DE3903333A1 - Pruefverfahren und pruefvorrichtung zur pruefung etwaiger fehler, bzw. ungenauigkeiten an steckzahnraedern oder an aehnlich geformten profilen - Google Patents
Pruefverfahren und pruefvorrichtung zur pruefung etwaiger fehler, bzw. ungenauigkeiten an steckzahnraedern oder an aehnlich geformten profilenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft zunächst ein Prüfverfahren gemäß
dem Oberbegriff des Anspruches 1. Steckzahnräder dienen
zur Steckverbindung von Bauelementen, z.B. einer mit einem
Steckzahnrad versehenen Achse und einer eine entsprechen
de Innenverzahnung aufweisenden Hohlnabe, in welche die
Zähne des Steckzahnrades eingesteckt werden. Damit sind
die gegenseitigen Verzahnungen auf Drehmitnahme verbunden.
Steckzahnräder erlauben aber nicht ein Abwälzen aneinander,
wie es bei Wälzzahnrädern möglich ist. Das gleiche gilt
für andere, ähnlich geformte Profile, wie beispielsweise
den sogenannten Dachschrägen von Zahnrädern oder dem Ge
winde einer Schraube oder dergleichen.
Zahnräder müssen auf verschiedene Fehler, bzw. Ungenauig
keiten, wie z.B. auf ihren korrekten Rundlauf, bzw. auf das
Vorhandensein von Rundlauffehlern geprüft werden. Dies ist
zwar bei Wälzzahnrädern in einfacher Weise dadurch möglich,
daß man mit dem jeweiligen Prüfling ein in der Form, ins
besondere im Rundlauf genau hergestelltes Prüf-Wälzzahnrad
umlaufen läßt und sich dabei ergebende Abweichungen des
Prüflings vom Rundlauf mißt. Da dies bei Steckzahnrädern
aus den vorgenannten Gründen nicht durchführbar ist,
hat man sich bisher bei Steckzahnrädern dadurch ge
helfen, daß eine Prüflehre in Form einer Meßkugel oder
Meßrolle in eine Zahnlücke des Prüflings gebracht, durch
Drehen des Prüflings nacheinander dessen Zahnlücken ver
messen und dabei der jeweilige Abstand der Prüflehre von
der Drehachse des Prüflings festgestellt wurde. Dies
ist äußerst aufwendig und zeitraubend. Das gleiche gilt
für eine ähnliche Maßnahme, bei der als Prüflehre eine
Anzahl von Rollen vorgesehen ist, die an einer Kette in
einem Abstand voneinander angeordnet sind, der der Teilung
des Steckzahnrades entspricht. Die Rollen legen sich dabei
nacheinander in die Zahnlücken. Der Aufwand zur Herstel
lung der Rollen und ihrer Verbindung mittels der Kette und
ferner für die Messung der jeweiligen Abstände (siehe
oben) ist ebenfalls sehr groß.
Die Aufgabe der Erfindung besteht demgegenüber darin,
ausgehend von einem Prüfverfahren gemäß dem Oberbegriff
des Anspruches 1 Verfahrensmaßnahmen vorzusehen, die gegen
über dem Stand der Technik wesentlich einfacher im Ablauf
und insbesondere einfacher in ihrer Handhabung sind,
d.h. im Ergebnis weniger Personalaufwand verlangen.
Die Lösung dieser Aufgabe wird, ausgehend vom Oberbegriff
des Anspruches 1, zunächst in den Merkmalen des Kennzeichens
des Anspruches 1 gesehen. Somit kann man durch Drehung
des Abrollrades oder dergleichen umlaufenden Vorrichtung
(im folgenden der Kürze halber nur noch "Abrollrad" genannt)
kontinuierlich und sehr schnell Abweichungen im Abstand der
Drehachse des Abrollrades von der Drehachse des Prüflinges,
bzw. Meisters feststellen und aufzeichnen. Das gleiche gilt
für die Feststellung des sogenannten "Maßes (oder Prüfmaßes)
über zwei Rollen". Unter dem Begriff Meister wird ein exakt
die Sollmaße aufweisendes Exemplar des betreffenden Steck
zahnrades verstanden, das - in der Regel von Werkzeugmachern -
durch sehr genaue Bearbeitung, z.B. Schleifen, hergestellt
ist. Hiermit kann zusammen mit dem Abrollrad eine Soll-
oder Eichkurve unter Ausübung des Verfahrens hergestellt
werden. Die jeweiligen Prüflinge werden in ihren Abmes
sungen mehr oder weniger vom Sollwert, gegebenenfalls von
den Maßen eines Meisters, abweichen, Durch Ausübung des
Verfahrens mit der Kombination von Abrollrad und Prüfling
können die vorgenannten Abweichungen, d.h. Fehler festge
stellt und mit den jeweiligen Sollwerten, gegebenenfalls
der Soll- oder Eichkurve eines Meisters verglichen werden.
Da hierzu nur ein Drehen des Prüflinges um einen vollen
Kreisumfang (360°) notwendig ist (soweit es sich um einen
Prüfling mit Zähnen oder zahnähnlichen Teilen auf einem
Kreisumfang handelt) und dies kontinuierlich erfolgen kann,
wobei die Aufzeichnung des Ergebnisses automatisch erfolgt,
ist der hierzu notwendige Personalaufwand sehr klein. Es
können auch angelernte Hilfskräfte eingesetzt werden, da
sich deren Arbeit im wesentlichen auf das Auswechseln der
Prüflinge beschränkt. Das gleiche gilt sinngemäß für einen
Prüfling dessen Zähne oder zahnähnlichen Teile auf einer
Geraden hintereinander liegen, wie einer Schraube.
