CH670153A5 - - Google Patents

Description

BESCHREIBUNG

Die Erfindung betrifft ein transportables Gerät zur Prüfung des Zahnflankenprofils sowie zur Positionierung des Gerätes und zum Orientieren des Taststiftes an der Verzahnung für den Prüfvorgang, gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Sie betrifft auch ein Verfahren zur Prüfung des Zahnflankenprofils gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruches 7.

Für die Prüfung von Zahnrädern mit grossen Durchmessern bedient man sich vorzugsweise transportabler Prüfgeräte, damit das Zahnrad direkt in der Verzahnmaschine geprüft werden kann und nicht auf das Prüfgerät umgespannt werden muss. Ausserdem haben transportable Prüfgeräte den Vorteil, dass die Zahnräder auch vor Ort geprüft werden können, das heisst, wenn sie in einer Maschine eingebaut sind. Bei derartigen transportablen Prüfgeräten besteht ein Hauptproblem darin, dass das Gerät in eine definierte Bezugsposition zu dem zu prüfenden Zahnrad gebracht werden muss. Denn nur dann, wenn die Geräteposition relativ zum Zahnrad exakt bekannt ist, kann das Abtasten der Zahnflanken Aufschluss über eventuelle Verzahnungsfehler und deren Ausmass geben.

Der Stand der Technik enthält bereits verschiedene Vorschläge, um das Prüfgerät hinsichtlich des zu prüfenden Zahnrades auszurichten und seine Position zu erfassen. Durch die DE-OS 2 952 497 ist ein Verfahren nebst Vorrichtung bekannt, bei dem das Prüfgerät zunächst so gegenüber dem zu prüfenden Zahnrad ausgerichtet wird, dass die Verstellebene des Orientierungsfühlers senkrecht zur Zahnradachse steht. Danach wird der Orientierungsfühler in eine Zahnlücke eingefahren, bis er an den beiden benachbarten Zahnflanken dieser Zahnlücke anliegt. Sodann wird das Zahnrad unter Mitnahme des Orientierungsfühlers um seine Achse gedreht, wobei die dabei stattfindende Verschiebung des Orientierungsfühlers gemessen und aus diesen Messungen die Position des Orientierungsfühlers bzw. des Prüfgerätes relativ zum Zahnrad errechnet wird. Die Drehung des Zahnrades erfolgt in der Weise, dass der Orientierungsfühler zunächst zum Prüfgerät hin verschoben wird, bis die den Fühler enthaltende Zahnlücke ihren Kulminationspunkt relativ zum Prüfgerät erreicht hat, worauf sich der Orientierungsfühler wieder vom Prüfgerät entfernt. Dieser Umkehrpunkt wird gemessen und hieraus lässt sich in Verbindung mit der ebenfalls gemessenen Ausgangsstellung des Orientierungsfühlers zu Beginn der Drehbewegung die Position des Prüfgerätes relativ zum Zahnrad errechnen. Man erhält so die Koordinaten eines ausgezeichneten Punktes des Prüfgerätes, etwa seines Messfühlers in Bezug auf eine von der Zahnradachse ausgehendes, senkrecht zu ihr verlaufendes Koordinatensystem.

Die Bewegungsumkehr des Orientierungsfühlers im Kulminationspunkt ist jedoch nur schwer messbar. Bei einem Zahnrad von beispielsweise 2 m Durchmesser muss das Rad um etwa 3 mm am Umfang gedreht werden, ehe sich eine Höhenänderung um l^m bemerkbar macht. Das heisst also, dass das Gerät innerhalb dieser 3 mm falsch positioniert wird, was eine fehlerhafte Schräglage der Profilkurve bedeutet, wodurch ein Grundkreisfehler der Profilkurve vorgetäuscht wird, so dass dieses Gerät zur Positionsprüfung nur für Verzahnungen mit geringerer Qualität einsetzbar ist.

