DE857283C

DE857283C - Gear testing device

Info

Publication number: DE857283C
Application number: DEE1157D
Authority: DE
Inventors: Daniel Ernst
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1940-09-20
Filing date: 1940-09-20
Publication date: 1952-11-27

Description

Zahnradprüfgerät Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Prüfen von Zahi'rädern, insbesondere mit Schraubenverzahnung. Gegenstand der Prüfung ist die Form des Zahnprofils sowie der Verlauf der Schraubenlinien, d. h. der Schnittkurve je eines zwischen Fußkreis und Kopfkreis liegenden, zur Radachse konzentrischen Zylinders mit der Zahnflanke.Gear tester The invention relates to a device for testing of gear wheels, especially those with helical teeth. Is the subject of the test the shape of the tooth profile and the course of the helical lines, d. H. the intersection curve One each between the root circle and the tip circle, concentric to the wheel axis Cylinder with the tooth flank.

Es sind l>ereitsVorrichtungen bekannt, mit denen die Zahnprofile von Rädern mit gerader oder schräger Verzahnung untersucht und ihre Fehler aufgezeichnet werden könnten. Andere bekannte Vorrichtungen dienen zur Prüfung der Schraubenlinien von Zahnrädern, wobei entweder der Verlauf der Schraubenlinie selbst oder der Verlauf der die Schraubenfläche erzeugenden Geraden, die eine Tangente an den Grundkreiszylinder des Schraubenrades ist, untersucht wird. Im letzteren Fall bewegt sich das Tastorgan wohl quer über die ganze Zahnflanke, es zeigt jedoch z. B. bei mit einem Kammstahl gehobelten Rädern lediglich den Verlauf des geradlinigen Hobelstoßes an. Iür die Verbesserung eines fehlerhaften Rades ist es aber notwendig, zu wissen, ob das Zahnprofil oder die Schraubenlinie falsch ist. There are already devices known with which the tooth profiles of gears with straight or angled teeth examined and their errors recorded could become. Other known devices are used to test the helical lines of gears, either the course of the helix itself or the course the straight line generating the helical surface, which is a tangent to the base circle cylinder of the helical gear is examined. In the latter case, the organ of touch moves probably across the entire tooth flank, but it shows z. B. with a comb steel planed wheels only indicate the course of the straight plane face. For them To improve a defective wheel, however, it is necessary to know whether the tooth profile or the helix is wrong.

Die Vorrichtung gemäß der Erfindung ermöglicht nun, mit Hilfe eines einzigen Meßorgans, nämlich eines Rollzylinders, der an einer Geraden abrollt, die getrennte Bestimmung der Abweichungen sowohl der evolventenförmigen Zahnprofile als auch der Schraubenlinien eines Zahnrades von theoretisch gegebenen Formen. Die Zeichnungen zeigen ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegellstandes. Es ist Fig. l eine Ansicht der Vorrichtung teilweise im Schnitt, Fig. 2 ein Grundriß der Vorrichtung, Fig. 3 eine Ansicht der Meßorgane mit dem zu prüfenden Schraubenrad, Fig. 4 eine schematische Darstellung eines Schraubenradzahnes mit Evolventenprofil und Schraubenlinie, und Fig. 5 bis 7 sind schematische Darstellungen der leiden Meßmethoden. The device according to the invention now allows, with the help of a single measuring element, namely a rolling cylinder that rolls on a straight line that separate determination of the deviations of both the involute tooth profiles as well as the helical lines of a gear of theoretically given shapes. the Drawings show an embodiment of the subject matter of the invention. It is Fig. 1 is a view of the device partially in section, FIG. 2 is a plan view of the device, FIG. 3 shows a view of the measuring elements with the helical gear to be tested, FIG. 4 shows a schematic representation of a helical gear tooth with involute profile and helix, and Figures 5 to 7 are schematic representations of the various measurement methods.