Sofern mit der Erfindung nur die Abweichungen des Achsabstan
des im Verlauf einer Umdrehung oder Verschiebung, d.h. Fehler
im Rundlauf oder der Geradheit festzustellen sind, ist dafür
ein Meister nicht erforderlich. Dagegen benötigt man einen
Meister für die Feststellung des bereits o.g. "Maßes über
zwei Rollen". Hiermit sollen Fehler, bzw. Ungenauigkeiten
in der Dicke der Zähne, z.B. eines Steckzahnrades festgestellt
werden. Dazu ist es bisher bei Zahnrädern üblich, in einander
diametral oder im wesentlichen diametral gegenüberliegenden
Zahnlücken je eine Rolle einzulegen und den Achsabstand die
ser Rollen zu messen. Je nach der Dicke der Zähne ist die
Lücke zwischen zwei Zähnen kürzer oder länger, was ein mehr
oder weniger tiefes Eindringen der jeweiligen Rolle ergibt.
Somit kann aus dem "Maß über zwei Rollen" im Mittel die Dicke
der Zähne des jeweiligen Prüflinges festgestellt werden. Im
einzelnen wird hierzu auf die Vorschrift DIN 3960 ver
wiesen. Das bisher hierzu übliche Meßverfahren bestand
darin, ein oder zwei Kugeln oder Rollen einzulegen und
deren Abstand zu messen, die Kugeln oder Rollen heraus
zunehmen, den Prüfling um eine Teilung weiterzudrehen
und danach die vorgenannten Verfahrensschritte zu wieder
holen. Dies ist sehr umständlich und zeitaufwendig und ver
langt vor allen Dingen sehr geschultes und damit teueres
Personal.
Die Erfindung ist nicht auf das Messen der beiden vorge
nannten Fehlermöglichkeiten beschränkt. Man kann durch sie
auch andere Fehler feststellen, wie z.B. die erwähnte
Dachschräge an Zahnrädern und entsprechende Messungen an
Gewinden (siehe oben). In diesen Fällen steht die Achse
des Abrollrades im Winkel zur Achse des jeweiligen Prüf
linges, während beim Messen des zuvor erläuterten Rundlauf
fehlers und "Maßes über zwei Rollen" an Steckzahnrädern die
Achse des Abrollrades zur Achse des Prüflinges parallel verläuft.
Die vorstehend erwähnte Verfahrensmaßnahme zur Messung des
Achsabstandes und des "Maßes über zwei Rollen" kann vorteil
hafterweise zusammen, d.h. in einem Arbeitsgang erfolgen,
wobei aus ein- und derselben Aufzeichnung beide Fehlermög
lichkeiten ablesbar und auswertbar sind. Im einzelnen wird
auf Anspruch 2 verwiesen.
Die Verfahrensmaßnahme gemäß Anspruch 3 ermöglicht die Mes
sung einer weiteren, häufig vorkommenden und in der Regel
mit zu erfassenden Fehlerquelle, nämlich Fehler oder Unge
nauigkeiten in der Teilung der Zähne eines Zahnrades, oder
ähnlich geformten Profilen, wie die beispielsweise genann
ten Dachschrägen, Gewindegängen einer Schraube oder dergleichen.
Die Verfahrensmaßnahme gemäß Anspruch 4 kombiniert vorteil
hafterweise die Aufzeichnungen gemäß Anspruch 2 mit denen
gemäß Anspruch 3 zu einer gemeinsamen Aufzeichnung. Dies
ist für die schnelle Feststellung vorhandener Fehler und
deren Auswertung eine wesentliche Erleichterung. Wie er
wähnt, können auch Messungen anderer Fehler in eine sol
che gemeinsame Aufzeichnung mit einbezogen werden.
Die Aufgabe der Erfindung besteht ferner - ausgehend von
einer Prüfvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches
5 - darin, diese gegenüber dem Stand der Technik wesentlich
einfacher und kostengünstiger herstellen zu können und die
Handhabung gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden
Verfahrensansprüche im Sinne der Erfindung zu fördern.
Die Lösung dieses Teiles der Aufgabe wird, ausgehend vom
Oberbegriff des Anspruches 5, zunächst in den Merkmalen
des Kennzeichens des Anspruches 5 gesehen. Die für die Prü
fung notwendigen Prüflehren sind zu einer gemeinsamen, dreh
baren Vorrichtung (Abrollrad) auf einem Kreis zusammengefaßt.
