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Zahnräderpräfvorrichtung. Die Erfindung bezieht sich auf Zahnräderprüfvorrichtungen,
bei -denen von zwei miteinander im Eingriffe stehenden Zahnrädern jedes mit einem
Teile einer zum Messen oder Anzeigen des Drehwinkelunterschiedes der beiden Zahnräder
bestimmten Einrichtung zwangläufig verbunden ist. Die Erfindung bezweckt, eine Vorrichtung
dieser Art zu schaffen, die sich durch sehr hohe Meßgenauigkeit und gedrängte Bauart
auszeichnet.
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Auf der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes
schematisch dargestellt, und zwar zeigt Abb. i das erste Ausführungsbeispiel der
den Gegenstand der Erfindung bildenden Vorrichtung in Verbindung mit einem Schaltungsschema,
Abb. 2 einen Teil der Abb. i, von oben gesehen, und Abb. 3 das zweite Ausführungsbaispiel
unter Weglassung einzelner Teile. Es soll zunächst das erste Ausführungsbeispiel
(Abb. i und 2) erläutert werden.
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Das zu prüfende Zahnrad A ist abnebmbar auf einer Welle a1 befestigt,
die in zwei auf einer Grundplatte B stehenden Lagerböcken a2 gelagert ist. Das Zahnrad
A steht im Eingriffe mit einem Normalzahnrade C von gleichem Teilkreisdurchmesser,
dessen Welle cl in derselben Weise wie die Welle a1 auf der Grundplatte B gelagert
ist. Eine mit einem Handrade ml versehene Schnecke M steht einerseits mit einem
auf die Welle cl aufgekeilten Schnekkenrade c2, anderseits mit einem zweiten, auf
einer Welle dl sitzenden Schneckenrade D im Eingriffe. Die Welle dl trägt eine zur
Führung eines einer Registriervorrichtung angehörenden Papierstreifens E bestimmte
Rolle d2. Der Papierstreifen E läuft von einer Trommel ei über die Rolle d2 und
zwischen einem Rollenpaare e2, e3 hindurch zu einer Trommel c4. Auf beiden Trommeln
e1 und e4 ist ein Teil des Papierstreifens
E aufgewickelt, so daß
der Papierstreifen E von der einen Trommel abgewickelt und auf die andere Trommel
aufgewickelt werden kann. Die Trommeln ei und e4 sind zwangläufig miteinander verbunden
und werden mittels eines (nicht dargestellten) von Hand umschaltbaren Wendegetriebes
von dem Handrade in'- aus so angetrieben, daß der Papierstreifen E sich unabhängig
von dem Drehsinne des Handrades immer im Sinne des Pfeiles x1 bewegt. Dicht unterhalb
des Papierstreifens E und mit diesem gleichlaufend ist ein Farbband F-gespannt,
das durch einen an dem freien Ende des einen federnd ausgebildeten Armes G eines
Winkelhebels G, G1 befestigten Schreibstift g2 in einer@noch zu erläuternden Weise
gegen den Papierstreifen E angedrückt werden kann.
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Auf der Welle cl sitzt eine Walze c3 und auf der Welle a1 eine gleich
große Walze a3. Auf den Walzen c3 und a3 sind zwei Stahlbänder c4 und a4 je mit
ihrem einen, die zugehörige Walze teilweise umschlingenden Ende befestigt. Mit dem
anderen Ende sind die beiden Stahlbänder c4 und g4 um Walzen J und K geschlungen
und auf diesen festgeklemmt. Die Walzen j und K sind an Durchmesser mit den Walzen
c3 und a3 gleich. Sie sind auf einer gemeinsamen, in zwei Lagerböcken H und Hl fest
gelagerten Achse lag frei drehbar angeordnet. Mit jeder der zuletzt erwähnten Walzen
J und K ist eine `,veitere, um die Achse k2 frei drehbare Walze il bzw. k1 starr
verbunden. An den Walzen il und k1 sind zwei weitere Stahlbänder i2 und k2 in genau
derselben Weise befestigt wie die Stahlbänder c4 und a4 an den Walzen e3 und a3.
Die Stahlbänder i2 und k2 sind über Rollen h3 und h4 geführt, die an Auslegern las
und k6 der Lagerböcke H, Hl gelagert sind. Sie sind an ihrem freien Ende mit Gewichten
i3 und k3 belastet, die die Stahlbänder c4, i2 einerseits und a4, k2 anderseits
stets gespannt halten. Die Gesamtanordnung ist so getroffen, daß bei einer durch
das Handrad in' hervorgerufenen Drehung der Zahnradwelle cl in einem bestimmten
Drehsinne, die eine entgegengesetzt gerichtete Drehung der Zahnradwelle cal zur
Folge hat, auf die Walzen il und k1 eine mit der Drehung der Welle cl gleichsinnige
Drehung übertragen wird.
