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Einflankenwälzprüfgerät Die Erfindung betrifft ein Einflankenwälzprüfgerät
für das Prüfen von Zahnradgetrieben, die unter einer bestimmten Achsdistanz stehen.
Das zu prüfende Getriebe besteht normalerweise aus zwei Zahnrädern; es kann aber
auch aus einem zu prüfenden Zahnrad und einem Meisterrad bestehen. Geprüft werden
damit z. B. zuerst die vorwärts treibenden Zahnflanken und anschließend die rückwärts
treibenden Zahnflanken, wobei die Wälzfehler als Suinmenfehler und als Abweichung
von der gleichförmigen Übertragung der Winkelgeschwindigkeit vom einen Prüfrad auf
das andere gemessen werden.
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Eine bekannte Einrichtung zum Prüfen von Zahnrädern einschließlich
Schneckengetriehen nach dem Einfiankenabrollverfahren ist dadurch gekennzeichnet,
daß die miteinander im Eingriff stehenden verzahnten Teile mit mindestens zwei zylindrischen
Meßscheiben vom Übersetzungsverhältnis der Prüflinge in Verbindung stehen und daß
zwei zueinander parallele gerade Lineale, von denen eines in seiner Längsrichtung
verschieblich ist und auf eine Anzeigevorrichtung wirkt, an die auf den Linealen
abrollbaren Meßscheiben andrückbar sind.
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Bei dieser bekannten Einrichtung müssen für jedes zu prüfende Getriebe
die entsprechenden sehr genauen Meßscheiben angefertigt werden, was einen großen
Aufwand und damit ziemliche Kosten verursacht.
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Bei dem Einflankenwälzprüfgerät nach der Erfindung werden diese Nachtile
dadurch beseitigt, daß die Meßscheiben als Basisscheiben mit konstantem Durchmesser
ausgebildet sind, die bei einem anderen Übersetzungsverhältnis der Zahnräder nicht
ausgewechselt werden, und daß die Längsbewegungen der beiden Lineale über einen
auf einem Meßschlitten angeordnetes, entsprechend dem Übersetzungsverhältnis der
Werkstücke winkeleinstellbares Steuerlineal mit darauf geradlinig geführtem Körper
aufeinander abgestimmt sind.
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Durch den Ersatz der vom zu prüfenden Getriebe abhängigen Meßscheiben-
oder Grundkreisscheibenpaare durch zwei Basisscheiben mit konstantem Durchmesser
werden nicht nur die Kosten der jeweils neu zu fertigenden Grund- oder Meßscheiben
eingespart, sondern es ergiht sich auch noch eine ganz wesentlich raschere und einfachere
Bedienung und vor allem raschere und einfachere Umstellung von einem Werkstückpaar
auf ein anderes.
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Es sind auch Prüfgeräte für das Messen des Zahnprofils bei einzelnen
Zahnrädern bekanntgeworden, die wegen der Unabhängigkeit von einer Vielfalt von
Grundkreisscheiben und zur Beeinflussung einer einzelnen Grundkreisscheibe ein 5
inusl ineal verwenden. In diesem Fall ist jedoch nicht eine Abrollprüfung eines
Getriebes möglich, sondern
nur die Prüfung der Zahnflanke eines einzelnen Zahnrades.
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Beispielsweise Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Prüfgerätes
gehen aus den folgenden schematischen Figuren hervor, wobei die Fig. 1 die Seitenansicht
eines Prüfgerätes, auf dem ein außenverzahntes Getriebe mit parallelen Achsen geprüft
wird, zeigt. Einzelne Partien sind zum besseren Verständnis im Schnitt I-I der Fig.
2 gezeigt, die dasselbe Gerät im Grundriß darstellt. Die Fig. 3 zeigt das gleiche
Prüfgerät im Querschnitt III-III der Fig. 2, wobei auch schematisch die elektrische
Schaltung der Elektromagnete dargestellt ist. Die Fig. 4 erklärt die Einstellung
desselben Gerätes im Grundriß für ein Getriebe mit parallelen Achsen, wobei das
eine Rad innenverzahnt ist.
