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Vorrichtung zum Prüfen von Zahnflanken schräg verzahnter Räder
Die
Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Prüfen der Zahnflanken schräg verzahnter
Räder mittels eines Tasters, der gegenüber dem Prüfling sowohl durch Abwälzzylinder
und Wälzlineal längs des Evolventenprofils als auch durch Mittel, zu denen eine
in einer zur Abwälzzylinderachse und zum Wälzlineal parallelen Ebene liegende, zur
Prüflingsachse einstellbar geneigte Gleitführung gehört, längs einer schraubenförmigen
Mantellinie der Zahnflanke geführt ist.
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Die' bekannten Vorrichtungen dieser Art besitzen den Nachteil, daß
das Prüfen von Zahnrädern mit verschieden großem Grundkreisdurchmesser, wenn hierbei
sowohl das Evolventenprofil als auch die Zahnschräge getrennt und unabhängig voneinander
geprüft werden sollen, eine Auswechslung des Wälzzylinderlagers erfordert. Während
zwar für die Prüfung der Schraubenlinie Wälzzylinder beliebigen Durchmessers innerhalb
der Größe des Zahnrades benutzt werden können, muß für die Prüfung des Evolventenprofils
die Bedingung erfüllt sein, daß der Abwälzzylinder denselben Durchmesser hat wie
der Grundkreis des Prüflings. Darum muß man bei der bekannten Prüfvorrichtung verschiedene
Abwälzzylinder vorrätig halten und jeweils denjenigen aussuchen, dessen Größe der
vorstehend erläuterten Bedingung entspricht.
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Bei einer dieser bekannten Vorrichtungen läßt sich das Auswechseln
des Wälzzylinders beim Prüfen des Evolventenprofils von Zahnrädern verschiedenen
Grundkreisdurchmessers zwar durch eine gleichzeitige .Verschiebung des Tasters in
tangentialer und radialer Richtung vermeiden.
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Hierbei bewegt sich der Taster jedoch längs einer
Schraubenlinie
und nicht in einer zur Priiflingsachse senkrechten Ebene, so daß die ermittelten
Werte des Evolventenprofils auch von der Zahnschräge abhängig sind. Um das Evolventenprofil
allein zu ermitteln, sind dann noch zusätzliche Umrechnungen erforderlich.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht demgegenüber darin, bei einer Vorrichtung
der eingangs genannten Art das Auswechseln des Wälzzylinders beim Prüfen von Zahnrädern
verschiedenen Durchmessers auch dann zu vermeiden, wenn das Evolventenprofil und
die Zahnschräge getrennt und unabhängig voneinander geprüft werden sollen, und dies
direkt und auf einfache Weise bei einfachem Aufbau des Geräts zu ermöglichen.
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Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß ein parallel
zum Wälzlineal bejeglicher Hilfsschieber durch die geneigte Gleitführung antreibbar
und mit dem Wälzlineal durch einen Übersetzungshebel verbunden ist, dessen Übersetzungsverhältnis
entsprechend dem Verhältnis der Durchmesser des Abwälzzylinders und des Grundkreises
des Prüflings einstellbar ist.
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Bei Vorrichtungen, die lediglich zum Prüfen des Evolventenprofils
dienen, ist es bereits bekannt, für verschieden große Zahnräder ein und denselben
Abwälzzylinder in Verbindung mit einer Hebelübersetzung zu verwenden, welche die
Drehung des Abwälzzylinders im Verhältnis der Durchmesser vom Grundkreis und Zylinder
reduziert auf die Meßorgane überträgt.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht.
Es zeigt Fig. I eine schematische Darstellung der Prüfvorrichtung im Grundriß mit
schaubildlich dargestellter geneigter Gleitführung, Fig. 2 einen teilweise im Schnitt
nach den Linien II-II der Fig. 3 gehaltenen Aufriß der P rüfvorrichtung, Fig. 3
den Grundriß der Prüfvorrichtung mit nur teilweise dargestelltem Prüfling und Fig.
+ einen schematischen Aufriß einer abgeänderten Ausführungsform, bei welcher der
Taster auf dem Träger der Führungsbahn angeordnet ist.
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Auf einer lotrechten Spindel X sind sowohl der Abwälzzylinder » bzw.