An dem Fuß 1 der Vorrichtung (Fig. I und 2) befinden sich zwei Schlittenführungen, eine waagerechte 2 und eine senkrechte 3. Auf der ersteren gleitet, getrieben durch die Spindel 4, ein Schlitten 5. auf dessen quer zu ihm verlaufender waagerechter Gleitbahn 6 sich ein zweiter Schlitten 7 mittels der Spindel 8 bewegt. In einer senkrechten Büchse g des Schlittens 7 ist der Aufspanndorn 10 drehbar gelagert. Dieser dient zur Aufnahme des zu prüfenden Zahnrades 1 1, das durch eine Spannbüchse 12 auf dem Dorn befestigt ist. Ein Roll-. zylinder 13 ist ehenfalls fest mit dem Dorn verbunden. At the foot 1 of the device (Fig. I and 2) there are two slide guides, a horizontal 2 and a vertical 3. On the former slides, driven by the spindle 4, a slide 5. on its horizontal crosswise to it Slideway 6, a second slide 7 moves by means of the spindle 8. In a vertical sleeve g of the carriage 7 of the mandrel 10 is rotatably mounted. This serves to accommodate the gear to be tested 1 1, which is through a clamping sleeve 12 is attached to the mandrel. A roll. cylinder 13 is also firmly attached to the Thorn connected.

N1it Hilfe einer Spindel I6 bewegt sich auf der senkrechten Schlittenführung 3 ein Schlitten 14 mit dem Tisch 15, der die Tast- und Schreibvorrichtung trägt. N1 with the help of a spindle I6 moves on the vertical slide guide 3 a carriage 14 with the table 15, which carries the stylus and writing device.

Die zu untersuchende Zahnflanke wird unter dem Druck der Feder 32 von einem Taster 17 berührt, der auf dem Tisch 15 gelagert ist und über ein Hebelwerk i8 die ihm erteilten Bewegungen stark vergrößert auf eine ebenfalls am Tisch gelagerte Schreibfeder 19 überträgt, welche auf das Papier 20 der Schreibtrommel 21 die Fehlerkurve aufzeichnet. l)urch einen Arm 22 ist die Schreibtrommel ehenfalls an dem Tisch 15 befestigt. Die Drehung der Schreibtrommel geschieht durch eine Rolle 23, auf iiie eine Schnur 24 aufgewickelt ist. Eine in die Trommel eingebaute Schraubenfeder sucht die Trommel zu drehen und hält die Schnur straff. The tooth flank to be examined is under the pressure of the spring 32 touched by a button 17, which is mounted on the table 15 and a lever mechanism i8 the movements given to him are greatly enlarged to those also lying at the table Writing pen 19 transfers which on the paper 20 of the writing drum 21 the error curve records. l) The writing drum is also on the table 15 by means of an arm 22 attached. The rotation of the writing drum is done by a roller 23, on iiie a cord 24 is wound. A coil spring built into the drum looks for it rotate the drum and keep the line taut.

Der Rollzylinder 13 liegt unter Reibung an einem waagerechten Lineal 25 an, so daß die l>eiden Organe aneinander abrollen, ohne zu gleiten. The rolling cylinder 13 rests on a horizontal ruler under friction 25 so that the two organs roll against each other without sliding.

Zur Erzeugung des erforderlichen gleichbleibenden Reil>ungsdruckes ist die Spindel 4, die den Schlitten 5 mit dem Rollzylinder 13 bewegt, im Fuß I verschiel>l>ar gelagert, und es befindet sich zwischen dieser und dem Fuß 1 eine Feder 27, welche nach erfolgter Berührung der Organe 13, 25 beim Weiterdrehen der Spindel zusammengepreßt wird.To generate the required constant creasing pressure is the spindle 4, which moves the carriage 5 with the rolling cylinder 13, in the foot I. schiel> l> ar stored, and it is between this and the foot 1 a spring 27, which after touching the organs 13, 25 when turning further the spindle is compressed.