Dieselbe Problematik liegt auch dem Gegenstand der DE-OS 2 934 347 zugrunde. Dort werden zwei parallel zueinander angeordnete Auflager verwendet, die gleichzeitig in zwei Lücken des zu prüfenden Zahnrades eingefahren werden. Diese Ausrichtung des Prüfgerätes wird in derselben Weise wie oben beschrieben von eventuellen Eigenfehlern der Verzahnung beeinflusst und unterliegt daher den gleichen prinzipiellen Ungenauigkeiten.

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Schliesslich sind durch die DE-OS 3 125 693 ein Verfahren und eine Vorrichtung bekannt, die zur Positionierung einen schwenkbaren Hebel mit einer Präzisionsmesskugel benutzen, dazu ferner ein Winkelmesssystem und ein Län-genmesssystem sowie zum Prüfen selbst noch einen separaten Kreuzschlitten mit zwei inkrementalen Messsystemen für die X- und Y-Bewegungsrichtung aufweisen.

Hier ist nachteilig die Positionierung des Gerätes mit dem Winkelmesssystem und dem bis zu ca. 400 mm langen Schwenkarm, damit das Gerät auch auf einer breiten Basis zum Zahnrad positioniert werden kann. Je breiter die Basis ist, das heisst je grösser der Schwenkwinkel sein kann, um so genauer ist die Positionierung auf die Prüflingsverzahnung.

Das genaueste Winkelmesssystem hat jedoch nur eine Messgenauigkeit von ± 1,5" und dies entspricht bei einem Radius von 200 mm einer Messungenauigkeit von ±1,5 |im und bei einem Radius von 400 mm, der der Schwenkarmlänge entspricht, einer Messungenauigkeit von ± 1 |xm. Diese Ungenauigkeit des Winkelmesssystems ist entsprechend für das Positionieren des Gerätes nachteilig.

Weiterhin ist dieses bekannte Gerät kostenmässig sehr aufwendig, weil zusätzlich noch ein Kreuzschlitten zum Messen der Profil- und Flankenlinienabweichungen erforderlich ist. Daraus resultieren auch die umfangreiche Baugrösse und das hohe Eigengewicht dieses bekannten transportablen Gerätes.

Ausgehend von dem gattungsbildenden Gegenstand der zuletzt diskutierten DE-OS 3 125 693 liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, das eingangs genannte Gerät hinsichtlich seiner Messgenauigkeit noch zu verbessern, den Einfluss der Eigenfehler der Verzahnung auf die Arbeitsgenauigkeit des Gerätes zu verringern und das Gerät selbst kostengünstiger und mit kleinsten Abmessungen, also als ein werkstattfreundliches transportables Gerät auszubilden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch ein Gerät gemäss Patentanspruch 1 und ein Verfahren gemäss Patentanspruch 7 gelöst.

Diese erfindungsgemässen Massnahmen haben die Wirkung, dass das Prüfgerät mit nur zwei inkrementalen Längs-weggebern auskommt, also nur ein Kreuzschlitten mit in X-und Y-Richtung wirksamen, inkrementalen Wegmesssystemen erforderlich ist, sowohl für den Orientierungs- als auch für den Prüfvorgang. Ein hochgenauer und teuerer Drehwertgeber ist also nicht mehr erforderlich. Auf der anderen Seite ist die Möglichkeit eröffnet, durch das Eintauchen des Orientierungsfühlers nacheinander in verschiedene Zahnlücken statistisch die Zahnlücke für den Prüfvorgang auszusuchen, die die geringste Abweichung von dem der Verzahnungsgeometrie rechnerisch am nächsten kommenden Wert aufweist. Die jetzt nur noch erforderlichen linearen Messwertgebersysteme sind wesentlich genauer als ein Drehwertgeber, womit eine genaue Positionierung des Prüfgerätes möglich geworden ist. Ausserdem ist hiermit ein maschinenintegriertes Messsystem geschaffen, das die Benutzung aller auf der Fertigungsmaschine vorhandenen Schlitten erlaubt. Damit gestaltet sich das erfindungsgemässe Prüfgerät sehr klein und konstruktiv einfach, weshalb es insbesondere im Hinblick auf seine Transportabilität leicht und einfach zu Handhaben ist.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes ergeben sich aus den Merkmalen der Ansprüche 2 bis 6.