Die unterschiedliche Formgebung des Prüfquerschnittes ge
genüber den Zähnen des Prüflings ergibt die Möglichkeit,
Abrollrad und Prüfling in entgegengesetzten Drehrichtungen
zueinander zu drehen oder translatorisch zu bewegen, wobei
aber im Gegensatz zu Wälzzahnrädern die jeweiligen Anlage
flächen von Prüfquerschnitt und Zahn des Prüflings nicht
aufeinander abrollen, sondern aneinander gleiten. Die vorge
nannte Drehbarkeit des Abrollrades ermöglicht die einfache
und schnelle Feststellung von Fehlern an Steckzahnrädern,
oder an Dachschrägen an Zahnrädern, Gewindegängen oder der
gleichen Profilen, die ein Abwälzen auf einem Gegenstück mit
gleichgeformten Zähnen verbieten. Diese Fehler wurden bereits
erwähnt. Sie werden nachstehend noch näher erläutert. Hiermit
ist schnell und problemlos, im Fall eines sich drehenden
Prüflinges, wie einem Steckrahnrad, nach dessen Drehung
um eine volle Umdrehung von 360° und zugleich entsprechende
Mitdrehung des Trägers (Abrollrad) der Prüfquerschnitte fest
stellbar, ob und wenn ja inwieweit und in welchem Ausmaß
ein Fehler vorliegt. Dies
ist besonders bei der Massenfertigung ein ganz entschei
dender Vorteil. Fertigungstechnisch ist eine solche Prüf
vorrichtung und dabei insbesondere in der bevorzugten
Ausführungsform gemäß Anspruch 6 mit einem geringen Auf
wand herstellbar, als die bekannten Prüfvorrichtungen
für den Rundlauf von Steckzahnrädern.
Die Merkmale des Anspruches 7 sichern zwischen den einzelnen Prüf
lehren der Prüfvorrichtung genügend Zwischenraum, d.h.
"Luft", damit die Zahnköpfe des Prüflings nicht mit dem
Boden der zwischen den Prüflehren befindlichen Zwischen
räume kollidieren. Die Merkmale des Anspruches 8 beinhalten
eine einfache Maßnahme der Erfassung der Abweichungen im
Abstand zwischen der Drehachse des Prüflings und der Dreh
achse der Prüfvorrichtung, die ein Maß für das Maß über
zwei Rollen oder für etwaige Rundlauffehler sind.
Die Merkmale des Anspruches 9 beinhalten eine konstruktiv
vorteilhafte Zusammenfassung der Achslagerungen des Abroll
rades und des Prüflings, bzw. Meisters, einschließlich
Möglichkeit einer entsprechenden Messung.
Die Merkmale des Anspruches 11 befassen sich mit einer Aus
gestaltung der Prüfvorrichtung zur Feststellung von Fehlern,
bzw. Ungenauigkeiten in der Teilung.
Die vorgenannten Meßanordnungen können gemäß Anspruch 13
zu einem Gerät gekoppelt bzw. miteinander verbunden sein.
Dies ist sowohl hinsichtlich des Gestehungspreises als auch
der Bedienung von Vorteil.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung sind den weiteren
Unteransprüchen, sowie der nachstehenden Beschreibung und
der zugehörigen Zeichnung von erfindungsgemäßen Ausführungs
möglichkeiten zu entnehmen. In den im wesentlichen schema
tischen Zeichnungen zeigen
Fig. 1 bis 3 Prüfling, bzw. Meister und Prüfvor
richtung in drei verschiedenen Winkel
stellungen der gegenseitigen Abwälzung,
Fig. 4 den Eingriff zwischen Prüfling, bzw.
Meister und Prüfvorrichtung gemäß Fig. 1
im demgegenüber vergrößerten Maßstab,
Fig. 5 den Eingriff zwischen Prüfling, bzw.
Meister und Prüfvorrichtung gemäß Fig. 3
im vergrößerten Maßstab,
Fig. 6 bis 8 weitere Ausgestaltungsmöglichkeiten von
Prüfvorrichtungen nach der Erfindung,
Fig. 8a eine Teilansicht gemäß dem Pfeil
A in Fig. 8,
Fig. 9 eine sich unter Verwendung der Prüfvor
richtung nach der Erfindung ergebende
Meßkurve der Drehung eines Meisters
über einen Umlauf von 360°,
Fig. 10 eine sich unter Verwendung der Prüfvor
richtung nach der Erfindung ergebende
Meßkurve der Drehung eines Prüflings ohne
Rundlauffehler über einen Umlauf von 360°,
Fig. 11 eine sich unter Verwendung der Prüfvor
richtung nach der Erfindung ergebende
Meßkurve der Drehung des Prüflings
über einen Umlauf von 360° gemäß Fig. 10,
jedoch eines Prüflings mit Rundlauffehler,
Fig. 12 eine Meßkurve nach Fig. 11,
jedoch unter Einschluß auch
der Abweichungen in der Teilung.
Zur mehr prinzipiellen Darstellung der Erfindung zeigen
die Zeichnungen in den Fig. 1 bis 5 zunächst einen
Prüfling 1 mit einer Steckverzahnung 2. Steckverzahnungen
unterscheiden sich von Wälzverzahnungen dadurch, daß
sie sich nicht mit den Flanken ihrer Zähne aneinander
abwälzen können. Dies ist aus mehreren Gründen nicht
möglich, z.B. wenn deren Eingriffswinkel α zu groß
ist (im vorliegenden Ausführungsbeispiel beträgt dieser
Winkel etwa 45°). Aus diesem oder auch aus anderen in
der Form der Zähne des Steckzahnrades liegenden Gründen
kann es sich nicht mit einem Steckzahnrad gleicher
Zahnform abwälzen.
