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Gerät zum Prüfen der Zahnform und der Flankenlinie von Kegelzahnrädern
Die
Erfindung betrifft ein Gerät zum Prüfen der Zahnform und der Flankenlinie von Kegelzahnrädern.
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Geräte zur Prüfung der Zahnform von Kgegelzahnrädern sind bekannt.
Diesen bekannten Geräten ist das Merkmal gemeinsam, daß das zu prüfende Kegelrad
von einer drehbar gelagerten Achse aufgenommen wird, während sich ein Feintaster
um eine Achse bewegt, die sich mit der Achse des Werkstückes oder Prüflings schneidet.
Beide Achser drehen sich mit konstantem Winkelgeschwindigkeitsverhältnis derart,
daß der Tastarm des Feintasters, der die zu prüfende Flanke berührt, mit Bezug auf
das zu prüfende Rad die kinematisch genaue Bahn der zu prüfenden Zahnform beschreibt.
Wenn die zu prüfende Zahnform von der kinematisch genauen Bahn, nach welcher der
Meßpunkt geführt wird, abweicht, wird der Meßpunkt, da er die zu prüwende Zahnflanke
berührt, von seiner Bahn abgelenkt. Dies!e Abweichungen von der Sollzahnform werden
durch eine Meßuhr oder mittels eines Registriergerätes auf einem Diagramm angezeigt.
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Die Bewegungsüb ertragung zwischen der Werkstückachse und jener Achse,
um die sich der Feintaster dreht, erfolgt durch Reibkegel oder Rollenbänder. Um
die bestimmte Bewegung zwischen dem Meßpunkt und der zu prüfenden Zahnflanke zu
erzielen, ist es gleichgültig, ob die Bewegung eines der beiden Elemente festgesetzt
wird und das andere die gesamte Bewegung ausführt oder ob beide Eilemeute - wie
beschrieben - die Bewegung vornehmen. Im ersteren Fall wäre die absolute Be-
wegung
in dem gedachten Raumsystem die Bahn der Sollzahnform.
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Die Erfindung geht von einem derartigen Gerät aus, bei dem ein Wälzkegel,
der mit dem Prüfling drehbar auf einer gemeinsamen Spindel angeordnet ist, gegenüber
einer ein Planrad verkörpemden PlanfLäche eine Wälzbewegung ausführt.
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Erfindungsgemäß gehört die gemeinsame Spindel einem Teil kopf an,
der sowohl parallel zur Planradachse als auch senkrecht zu ihr bewegbar ist. Auf
diese Weise können auf besonders einfache und zweckmäßige Art die beiden Wälzachsen
zum Schnitt gebracht werden, um damit das Werkstück für die Überprüfung vorzubereiten.
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Zur Ausführung des Erfindungsgedankens ist vorzugsweise in einem
Bett in einer waagerechten Richtung bewegbar ein Unterwagen gelagert und geführt,
der zwei senkrechte Säulen trägt, die zur Führung eines in der Senkrechten bewegbaren
Oberwagens dienen, auf dem der Teilkopf angeordnet ist. Zweckmäßigerweisfe ist dann
das Gewicht des Teilkopfes und des Oberwagens durch ein Gegenglewicht ausgeglichen,
das so ausgelegt ist, daß zwischen Wälzkegel und Planscheibe eine Rieibkraft entsteht,
die bewirkt, daß bei einer Drehung des Wälzkegels die Planscheibe mitgenommen und
um die Wälzachse gedreht wird.
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Vorzugsweise wird in diesem Zusammenhang der in der Senkrechten geführte
Oberwagen einerseits von einem Gegengewicht und andererseits von einer insbesondere
in ihrer Spannung einstellbaren Federvorrichtung ähnlich einer Federwaage gehalten.
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Man kann auf diese Weise die Kraft, mit der der Wälzkegel gegen die
Planscheibe gedrückt wird, auf einfachste Art verändern.