Die Erläuterung des Erfindungsgegenstandes und seiner Wirkungsweise soll der besseren Darstellbarkeit halber anhand der beigefügten Zeichnungen erfolgen, mit denen weitere erfindungswesentliche Merkmale geschildert und erläutert werden. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 und 2 den Grundaufbau des erfindungsgemässen

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Gerätes in teilweise geschnittener Seitenansicht und in Draufsicht;

Fig. 3 den Einrichtvorgang des Gerätes tangential zum Prüfling;

Fig. 4 die detaillierte Draufsicht auf ein erfindungsge-mässes Gerät im Zusammenhang mit dem Einrichtvorgang des Gerätes zum Prüfling;

Fig. 5 das Gerät gemäss Fig. 4 im Zusammenhang mit seiner Orientierung zum Prüfling;

Fig. 6 das Gerät gemäss Fig. 4 und 5, vorbereitet zum Flankenprüfen des Zahnrades ;

Fig. 7 eine Abwandlung des Gerätes gemäss Fig. 1 und 2 beim Einrichtvorgang;

Fig. 8 das Gerät gemäss Fig. 7 beim Orientierungsvorgang zum Prüfling;

Fig. 9 das Gerät gemäss Fig. 7 und 8 in Ausgangsposition zum Prüfvorgang und

Fig. 10 eine schematische Darstellung für eine einfachere Ausrichtung des Orientierungsfühlers auf die Drehpunktmitte des Prüflings.

Der nachfolgenden Beschreibung anhand der Zeichnung dürfen folgende aus der Verzahnungstechnik gebräuchliche Werte vorangestellt und erläutert werden, die im Nachfolgenden dann Verwendung finden.

In der Verzahnungsgeometrie bedeuten - ein fehlerfreies Zahnrad vorausgesetzt - :

x: der Teilungswinkel des Zahnrades e : die Winkelabweichung des Prüfgerätes zur Zahnrad-Dreh-achse bzw. zur Maschinentischmitte Mnc: radiales Einkugelmass

Dm: Durchmesser der Tastkugel des Orientierungsfühlers, der genau dem Modul des zu prüfenden Zahnrad derart entspricht, dass bei fehlerfreier Zahnlücke die Orientierungskugel auf dem Teilkreis des Zahnrades in Anlage an die benachbarten Flanken einer Zahnlücke ist die: Durchmesser des Tastkugelmittelpunktkreises gegenüber dem Drehpunkt des zu prüfenden Zahnrades AK: Differenz zwischen zwei Messpositionen des Orientierungsfühlers in Y-Richtung, also radial zum Prüfling Yt: Relativlage des Orientierungsfühlers bzw. der Tasterkugel zum Mittelpunkt des zu prüfenden Zahnrades Xr: Relativlage der Kugel des Orientierungsfühlers bzw. der Kugel des Taststiftes zur Mitte des Maschinentisches bzw. zur Drehachse des zu prüfenden Zahnrades.

Gemäss Figur 1 und 2 ist das transportable Prüfgerät auf den Werkstücktisch 1 einer Zahnradbearbeitungsmaschine aufgesetzt, auf dem es mit dem Gerätegehäuse 2 über drei Stellschrauben 3,4,5 steht und justierbar bzw. nivellierbar ist. Auf dem Gerätegestell 2 befindet sich eine Führungsbahn 6 in X-Richtung, also tangential zum Prüfling, in der in bekannter Weise über Kugelrollenführungen ein erster Schlitten 7 verschiebbar ist. Die Verschiebebewegung bzw. Verschiebelage dieses ersten Schlittens gegenüber dem Gerätegestell ist über einen inkrementalen Längsweggeber 8 erfassbar und mit einem nicht dargestellten Rechner aufnehmbar bzw. von diesem verarbeitbar.