Die Prüflehren der Prüfvorrichtung bestehen aus einem
bogenförmigen, im vorliegenden Ausführungsbeispiel kreis
bogenförmigen Prüfquerschnitt 5, der von dem Kreisbogen
6 und der strichpunktierten Linie 7 begrenzt ist. Der
Radius r dieses Prüfquerschnittes ist so gewählt, daß
beim tiefsten Eindringen des Prüfquerschnittes in die
Lücken 8 zwischen zwei Zähnen 2 sich die Anlagepunkte
9 des Umfanges 6 des Prüfquerschnittes an den Flanken
3 des Zahnes etwa im Mittenbereich zwischen Zahnkopf
6 und Zahnfuß 11 befinden.
Sämtliche Prüflehren sind auf einem Kreis angeordnet und
besitzen dabei in Kreisumfangsrichtung einen Abstand bzw.
Teilung, welche dem Abstand bzw. der Teilung der Zähne 2
des Prüflinges, bzw. Meisters entsprechen. Die Prüfquer
schnitte 5 sind dabei, wie die Fig. 1 bis 3 zeigen, vom
Mittelpunkt bzw. der Mittelachse 12 der jeweiligen Prüf
vorrichtung 13 her radial nach außen gerichtet. In der
bevorzugten und besonders einfachen Form gemäß diesem
Ausführungsbeispiel besteht die Prüfvorrichtung 13 aus
einem Abrollrad 14 mit nach außen radial vorragenden
Vorsprüngen 15, welche in den bereits erläuterten
Prüfquerschnitt 6 auslaufen. Das Abrollrad 14 und die
Teile 15, 5 sind bevorzugt miteinander einstückig.
Zwischen den Vorsprüngen 15 mit Prüfquerschnitt 5 ist
genügend Raum, bzw. "Luft" 19 vorhanden, daß die Köpfe
der Zähne 2 nicht mit den Flanken der Vorsprünge 15
und dem dazwischen befindlichen Bodenteil 20 kollidieren
können.
Der Prüfling bzw. Meister 1 und die Prüfvorrichtung 13
sind um ihre Mittelachsen 12, 16 in den angegebenen
Pfeilrichtungen drehbar. Änderungen des Abstandes a
zwischen diesen Achsen zeigen etwaige Abweichungen im
Rundlauf des Prüflinges 1 an. Hierzu ist eine der Achsen
16 oder 12 in Pfeilrichtung verschiebbar, wobei durch
Federdruck 18 Prüfling, bzw. Meister und Prüfvorrichtung
gegeneinander gedrückt werden. Aus Änderungen des Ab
standes a läßt sich auch auf das oben erwähnte Maß über
zwei Rollen schließen. Es wird anhand der Fig. 7 bis
9 noch näher erläutert.
Fig. 1 zeigt die Ausgangsposition 0°, Fig. 2 eine Drehung
des Prüflinges demgegenüber um 4,091° und Fig. 3 eine wei
tere Drehung des Prüflinges um gegenüber Fig. 1 insgesamt
8,1818°. Die jeweiligen Achsabstände a sind in mm einge
tragen. In der Darstellung der Fig. 1, 2 und 3 stellt Fig.
2 den Übergang von der Position der Teile 1, 14 in Fig. 1
in die Position der Fig. 3 dar. Dabei greift in der
Position der Fig. 1 nur ein Prüfquerschnitt 5 in die
Lücke 8 zwischen zwei Zähnen des Prüflings ein (siehe
auch vergrößerte Darstellung in Fig. 4), während in den
Fig. 3 und 5 zwei Prüfquerschnitte 5 in die Lücken 8
zwischen Zähne 2 des Prüflinges eingreifen. In allen
vorgenannten Stadien ist eine Anlage des kreisbogen
förmigen Umfanges 6 der Prüfquerschnitte 5 an den Flan
ken 3 der Zähne 2 gegeben. Dabei liegt in der Position
der Fig. 3, 5 der Anlagepunkt 9′ zwischen Umfang 6
und Zahnflanken 3 etwas näher am Zahnkopf als bei der
Position gemäß Fig. 1, 4. Der Prüfquerschnitt gleitet
beim Übergang von den einzelnen Phasen der Fig. 1 zu
Fig. 2, Fig. 2 zu Fig. 3 usw. mit seinem Umfang 6 an der
jeweiligen Flanke 3 des betreffenden Zahnes entlang. Es
findet also kein im wesentlichen gleitfreies Abwälzen
wie bei den sogenannten Wälzzahnrädern statt. Aufgrund
dieses Gleitens des Umfanges 6 an den Flanken 3 ergibt
sich auch in der Meßkurve die nachstehend erwähnten
kleineren sinusförmigen Wellen.
Wie eingangs bereits erwähnt ist die Verwendung eines
Meisters notwendig, wenn das "Maß über zwei Rollen", d.h.
Abweichungen oder Fehler in der Zahndicke festgestellt
werden sollen. Dagegen können Rundlauffehler und Fehler
in der Teilung auch ohne Verwendung eines Meisters, d.h.
allein durch Messung am entsprechenden Prüfling festgestellt
werden.
Fig. 6 zeigt mehr im Detail eine Prüfvorrichtung nach der
Erfindung, mit der sowohl Rundlauffehler, als auch das "Maß
über zwei Rollen" gemessen und aufgezeichnet werden können, wo
bei, die Prüfvorrichtung zugleich eine Anordnung zur Fest
stellung von Fehlern oder Ungenauigkeiten in der Teilung
enthält. An einem Gestell der Prüfvorrichtung 21 ist eine
Achse 22 drehbar gelagert, an der sowohl das Abrollrad 23,
als auch ein Strichcode-Drehgeber 24 drehfest angebracht
sind. Der Antrieb der Achse 22 erfolgt durch einen Motor 25.