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Die Fig. 5 stellt einen Längsschnitt durch ein Gerät für das Prüfen
von Kegelrädern dar; einzelne Teile sind zur Verdeutlichung im Schnitt V--V der
Fig. 6 gezeichnet. Die Fig. 6 zeigt das gleiche Gerät im Grundriß, wobei die eine
Aufspannspindel im Horizontalschnitt dargestellt ist.
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Auf dem Bett 1 des Einflankenwälzprüfgerätes ist der Meßschlitten
2 mittels den Führungen 3 und 4 verschiebbar angeordnet. Die Aufspannspindel 5 für
das eine Zahnrad 38 des zu prüfenden Getriebes ist senkrecht im Bett 1 gelagert,
während die r2ufspannspindel 6 für das zweite Zahnrad 39 senkrecht im Werkstückschlitten
7 gelagert ist. Der Werkstückschlitten 7 ist parallel zum WIeßschlitten 2 auf dem
Bett 1 mittels Handrad 8 und Spindel 9 versd7iebhar, um die Achsdistanz einzustellen.
Die Achsdistanz des
zu prüfenden Getriebes wird auf der Skala 10
abge lesen. Auf der Aufspannspindel 5 ist die Basisscheibe 12 befestigt. Sie besitzt
einen konstanten, d. h. vom zu prüfenden Rad unabhängigen Durchmesser; das gleiche
gilt auch für Basisscheibe 13 auf der Aufspannspindel 6. Jede der beiden Basisscheiben
12 und 13 ist mit je einem Wälzlineal 14 und 15 schlupffrei verhunden. Die Schlupffreiheit
wird durch elektromagnetische Anpressung erreicht. Das mit der Basisscheibe 12 in
Verbindung stehende Wälzlineal 14 ist senkrecht zur Bewegungsrichtung des Meßschlittens
2 im Bett 1 auf Kugeln 11 geführt. Das mit der Basisscheibe 13 in Verbindung stehende
Wälzlineal 15 ist parallel zur Bewegungsrichtung des Meßschlittens 2 und auf diesem
auf Kugeln 24 geführt. Auf dem Wälzlineal 14 ist ein Bolzen 16 befestigt, auf dem
drehbar der Gleitstein 17 sitzt. Damit ist das Wälzlineal 14 mit dem auf dem winkeleinstellbaren
Steuerlineal 19 geführten Körper 17 gelenkig verbunden. Auf dem MeBaschlitten2 ist
mittels der senkrechten Achse 18 das Steuerlineal 19 drehbar angeordnet. Dessen
Drehbewegung wird über die Achse 18 auch auf den Zeiger 20 übertragen, so daß die
Winkelstellung des Steuerlineals an der zugehörigen und auf dem Meßschlitten 2 befestigen
Skala 21 abgelesen werden kann. Das Steuerlineal 19 besitzt eine gerade Längsnut
22, in der der Gleitstein 17 gleiten kann. Durch den Handgriff 23 kann das Steuerlineal
19 am Meßschlitten 2 fixiert werden, so daß die eingestellte Winkelstellung auch
bei Beanspruchung des Steuerlineals erhalten bleibt. Das Wälzlineal 15 besitzt eine
Aussparung25, in die ein Fühler 26 des Anzeigegerätes 27 greift, wobei das Anzeigegerät
auf dem Meßschlitten 2 befestigt ist.
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Das Anzeigegerät 27 zeichnet die ermittelten Werte ruf einen Registrierstreifen
der Rolle 28. Die Rolle 28 steht über Reibscheiben 29 und 30 mit dem Zahnrad 31
in Verbindung. Das Zahnrad 31 greift in die am Bett 1 befestigt Stange 32, so daß
bei Bewegung des Meßschlittens sich auch die Registrierrolle 28 dreht.
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Das Wälzlineal 15 ist weiter mit einer Nase 33 versehen. Diese Nase
33 steht über Federn 34 und 35 mit einer verstellbaren Stange 36 in Verbindung,
die durch den Handgriff 37 arretiert werden kann. Der Meßschlitten 2 wird über das
Handrad 40 und die Gewindespindel 41 auf dem Bett 1 verschoben.