Auf dem Schlitten 7 ist über Kugelrollenführung ein zweiter Schlitten 9 in Richtung auf das Zahnrad bzw. von diesem fort, also in Y-Richtung verschiebbar. Dieser zweite Schlitten trägt ebenso über Kugelrollenführung einen dritten Schlitten 10, der gegenüber dem zweiten Schlitten durch die Kraft einer Feder 11 in Richtung auf das zu prüfende Zahnrad gehalten wird und an seiner zahnradzugewandten Seite einen Orientierungsfühler 12 bzw. einen Messtaster 13 trägt. Bei dem anhand der Fig. 1 und 2 dargestellten Beispiel ist der Schlitten 7 durch einen Stellmotor 14 und der

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Schlitten 9 durch einen Stellmotor 15 bewegbar und einstellbar. Zwischen Schlitten 10 und Schlitten 7 befindet sich ein inkrementaler Längsweggeber 16 zur Erfassung der Position in Y-Richtung, also in Richtung auf das Zahnrad zu bzw. von diesem fort.

Zum Einrichten des Prüfgerätes auf dem Maschinentisch 1 wird dieses auf den Maschinentisch aufgesetzt. Zur Nivellierung des Prüfgerätes weist dieses meist Referenzflächen 20, 21 auf, über die mit Hilfe einer mittels magnetischer Klemmung mit dem Zahnrad verbundenen Messuhr bei gleicher Anzeige auf den Referenzflächen 20 bzw. 21 die Nivellierung des Messgerätes geschieht, wobei zur Einrichtung des Prüfgerätes beispielsweise die Stellschrauben 3,4 herangezogen werden können.

Daran anschliessend wird am zu prüfenden Zahnrad die Messuhr 17 wiederum mittels magnetischer Klemmung so befestigt, dass man bei Drehen des zu prüfenden Zahnrades mit der Messuhr 17 derenTaster mit dem Bolzen 18,19 des Prüfgerätegestelles zusammenwirken lassen kann, die genau parallel zur Bahn 6 der X-Richtung ausgerichtet sind. So lässt sich eine mittige tangentiale Einstellung des Prüfgerätes zum zu prüfenden Zahnrad erreichen, wenn die Anzeigewerte der Messuhr 17 an dem Bolzen 18,19 gleich sind.

Figur 3 zeigt noch einmal vereinfacht die tangentiale Ausrichtung des Prüfgerätes gegenüber dem Prüfling. Hier ist die Messuhr 17 durch magnetische Klemmung fest mit dem Prüfling verbunden und wird entlang der Bolzen 18,19 bewegt. Bei gleichem Anzeigewert der Messuhr 17 ist das Gerätegestell 1 mittig tangential zum Prüfling ausgerichtet.

Diese vorstehend beschriebenen Vorgänge sind bekannt und insofern nur noch einmal der Vollständigkeit halber in zusammengefasster Form wiederholt.

Nachdem das Prüfgerät gegenüber dem zu prüfenden Zahnrad nivelliert und tangential ausgerichtet ist, geht es nunmehr darum, die Positionierung des Gerätes bzw. des Orientierungsfühlers gegenüber dem Prüfling für die Flanken der zu messenden Zahnlücke vorzunehmen. Dazu ist es ausserdem erforderlich, den Kugelmittelpunkt des Orientierungsfühlers bzw. damit dann auch später den Kugelmittelpunkt des Taststiftes genau auf die Drehachse des Prüflings bzw. des Arbeitstisches der Zahnradbearbeitungsmaschine auszurichten.

Dies geschieht in nicht näher beschriebener, weil bekannterweise, mit Hilfe eines im Drehmittelpunkt des Zahnrades angebrachten Eichnormals oder mit Hilfe eines Fluchtgerätes. Im Ergebnis befindet sich dann das Prüfgerät in einer Positionierung, wie sie mehr ins einzelne anhand der Figur 4 dargestellt ist. Unter Verwendung der Bezeichnungen aus den Figuren 1 und 2 ist wieder ersichtlich das Gerätegestell 2 mit dem ersten Schlitten 7 dem zweiten Schlitten 9 und dem dritten Schlitten 10 sowie den Längsmassstäben 8 und 16. Ausserdem ist ersichtlich der Stellmotor 14 für die Bewegung des Schlittens 7 in X-Richtung sowie des Stellmotors 15 für die Bewegung des Schlittens 9 in Y-Richtung und damit des Schlittens 10 unter der Wirkung der Federkraft der Feder 11.