5 als auch das zu prüfende Zahnrad 4 befestigt, dessen Durchmesser denjenigen des
Abwälzzylinders etwa um das Doppelte übertrifft. Das Gestell der Maschine enthält
Gleitführungen F für ein Wälzlineal 6, für einen sich parallel dazu erstreckenden
Hilfsschieber II und für einen ebenfalls parallel hierzu verlaufenden waagen rechten
Schlitten, der einen lotrechten Ständer trägt. Der Ständer hat eine lotrechte, zur
Spindel X parallele Gleitführung, auf welcher ein Schlitten läuft. Dieser Schlitten
trägt sowohl das Lager für eine drehbare Nutenscheibe 15 als auch das Lager für
einen Taster 22, der eine zu prüfende Zahnflanke des Zahnrades 4 berührt. Die Schwenkachse
des Tasters verläuft parallel zur Spindel X, während die waagerechte Schwenkachse
der Nutenscheibe 15 die Spindel X rechtwinklig kreuzt. Die Scheibe hat eine in Durchmesserrichtung
verlaufende Nut, mit welcher sie auf einem Stein 14 gleiten kann. Dieser Stein sitzt
schwenkbar an dem Hilfsschieber I I. Dieser Hilfsschieber I I, der parallel zum
Wälzlineal 6 beweglich ist, ist mit diesem Wälzlineal durch einen Übersetzungshehel
7 verbunden und hat zu diesem Zweck einen Zapfen I0, an welchem der Hebel 7 schwenkbar
befestigt ist.
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Der Hebel hat ferner einen Schlitz, welcher auf einem in festem Abstand
von der Spindel X vorgesehenen Zapfen 8 gleiten kann. Das Wälzlineal 6 hat einen
Zapfen 9, der ebenfalls in diesen Schlitz des Hebels 7 eingreift. Der Zapfen 10
und die Spitze des Tasters 22 liegen beide auf einer an den Grundkreis G des Prüflings
gelegten, zum Schlitten 6 parallel verlaufenden Tangente E. Daher entspricht das
Übersetzungsverhältuis des Hebels 7 dem Verhältnis der Radien rW und rG des Alowälzzylinders
W und des Grundkreises G des Prüflings.
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Die drehbare Nutenscheibe 15 wird mit Hilfe einer Teilung I6 so eingestellt,
daß ihre Nut eine zur Spindel X, also zur Führungsachse geneigte Führungsbahn bildet,
deren Neigungswinkel dem am Grundkreis G gemessenen Zahnschrägewinkel ßo entspricht.
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Wenn der in Fig. I nicht näher dargestellte, sowohl den Taster 22
als auch die Nutenscheibe I5 tragende Schlitten auf dem ruhenden Ständer parallel
zur Spindel X verschoben wird, so treibt diese geneigte Gleitführung 14, 15 den
Hilfsschieber ii an. Dieser verschwenkt den Hebel 7, welcher seinerseits das Abwälzlineal
6 verschiebt, wodurch der Abwälzzylinder 5 in Drehung versetzt wird. Durch die Spindel
X wird diese Drehung auf das zu prüfende Werkstück 4 übertragen. Diese Drehung ist
so bemessen, daß der Taster 22 längs einer schraubenförmigen Mantellinie der Zahnflanke
an dieser entlanggleitet. Etwaige Abweichungen dieser WIantellinie von der theoretisch
richtigen Schraubenform führen zu Verschwenkungen des Tasters 22 und werden daher
auf einer Trommel 23 registriert, die auf dem senkrechten Schlitten angebracht ist.
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Bezeichnet man den Bogenweg gemessen am Umfang des Abwälzzylinders
mit vW, den Bogenweg gemessen am Grundkreis des Priiflings mit vG, die Verschiebung
des Wälzlineals 6 mit « und die Verschiebung des Hilfsschiebers 1 1 mit b, so gilt
die Formel rW a vW rG b v0 Ferner gilt für den BogenwegvZ eines beliebigen zwischen
Fußkreis G und Kopfkreis K des Prüflings liegenden Kreises Z die folgende Formel,
wenn der Radius des Kreises Z mit r bezeichnet wird: vZ r vW rW Solange die Spindel
X und der Ständer relativ zueinander stillstehen, wird daher bei der Aufundahverschiebung
des den Taster tragenden, auf dem
Ständer gleitenden Schlittens
die Tasterspitze stets längs einer Schraubenlinie der Zahnflanke geführt, gleichgültig,
auf welchem Kreis Z sich die Schraubenspitze befindet. Durch relative Verschiebung
des Ständers und der Spindel X längs des Wälzlineals 6 kann man den Taster auf jeden
beliebigen Kreis Z einstellen und daher die richtige Schräge der gesamten Zahnflanke
prüfen.