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Das Einflankenprüfgerät nach den Fig. 1, 2 und 3 funktioniert wie
folgt: Nach Aufspannen der zu prüfenden Räder38 und 39 auf denAufspannspindeln5
und 6 wird die Achsdistanz des Prüfgetriebes über Handrad8 und Spindel9 auf den
Werkstückschlitten7 übertragen und auf Skala 10 abgelesen. Das so eingestellte Getriebe
besitzt ein gewisses Flankenspiel.
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Nun wird das Steuerlineal nach Skala 21 eingestellt und mit Handgriff
23 arretiert. Diese Einstellung wird nach folgender Formel vorgenommen: tg a = D2
z1 (1) tg a = D x (t) Es bedeutet: a = Einstellwinkel des Steuerlineals 19 nach
Skala 21, Ds = Durchmesser der Basisscheibe 13, D2 = Durchmesser der Basisscheibe
12, z1 = Zähnezahl des Zahnrades 39, x2 = Zähnezahl des Zahnrades 38.
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Hierauf wird zur Prüfung der einen Zahnflanke des Getriebes, z. B.
der vorwärts treibenden Flanke, die stange 36 mit den Federn 34 und 35 auf die eine
Seite
verschoben und mit Handgriff 37 arretiert, so daß die Vorwärtsflanken mittels
dieses Federdrucks 34 und 35 über Wälzlineal 15, die Basisscheibe 13 und damit die
entsprechenden Flanken des Zahnrades 39 auf derjenigen des Zahnrades 38 anliegen.
Zur Prüfung der Rückwärtsflanken des Getriebes wird die Stange 36 auf die entgegengesetzte
Seite verschoben, womit die Kraftrichtung des Meßdruckes auf die Zahnflanken gekehrt
wird.
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Um die Summenfehler, d. h. diejenigen Fehler, welche eine Abweichung
von der gleichförmigen Bewegungsübertragung des zu prüfenden Getriebes verursachen,
zu registrieren, wird der Meßschlitten 2 mit Hilfe des Handrades 40 und der Spindel
41 auf dem Bett 1 verschoben. Durch diese T.ängsverschiebung des Meßschlittens 2
wird der Gleitstein 17 in der Längsnut 22 des unter dem Winkel a stehenden Steuerlineals
19 verschoben, wodurch das Lineal 14 eine Bewegung senkrecht zu derjenigen des Meßschlittens
2 erhält. Das Ubersetzungsverhältnis dieser beiden Bewegungen ist entsprechend dem
Übersetzungsverhältnis der Räder 38 und 39 nach Formel 1 gerechnet.
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Durch die Bewegung des Lineals 14 wird die Basisscheibe 12 bewegt.
Die schlupffreie Bewegungsübertragung ist durch die elektromagnetische Erregung
des Lineals 14 über die Leitungen 42 gewährleistet.
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Von der Basisscheibe 12 wird die Drehbewegung über die Aufspannspindel
5 auf das Zahnrad 38 übertragen. das die Bewegung über die zu prüfenden Flanken
auf das Rad 39 leitet. Das Rad 39 dreht über die Aufspannspindel 6 die ebenfalls
über die Leitungen 42 elektromagnetisch erregte Basisscheibe 13, die ihrerseits
das Lineal 15 schlupffrei mitnimmt. Bei theoretisch richtiger Verzahnung macht nun
dieses Lineal 15 genau die gleiche Bewegung wie der auf dem Anzeigegerät 27 und
damit auf dem Meßschlitten 2 gelagerte Fühler 26, der in die Aussparung 25 des Lineals
15 greift. Das Anzeigegerät würde in diesem Falle eine Gerade auf der mit dem Meßschlitten
2 synchron laufenden Registrierrolle 28 aufzeichnen. Wenn durch Flanken-, Rundlauf-
oder andere Fehler die Bewegungsübertragung vom Zahnrad 38 auf das Zahnrad 39 nicht
gleichförmig vor sich geht, dann eilt das Lineal 15 gegenüber dem Fühler 26 vor
oder nach.