Mehr ins einzelne gehend zeigt Figur 4, dass der Orientierungsfühler 12 am Schlitten 10 über ein Federpaket 22 tangential zum zu prüfenden Zahnrad verschiebbar gelagert ist, wobei mit dem Federpaket ein Messwertgeber 23, beispielsweise in Form eines induktiven Gebers, in Verbindung steht.

Gemäss Figur 4 ist das Prüfgerät entsprechend der vorstehenden Beschreibung vollständig nivelliert und es ist der Orientierungsfühler auf die Drehpunktmitte des Zahnrades bzw. der Zahnradbearbeitungsmaschine ausgerichtet. In dieser Position werden die Längsgeber 8,16 sowie der Messwertgeber 23 auf Null am begleitenden Rechner abgeglichen.

Zu Figur 4 ist noch anzumerken, dass sich zunächst der Schlitten 10 am Schlitten 9 unter der Kraft der Feder 11 in

Anlage an Anschläge 24 in Richtung auf den Prüfling befindet.

Figur 5 zeigt nunmehr, wie die Orientierung des Orientierungsfühlers bezüglich des zu messenden Zahnrades erfolgt.

Hierzu wird die Kugel 12 des Orientierungsfühlers in eine Zahnlücke durch Betätigung des Stellmotoren 14,15 eingefahren, wobei der Schlitten 10 von den Anschlägen 24 abhebt, sobald die Kugel 12 in Anlage an die Flanken der angefahrenen Zahnlücke gerät. Dabei wird die unvermeidliche Querverschiebung des Orientierungsfühlers zunächst durch die Federpakete 22 aufgenommen. Über den Stellmotor 14 wird der Schlitten so lange nachgeführt, bis am Messwertgeber 23 wieder die beschriebene Nullposition erreicht ist. Hierdurch lässt sich mit Hilfe des Längenmess-wertgebers 8 der Wert Xt feststellen. Damit ist der Orientie-rungs- und Positionierungsvorgang für diese Zahnlücke beendet und es kann mit dem Wert Xt und dem radialen Ein-kugelmass Mnc der Nullpunktwinkel <po errechnet werden nach der Beziehung . XT

<Po = arc sin .

MrK

Um nun den Einfluss von durch die Herstellung bedingten Zahnlückenabweichungen auf die Positionierungsgenauigkeit des Gerätes so gering wie möglich zu halten, wird der Orientierungsfühler in mehrere Zahnlücken eingefahren, das heisst, der beschriebene Positionierungsvorgang wird mit mehreren benachbarten Zahnlücken wiederholt. Dabei ergeben sich in Zusammenarbeit mit dem mit dem Prüfgerät verbundenen Rechner und den darin gespeicherten Werten für ein fehlerfreies Zahnrad eine Zahl von Winkeln 8o, die es erlaubt, den Winkel 8o für die beabsichtigte Flankenprüfung auszusuchen, der statistisch gesehen am wenigstens vom wahrscheinlich richtigen Masse abweicht. Beispielsweise können sich ausgehend von einem ersten Orientierungsvorgang bei weiteren angefahrenen Zahnlücken auf der Grundlage des ursprünglichen Wertes Xt unter Berücksichtigung der ja bekannten Geometrie des zu prüfenden Zahnrades Abweichungen in X-Richtung von plus 8 |i,m, plus 2 (im, minus 3 [tm, ergeben, so dass man für den tatsächlichen Prüfvorgang die Zahnlücke verwenden wird, die den Wert plus 2 p.m erbracht hat. Hierzu liegt dann auch der Wert Yt nach der Formel

YT — VMrK Xj fest.

Auf dieser Grundlage ist die der Prüfung zu unterziehenden Zahnlücke ausgesucht und es wird nunmehr der Orientierungsfühler 12 gegen den der eigentlichen Prüfung dienenden Taststift ausgetauscht, wobei die Mitte der beiderseitigen Kugeln und damit die eigentliche Positionierung gegenüber dem Prüfgerät aufrechterhalten bleibt.