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Außerdem aber gestattet das Gerät in bekannter Weise die Prüfung
der Evolvente. Denn wenn zwar der lotrecht verschiebbare Schlitten auf dem Ständer
feststeht, aber der Ständer parallel zum Wälzlineal 6 verschoben wird, dann wird
dabei in bekannter Weise der Taster längs der Evolvente des Zahnprofils geführt.
Das kommt dadurch zustande, daß der Ständer den an ihm lotrecht verschiebbaren Schlitten
und die daransitzende Nutenscheibe 15 mitnimmt, die ihrerseits den Hilfsschieber
1 1 mitnimmt. Dieser bewirkt eline Verschwenkung des Hebels 7, was in der beschriebenen
Weise zu einer Drehung des Prüflings führt. Dabei gleitet das Zahnprofil am Taster
22 vorbei, so daß dieser etwaige Abweichungen des Zahnp rofil s von der Evolventenform
aufzeichnet.
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Das Gerät ist im einzelnen in den Fig. 2 und 3 wiedergegehen.
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Das Bett 1 hat zwei waagerechte, zueinander rechtwinklig verlaufende
Gleitbahnen 35 und 36.
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Auf der Gleitbahn 36 ist ein Schlitten 2 geführt; dieser ist mit Lagern
37 und 38 für die lotrechte Spindel 3, mit dem lotrechten Zapfen 8 des Hebels 7
und auf der der Gleitbahn 35 zugewandten Seite mit einem Ansatz 2 « versehen, auf
dessen Unterseite eine zu der Gleitbahn 35 parallel verlaufende Gleitführung angeordnet
ist. In dieser gleitet das Wälzlineal 6, das in der beschriebenen Weise den in den
Schlitz des Hebels 7 eingreifenden Zapfen 9 trägt und am Abwälzzylinder anliegt.
Dieser hat die Gestalt einer sektorförmigen Scheibe 5, die am unteren Ende der Spindel
3 befestigt ist und mit dem Lineal 6 durch Wälzbänder 24 verbunden ist.
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Um einen leichten Lauf zu gewährleisten, gleitet das Lineal 6 in seiner
Gleitführung im Ansatz 2 a am besten mit Hilfe von Kugeln. Das oberhalb der Lager
37. 38 nach oben herausragende Ende der Spindel 3 hat einen Bund 39. gegen den sich
eine drehbar, aber spielraumfrei auf der Spindel gelagerte Buchse 29 legt. Diese
Buchse kann auf der Spindel mit Hilfe einer gerändelten Mutter 30 festgeklemmt werden,
die auf das obere, mit Gewinde versehene Ende der Spindel 3 aufgeschraubt ist und
auf die Buchse 29 drückt. Auf dieser Buchse 29 ist das zu prüfende Zahnrad 4 befestigt.
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Die Verstellung des Schlittens 2 auf der Gleitbahn 36 erfolgt durch
eine im Bett I gelagerte waagerechte Schraubspindel 25 mit einem Handrad 41.
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Diese Spindel greift in eine am Schlitten 2 befestigte Mutter 42 und
gestattet eine solche Einstellung des Schlittens 2, daß jeweils die Achse X der
Spindel 3 um den Grundkreisradius rG des Prüflings von der Tangente E (Fig. I) entfernt
ist. Das Maß rG kann man dabei an der Teilung 3I ablesen, die an dem Bett I vorgesehen
ist und mit einem am Schlitten 2 vorgesehenen Zeiger 46 zusammenwirkt.
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Der Schlitten 2 bildet also das Mittel, um die Prüfvorrichtung dem
jeweiligen Durchmesser des Prüflings 4 entsprechend einzustellen.