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Um eine leichte Drehung der Planscheibe zu erreichen und damit sicherzustellen,
daß die Reibung zwischen der Planscheibe und ihrer Lagerung geringes ist als die
Reibung zwischen Wälzkegel und Planscheibe, empfiehlt es sich, die Planführung der
Scheibe mittels dreier exzentrisch gelagerter Rollen zu bewirken, während die Rundführung
durch drei untereinander einstellbare Rollen dargestellt ist, wovon eine unter Federlast
steht. Auf der Planscheibe ist dann auf an sich bekannter Weise ein Feintaster anzuordnen,
wobei es sich empfiehlt, diesen nicht unmittelbar auf der Planscheibe vorzusehen,
sondern auf einem Schlütenträger, der auf der Planscheibe drehbar um die Wälzachse
gelagert ist und von Hand eingestellt werden kann. Wenn jetzt der Feintaster auf
der Planscheibe festgehalte und der Prüfling zusammen mit dem Wälzkegel um die eigene
Achse gedreht wird, wird durch Reibeingriff die Planscheibe mitgenommen, und die
Tasterspitze des Feintasters tastet auf bekannte Weise die Flankenform des Prüflings
ab; Wenn jetzt zusätzlich der Feintaster in der Wälzebene belegbar angeordnet ist,
kann darüber hinaus mit Hilfe des gleichen Gerätes auch die Flankenlinie der Verzahnung
des Prüflings abgetastet werden.
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Hierfür empfiehlt es sich, auf dem Schlittenträger bzw. der Planscheibe
eine Vorrichtung zur Führung des Feintasters längs der Flanke der Verzahnung des
Kegelradprüflings anzuordnen. Es ist dann auf einfache Weise möglich, insbesondere
die Flankenlinie eines Kegelrades mit Geradverzahnung, mit Schrägverzahnung, mit
Spiralverzahnung, mit Evolventenverzahnung, mit Kreisb ogenverzahnung oder mit Pfeilverzahnung
abzutasten.
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An Hand der Zeichnungen sind weitere Verblesserungen und zweckmäßige
Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes beschrieben. Es zeigt Fig. I eine Ansicht
von oben auf ein erfindungsgemäß ausgebildetes Prüfgerät, Fig. 2 einen Schnitt nach
Linie II-II der Fig. I, Fig. 3 einen Schnitt nach Linie III-III der Fig. I und 2,
Fig. 4 eine Ansicht von oben auf das Gerät der Fig. I unter Fortlassung des Gehäusedeckels,
des Wäl.zkegels und des Prüflings, Fig. 5 zeine Ansicht von oben ähnlich der Fig.
I, jedoch in vergrößertem Maßstab, auf einen Teil des Prüfgerätes, das mit einer
Führungsvorrichtung und einem Antriebsaggregat zur Durchführung der Flankenlinienprüfung
eines Kegelrades mit Gerad-oder Schrägverzahnung ausgerüstet ist, Fig. 6 einen Schnitt
nach LinieVI-VI der Fig. 5, Fig. 7 eine Ansicht ähnlich der Fig. 5, jedoch mit einer
Führungsvorrichtung und einem Antriebsaggregat zur Durchführung der Flankenlinienprüfung
eines Kegelrades mit Krbeisbogenverzahnung, Fig. 8 einen Schnitt nach Linie VIII-VIII
der Fig. 7.
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Ein Bett 3 ist durch hochgezogene Wände besonders steif ausgeführt
und in drei Punkten I2, I3 und I6 verzugsfrei gelagert. Dieses Bett weist zwei waagerechte
Führungsbahnen 33, 34 auf, auf denen in der Waagerechten verschiebbar ein Unterwagen
oder Schlitten 4 gelagert ist. Zur Führung dienen zwei Reiben von Wälzkörpern 35,
36, die durch entsprechende Käfige im Abstand voneinander gehalten sind. Die Wälzkörper
35 liegen in einer entsprechenden Prismenaussparung der Führung 33 und legen sich
gegen eine Planfläche des Unterwagens oder Schlittens 4, während die Wälzkörper
34 in Prismenaussparungen eingrellen, die sowohl auf dem Bett 3 als auch auf dem
Unterwagen 4 vorgesehen sind. Auf diese Weise wird ohne jede Verzwängung eine Geradführung
des Unterwagens oder Schlittens 4 zusammen mit einer möglichst widerstandsfreien
B ewegbarkeit des Unterwagens gegenüber dem Bett erreicht. Auf dem Unterwaglen 4
sind zwei sich in der Senkrechtrichtung erstreckende Führungsbolzen oder Säulen
5, 6 befestigt, die zur senkrechten Führung eines Oberwagens 1 dienen.
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Dieser Oberwagen I ist an zwei im Abstand voneinander angeordneten
Stellen 2, 7 und an einer dritten Stelle 8 geführt; die auf dem Führungsbolzen 6
vorgesehen ist. Jede dieser Stellen 2 und 7 wird von drei um eine waagerechte Achse
drehbaren Rollen g gebildet, wobei die eine Rolle einer aus drei Rollen gebildeten
Gruppe mittels einer Feder 10 radial gegen den Führungsbolzen 5 gedrückt wird. Die
Führungsstelle 8 wird, wie sich insbesondere aus den Fig. 2 und 4 ergibt, nur von
zwei Rollen g gebildet von denen die eine Rolle mittels Feder i o
radial
gegen den Führungsbolzen 6 gedrückt wird. Auf diese Weise ist eine verzwängungsfreie
Führung des Oberwagens I in der Senkrechten sichergestellt.