Ist dies geschehen, wie in Figur 6 dargestellt, so kann ausgehend von der Prüfposition in der Zahnlücke, die die statistisch geringste Abweichung von den durch den Orientierungsfühler angefahrenen Zahnlücken aufweist, mit Hilfe des nunmehr anstelle des Orientierungsfühlers eingesetzten Taststiftes die Flankenprüfung an einer oder beiden Seiten der so ermittelten Zahnlücke vorgenommen werden. Dazu wird der Taststift mit seinem Mittelpunkt auf den rechnerisch ja feststehenden Mittelpunkt des vorher benutzten Orientierungsfühlers eingestellt. Von dort aus wird unter Berücksichtigung der im Rechner gespeicherten Verzahnungsgeometrie die jeweilige Zahnflanke am Zahnkopf oder am Zahnfuss angefahren. Danach bewegt sich durch schrittweise Steuerung mittels der Stellmotoren 14,15 der Taststift entlang der zu prüfenden Zahnflanke entsprechend der im

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Rechner gespeicherten Sollform der Flanke, wobei Abweichungen von dieser Sollform, das heisst also Istwerte der tatsächlich abgefühlten Flanke über den Messwertgeber 23 ausgegeben werden.

Soweit eine Flankenlinienprüfung erwünscht ist, findet diese senkrecht zur Zeichenebene der Figur 6 entlang der Zahnflanke statt. Ausgehend von der vorbeschriebenen Orientierung des Taststiftes und im Vergleich zu der im Rechner gespeicherten Form des Zahnflankenverlaufs. Dies ist alles bekannt und bedarf daher nicht der näheren Beschreibung.

Die Figuren 7 bis 9 zeigen eine geänderte Ausführungsform des Prüfgerätes. Hier ist auf dem Gerätegestell 30 in der beschriebenen Weise ein Schlitten 31 tangential zum Prüfling, also in X-Richtung verschiebbar, auf dem in auf den Prüfling zu gerichteter Weise, also in Y-Richtung ein zweiter Schlitten 32 verschiebbar geführt ist, der wiederum einen dritten Schlitten 33 zu sich parallel verschiebbar enthält. Der Schlitten 33 trägt den Orientierungsfühler 34 mit seiner endständigen, dem Modul des Zahnrades entsprechenden Kugel. Der Schlitten 31 ist gegenüber dem Gerätegestell über einen inkrementalen Längsgeber 35 orientierbar bzw. seine Einstellung ist durch diesen Längsgeber feststellbar und auf den Rechner übertragbar, während die Position des dritten Schlittens 33 gegenüber dem ersten Schlitten 31 über den inkrementalen Längsgeber 36 für den Rechner erfassbar ist. Der zweite Schlitten 32 ist mit Hilfe eines Stellmotors 37 in Richtung auf das Zahnrad und von diesem fort bewegbar. Der dritte Schlitten 33 befindet sich unter der Kraft einer Feder 38 in Anlage an Anschläge 39 des zweiten Schlittens 32.

Figur 7 zeigt den Zustand des Prüfgerätes nach dessen Nivellierung und der Orientierung des Orientierungsfühlers 34 auf die Drehmitte des Zahnrades, wie dies vorher anhand der Figuren 1 bis 4 beschrieben wurde.

Nunmehr wird gemäss Figur 8 eine Zahnlücke mit dem Orientierungsfühler 34 angefahren, in dem der Schlitten 31 von Hand in X-Richtung in die entsprechende Position bewegt wird und der Schlitten 32 mit Hilfe des Stellmotors 37 so lange in Richtung auf das zu prüfende Zahnrad bewegt wird, bis der Schlitten 33 von den Anschlägen 39 abhebt und somit die Orientierungskugel 34 sich in Anlage an beiden Flanken der angefahrenen Zahnlücke unter der Kraft der Feder 38 befindet. In dieser Position ergibt sich aus den Werten Xt und dem theoretisch richtigen radialen Einkugel-mass MrK wiederum der Winkel 8o als Orientierung für einen eventuellen Prüfvorgang. Nach diesem Orientierungsvorgang werden benachbarte Zahnlücken in der bereits vorher beschriebenen Weise ebenfalls angefahren und es wird der dortige Winkel ôo ermittelt, um dann für den endgültigen Prüfvorgang den günstigsten Winkel 5o, das heisst die am wenigstens fehlerbehaftete Zahnlücke zu ermitteln.