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Mit der Walze J ist ferner eine sektorförmige Scheibe i4 und mit der
Walze K ein Arm k4 von annähernd gleicher Länge wie der Radius der Scheibe
i4 starr verbunden. Dabei ist die Anordnung so getroffen, daß sich die Scheibe i4
und der Arm k4 in geringer achsialer Entfernung gegenüberstehen. Am freien Ende
des Armes k4 ist ein keilförmiges Stromschlußstück ks angeordnet, dessen Spitze
auf einem an der Scheibe i4 befestigten Widerstandsdrahte i5 zu schleifen
vermag. Es ist an dem Arme k4 parallel zum Widerstandsdrahte i5 verstellbar. An
der Scheibe i4 ist ein zweites keilförmiges Stromschlußstück is so' befestigt, daß
es den Widerstandsdraht i5 in der Mitte berührt. Die Enden des Widerstandsdrahtes
i5 sind mit den Polen einer Gleichstromquelle N leitend verbunden; an die Stromschlußstücke
k5 und i6 ist ein Galvanometer P angeschlossen, dessen Zeiger p1 bei Stromdurchfluß
stets im Sinne der Uhrzeigerbewegung ausschlägt. Der Zeiger p1 ist mit einem Stromschlußstücke
P2 versehen. Dieses Stromschlußstück p2 bildet mit einem als Schraube ausgebildeten,
an dem Galvanometer P einstellbar gelagerten zweiten Stromanschlußstücke p3 eine
Unterbrechungsstelle in einer Leitung V, die ' vom positiven Pole der Gleichstromquelle
N über die Wicklung Q eines Elektromagneten Q, Q1 zum negativen Pole
der Stromquelle N geführt ist. Die Einstellung des Stromscblußstückes p3 kann mittels
eines mit der Schraube gelenkig verbundenen Zeigers P4 an einer Einteilung abgelesen
werden. Die Anordnung ist so getroffen, daß, wenn der Zeiger p4 einen Ausschlag
von bestimmter Größe anzeigt, ein Stromschluß der Teile p2, p3 erst stattfinden
kann, nachdem der Galvanometerzeiger p1 einen Ausschlag von gleicher Größe ausgeführt
hat.
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Der Magnetkern Q1 des Elektromagneten Q, Q1 ist so angeordnet, daß
er im stromdurchflossenen Zustande der Wicklung Q den einen Arm R eines Winkelhebels
R, R1 anzuziehen vermag, dessen anderer Arm R1 sich mit seinem Ende gegen das den
Schreibstift g2 tragende Ende des federnden Armes G des Winkelhebels G, G1 stützt.
Infolgedessen muß sich der Schreibstift g2 für die Dauer der Überbrückung der Unterbrechungsstelle
p2, P3 gegen das Farbband F legen und damit auf dem Papierstreifen E einen Strich
von einer der Dauer des Stromschlusses entsprechenden Länge hervorrufen.
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Im Bereiche des freien Endes des nicht federnden Armes G1 des Winkelhebels
G, Gl befindet sich der Magnetkern S1 eines zweiten Elektromagneten S, Si, dessen
Wicklung S im Zuge einer an die Pole der Gleichstromquelle N angeschlossenen Leitung
T liegt. Diese Leitung T
enthält außerdem eine Unterbrechungsstelle,
die durch ein als Blattfeder ausgebildetes Stromschlußstück t1 und ein als Schraube
ausgebildetes Stromschlußstück t2 gebildet wird. Die Schraube t2 ist am Ende des
einen Armes U eines doppelarmigen Hebels U U1 angeordnet, dessen anderer Arm U1
als Klinke ausgebildet ist. Das Ende u2 dieser Klinke U1 ist so geformt, daß es
in die Zahnlücken des Normalzahnrades C einfallen und nach dem Einfallen in eine
Lücke aus dieser bei jedem Drehsinne des Zahnrades C durch den -entsprechenden Zahn
verdrängt werden kann. Der Hebel U, U1 steht unter der Wirkung einer am Arme U des
Hebels U, U1 befestigten Zugfeder u3, die ihn
im Sinne des Einfallens
der Klinke -U1 in eine Zahnlücke zu drehen sucht. Der Abstand der beiden Stromschlußstücke
1l und t2 voneinander ist so bemessen, daß sie sich nur berühren, wenn das Ende
2s2 der Klinke U1 auf dem Kopfteile eines Zahnes des Zahnrades C aufliegt. Da beim
Drehen des Handrades m' nach dem Vorstehenden die Unterbrechungsstelle 1l, 12 immer
nur vorübergehend überbrückt wird, so ruft der durch den Magnetkern Q1 angezogene
Winkelhebel R, R1 ein vorübergehendes Anschlagen des federnden Armes G hervor, was
die Aufzeichnung einzelner, der Teilung der Zähne des Normalrades C entsprechender
Punkte auf dem Papierstreifen E zur Folge hat.