Ein Arm 26 des Fußes I enthält eine Führungsnut 26', in welcher das Lineal 25 gleiten kann. Seine Bewegung wird bestimmt durch eine Führungsnut 2X einer Drehscheibe 30 (Fig. 2 und 3), in die ein Nlitnehmer 29 des Lineals eingreift. Die Scheibe 30 ist auf einem Halter 31 drehbar und feststellbar gelagert. Dieser Halter bildet mit dem Tisch 15 ein Stück. Der vertikalen Bewegung des Schlittens 14 folgen somit der Taster 17 mit dem Hel>elwerk 18, die Schreibfeder 19, die Schreibtrommel 21 und schließlich die Scheibe 30 mit der Führungsnut 28, die dem Lineal 25 eine Verschiebung in Richtung seiner Längsachse erteilt. Es steht also still, solange sich der Schlitten 14 nicht bewegt.An arm 26 of the foot I contains a guide groove 26 'in which the Ruler 25 can slide. Its movement is determined by a guide groove 2X one Turntable 30 (FIGS. 2 and 3), in which a driver 29 of the ruler engages. the Disk 30 is rotatably and lockably mounted on a holder 31. This holder forms one piece with the table 15. Follow the vertical movement of the carriage 14 thus the button 17 with the helmets 18, the pen 19, the writing drum 21 and finally the disc 30 with the guide groove 28, which the ruler 25 a Displacement granted in the direction of its longitudinal axis. So it stands still for so long the carriage 14 does not move.

Der Rollzylinder 13 kann aller dennoch am Lineal abgerollt werden, indem man den Schlitten 7 parallel zum Lineal verschiebt. Ei @ sind indessen auch Messungen möglich durch gleichzeitige Bewegung der beiden Schlitten 7 und 14.The roll cylinder 13 can still be rolled off on the ruler, by moving the carriage 7 parallel to the ruler. However, Ei @ are also Measurements possible by moving the two carriages 7 and 14 at the same time.

Wirkungsweise: Die Vorrichtung dient einmal zur Untersuchung des evolvelltellförmigell Zahnprofils eines Zahnrades (Fig. 4), das durch den Schnitt einer zur Radachse xx senkrechten Ellen f mit der Zahnflanke entsteht. Sodann ermöglicht sie die Prüfung jeder Schraubenlinie s, die als Schnittlinie eines beliebigen, zur Radachse xx konzentrischen Zylinders z mit der Zahnflanke sich ergibt. Mode of operation: The device serves once to examine the evolvelltellförmell tooth profile of a gear (Fig. 4), which is through the section a cubit f perpendicular to the wheel axis xx is created with the tooth flank. Then made possible they test every helix s, which is considered to be the intersection of any, for Wheel axis xx concentric cylinder z with the tooth flank results.

Beiden Meßarten liegt dasselbe Meßorgan, der Rollzylinder 13, zugrunde (Fig. 5 bis 7). »essen Durchmesser ist gleich dem Durchmesser des Grundkreiszylinders g des Schraubenrades. Die die Zahnflanke berührende Spitze des Tasters 17 steht genau senkrecht über der Kante des Lineals 25 (Fig. 5). Sie beschreibt also beim Abrollen des Rollzylinders 13 am Lineal 25 eine Evolvente zu Kreis 13, mit der das Zahnprofil c übereinstimmen soll. Abweichungen von der Evolventenform teilen sich dem der Zahnflanke unter dem Zug der Feder 32 folgenden Taster I7 mit und werden auf dem Papier 20 vermerkt, das ebenfalls eine Bewegung. jedoch senkrecht zu derjenigen der Schreibfeder 19. ausführt. Diese Bewegung kommt dadurch zustande, daß das Ende der Schnur 24 der Rolle 23 (Fig. 2), welche zum Antrieb der Schreibtrommel dient, an dem sich verschiebenden Schlitten 7 befestigt wird. Zur Aufnahme der Profilkurve muß man also mittels der Spindel 8 den Schlitten 7 parallel zum Lineal 25 bewegen, wol)ei der Rollzylinder 13 an diesem al)rollt und der Taster 17 an der Zahnflanke in einer Elene senkrecht zur Kadachse xx entlang gleitet. Da gleichzeitig das Papier 20 unter der Schreibfeder durchgezogen wird, entsteht die Profilkurve P.Both types of measurement are based on the same measuring element, the rolling cylinder 13 (Figures 5 to 7). »The diameter is equal to the diameter of the base circle cylinder g of the helical gear. The tip of the probe 17 touching the tooth flank is at a standstill exactly perpendicular to the edge of the ruler 25 (Fig. 5). So she describes the Rolling of the roll cylinder 13 on the ruler 25 an involute to circle 13, with which the Tooth profile c should match. Deviations from the involute form are shared the button I7 following the tooth flank under the tension of the spring 32 with and noted on the paper 20 that there is also a movement. but perpendicular to that the nib 19. executes. This movement comes about because the end the cord 24 of the roller 23 (Fig. 2), which is used to drive the writing drum, is attached to the sliding carriage 7. For recording the profile curve you have to move the carriage 7 parallel to the ruler 25 by means of the spindle 8, wol) ei the rolling cylinder 13 on this al) rolls and the button 17 on the tooth flank slides in an elena perpendicular to the axis xx. Since at the same time the paper 20 is pulled through under the pen, the profile curve P.