Ist diese Zahnlücke festgelegt, so wird darin der Orientierungsfühler 34 eingefahren, woraufhin der Schlitten 31 gegenüber dem Gerätegestell 30 verklemmt wird. Nunmehr kann durch einfaches Zurückfahren der Schlitten 32,33 mit Hilfe des Stellmotors 37 und nachfolgendes Ersetzen des Orientierungsfühlers 34 durch den Taststift 39a gemäss Figur 9 mit Hilfe des In Y-Richtung wirksamen inkrementalen Längsgebers 40 die Einstellung des Messtasters 39a auf die Ausgangsposition für die Flankenmessung gebracht werden. Sobald diese Ausgangsposition erreicht ist, wird der Schlitten 31 gegenüber dem Gerätegestell 30 entklemmt und es erfolgt durch Einschaltung einer der Federn 32,33, die den Schlitten 31 beaufschlagen, eine Anlage des Taststiftes 39 in Richtung auf die zu prüfende Zahnflanke. Diese Zahnflanke wird dann durch den Taststift 39a unter der Wirkung der Federkraft 32 bzw. 33 mit Hilfe des inkrementalen Weggebers 40 schrittweise abgefahren, wobei die sich ergebenden Mess-

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werte mit den im Rechner gespeicherten theoretisch richtigen Messwerten über den Längswertmessgeber 34 verglichen werden und Abweichungen als Fehler ausgegeben werden.

Bei den vorstehend beschriebenen Vorrichtungen ist also gemeinsam: Es wird nach Positionierung (Nivellierung und Einrichtung) des Prüfgerätes anhand einer ersten Zahnlücke mit Hilfe des Orientierungsfühlers eine Position für den später einzusetzenden Taststift ermittelt und es werden dazu am Rechner die Koordinaten in zum Prüfling tangentialer und radialer Richtung festgelegt. Danach werden durch Anfahren weiterer Zahnlücken mit Hilfe des Orientierungsfühlers unter Berücksichtigung der Geometrie des zu prüfenden Zahnrades weitere Prüfpositionen an anderen Zahnlücken ermittelt. Aus diesen unterschiedlichen ermittelten Prüfpositionen wird die statistisch günstigste, das heisst, statistisch am wenigsten fehlerbehaftete Prüfposition ausgewählt. Auf diese Prüfposition wird nach Auswechseln des Orientierungsfühlers durch den Taststift der Taststift eingefahren. Ausgehend von dieser Position wird der Taststift entlang der im Rechner gespeicherten fehlerfreien Form der zu prüfenden Flanke geführt und es wird die Abweichung der Taststiftposition gegenüber dieser fehlerfreien Flankenform durch den Rechner aufgenommen und ausgegeben. Dies geschieht in bekannter Weise durch Bewegung des Taststiftes in X- und Y-Richtung, wobei im Falle der Figuren 4 bis 6 beide Bewegungen motorgesteuert sind, während im Falle der Figuren 7 bis 9 nur die Y-Richtung schrittweise gesteuert wird, während die X-Richtung sich durch die Wirkung einer der Federn 32,33 ergibt.

Beiden dargestellten Ausführungsformen ist gemeinsam, dass die Bewegbarkeit des dritten Schlittens 10 bzw. 33 gegenüber dem zweiten Schlitten 9 bzw. 32 unter der Federkraft 11 bzw. 38 dazu dient, den Orientierungsfühler in Anlage an die angefahrene Zahnlücke begleitenden Zahnflanken zu bringen. Ist der Orientierungsfühler durch den Taststift ersetzt, so wird die Startposition für den Prüfvorgang bei Anlage des Schlittens 10 bzw. 33 gegen die Anschläge 24 bzw. 39 angefahren, was hinsichtlich der Positionierung des dritten Schlittens im Hinblick auf den inkrementalen Längsgeber 16 bzw. 40 keinen Unterschied macht.

