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Zahnradprüfgerät
Die Erfindung betrifft ein Abwälzprüfgerät für Zahnräder
nach dem Zweiflankenabwälzverfahren und bezweckt, die Anwendbarkeit gegenüber bisher
bekannten Geräten zu erweitern durch Anpassung der Empfindlichkeit der Fehleranzeige
an die Größe der Verzahnungsfehler der zu prüfenden Zahnräder.
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Bei den bisher bekannten Zweiflankenabwälzprüfgeräten wird das zu
prüfende Zahnrad zur Feststellung der Größe und Lage der Verzahnungsfehler auf einem
Schlitten drehbar gelagert und mit einem auf einem zweiten Schlitten drehbar gelagerten
Gegenrad, Lehrzahnrad oder geeigneten Abwälznormal (z. B. Lehrschnecke) abgewälzt.
Einer der beiden Schlitten ist in Richtung des Achsabstandes vom Prüfling und Gegenrad
schwimmend, d. h. leicht beweglich, und in der Bewegungsrichtung federnd gelagert.
Durch die Federung werden die Zahnflanken des einen Rades gegen alle zum Eingriff
gelangenden Zahnflanken des anderen Rades gepreßt, und es stellt sich infolge der
schwimmenden Lagerung des einen Schlittens stets der kleinste zwangsfrei mögliche
Achsabstand ein. Verzahnungsfehler bewirken Änderungen des Achsabstandes.
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Die beim Abwälzen fehlerhafter Verzahnungen auftretenden Bewegungen
des schwimmenden Schlittens sind ein Maß für die Summe der Verzahnungsfehler aller
im Eingriff befindlichen Flanken beider Räder. An einer zweckentsprechend angebrachten
Meßuhr können diese Bewegungen bei den bekannten Geräten abgelesen werden, oder
sie werden über ein mechanisches tSbersetzungsgetriebe vergrößert auf einen Schreibhebel
übertragen, der ein Diagramm aufzeichnet.
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Den außerordentlich verschiedenen Verwendungszwecken von Zahnrädern
entsprechend werden
in einem Betrieb häufig Zahnräder mit sehr stark
abweichenden Verzahnungsgenauigkeiten hergestellt. Bei der Abwälzprüfung der Räder
in einem Gerät mit großer Empfindlichkeit reicht dann oft die verfügbare Diagrammbreite
nicht aus, um die Fehlerkurven eines Zahnrades mit groben Verzahnungstoleranzen
noch aufzunehmen.
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Umgekehrt werden die Fehler eines Zahnrades mit sehr kleinen Verzahnungstoleranzen
in einem Gerät von geringer Empfindlichkeit nicht mehr angezeigt.
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Bisher wurden in diesem Falle meist zwei verschiedene Geräte benutzt,
eines mit großer und eines mit geringer Empfindlichkeit. Bei dem Gerät mit geringer
Empfindlichkeit wurde dann meist auf die Aufzeichnung eines Diagramms verzichtet
und nur an einer Meßuhr die Fehler an Hand der Zeigerausschläge beurteilt.
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Dieses Verfahren ist jedoch sehr mangelhaft und führt oft zu falschen
Beurteilungen der Fehler, weil es sehr schwierig ist, an den sich ständig ändernden
Ausschlägen des Zeigers der Meßuhr zu erkennen, ob sie durch Teilungs-, Flankenform-,
Rundlauf-oder Unrundfehler bewirkt werden. Die sichere Beurteilung einer Verzahnung
ist nur an Hand eines aufgezeichneten Fehlerdiagramms möglich.
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Bekannt ist ein Gerät mit Meßuhranzeige der Verzahnungsfehler, bei
dem die Meßuhr auf einem Pendeltisch angeordnet ist, der durch die Verzahnungsfehler
des Prüflings um eine Drehachse pendelt. Bei diesem Gerät kann der Abstand der Meßuhr
von der Drehachse und damit die Übersetzung der Fehleranzeige verändert werden.
Dieses Gerät ist aber nur für grobe oder mittlere Genauigkeit verwendbar, da die
Fehleranzeige ungenau wird, wenn der Achsabstand der beiden Zahnräder groß ist,
weil dann die Bewegungsrichtung der beweglichen Achse von der Richtung der Zentralen
durch die Zahnräderachsen abweicht. Die Fehleranzeige ist dann nicht mehr direkt
proportional der Achsabstandsänderung, was für Feinmessungen erforderlich ist.
