Schlitten parallel gegen eine auf den Prüfling zu wirkende Federkraft (11, 38) verschiebbar gelagert ist, daß der dritte Schlitten gegenüber dem ersten Schlitten (7, 31) mit dem Weggeber (16, 36) für die Radialposition zusammenwirkt, daß der dritte Schlitten den Orientierungsfühler (12,34) bei der Ermittlung der Geräteposition trägt und daß nach dieser Ermittlung der Orientierungsfühler gegen den Meßtaster (13, 39) bei Erhaltung des Kugelmittelpunktes auswechselbar ist.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Schlitten (7) rechnergesteuert durch einen Stellmotor (14) verfahrbar ist

3. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Orientierungsfühler (12) am dritten Schlitten (10) über ein Federpaket (22) quer zur Bewegungsrichtung des dritten Schlittens bewegbar und seine derartige Bewegung über einen Geber (23) dem Rechner übermittelbar ist.

4. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Schlitten (31) gegenüber dem Gerätegestell (30) zwischen beidseits auf ihn schaltbare Federn (32,33) verschiebbar ist

5. Gerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet daß der zweite Schlitten (32) mit dem ersten Schlitten (31) verklemmbar ist.

6. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß die Verschiebbarkeit des dritten Schlittens (10, 33) gegenüber dem zweiten (9,32) unter der Federkraft (11,38) in Richtung auf das Zahnrad durch wenigstens einen Anschlag (24,39) zwischen zweitem und drittem Schlitten begrenzt ist.

65 Die Erfindung betrifft ein transportables Gerät zur Prüfung des Zahnflankenprofils und der Zahnflankcnlinien (Zahnschräge) von Zahnrädern, insbesondere Zahnrädern großen Durchmessers auf Verzahnmaschinen oder Zahnflankenschleifmaschinen sowie zur Positionierung dieses Gerätes und zum Orientieren des Meßtasters an der Verzahnung für den Meßvorgang, mit einem vom Maschinenschlitten oder Werkstücktisch aus durch Stellmittel nivellierbarsn und winkelgerecht zur Prüflingsverzahnung ausrichtbaren Gerätegestell, das auf einem zum Zahnrad tangential verfahrbaren ersten Schlitten einen zu diesem rechtwinklig in Richtung auf das Zahnrad und von diesem fort motorgetrieben verfahrbaren zweiten Schlitten trägt über den der kugelförmige Meßtaster zur Durchführung der Prüfung bei ortsfestem bzw. stillstehendem Zahnrad bewegbar ist sowie einem in verschiedene Zahnlücken einfahrbaren Orientierungsfühler mit endständiger, dem Zahnradmodul entsprechender Kugel zur Ermittlung der Geräteposition mittels eines mit dem Gerät in Verbindung stehenden Rechners, dem die Tangential- und Radialposition des Orientierungsfühlers über in diesen Richtungen wirksame inkrementale Weggeber übermittelbar bzw. von dem die Bewegung des Meßtasters über die Weggeber steuerbar ist

Bei der Prüfung von Zahnrädern mit groben Durchmessern bedient man sich vorzugsweise transportabler Prüfgeräte, damit das Zahnrad direkt in der Verzahnmaschine 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, das heißt wenn sie in einer 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 nebst Vorrichtung bekannt bei dem das Prüfgerät zunächst so gegenüber dem zu prüfenden Zahnrad ausgerichtet wird, daß die Verstellebene des 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 Meßfühlers in bezug auf ein von der Zahn-