Die Drehrichtung der Teile 22 bis 24 ist durch den Pfeil C
angegeben. Ferner ist drehbar, z.B. über eine Spitzen
lagerung 26 der jeweilige Prüfling oder Meister 1 am Ge
stell 21 gelagert. Die Drehachse 28 des Prüflings oder
Meisters verläuft in diesem Ausführungsbeispiel parallel
zur Achse 22. Ihre Drehrichtung ist gemäß Pfeil C′ zur
Drehrichtung C entgegengesetzt. Der Abstand a zwischen
den Mittellängslinien der Achsen 22, 28 wird in der Weise
gemessen, daß ein Schlitten 29, der über zwei Arme 29, 30
die Spitzenlagerung 26 trägt, in PfeiIrichtung Y hin und
her verschiebbar ist. Dabei ist eine sich am Gestell
abstützende Feder 31 vorgesehen, welche den Prüfling bzw.
Meister 1 gegen das Abrollrad 23 drückt. Die Abweichungen
a 1 im Achsabstand a werden mit Hilfe eines Linearmaßsta
bes 32 an der Prüfvorrichtung und eines entsprechend der
Verschiebung des Meisters oder Prüflings in Pfeilrichtung
Y entlang des Linearmaßstabes sich verschiebenden Strich
code-Empfängers 33 gemessen. Die vorgenannte Relativver
schiebbarkeit zwischen Abrollrad einerseits und Meister,
bzw. Prüfling andererseits kann auch so erreicht werden,
daß Meister bzw. Prüfling am Gestell der Prüfrichtung 21
fix angebracht sind, während das Abrollrad demgegenüber
längsverschiebbar gelagert ist. Linearmaßstab und zuge
höriger Strichcode-Empfänger müßten dann an einer Stelle
angeordnet sein, an der die Relativverschiebung des Ab
rollrades zum Gestell der Prüfvorrichtung meßbar ist.
Die nach der Erfindung gezeichneten Meßkurven sind in den
Fig. 9 bis 12 dargestellt,
Die sich im Fall von Rundlauffehlern des Prüflings bei sei
ner Abwälzung um 360° ergebende Änderung des Abstandes a
ist in Fig. 11 dargestellt. Diese Kurve setzt sich aus
einer Reihe von kleineren, etwa sinusförmigen Wellen zu
sammen, wobei der Abstand b P zwischen aufeinanderfolgenden
Scheiteln dieser Welle sich daraus ergibt, daß beim Über
gang von der Position der Fig. 1, 4 zu der der Fig. 2, 5
und wieder zurück in die Position der Fig. 1, 3 die Prüf
querschnitte 5 mehr oder weniger tief in die Zahnlücken 8
eindringen. Dagegen ist der Betrag a 1 hier ein Maß für
einen vorhandenen Rundlauffehler, da er die größte Ab
weichung zwischen Scheiteln einer Seite dieser Kurve be
inhaltet.
Fig. 9 zeigt die entsprechende Kurve, die anhand eines so
genannten Meisters aufgenommen wurde. Hieraus ergibt sich,
daß der Rundlauffehler "a 1" gleich 0 ist. Dieser Wert 0
ist durch die sogenannte Meister-Referenz 35 gekennzeichnet,
die von den maximalen Scheitelpunkten dieser "Meister"-Kurve
gebildet ist. Der Durchmesser des Meisters erscheint in
diesen Kurven nicht. Im Gegensatz zu der Amplitude b P
des Prüflings ist hier die Amplitude b M bezeichnet.
Das Maß für einen Rundlauffehler a 1 des jeweiligen Prüf
linges kann dann ausgewertet werden, z.B. elektronisch,
um diesen Fehler ausgleichende Bearbeitungen am Prüfling
vorzunehmen. Für die Feststellung eines Rundlauffehlers
sind vor allem Abweichungen des Achsenabstandes a in den
Positionen wesentlich, die in Fig. 1 und Fig. 4 dargestellt
sind.
Fig. 10 zeigt zur weiteren Erläuterung eine Kurve analog den
Fig. 9 und 11, und zwar eines idealen Prüflings ohne Achs
abstandsdifferenz a 1 in entsprechender Relation zu einer
"Meister"-Kurve gemäß Fig. 9, von der hier nur die Null-
Linie 35 gezeichnet ist. Die Abstandsdifferenz d von den
Maximalwerten dieser Prüflings-Kurve gemäß Fig. 10 zur
Null-Linie 35 des Meisters entspricht der Achsabstandsdif
ferenz Prüfling zum Meister, wobei in diesem Falle der
Prüflingsdurchmesser größer als der Meisterdurchmesser ist.
Dies und die vorstehenden Ausführungen gelten, was der Voll
ständigkeit halber erwähnt sein soll, stets für die Fälle,
in denen ein Meister notwendig ist.
Die vorgenannte Meßmethode und die zugehörige Vorrichtung
(siehe hierzu im einzelnen auch die nachstehenden Ausfüh
rungen im Zusammenhang mit Fig. 6 bis 8) können, wie bereits
erwähnt, auch zur Messung anderer etwaiger Fehler oder Unge
nauigkeiten am Prüfling dienen. Dies sei am Beispiel des
ebenfalls bereits erwähnten "Maßes über zwei Rollen" er
läutert. Ausgehend vom Beispiel eines Prüflinges 1 mit 22
Zähnen, wie er in den Fig. 1 bis 3 dargestellt ist, erge
ben sich bei einem Umlauf des Prüflings um 360° Kurven ge
mäß Fig. 11, wobei als Abszisse die Positionen der zugehö
rigen Zähne 1 bis 22 markiert sind. Diese Ziffern gelten
auch für eine entsprechende Meister-Kurve gemäß Fig. 10.