Die Untersuchung einer Schraubenlinie der Zahnflanke bedingt die Führung des Tasters 17 entlang derselben. Dreht man die Spindel 16, so bewegt sich der Schlitten 14 beispielsweise aufwärts, mit ihm auch der Tisch 15 mit dem Taster 17, der Schreibtrommel 21 und der Führungsunt 28. The investigation of a helix of the tooth flank requires the Guide the button 17 along the same. If the spindle 16 is rotated, it moves the carriage 14 for example upwards, with it also the table 15 with the button 17, the writing drum 21 and the guide unit 28.

Ist der zurückgelegte Weg gleich a (Fig. 6), so bedingt dies eine Verschiebung des I,ineals 25 nach rechts um die Strecke b. Der mit dem Lineal reibungsgekuppelte Rollzylinder 13 dreht sich dabei um denselben Betrag b (Fig. ig. 7). Das Verhältnis der Strecken a und b zueinander ist bedingt durch die Neigung der Führungsnut 28 zur Vertikalen, die gleich ist dem Neigungswinkel 40 der Tangente T an die Schraubenlinie auf dem Grundkreiszylinder g des Rades. Es ist somit tg ß0 = b Da sich aber mit dem Schlitten 14 auch der Taster 17 um a gehoben hat (Fig. 6), so folgt daraus, daß die Tasterspitze stets auf der Tangente T liegt, da, wo diese den Grundkreiszylinder g berührt, also an der Schraubenlinie. Mit der Einstellung der Führungsnut 26 auf dem Neigungswinkel ido und einem Rollzylinder 13 vom Durchmesser des Grundkreises g können nun alle Schraubenlinien zwischen Kopfkreis und Fußkreis des Rades geprüft werden. Ist z. B. die Tasterspitze durch entsprechende Einstellung des Schlittens 7 auf den Kreis z eingestellt (Fig. 4 und 7), und ist der Neigungswinkel der Tangente an die Schraubenlinie dieses Kreises gleich /S, so wird tg fl dz Nun ist b' = b = Drehung des Kreises z, wenn dg dz und dg die Durchmesser der Kreise z und g sind, tg tgP = dg Wenn also die Verschiebung der Führungsnut 28 bewirkt, dall sich die Bewegungen von Kreis g und Taster 1/ zueinander verhalten wie tg ß0, so ist dieses Verhältnis fiir Kreis » gleich tgfl. Daraus geht hervor, daß der Taster auf jedem zur Radachse konzentrischen Zylinder der zugehörigen Schraubenlinie folgen. bzw. die Abweichungen der Schraubenzahnflanke von dieser Schraubenlinie anzeigen wird.If the distance covered is equal to a (Fig. 6), this requires a Shift the I, ineals 25 to the right by the distance b. The one friction-coupled with the ruler Rolling cylinder 13 rotates by the same amount b (Fig. 7). The relationship the distances a and b to one another is due to the inclination of the guide groove 28 to the vertical, which is equal to the angle of inclination 40 of the tangent T to the helical line on the base circle cylinder g of the wheel. It is therefore tg ß0 = b Since, however, with The pushbutton 17 has also lifted the slide 14 by a (Fig. 6), it follows from this, that the stylus tip always lies on the tangent T, where it meets the base circle cylinder g touches, i.e. on the helical line. With the setting of the guide groove 26 on the angle of inclination ido and a rolling cylinder 13 of diameter of the base circle g can now all helical lines between the tip circle and the root circle of the wheel must be checked. Is z. B. the probe tip by setting accordingly of the carriage 7 is set to the circle z (Figs. 4 and 7), and is the angle of inclination the tangent to the helix of this circle is equal to / S, then tg fl dz Now if b '= b = rotation of the circle z, if dg dz and dg are the diameters of the circles z and g are, tg tgP = dg So if the displacement of the guide groove 28 causes so that the movements of circle g and button 1 / relate to each other like tg ß0, so this ratio for circle "is equal to tfl. This shows that the button on each cylinder that is concentric to the wheel axis, follow the associated helical line. or show the deviations of the screw tooth flank from this helical line will.