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Das Ausmaß der Bewegung des Unterwagens 4 gegenüber dem Bett 3 ist
an einer Skalenenrichtung 14 abLesba,r, während das Ausmaß der Bewegung des Oberwagens
I gegenüber dem Unterwagen 4 an einer Skaleneinrichtung 23 abgelesen werden kann.
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Auf einer Tischfläche des Oberwagens 1 ist ein Teilkopf 11 mit einer
Teilkopfspindel I5 befestigt, der zwecks Einstellung des Tgeilkegelwink,els um seine
Achse 37 geschwenkt werden kann. Das Ausmaß dieser Verschwenkung ist an einer Skaleneinrichtung
38 ablesbar. Auf der Spindel 15 des Tleilkopfies ist ein Wälzkegel 39 befestigt,
der sich auf einer Planscheibe 17 abzuwälzen vermag, die drehbar um die senkrechte
Wälzachse 18 in einem Gehäuse 40 gelagert ist. Dieses Gehäuse 40 deckt alle Teile
des Prüfgerätes nach außen ab und ist in drei Punkten, die senkrecht über den Lagerpunkten
12, 13, 16 des Bettes 3 angeordnet sind, auf dem Bett 3 befestigt.
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An dem Unterwagen 4 greift etwa in der Ebene der Führungs- und Lagerrollen
34 über ein Seil 41 und eine Anzahl von Rollen 42 eine Gewichtsbelastung 43 an.
Das eine Ende des Seiles 42 ist bei 44 an dem Unterwagen 4 und das andere Ende dieses
Seiles bei 45 an dem Gehäuse 40 befestigt.
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Diese Gewichtsbelastung 43 zieht den Unterwagen gegen eine einstellbare
Anschlagvorrichtung 46, die auf dem Bett 3 vorgesehen ist.
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An zwei im Abstand voneinander angeordneten Punkten 50 des Oberwagens
I greifen zwei Seile 47 an, die über an dem Unterwagen 4 gelagerte Rollen 48 geführt
sind und deren andere Enden an einem Gegengewicht 49 angreifen. Die Größe dieses
Gleg,engetvichtles ist derart bestimmt, daß das Gewicht des Teilkopfes II und des
Oberwagens I etwa ausgeglichen ist.
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Der einen Angriffsstelle 50 etwa gegenüber greift an einem Punkt
51 ein weiteres Seil 52 an, das über eine am Unterwagen 4 vorgesehene Rolle 53 zu
einer einstellbaren Federvorrichtung 54 geführt ist, die sich ebenfalls am Unterwagen
4 befindet. Im Ausführungsbleispiel ist diese Federvorrichtung auf nicht dargestellte
Weise als Spiralfeder ausgebildet, die mit einem Aufziehwerk in Gestalt eines Zahnrades
55 und eines Ritzels 56 verbunden ist, das durch ein Handrad 57 betätigt werden
kann. Durch Drehen des Handrades 57 in der einen oder anderen Richtung kann die
Spannung der Spiralfeder verändert werden. Es ist auf diese Weise möglich, das veränderliche
Glewicht des Wälzkegels 39 und des Prüflings 22 auszugleichen und darübler hinaus
mit jedem gewünschten Druck den Wälzkegel 39 von unter ber gegen die Planscheibe
17 zu drücken.
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Die Planscheibe I7 wird in dem Gehäuse 40 mittels dreier Rollen 58
gelagert. Zum Justieren laufen diese Rollen auf exzentrischen Zapfen. Zwei weitere
Rollen dienen zur Aufnahme des Anpreßdruckes auf den Wälzkegel, damit die Planscheibe
sowohl blei nach oben gerichteter Kraft durch den Anpreßdruck als auch bei nach
unten gerichteter Kraft durch das Eigengewicht spielfrei gelagert ist.
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Die Rundführung ist wiederum durch drei untereinander einstellbare
Rollen 59 dargestellt, wovon eine unter Federbelastung einer Feder 83 steht. Auf
diese Weise ist eine einwandfreie Führung und Lagerung der Planscheibe I7 sichergestellt,
indem gleichzeitig dafür gesorgt ist, daß die Reibung zwischen der Planscheibe und
ihrer Lagerung geringer ist als die Reibung zwischen dieser Planscheibe und dem
Wälzkegel 39.