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Ferner ist auch schon bekannt, die Übersetzung eines Hebelgetriebes
zu verändern durch Ändern der Lage der Längsachse einer Druckstange, die zur Bewegungsübertragung
zwischen zwei Hebeln dient. Hierbei ist jedoch die Druckstange nur in Achsrichtung
verschiebbar, aber die Bewegungsrichtung der Angriffspunkte der Druckstange an den
Hebeln weicht - je nach der eingestellten Lage der Druckstange - von der Achsrichtung
mehr oder weniger ab. Dadurch tritt eine mehr oder weniger starke Reibung an der
Führung der Druckstange auf, die besonders bei sehr kleinen Bewegungen zu einer
Verminderung der Anzeigegenauigkeit führt.
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Es ist schließlich auch schon ein Fühlhebel mit veränderlichem Übersetzungsverhältnis
bekanntgeworden, bei dem ein exzentrisch gelagerter Fühlstift mit seiner Spitze
an der bis zur Mitte abgeflachten Zeigerachse anliegt und der Angriffspunkt durch
Drehung des Fühlstiftes um seine Längsachse rechtwinklig zu dessen Drehachse verlagert
wird. Hierbei befindet sich jedoch der Ubertragungspunkt in Gestalt der Fühlstiftspitze
in den verschiedenen Stellungen, die dem veränderlichen Übersetzungsverhältnis entsprechen,
immer in einer anderen Ebene aus der Vielzahl der rechtwinklig zur Zeigerachse und
zugleich parallel zur Achse des Fühlstiftes verlaufenden Ebenen. Das ist aber bei
Meßgeräten unerwünscht, da hierdurch Verkippungen und damit Meßungenauigkeiten entstehen
können und außerdem eine besonders stabile, breite und daher teure und viel Raum
einnehmende Lagerung notwendig wird.
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Das Zahnrad-Abwälzprüfgerät gemäß der Erfindung ermöglicht die Zweiflanken-Sammelfehlerprüfung
von Zahnrädern aller vorkommenden Verzahnungstoleranzen mit innerhalb des praktisch
erforderlichen Bereiches dadurch veränderbarer Empfindlichkeit, daß durch die Drehung
eines mit seiner Längsachse in der Verschiebungsrichtung eines das Zahnrad tragenden
schwimmenden Schlittens gelagerten Übertragungselementes um diese Achse eine Verschiebung
des das Hebelverhältnis zur Anzeige- und/oder Schreibvorrichtung bestimmenden Angriffspunktes
des Übertragungselementes in einer Ebene erfolgt, die parallel zur Drehachse dieses
Elementes verläuft und mit der Symmetrieebene des an dem Übertragungselement anliegenden
Hebelteils zusammenfällt, indem das Übertragungselement an einem Ende eine ebene
Stirnfläche mit mehreren halbkugeligen Erhöhungen besitzt, die in verschiedenen
Abständen von seiner Drehachse angeordnet sind. An Stelle der halbkugeligen Erhöhungen
kann das Übertragungselement an seiner ebenen Stirnfläche auch einen vom Achspunkt
als Pol ausgehenden und zum Umfang der Stirnfläche verlaufenden spiralförmigen erhabenen
Wulst aufweisen.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel schematisch dargestellt
und nachstehend beschrieben.
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Fig. I stellt das Gerät im Grundriß dar; Fig. 2 zeigt eine Teilansicht
des Ubertragungselementes in perspektivischer Darstellung; Fig. 3 zeigt eine Teilansicht
einer zweiten Ausführungsform des Übertragungselementes in perspektivischer Darstellung.
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In dem Bett I des Gerätes sind in einer Parallelführung zwei Schlitten
gelagert. Der eine dieser Schlitten ist bei der Abwälzprüfung starr durch Klemmschrauben
mit dem Bett verbunden und wird daher der »feste Schlitten« 2 genannt. Der andere
Schlitten ist in in der Zeichnung nicht dargestellten Rollen leicht beweglich gelagert
und heißt daher im folgenden der »schwimmende Schlitten« 3. Beide Schlitten besitzen
je eine Aufnahme für ein Zahnrad derart, daß die Achsen der Zahnräder in einer Ebene
liegen. Mittels der Spindel 4 kann der feste Schlitten 2 durch Drehen der Kurbel
5 gegen den schwimmenden Schlitten 3 verstellt werden, bis die Zähne der Zahnräder
sich berühren. Wird nach der gegenseitigen Berührung der Zahnflanken der feste Schlitten
noch weiterbewegt, so wird der schwimmende Schlitten durch den Druck der Zahnflanken
mitbewegt. Dabei spannt sich die am schwimmenden Schlitten und am Bett befestigte
Feder 6.