I)ie Drehung der Schreibtrommel mit dem Papier 20 kommt dadurch zustande, daß das Ende der Schnur 24 diesmal an dem Fuß 1 des Apparates befestigt wird, so daß beim Heben oder Senken des Schlittens 14 und damit der Schreihtrommel 21 tlas 1'apier unter der Feder 19 hinweggleitet Auf diese Weise entsteht die Schraul)enlinienkurve 11. I) the rotation of the writing drum with the paper 20 comes about that the end of the cord 24 is attached this time to the foot 1 of the apparatus, so that when lifting or lowering the slide 14 and thus the tlas drum 21 tlas 1'apier slides under the spring 19. In this way, the screw) line curve is created 11th

Für eine fehlerfreie Schraubenzahnflanke werden die Profil- und die Schraubenlinienkurve gerade Lnien sein. Sollen diese beiden Kurven nicht einzeln untersucht, sondern die Zahnflanke allgemein auf ihre Genauigkeit geprüft werden, so dreht man die Spindeln 8 und 16 gleichzeitig. Dadurch gleitet der Taster 17 l':iiigs utitl quer in allen Richtungen über die Zahnflanke hiii, je nach der momentanen Bewegung cler Sclllitteii 7 und 14. Diese Meßart wird ermöglicht durch den @j Umstand, daß sowohl zur Prüfung des Zahnprofils als auch der verschiedenen Schraubenlinien eines Zahnrades das gleiclie Meßorgan, der Rollzylinder 13, und dieselbe Einstellung der Führungsnut 28 zur Radachse um den Winkel ß0 benötigt werden. Im Fall der l>rüfuiig eines Rades mit gerader Verzahnung wird ß0 - 0, wobei dann die Untersuchung zeigt, ob die Zahnflanken gerade und parallel zur Radachse verlaufen. The profile and the Helical curve must be straight line. Shouldn't these two curves individually examined, but the tooth flank generally checked for accuracy, so you turn the spindles 8 and 16 at the same time. As a result, the button 17 slides l ': iiigs utitl across in all directions over the tooth flank hiii, depending on the momentary Movement of slits 7 and 14. This type of measurement is made possible by the fact that that both for checking the tooth profile and the various helical lines of a gear the same measuring element, the rolling cylinder 13, and the same setting the guide groove 28 to the wheel axis by the angle ß0 are required. In the case of the rüfuiig of a gear with straight teeth becomes ß0 - 0, whereby the investigation then shows whether the tooth flanks are straight and parallel to the wheel axis.

Für die denl Prüfungsvorgang zugrunde liegenden kinematischen Gesetze kommt es nur auf die Relativbewegung zwischen dem Prüfling 1 1 und dem Halter 15 des tasters 17 an. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel bildet die das Lineal 25 enthaltende Tangentialebene das feste. durch den Rahmen 1 verkörperte Bezugssystem, dem gegenüber der Prüfling mit dem Wälzzylinder, das Lineal und der Halter 15 beweglich sind. Indessen kann jedes beliebige Element das ortsfeste Element des Systems bilden, so z. B. der Prüfling 11. Diese Anordnung empfiehlt sich für sehr große und schwere Zahnräder. Man stelle sich Fig. I auf den Kopf gestellt und das Zahnrad 11 auf einer festen Unterlage ruhend vor und erhält dann ein Bild über die Wirkungsweise. Bei dieser führt dann das Lineal 25 auf dem ebenfalls ruhenden Wälzzylinder 13 eine Schaukelbewegung aus, an der das auf dem Lineal 25 gleitende und die Führung 30 tragende Glied I teilnimmt. For the kinematic laws on which the testing process is based it only comes down to the relative movement between the test object 1 1 and the holder 15 of button 17. In the present exemplary embodiment, this forms the ruler 25 containing tangential plane the solid. reference system embodied by frame 1, the opposite of the test object with the rolling cylinder, the ruler and the holder 15 movable are. However, any element can form the fixed element of the system, so z. B. the test item 11. This arrangement is recommended for very large and heavy Gears. Imagine Fig. I turned upside down and the gear 11 on one fixed base and then receives an image of the mode of action. at this then guides the ruler 25 on the rolling cylinder 13, which is also at rest Rocking motion, on which the sliding on the ruler 25 and the guide 30 supporting link I participates.