Auf der senkrecht verlaufenden Ordinate Y sind die bereits
erläuterten Abweichungen des Achsabstandes von der Meister-
Referenz 0 (siehe Ziffer 35) und ferner die vorstehend im
einzelnen erläuterte Größe b P dargestellt. An einem Paar
einander diametral gegenüberliegender Zähne 1 und 12 ergibt
sich hieran gemessen die Durchmesserdifferenz des Prüflings
zum Meister aus den eingezeichneten Beträgen e + f. Dies
sind jeweils die Achsabstandsdifferenzen der jeweiligen
Zähne (hier Zahn 1 und Zahn 12) zum entsprechenden Maß des
Meisters. Das "Maß über zwei Rollen des Prüflings" setzt
sich also zusammen aus dem (nicht dargestellten) Durchmes
ser des Meisters über zwei Rollen, zuzüglich e + f. Entspre
chend werden die Abweichungen weitere Zahnpaare (2 und 13,
3 und 14 usw.) des Prüflings festgestellt und ausgewertet.
Es ist ersichtlich, daß sich alle Maße "a 1", "b", "e" und "f"
aus der Messung der Änderungen des Abstandes zwischen den
Achsen 12 und 16 ergeben und somit gemeinsam aufgezeichnet
und auch ausgewertet werden können, wie es bereits zum
Maß "a" erläutert wurde.
Sämtliche vorgenannten Messungen erfolgen über eine Umdre
hung des Prüflinges oder Meisters von 360°. Dies ist die
jeweilige Abszisse der Fig. 9 bis 12, wobei die Änderungen
des Achsabstandes a und damit auch des o.g. Prüfmaßes über
zwei Rollen in der Y-Ordinate aufgezeichnet sind. Zur Fest
stellung des Prüfmaßes über zwei Rollen ist noch zu sagen:
Ist der Abstand zwischen zwei Zähnen sehr groß, dann hat
man gegenüber dem 0- oder Eichabstand des Meisters einen
kleineren Abstand a. Sind dagegen die Zähne dicker als
beim Meister, so wird der gemessene Abstand a größer sein,
als der Abstand zwischen Mittellängslinie des Meisters
und der Achse 22.
Sofern etwaige Abweichungen oder Fehler in der Zahnteilung
festgestellt werden sollen, dienen hierzu der Strichcode-
Drehgeber 24 und ein entsprechender Strichcode-Empfänger 34.
Dies entspricht der Abszisse C in Fig. 12. Weichen nun die
Teilungen zwischen den Zähnen des Prüflinges von diesem
Normmaß ab, so hat dies eine entsprechende Verschiebung
der aufgezeichneten "Wellen" der Kurve gemäß Fig. 12 in
Richtung des Abszisse C zur Folge. Teilungsfehler können
festgestellt und ausgewertet werden. Es ist hier ein maxi
maler Teilungsfehler g₁ zwischen den Zähnen 8 und 9 und ein
kleinster Teilungsfehler g 2 zwischen den Zähnen 19 und 20
gekennzeichnet. Die Teilungsabweichung ist somit g 1-g 2.
Ferner sind noch die Maße b p und a 1 eingezeichnet, wobei a 1
die maximale Rundlaufabweichung zwischen Zahn 7 und Zahn 17
ist. Die zuvor erläuterten Maße e + f sind zur Erleichterung
der Übersicht hier nicht mit dargestellt, obgleich sie
aus dieser Kurve ebenso zu entnehmen sind wie aus der Kurve
gemäß Fig. 11. Man erhält also in dieser Ausführung der
Erfindung mit einer Aufzeichnung gemäß Fig. 12 alle Fehler
bzw. Ungenauigkeiten, die in diesem Fall gemessen werden
sollen, in einer Kurve zusammengefaßt. Insbesondere ist es
bei der Kombination von Messung und Aufzeichnung, wie
vorstehend erläutert, möglich, den jeweiligen Zähnen sowohl
etwaige Fehler im Rundlauf und im "Maß über zwei Rollen",
als auch in der Teilung zuzuordnen. Sämtliche Messungen
können nicht nur auf einem Monitor dargestellt und ausge
druckt werden, sondern sind zu entsprechenden Auswertung
einem Rechner zuführbar. Wie insbesondere Fig. 6 zeigt,
können sämtliche Messungen mit einem Gerät gemessen
werden, wobei die einzige Handhabung, nämlich Auswechseln
des Prüflinges, problemlos und schnell durchführbar ist.
Die Fig. 7 bis 8 zeigen, zum Teil nur im Prinzip, Prüfvor
richtungen zur Messung von ähnlich geformten Profilen. Dies
sind im Fall der Fig. 7, 7a Zähne 2′ eines Gewindebolzens
1′ (Prüfling). Das Abrollrad 23 wird in der Richtung der
Längsmittelachse 26′ des Prüflinges verschoben (siehe auch
den Doppelpfeil 36). Die Bewegungen des Abrollrades 23 in
Richtung des Doppelpfeiles 37 bewirken eine Verschiebung
des zugehörigen Strichcodeempfänger 33 zum Linearmaßstab 32.