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Es ergeben sich daraus Ausschläge des Registriergerätes 27, deren
Größe aus der sich ergebenden Kurve auf der Registrierrolle 28 entnommen werden
kann. Durch die begrenzte Länge des Steuerlineals 19 ist es nicht möglich die Prüfung
über beliebig viele Umdrehungen auszudehnen. An sich genügt jedoch eine einzige
Umdrehung des größeren zu prüfenden Rades 38.
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Eine weitere Anwendung desselben Gerätes ist in Fig. 4 gezeigt, wo
das innenverzahnte Rad 50 auf der Aufspannspindel 5 sitzt und das damit im Eingriff
stehende außenverzahnte Stirnrad 51 und der Aufspannspindel 6. Der einzige Unterschied
gegenüber der Einstellung bei zwei außenverzahnten Stirnrädern, wie in den Fig.
1, 2 und 3 beschrieben, ist der, daß das Steuerlineal 19 in der entgegengesetzten
Richtung, d. h. von der positiven auf die negative Seite, um den Winkel a schräggestellt
wird. Dadurch erhält auch das Lineal 14 die entgegengesetzte Bewegungsrichtung gegenüber
derjenigen bei außenverzahntem Prüfgetriebepaar (wie nach Fig. 1, 2 und 3 beschrieben)
und bei gleich angenommener Bewegungsrichtung des Meßschlittens 2.
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Eine andere Variante des gleichen Erfindungsgedankens stellt das
Einflankenwälzpriifgerät für Kegel- und Hypoidgetriebe nach Fig. 5 und 6 dar.
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Zum besseren Verständnis und der Einfachheit halber sind die Endziffern
der Bezugszahlen der analogen Teile wie bei dem Gerät nach Fig. 1, 2 und 3 gewählt.
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Auf dem Bett 101 des Gerätes ist der Meßschlitten 102 mit Hilfe der
Führungen 103, 104 und mittels Handrad 140 und Gewindespindel 141 verschiebbar angeordnet.
Parallel dazu verschiebbar ist das Wälzlineal 115, durch Kugeln 124 geführt, auf
dem Meßschlitten 102 gelagert. Das Wälzlineal 115 cnthält eine Aussparung 125, in
die der Fühler 126 des auf dem Meßschlitten 102 gelagerten Anzeigegerätes 127 greift.
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Die Registrierrolle 128, die die Aufzeichnungen des Anzeigegerätes
127 aufnimmt, wird durch die Reibscheiben 129 und 130 angetrieben. Mit der Reib
scheibe 130, auf derselben Welle sitzend, ist auch der Zahnkolben 131 verbunden.
Dieser steht im Eingriff mit der auf dem Bett befestigten Zahnstange 132, so daß
bei Verschiebung des AlePlschlittens 102 sich die Registrierrolle 128 synchron dazu
bewegt. Auf dem Wälzlineal 115 befindet sich die Nase 133, auf die die beiden Federn
134 und 135 wirken. Diese wiederum stehen in Verbindung mit der Stange 136. Die
Stange 136 ist verschiebbar und arretierbar durch den auf dem Meßschlitten 102 gelagerten
Handgriff 137. Im schlupffreien Eingriff mit dem Wälzlineal 115 befindet sich die
Basisscheibe 113. Diese hat vom tibersetzungsverhältnis des zu prüfenden Getriebes
138 und 139 unabhängigen Durchmesser. Darin hefinden sich Wicklungen, um den elektromagnetischen
Anpreßdruck hervorzurufen. Der Strom wird durch die Leitungen 142 zugeführt. Die
Basisscheibe 113 ist fest mit der Aufspannspindel 106 verbunden, die waagerecht
im Bett 101 gelagert ist und das zu prüfende Rad 139 aufnimmt.