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Bei der Erläuterung der Wirkungsweise der beschriebenen Einrichtung
sei angenommen, daß alle Teile sich in der aus der Zeichnung (Abb. z und 2) ersichtlichen
Stellung befinden, wobei insbesondere die Wicklungen Q und S der Elektromagnete
Q, Q1 und S, S1 stromlos sind und zwischen den Stromschlußstücken i6 und k5 der
Potentialunterschied 17u11 besteht. Die Schraubenspindel P3 des Galvanometers P
sei so eingestellt, daß der Hilfszeiger p4 an der Einteilung P5 einen Wert anzeigt,
der dem vernachlässigbaren Fehler der Zähne des zu prüfenden Zahnrades A entspricht.
Der doppelarmige Hebel U, UI nimmt diejenige Stellung ein, bei der
das Ende 2s2 seiner Klinke U1 in einer Zahnlücke des Zahnrades C ruht.
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Wird jetzt dem Handrade ml eine langsame Drehung in solchem Sinne
erteilt, daß sich die Welle cl im Sinne des Pfeiles x und der Papierstreifen E im
Sinne des Pfeiles xl bewegen, so bewegen sich unter der Wirkung der Gewichte i3,
k3 auch die Scheibe i4 und der Arm k4 gleichsinnig zum Pfeile x, also im Sinne des
Pfeiles y. Solange nun ein Unterschied der Teilung oder der Zahnstärken oder Zahnlücken
zwischen den Zahnrädern A und C nicht besteht, ist der Drehwinkel der Scheibe i4
und des Armes k4 gleich groß, und das Galvanometer P bleibt unbeeinflußt, da zwischen
den Stromschlußstücken i6 und k5 kein Potentialgefälle auftritt. Die Unterbrechungsstelle
p2, P3 wird daher nicht überbrückt, und die Leitung V mit der Wicklung Q bleibt
stromlos. Dagegen fließt durch die Leitung T ein Strom, sobald beim Drehen des Zahnrades
C die Klinke U1 mit ihrem nasenförmigen Ende u2 auf einen Zahnkopf gelangt. Hierbei
schließt sich nämlich vorübergehend die Stromschlavorrichtung t1, t2 und der Elektromagnet
S; S1 wird erregt. Der Magnetkern S1 zieht den Hebelarm GI
des Winkelhebels
G, GI an, und der Schreibstift g2 wird durch den federnden Hebelarm G. vorübergehend
gegen das Farbband F und, dieses gegen den Papierstreifen E gedrückt. Dieser Vorgang
wiederholt sich, so oft die Nase u2 über einen Zahnkopf hinweggleitet. Es entsteht
daher auf dem Papierstreifen E eine Reihe Punkte, die voneinander um einen der Teilung
des hTormalrades C entsprechenden Betrag entfernt sind und zur Ermittelung der Lage
fehlerhaft ausgeführter Zähne des zu prüfenden Rades A dienen können.