Der Doppelpfeil 37 entspricht der Y-Achse der vorhergehen
den Ausführungen. Etwaige Fehler in der Dicke der Zähne und
die sogenannte Geradheit (entspricht dem Rundlauf bei Steck
zahnrädern) können hierdurch gemessen werden. Auf der Achse
22′ des Abrollrades kann sich ein hier nicht dargestellter
Strichcode-Geber, sowie außerdem an der Vorrichtung ein
zugehöriger Empfänger für die Messung von Fehlern in der
Steigung des Gewindes (dies entspricht den Neigungsfehlern
bei Steckzahnrädern) vorgesehen sein.
Es gelten also hier im wesentlichen die vorherigen Ausführungen.
nur daß sich der Prüfling 1′ beim Prüf- oder Meßvorgang nicht
um seine Achse dreht, sondern relativ zum Abrollrad translato
risch in der Pfeilrichtung 36 verlagert wird.
Fig. 7a zeigt, daß zu einem Prüfling 1′ in Form eines Gewinde
bolzens oder dergleichen auch zwei Abrollräder 23 vorgesehen
sein können. Dies ist dann zweckmäßig wenn die Gefahr besteht,
daß die Mittellängsachse 26′ des Prüflings nicht ge
nau parallel zur Verschieberichtung des Prüflings bzw.
wie es die Zeichnungen zeigen zur Verschieberichtung 36
des Abrollrades verläuft.
Fig. 8 zeigt eine Anordnung zur Messung etwaiger Fehler
in sogenannten Dachschrägen 34 der Zähne 35 eines entspre
chenden Prüflingrades 1′′. Im übrigen gelten hier die
Bezifferungen gemäß Fig. 6. Fig. 8a zeigt in Richtung des
Pfeiles 1 den Prüfling 1′′ mit Zähnen 35 und den Dach
schrägen 34 dieser Zähne, die z.B. bei Getrieberädern
erforderlich sind. Ferner ist das Abrollrad 23 mit dar
gestellt.
Auch in der Ausführungsfom gemäß Fig. 8, 8a kann analog der
Ausführungsform gemäß Fig. 6 eine Anordnung zur Messung von
Teilungsfehlern vorgesehen sein, z.B. entsprechend dem
Strichcode-Drehgeber 24 mit zugehörigem Strichcode-Empfänger
34 gemäß Fig. 6. Dies ist aber aus Gründen der zeichneri
schen Vereinfachung in den Fig. 7 und 8 nicht dargestellt.
Alle dargestellten Merkmale und ihre Kombinationen miteinan
der sind erfindungswesentlich.
Claims (16)
1. Verfahren zur Prüfung etwaiger Fehler bzw. Ungenauig
keiten an Steckzahnrädern mit einer Form der Zähne,
die ein Abwälzen auf einem Gegenzahnrad mit gleich
geformten Zähnen verbietet oder an ähnlich geformten
Profilen, wobei die Prüfvorrichtung mehrere, in die
Zahnlücken zwischen zwei Zähnen des Prüflings einbring
bare Prüflehren aufweist und der zum Eingriff in die
Zahnlücken des Prüflings bestimmte Prüfquerschnitt
bogenförmig, insbesondere kreisbogenförmig ist, wobei
der Radius des Prüfquerschnittes der Prüflehren in
bezug auf Ausbildung und Form der Zähne des Prüflings
so gewählt ist, daß der Prüfquerschnitt an den Flanken
der Zähne des Prüflings zwischen Zahnkopf und Zahnfuß
anliegt, dadurch gekennzeichnet, daß mittels eines Ab
rollrades (14, 23) oder einer dergleichen umlaufenden
Prüfvorrichtung (13) , das bzw. die eine Anzahl von
Prüflehren aufweisen und mit dem Prüfling oder erfor
derlichenfalls einem Meister (1, 1′, 1′′) kämmen, Fehler
bzw. Ungenauigkeiten des Prüflings (1, 1′, 1′′), gegebenen
falls gegenüber dem Meister, festgestellt und aufgezeich
net werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
anhand einer Relativverschiebung zwischen dem Abrollrad
oder dergleichen (13, 14, 23) und dem Prüfling (1, 1′,
1′′) Fehler, bzw. Ungenauigkeiten des Abstandes (a) der
Längsmittellinie der Achse (22) des Abrollrades oder der
gleichen von der Achse (28) des Prüflinges und/oder das
sogenannte "Maß über zwei Rollen" gemessen und aufge
zeichnet werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß Fehler. bzw. Ungenauigkeiten in der
Zahnteilung oder Steigung des Prüflinges gemessen
und aufgezeichnet werden.
4. Verfahren nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeich
net, daß die Aufzeichnungen der Fehler, bzw. Unge
nauigkeiten von Achsabstand (a) und/oder "Prüfmaß über
zwei Rollen" und die Aufzeichnung der Fehler oder Un
genauigkeiten der Zahnteilung zu einer gemeinsamen
Aufzeichnung zusammengefaßt werden.