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Auf der Planscheibe I7 ist ein Schlittenträger 6c drehbar gelagert
und mit einem Zahnkranz 6I versehen, mit dem ein Ritzel 62 kämmt, das in der Planscheibe
17 gelagert und mittels eines Handrades 63 von Hand gedreht werden kann. Auf diesem
Schlittenträger ist in Bahnen 64 ein Unterschlitten 24 verschiebbar angeordnet,
auf dem wiederum ein Oberschlitten 25 in Bahnen 26 verschiebbar gelagert ist, die
senkrecht zu den Bahnen 64 liegen. Auf dem Oberschlitten 25 ist ein Feintasber 19
befestigt, dessen Tastarm 20 mit einem Kopf 2I versehen ist, der unmittelbar in
Berührung mit der Zahnflanke eines Prüflings 22 zu kommen vermag. Das Ausmaß der
Bewegung des Unterschlittens 24 mit Bezug auf den Schlittenträger 6o ist mit Hilfe
einer Skaleneinrichtung 28 ablesbar, während das Ausmaß der Bewegung des Obierschlittens
25 mit Bezug auf den Untierschlitten 24 an einer Skaleneinrichtung 29 ablesbar ist.
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Eine Skaleneinrichtung 30 dient dazu, um das Ausmaß der Schwenkbewegung
der Pianscheibe 17 um die Wälzachse 18 abzulesen. Die durch den Schlittenträger
60 mit dem Einstellritzel 62 geschifene Einstellmöglichkeit dient dazu, den Getriebeeingriff
zwischen dem Kopf 21 des Feintasters 19 und einer Flanke der Verzahnung des Prüflings
22 hlerzustellen, damit also der Tastpunkt die zu prüfende Zahnflanke berührt.
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Der Teilkopf 1 1 ist auf bekannte Weise von Hand oder motorisch derart
antreibbar, daß die Spindel 15 um ihre eigene Achse umläuft. Der dann ebenfalls
umlaufende Wälzkegel 39 nimmt wnter diesen Umständen durch Reibung die Planscheibe
I7 und damit auch den Feintaster I9 mit. Hierbei kann mit Hilfe des Unterwagens
4 und des Oberwagens 1 der Teilkopf II weitgehend seine Lage verändern. Seine oberste
Endstellung ist in der Fig. 2 punktiert dargestellt und mit dem Bezug zeichen 3I
versehen.
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Hierbei, also zur Abtastung der Flankenform, ist das aus den beiden
Wagen 24 und 25 bestehende Koordinatenfahrwerk auf nicht dargestellte Weise stillgesetzt.
Mit Hilfe des Muterwagens 4 und des Oberwagens 1 ist stets eine derartige Einstellung
möglich, daß die Achse des Prüflings 22 bei jeder Winkelstellung des Teilkopfes
lt durch die Mitte 65 der Wälzeblene geht, die wiederum drehbar um die Achse 18
ist, die senkrecht auf ihr steht und ebenfalls durch den Mittelpunkt 65 geht.
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Die den Feintaster I9 tragende Vorrichtung dient dazu, diesen bzw.
seinen Tastarm derart zu führen, daß er in der Wälzebene die Bahn der Solifianken-
linie
beschreibt und zugleich die Flanke in dem zu prüfenden Kegelrad 22 abtastet, wobei
die Abweichungen von der Solifiankenlinle auf irgendeine an sich bekannte und daher
nicht näher dargestellte Art registriert werden. Die den Feintaster Ig tragende
Führungsreinrichtung ist auswechselbar und von der Form der Flankenlinie abhängig.
Das zu prüfende Kegelrad. 22 wird zusammen mit dem Wälzkegel 39 auf der Spindel
15 befestigt. Der Teilkopf II wird auf einen Winkel eingeschwenkt, der je nach der
zu messenden Flankenform dem Teilkegelwinkel oder dem Grundkegelwinkel des zu prüfenden
Rades entspricht. Anschließend wird der Teilkopf II in Richtung der beiden senkrecht
zueinander stehenden Koordinaten des Unterwagens 4 und des Oberwagens 1 derart verfahren,
daß die Wlerkstück- oder Prüflingsachse durch den Mittelpunkt 65 geht. Wenn die
Spindel 15 insbesondere durch Elektromotor oder Handkurbel in Drehung versetzt wird,
nimmt der Wälzkegel 39 durch Reibungsschluß die Planscheibe 17 mit. Blei diesem
Abrollen tastet der Kopf 2I des Feintasters Ig die zu prüfende Flanke ab und registriert
etwaige Abweichungen von der Sollform der Flanke.