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Die Bewegung des schwimmenden Schlittens 3 wird durch ein Übertragungselement
7 in Form eines Bolzens mit in der Bewegungsrichtung liegender Achse auf einem Hebel
8 der am Bett befindlichen Schreibeinrichtung übertragen. Hebel 8 wirkt durch ein
Zahnradgetriebe oder ein Hebelwerk auf den Schreibhebel 9, der auf der Schreibtrommel
10 ein Diagramm aufzeichnet.
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Das auf dem festen Schlitten befindliche Zahnrad wird angetrieben
durch die Handkurbel I2 über das Kegelradgetriebe I3, die Welle 14 und das Kegelradgetriebe
13, dessen auf der Welle 14 sitzendes Rad als Schieberad ausgebildet ist. Von der
Handkurbel wird gleichzeitig die Schnurscheibe I6 gedreht, die über eine Antriebsschnur
I7 die Schreibtrommel so antreibt, daß sie bei einer Umdrehung des Prüflings sich
ebenfalls einmal dreht. Der Drehpunkt des Hebels 8 liegt nahe an der tellerartig
verbreiterten Stirnfläche I8 des Ubertragungselementes 7. Diese Stirnfläche trägt
einen erhabenen Wulst 19 von halbkreisförmigem oder ähnlichem Querschnitt, der spiralförmig
von einer Stelle nahe am Mittelpunkt der Stirnfläche zu ihrem Umfang verläuft. Parallel
zu dieser Stirnfläche liegt in der Meßstellung eine ebene Fläche des Hebels 8. Mit
dieser drückt Hebel 8 gegen den Wulst des Übertragungselementes 7 durch eine im
Mechanismus der Schreibeinrichtung angeordnete Federung.
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Das Übertragungselement 7 ist im schwimmenden Schlitten 3 drehbar,
aber in axialer Richtung spielfrei gelagert. Wird das Übertragungselement 7 gedreht,
so wandert der Berührungspunkt zwischen dem Wulst und der ebenen Fläche des Hebels
8 entsprechend der Lage der Spirale, wodurch die Hebelübersetzung in weitem Bereich
sich ändert.
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Zweckmäßig wird am Übertragungselement 7 eine Trommel mit einer Teilung
vorgesehen, deren Teilstriche die eingestellte Übersetzung anzeigen.
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Falls man nur einige wenige bestimmte Übersetzungen einstellen will,
können an Stelle des Wulstes auf der Stirnfläche des Übertragungselementes 7 auch
einzelne spiralförmig angeordnete halbkugelige Erhöhungen 20 angebracht werden.
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Werden Zahnräder mit großen Fehlern geprüft, so wird das Übertragungselement
7 so gedreht, daß der erhabene Wulst auf seiner Stirnfläche die ebene Fläche des
Hebels 8 an der vom Drehpunkt weitest entfernten Stelle berührt. Dann werden die
Bewegungen des schwimmenden Schlittens beispielsweise Ioofach vergrößert als Ausschläge
des Schreibhebels auf der Schreibtrommel aufgezeichnet.
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Bei der Prüfung von Zahnrädern mittleren Gütegrades wird das Übertragungselement
7 so gedreht, daß der Berührungspunkt zwischen dem Wulst oder den Erhebungen auf
seiner Stirnfläche sich etwa in der mittleren Stellung seines Verschiebungsbereiches
befindet. Es kann so beispielsweise eine 25ofache Vergrößerung der Fehleranzeige
eingestellt werden.
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Werden Zahnräder höchster Genauigkeit geprüft, so wird das Übertragungselement
7 so eingestellt, daß der Berührungspunkt zwischen demWulst oder den Erhebungen
auf seiner Stirnfläche mit der ebenen Fläche des Hebels 8 in geringstmöglichem Abstand
von dessen Drehpunkt liegt. Dann werden beispielsweise die Verzahnungsfehler in
soofacher Vergrößerung aufgezeichnet, so daß Achsabstandsänderungen von nur l/oo
mm als Ausschläge von 5 mm Länge im Diagramm erscheinen.
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Diese Veränderung der Empfindlichkeit des Gerätes erweitert die Anwendbarkeit
der Zahnrad-Abwälzprüfgeräte durch Anpassung an die Größe der Verzahnungsfehler.