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Auf der waagerechten Gleitbahn 35 des Bettes gleitet ein Schlitten
I9', der aus einem Stück mit einem Ständer 19 besteht und zum Zwecke seiner Verschiebung
auf seiner Unterseite mit einer Mutter 43 versehen ist, in die eine Schraubspindel
26 eingreift. Diese Schraubspindell, die parallel zur Gleitbahn 35 verläuft, ist
im Bett I drehbar gelagert und trägt ein Handrad 28.
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An dem Schlitten Ig! ist eine Kugelrinne 12 befestigt, die parallel
zur Gleitbahn 35 verläuft und der Führung des Hilfsschiebers 11 dient. Es ist dies
der Hilfsschieber, der, wie mit Bezug auf Fig. I erläutert, sowohl den Lagerzapfen
10 für den Hebel 7 als auch einen kräftigen, aufwärts ragenden Arm I3 trägt, an
welchem, um eine waagerechte Achse schwenkbar, der Nutenstein 14 gelagert ist.
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Der Ständer 19 hat sowohl eine lotrechte Gleitbahn 44 als auch Lager
für eine parallel dazu verlaufende Schraubspindel 27, an der ein Handrad 45 befestigt
ist. Auf der Gleitbahn 44 läuft ein Schlitten 20. Es ist dies der Schlitten, der,
wie bereits beschrieben, sowohl den Taster 22 als auch die Nutenscheibe 15 trägt.
Diese hat einen Zapfen, der in einem Ansatz des Schlittens 20 drehbar gelagert ist
und mit einer Scheibe starr verbunden ist, auf welcher eine Präzisionsmeßteilung
I7 angeordnet ist. Diese kann man mit Hilfe eines Mikroskops I8 ablesen, so daß
sich die Nutenscheibe 15 sehr genau auf den Zahnschrägwinkel einstellen läßt. Die
Spindel 27 dient der Schlittenverstellung.
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Der Schlitten 20 ist ferner mit Lagerbocken, in denen die Schreibtrommel
23 gelagert ist, und mit einem Gehäuse 2I für die Aufnahme der Lagerung des Tasters
22 versehen. Der Antrieb der Trommel 23 erfolgt durch nicht näher gezeigte Mittel
in Abhängigkeit von der Verschiebung der Schlitten I9' oder 20, je nachdem ob das
Zahnprofil oder die Schraubenlinie des Prüflings gemessen werden soll.
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Das beschriebene Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem in
Fig. 1 dargestellten Schema noch dadurch, daß aus konstruktiven Gründen die Achsen
der Zapfen 8, 9 und 10 um den in Fig. 2 mit a' bezeichneten Betrag gegenüber den
in Fig. I gezeigten Stellungen versetzt angeordnet sind, was auf die Wirkung keinen
Einfluß hat.
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Das heschriebene Ausführungsbeispiel kann in mannigfacher Weise abgeändert
werden. So ist es möglich, die Lager der Schreibtrommel 23 und das Tastergehäuse
21 an einem gemeinsamen Träger 31' (Fig. +) zu befestigen, der auf dem Schlitten
20 verstellbar angebracht ist. Diese Verstellung erfolgt parallel zur Spindelachse
X mittels einer durch Handrad 32 drehbaren Schraubspindel, die in dem Schlitten
20 drehbar gelagert ist und in eine am Träger 31' befestigte Mutter eingreift.
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Während beim beschriebenen Ausführungsbeispiel das ortsfeste Bezugssystem
vom Bett I gebildet wird, kann die beschriebene Vorrichtung auch so abgeändert werden,
daß irgendein anderes
Element das ortsfeste Bezugssystem bildet,
z. B. der Schlitten 19. Dieser wird dann als Bett ausgestaltet, auf welchem der
Träger der Führungsbahn 36 parallel zur Wälzgeraden 6 verstellbar ist.
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Ferner könnten die Schraubspindeln 26 und 27 mit einem gemeinsamen
Antrieb, z. B. einem Handrad oder einem Elektromotor, durch ein- und ausrückbare
Kupplungen einzeln kuppelbar sein. Auch können Einrichtungen getroffen werden, um
zeitweise den Hilfsschieber II statt des Schlittens I9' anzutreiben. In diesem Falle
geht der Antrieb des Hebels 7 und der Nutenscheibe 15 vom Hilfsschieber II aus.
Schließlich könnte die Zustellung von Prüfling und Taster durch eine Verschiebung
des Schlittens 19' senkrecht zum Wälzlineal 6 erfolgen.