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Der Meßschlitten 102 enthält die senkrecht darin gelagerte Achse
118, den Zeiger 120 und das damit fest verbundene Steuerlineal 119. Der Zeiger 121
zeigt die Winkelstellung des Steuerlineals auf der Skala 120 an, die auf dem Meßschlitten
102 sitzt. Das Steuerlineal wird durch den Handgriff 123 winkeleingestellt und am
Meßschlitten 102 arretiert. Das Steuerlineal 119 besitzt die Längsnut 122, in der
der Gleitstein 117 gleitet. Der Gleitstein 117 ist auf dem Bolzen 116 drehbar gelagert,
während der Bolzen 116 auf dem Wälzlineal 114 befestigt ist. Das Wälzlineal 114
ist im Bett 101 mittels der Kugeln 111 gelagert und senkrecht zur Verschiebungsrichtung
des Meßschlittens 102 und damit auch zum Wälzlineal 115 verschiebbar. Im Wälzlineal
114 sind Wicklungen eingebaut, die den elektromagnetischen Anpreßdruck zwischen
Wälzlineal 114 und der Basisscheibe 112 ergeben und den schlupffreien Kraftschluß
zwischen diesen beiden Teilen garantieren. Die Stromzuführung zu diesen Wicklungen
geschieht iiber die I,eitungen 142. Die Basisscheibe 112 hat einen konstanten Durchmesser,
der unabhängig ist vom Übersetzungsverhältnis des zu prüfenden Getriebes 138, 139.
Die Basisscheibe 112 ist senkrecht im Bett 101 gelagert; durch sie hindurch ist
gleitend, jedoch in ihr nicht drehbar, die Nabe der kegeligen Übertragungsscheibe
160 geführt. In schlupffreiem Kraftschluß mit der Übertragungsscheibe 160 steht
die entsprechende kegelige Übertragungsscheibe 161, welche zusammen ein Friktionsgetriebe
ergeben. Die Friktionsscheibe 161 ist mit Wicklungen zur elektromagnetischen Anpressung
an der Scheibe 160 ausgerüstet und über die Leitungen 142 mit einem Stromnetz verbunden.
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Der Kegel der Übertragungs- oder Friktionsscheiben 160 und 161, d.
h. des Winkelgetriebes, ist vom Übersetzungsverhältnis des zu prüfenden Getrie-
bes
unabhängig und konstant. Scheibe 161 ist horizontal im schwenkbaren \ATerkstückträger
107 gelagert und nimmt die darin axial verschiebbare Aufspannspindel 105 auf, die
ihrerseits das zu prüfende Kegelrad 138 enthält. Die Spindel 162 verstellt und arretiert
die Aufspannspindel 105 in der Scheibe 161. Der Werkstückträger 107 ist um die senkrechte
Achse schwenkbar, wobei die Schwenkstellung (die dem Achswinkel des zu prüfenden
Kegel- oder Hypoidgetriebes entspricht) auf der Skala 110 ablesbar ist und mit Hilfe
des Handgriffes 164 arretiert wird.
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Bei Prüfung von Hypoidgetriehen wird, um die Achsen der Aufspannspindeln
105 und 106 gegeneinander zu versetzen, der Werkstückträger 107 samt den darin gelagerten
Teilen und der Scheibe 160 mittels der in der Achse 163, die ein Gewinde besitzt
und im Bett 101 axial verschiebbar gelagert ist, angeordneten Gewindespindel 165
in der Höhe verstellt.
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Die Gewindespindel 165 ist axial im Bett 101 gelagert und wird mit
Hilfe des Kegdtriebes 166 und 167 und des Handrades 168 angetrieben. Die Höheneinstellung,
d. h. die Größe der Achsversetzung, ist mittels der angedeuteten Skala 169 ablesbar.
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Die Funktion des Gerätes nach den Fig. 5 und 6 verläuft analog derjenigen
des Gerätes nach den Fig. 1, 2 und 3: Nach Aufspannen der zu prüfenden Räder und
Einstellen des Werkstückträgers 107 auf Achswinkel, der Aufspannspindeln 105 und
106 auf Achsdistanz, bei Hypoidgetrieben Einstellung des Werkstückträgers 107 über
Handrad 168 auf Achsversetzung wird am Handgriff 137 auf die eine oder andere Zahnflanke
der Federdruck der Federn 134 und 135 gegeben. Die Einstellung des Steuerlineals
geschieht nach der Formel: tg D2 z1 tg (2) D1 a = >)2 zu 21 zu ze wenn bedeutet:
a = Einstellwinkel des Steuerlineals 119 nach Skala 121, D1 = Durchmesser der Basisscheibe
113, D2 = Durchmesser der Basisscheibe 112, z, = Zähnezahl des Zahnrades 139, Z2
= Zähnezahl des Zahnrades 138, z = Kegelwinkel der Friktionsscheibe 160.