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Gelangt nun beim Drehen des Handrades ml das sich im Sinne des Pfeiles
x drehende Normalzahnrad C in eine Stellung, bei der es mit einem fehlerhaft ausgeführten
Zahne des Zahnrades A im Eingriffe steht, so daß der Winkel, um den das Zahnrad
A sich dreht, von dem Drehwinkel des Zahnrades C um einen geringen Betrag abweicht,
so tritt infolge der zwangläufigen Verbindung des Zahnrades C mit der Scheibe i4
und des Zahnrades A mit dem Arnie k4 eine Drehbewegung des Armes k4
in bezug auf die Scheibe i4 auf. Es sei angenommen, daß der von dem zu prüfenden
Zahnrade A zurückgelegte Winkel hinter dem von dem -Normalzahnrade zurückgelegten
Winkel um eine Kleinigkeit zurückbleibe. Die Folge ist dann einVoreilen der Scheibe
i4 in bezug auf den Arm k4 im Sinne des Pfeiles y. Dadurch entsteht zwischen den
den Widerstandsdraht i5 berührenden, nunmehr auf zwei verschiedenen Punkten desselben
aufliegenden Stromschlußstücken k5 und i6 am Potentialgefälle, das einen Ausschlag
des Galvanometerzeigers P im Sinne der Uhrzeigerbewegung zur Folge hat. Unter der
Annahme, daß dieser Ausschlag entsprechend der Größe des Fehlers des Zahnrades A
größer als der an der Anzeigevorrichtung p4, p5 eingestellte Betrag ist, tritt nun
eine Berührung der Stromschlußstücke p2 und P3 ein, die so lange anhält, als der
Fehler den eingestellten Betrag überschreitet, und die das Fließen eines Stromes
in der Leitung V zur Folge hat. Dadurch wird der Elektromagnet Q, Q1 erregt, der
Magnetkern Q1 zieht den Arm R des Winkelhebels R, R1 an, und der Schreibstift g2
wird, solange der Stromfluß in der Leitung V dauert, gegen das Farbband F und gegen
den Papierstreifen E angedrückt, so daß auf diesem ein Strich von bestimmter Länge
verzeichnet wird, die ein Maß für die Größe des Fehlers darstellt.
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Dreht man das Handrad ml so, daß das Rad C sich entgegen dem Sinne
des Pfeiles x bewegt, so spielen sich die Vorgänge in ganz ähnlicher Weise ab, nur
bewegen sich die Scheibe i4 und der Arm k4 in entgegengesetzter Richtung des Pfeiles
y.
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Die Vorstellbarkeit des Stromschlußstückes k5 hat den Zweck, eine
genaue Einstellung der Einrichtung zu ermöglichen. Bei einer etwaigen Verdrehung
des Armes k4 in bezug auf die Scheibe i4, wie sie vor Beginn der Prüfung vorliegen
kann, wird nämlich das Stromschlußstück k5 so weit nach der einen oder anderen Seite
verschoben, bis der Galvanometerzeiger p1 keinen Ausschlag mehr zeigt.
Ohn3
an der Erfindung etwas zu ändern, kann man die Lagerböcke a2, a2 auf der GrundplatteB
quer zur Richtung der Welle a1 verschiebbar anordnen. Dadurch wird einerseits eine
genaue Einstellung des Achsenabstandes der Räder A und C und anderseits die Prüfung
von Zahnrädern verschiedener Durchmesser möglich. Soll ein Zahnrad geprüft werden,
das mit dem Zahnrade C ein anderes Übersetzungsverhältnis als i : i aufweist, so
wird die Walze ca3 durch eine andere, dem neuen Übersetzungsverhältnisse angepaßte,
ersetzt.
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Ein besonderer Vorteil der Einrichtung liegt in der Möglichkeit, die
Stromschlußvorrichtung p2, P3 so einzustellen, daß alle unter einem gewissen, durch
die Stellung des Zeigers p4 gegebenen Betrage liegenden Fehler von der Anzeige oder
Aufzeichnung ausgeschlossen sind. Es wird dadurch möglich, den Genauigkeitsgrad
der Prüfung den Umständen jeweils anzupassen und z. B. bai groben Verzahnungen einen
geringeren Genauigkeitsgrad als bei feineren zuzulassen, ohne daß die Empfindlichkeit
der Einrichtung dadurch baeinträchtigt würde.
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Das durch Abb.3 veranschaulichte zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet
sich nur dadurch von dem erläuterten, daß der Arm k4 und die sektorförmige Scheibe
i4 der Abb. i und 2 durch je eine kreisförmige Scheibe W bzw. Z ersetzt sind und
daß an die St-omquelle statt eines Widerstandsdrahtes i5 deren acht in Reihe geschaltete
(z1 in Abb. 3) und an das Galvanometer P statt einer Stromschlußvorrichtung k5,
i° ebenfalls acht in Reihe geschaltete (w1, z2 in Abb.3) angeschlossen sind. Infolge
dieser Anordnung wirkt jede Verdrehung der Scheiben 1-V und Z gegeneinander unter
sonst gleichen Umständen achtmal so stark auf das Galvanometer P ein als bei der
Ausführung nach Abb, i und 2. Es können daher auf diese Weise sehr kleine Fehler
des zu prüfenden Zahnrades leicht festgestellt werden, ohne daß es hierzu einer
Einrichtung bedürfte, die. wie z. B.- die bei optischen Meßverfahren mit sehr großer
Übersetzung vielfach benutzten Einrichtungen, einen besonders großen Raum beansprucht.