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Bei der Prüfung der Flankenlinle dagegen bleiben die Achsen 15, 18
in Ruhestellung, und nur der Feintaster 19 wird längs der Flanke in Bewegung gesetzt,
so daß er die Richtung der Flankenlinie abtastet.
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Mit Hilfe des in den Fig. I bis 6- gezeigten Ko ordinatenfahrwerkes
können die Flankenlinien sowohl eines gerad- als auch eines schrägverzahnten.
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Kegelrades abgetastet werden. Hierzu braucht nur der Ob!erschlitten
25 mit Bezug auf den Unterschlitten 24 in der erforderlichen Lage festgelegt zu
werden. Die Lage des Oberschlittens 25, die in der Fig. 5 dargestellt ist, entspricht
einem schrägverzahnten Kegelrad, während die Lage des Oberschlittens 25, die in
der Fig. I dargestellt ist, für ein geradverzahntes Kegelrad bestimmt ist.
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Wie aus den Fig. 5 und 6 hervorgeht, kann es sich lempfehTen, die
Bewegung zur Abtastung der Flankeulmie der Verzahnung motorisch auszuführen.
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Zu diesem Zweck ist in dem Ausfühx'ingsbeispiel gemäß den Fig. 5
und 6 mit Hilfe eines permanenten Magneten 66 ein Schleppwerk 67 drehbar angelenkt
in dem ein Elektromotor 68 drehbar gelagert ist.
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Das Gehäuse dieses Elektromotors wird angetrieben und ist mit einem
Radkranz 69 versehen, der auf dem Schlittenträger 60 als Lauffläche abzurollen -vermag.
Mit Hilfe dieses Elektromotors wird das Koordinatenfahrwerk mit dem Feintaster I9
derart hin und her blewegt, daß die Flankenlinie eines gerad- oder schrägverzahnten
Kegelrades abgetastet wird.
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In den Fig. 7 und 8 ist eine Vorrichtung dargestellt, um den Taster
derart zu führen, daß er die Flankenlinie eines Kegelrades mit Kreishogenverzahnung
abzutasten vermag.
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Auf dem Schlittenträger 6o ist mit Hilfe eines Dreiheines 70 ein
Kulissenklotz 71 gelagert, der in einer Kulisse 72 eines Kulissenhebeis 73 gelagert
und geführt ist. Am freien Arm dieses Kulissenhebels 73 ist um einen Zapfien 74
ein etwa T-förmig ausgebildeter Feintasterträger 75 drehbar gelagert.
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Auf bekannte Weise kann der Abstand des Drehzapfens 74 von der Wälzachse
I8, in der der Kulissenklotz 71 von dem Dreibock 70 gehalten ist, verändert werden,
indem das Maß der Veränderung an der Skala 76 ablesbar ist. D!er Drehzapfen 74 ist
wiederum an einem Kulisserklotz 76 befestigt, der längs an einer Kulisse 77 gelagert
und geführt ist, die in dem Feintasterträger 75 vorgesehen ist. Auf diese Weise
ist es möglich, den Feintasterträger 75 und damit den Feintaster I9 mit Bezug auf
den Drehzapfen 74 zu verstellen, wobei das Ausmaß der Verstellung an einer Skala
78 ablesbar ist. Der Feintasterträger 75 ist mit Hilfe dreier Rollen 79, 8o, 81
auf dem Schlittenträger 60 bewegbar gelagert, wobei die Ebene der Rolle 80 mittels
eines Lenkers 82 stets etwa tangential zu dem Radius der Bewegung gehalten wird.
Wie weiter aus der Fig. 7 hervorgeht, ist an dem Feintasterträger 75 wiederum ein
Elektromotor 68 befestigt, um die Bewegung zur Abtastung der Flankenlinie des Kegelrades
mit Kreisb ogenverzahnung motorisch anzutreiben. Die Verstellung V der Kreisbogenverzahnung
wird durch Einstellung des Kulissenklotzes 71 mit Bezug auf den Kulissenhebel 73
bewirkt. Nach dieser Ein stellung der Verstellung V wird der Kulissenhebel in seiner
Lage festgelegt. Der Radius der Kreisbogenverzahnung wird durch Verschiebung des
Feintasterträgers 75 auf dem Kulissenklotz 76 festgelegt. Nunmehr kann die Flankenlinle
der Kreisbogenverzahnung eines Kegelrades abgetastet werden, indem durch den Motor
69 die Bewegung ausgeführt wird und die Abweichungen auf einem Registriergerät aufgezeichnet
werden.