5. Prüfvorrichtung zur Prüfung etwaiger Fehler, bzw. Un
genauigkeiten an Steckzahnrädern mit einer Form der
Zähne, die ein Abwälzen auf einem Gegenzahnrad mit
gleich geformten Zähnen verbietet oder an ähnlich ge
formten Profilen, wobei die Prüfvorrichtung mehrere,
in die Zahnlücken zwischen zwei Zähnen des Prüflings
einbringbare Prüflehren aufweist und der zum Eingriff
in die Zahnlücken des Prüflings bestimmte Prüfquerschnitt
bogenförmig, insbesondere kreisbogenförmig ist, wobei
der Radius des Prüfquerschnittes der Prüflehren in bezug
auf Ausbildung und Form der Zähne des Prüflings so gewählt
ist, daß der Prüfquerschnitt an den Flanken der Zähne
des Prüflings zwischen Zahnkopf und Zahnfuß anliegt zur
Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche
1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anzahl von
Prüflehren bildende Prüfquerschnitte (5) auf einem
Kreis angeordnet ist und dabei in Umfangsrichtung eine
der Teilung der Zähne (2) des Prüflings (1, 1′, 1′′) er
forderlichenfalls auch der Zähne eines Meisters, ent
sprechende Teilung zueinander aufweisen, daß von diesem
Kreis her die Prüfquerschnitte in Radialrichtung nach
außen vorstehen, wobei ein gemeinsames, um die Mittel
achse (12) des Kreises drehbares, alle Prüflehren (5)
tragendes Abrollrad vorgesehen ist, daß das Abrollrad,
sowie der Prüfling bzw. Meister in einander entgegenge
setzten Richtungen relativ zueinander bewegbar, be
vorzugt in einander entgegengesetzten Drehrichtungen
drehbar sind, wobei während dieses Bewegens oder Dre
hens die Anlageflächen oder -stellen des Prüfquerschnit
tes und der Zahnflanken aneinander gleiten und daß Prüf
ling, bzw. Meister einerseits und Abrollrad andererseits
in Meßrichtung relativ zueinander verschieblich sind.
6. Prüfvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß das Abrollrad (14) und die Prüflehren (5) miteinander
einstückig sind.
7. Prüfvorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Prüfquerschnitte (5) von Vorsprüngen
(15) des Abrollrades gehalten sind, wobei sich die Vor
sprünge (15) ebenfalls am Abrollrad radial nach außen
erstrecken, und daß sich zwischen den Vorsprüngen (15)
Zwischenräume (19) befinden, die einen Eingriff der Zahn
köpfe des Prüflinges, bzw. Meisters ermöglichen.
8. Prüfvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, gekenn
zeichnet durch eine Andruckvorrichtung (18), um Prüfling
(1, 1′, 1′′) bzw. Meister mit Achse (16) und Abrollrad (14)
mit Achse (12) federnd gegeneinander zu drücken und durch
eine Meßvorrichtung zur Messung des Abstandes (a) zwischen
diesen beiden Achsen (12, 16).
9. Prüfvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach
einem der Ansprüche 1 bis 4 und insbesondere nach
einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet.
daß je eine Lagerung der Achsen (22, 28) des Abroll
rades oder dergleichen (23) und des Prüflings bzw.
Meisters (1, 1′, 1′′) vorgesehen ist, daß eine dieser
Achslagerungen fix und die andere Achslagerung ver
schieblich an der Prüfvorrichtung (21) bzw. deren Gestell
angebracht ist und daß eine Meßvorrichtung für das Maß
der Verschiebung der betreffenden Achslagerung zur Prüf
vorrichtung vorgesehen ist.
10. Prüfvorrichtung nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch
eine Schlittenführung der verschiebbaren Achslagerung
(30, 29, 29′) zur Prüfvorrichtung (21) bzw. deren Ge
stell.
11. Prüfvorrichtung zur Durchführung der Verfahrens nach
einem der Ansprüche 1 bis 4 und insbesondere nach einem
der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß an
der Drehachse (22) des Abrollrades oder dergleichen (23)
oder der Drehachse (28) des Prüflings bzw. Meisters (1,
1′, 1′′) eine in Drehrichtung (C) umlaufende Teilung (24)
angebracht ist, deren Drehlage (C) gemessen wird.
12. Prüfvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 11,
dadurch gekennzeichnet, daß als Meßvorrichtungen Strich
code (32, 24) und zugehörige Meßvorrichtungen (33, 34)
vorgesehen sind.
13. Prüfvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 12,
gekennzeichnet durch eine Kopplung beider Meßvorrich
tungen (32, 33; 24, 34) und deren gemeinsame Aufzeich
nung (Fig. 12).
14. Prüfvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 13,
gekennzeichnet durch eine Anordnung, derart, daß die
Längsmittelachse (22′, 26′) vom Abrollrad (23) einer
seits und Prüfling (1) bzw. Meister andererseits
zueinander parallel verlaufen (Fig. 6).
15. Prüfvorrichtung nach einem der Ansprüch 1 bis 13, da
durch gekennzeichnet. daß die Längsmittelachse (22′,
26′) vom Abrollrad (23) einerseits und Prüfling (1′,
1′′) bzw. Meister andererseits im Winkel zueinander
verlaufen (Fig. 7 und 8).
16. Prüfvorrichtung nach Anspruch 15, gekennzeichnet durch
einen Prüfling in Form eines Gewindebolzens oder der
gleichen und einem Abrollrad (23), bzw. zwei Abroll
rädern, das bzw. die in Längsrichtung des Prüflinges
in dessen Zähne eingreifend verschoben wird, bzw.
werden.
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