Ebensogut wäre es möglich, das Lineal 25 als ortsfestes Element auszubilden und an einem ortsfesten Rahmen zu befestigen. Ebenso kann der Halter 15 ortsfest ausgeführt sein. Ihm gegenüber würde sich dann der Rahmen 1 auf und ab bewegen. It would just as well be possible to design the ruler 25 as a stationary element and to be attached to a stationary frame. The holder 15 can also be stationary be executed. The frame 1 would then move up and down in relation to it.

Schließlich wäre es möglich, den Lagerkörper 7 des Wälzzylinders zum ortsfesten Bezugssystem zu machen.Finally, it would be possible to use the bearing body 7 of the rolling cylinder to make a fixed reference system.

Claims

PATENT CLAIMS: I. Device for testing the tooth flanks of gears on the course of the involute and the helix with a pushbutton opposite the gear through a rolling cylinder connected to the test object and a for this purpose tangential rolling ruler is guided along an involute, characterized in that that for testing a helical toothing the relative mobility of the holder (15) of the button (17) on the one hand and the test item (11) on the other hand except through the rolling cylinder (13) and the rolling ruler (25) is still determined by a guideway running parallel to the tangential plane and inclined to the ruler (25) (28) and by means which, with a relative displacement of the ruler (25) to the holder (I5) along the guide track (28) a simultaneous rolling movement of Bring the ruler and the test specimen that cause any shift in the Tangential plane lying probe tip relative to the test object on an involute screw surface enables.

2. Test device according to claim I, characterized in that on Frame (I) of the device sliding guides (26 'and 3) for the rolling ruler (25) and the Holder (I5) of the button are attached and form the fixed reference system, the opposite the bearing body (7) for the rotatable test item (11) and the rolling cylinder (I3) is displaceable.

3. Apparatus according to claim 2, characterized in that for testing of the helical line, the gear and roll cylinder axis (xx) is stationary and the ruler (25) tangential to the rolling cylinder (13) and the button (17) inclined to the ruler in the Ratio of the tangent of the angle of inclination that corresponds to the Rollzvlinder Helical lines can be moved relative to each other while checking the tooth profile the button (I7) and the ruler (25) stand still and the gear and roll cylinder axis (xx) is moved parallel to the ruler (25).

4. Apparatus according to claim 2 and 3, characterized in that the hobbing cylinder with the ruler (25) by friction at constant Pressure is coupled, which comes about that the rolling cylinder against the organ delivering the ruler (spindle 4) is under the pressure of a spring (27).

5. Apparatus according to claim I and 2, characterized in that a guide track (28) is connected to the ruler (25), the carrier (30) of which to check the helix, together with the button (17) parallel to the gear wheel and the rolling cylinder axis (xx) is moved and thereby the ruler (25) is tangential to the rolling cylinder (I3) shifts.

6. Device according to claim 5, characterized in that the support (30) of the guide track (28) on a holder (3I) which is attached to the button carrier (I4) is rotatable and lockable.

7. Apparatus according to claim 6, characterized in that the registration pad, on which the button records the error, with a switchable drive (e.g. Attachment of the Schnur24 on the bed 1 or on the carriage 7) is provided, either in the event of a longitudinal or lateral movement of the button on the Tooth flank becomes effective.

Cited publications: German patent specification No. 609 265; U.S. Patents No. I 564 589, I 619483, 2 063 474, 2 087 957, 2 206 853.