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Durch Verschieben des Meßschlittens 102 mittels des Handrades 140
wird einerseits der Fühler 126 des Anzeigegerätes 127 mit einer gewissen Gescllwindigkeit
bewegt. Anderseits wird bei theoretisch korrekter Verzahnung des Prüfgetriebes das
Lineal 115 mit derselben Geschwindigkeit bewegt mittels des Gleitsteins 117, des
Wälzlineals 114, der Basisscheibe 112, den Friktionsscheiben 160 und 161, den Prüfrädern
138 und 139 und der Basisscheibe 113. Bei einer Abweichung der Verzahnung von der
Sollform macht sich dies in einer anderen Geschwindigkeit des Wälzlineals 115 gegenüber
dem Fühler 126 bemerkbar, worauf das Anzeigegerät 127 anspricht und den Fehler auf
der sich synchron mit dem Meßschlitten 102 bewegenden Rolle 128 aufzeichnet.
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Es ist nicht notwendig, daß die Basisscheiben unter sich gleiche
Durchmesser besitzen, sondern vielfach vorteilhaft, wenn diese mit verschiedenen
Durchmessern ausgeführt werden, um hessere Gleitverhältnisse zwischen Gleitstein
und Steuerlineal zu erhalten. Maßgebend sind dabei die Bereiche der am häufigsten
verwendeten Ubersetzungsverhältnisse der Prüfgetriebe. Das gleiche gilt für das
kegelige Friktionsgetriebe 129, 130.
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Bei den beiden beschriebenen Ausführungsarten des Einflankenprüfgerätes
wurden für die schlupffreie Übertragung der Kräfte zwischen den Wälzlinealen und
den Basisscheiben elektromagnetische Kräfte benutzt. An Stelle der magnetischen
Haftung können jedoch auch an sich bekannte Rollbänder zur schlupffreien Übertragung
benutzt werden.
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Es ist auch möglich, daß an Stelle der Zeiger 20 und 120 und an Stellen
der Skalen 21 und 121 eine an sich bekannte optische Einrichtung zur Einstellung
der Winkel des Steuerlineals benutzt wird.
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In den Ausführungsbeispielen werden die Meßschlitten 2 und 102 durch
Handrad 40 oder 140 und Gewindespindel 41 oder 141 verschoben. An Stelle der handbetätigten
Verschiebung ist es für gewisse Fälle auch vorteilhaft, wenn an Stelle der bandhetätigten
Verschiebung des Meßschlittens 2 oder 102 eine krafthetätigte Verschiebung eingesetzt
wird, wie z. B. eine hydraulisch oder elektromotorisch betätigte Verschiebung, was
bei automatisch gesteuerten Geräten von Vorteil ist.
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PATENTANSPROCHE: 1. Einflankenwälzprüfgerät für das Prüfen eines
Zahnradgetriebes unter bestimmter Achsdistanz, bei dem die zu prüfenden Zahnräder
mit je einer zylindrischen Meßscheibe in Verbindung stehen und auf den Meßscheiben
zwei gerade Lineale, ohne zu gleiten, abrollen, von denen eines auf eine Anzeigevorrichtung
wirkt, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßscheiben als vom Obersetzungsverhältnis
der zu prüfenden Zahnräder (z. B. 38, 39) unabhängige Basisscheiben (12, 13) niit
konstantem Durchmesser ausgebildet sind und die Längsbewegungen der beiden Lineale
(14, 15) über ein auf einem Meßschlitten (2) angeordnetes, entsprechend dem Übersetzungsverhältnis
der Zahnräder winkeleinstellbares Steuerlineal (22) mit darauf geradlinig geführtem
Körper (17) aufeinander abgestimmt sind.