Die erfindungsgemässe Vorrichtung so, wie sie anhand der Figuren 1 bis 9 beschrieben wurde, erlaubt es auch, mit Hilfe des verbundenen Rechners die Lagebestimmung der Kugel des Orientierungsfühlers zur Prüflingsdrehachse (Maschinentischmitte) durchzuführen, so dass eine Einstellung der Kugel des Orientierungsfühlers auf die Maschinentischmitte mit Hilfe eines Eichnormals oder mit Hilfe eines Fluchtgerätes entfallen kann. Dies sei anhand der Figur 10 im nachfolgenden beschrieben.

Zur rechnergestützten Lagebestimmung der Kugel des Orientierungsfühlers bezüglich der Zahnraddrehachse wird die Kugel 12 bzw. 34 zum Beispiel in zwei Zahnlücken 45,46 des Prüflings eingefahren. Am inkrementalen Längsgeber 8 bzw. 35 wird die Wegstrecke X (von X' bis X") gemessen und mit dem inkrementalen Längsgeber 16 bzw. 36 für den Y-Weg die Kugeleindringtiefe AK der Differenz der beiden Prüfpositionen in den Zahnlücken 45 und 46 entspricht. Damit ist der Prüfvorgang abgeschlossen und die Wegstrecke X und das Mass AK sind gemessen. Es folgt nun die rechnergestützte Lagebestimmung der Kugel des Orientierungsfühlers zur Zahnraddrehachse. Ausgehend von den eingangs genannten Werten aus der Verzahnungsgeometrie errechnet sich das radiale Einkugelmass MrK wie :

MrK. = 1/2 • (die + DM)

cos a t db dK = d

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dabei bedeuten:

at = Stirneingriffswinkel aKt = Profilwinkel mit Stirnschnitt am Kreis durch den

Kugelmittelpunkt db = Grundkreisdurchmesser

Die Winkelabweichungen zur Zahnrad-Drehachse oder zur Maschinentischmitte e errechnet sich:

AK

e =arctang

X

XTn = sin t ± e • MrK Das Mass Y-m =

oder Yxn = cos x ± e • Mfk

Der Startwinkel <p0 zum koordinatenmässigen Abtasten und Prüfen des Profils ist:

(Po = T ± 8

oder cpo = arc sin

MrK

Die vorbeschriebene Vorrichtung eignet sich selbstver-s ständlich auch zur Prüfung der Flankenlinienform, wozu in bekannter Weise der Taststift zusätzlich in zum Gerätegestell senkrechte Richtung bzw. senkrecht zu der Dastellung in den Figuren 2,4 bis 10 neben der entsprechenden Durchführung von Schritten in der X-Richtung und Y-Richtung ver-lo schiebbar ist. Die bei dieser Abtastung ermittelten Werte werden mit den im Rechner gespeicherten theoretisch richtigen Werten verglichen. Abweichungen werden als gemessene Werte mit Hilfe des Gebers 23 bzw. des inkrementalen Massstabes 35 erfasst. Auch hier geschieht die Prüfung bei 15 stillstehendem Zahnrad.

Zu erwähnen sei noch, dass bei der vorstehend anhand der Figur 10 erläuterten rechnerischen Ermittlung die Begriffe XTn bzw. Ytü verallgemeinert sind. Man stelle sich hier die jeweilige Einsetzung der Ziffern 1 bzw. 2 für den Buchsta-20 ben n vor.

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5 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

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1. Transportables Gerät mit einem Gerätegestell und mit einem Taststift zur Prüfung des Zahnflankenprofils und der Zahnflankenlinien von Zahnrädern auf Verzahnmaschinen oder Zahnflankenschleifmaschinen sowie mit einem Orientierungsfühler zur Positionierung des Gerätes und zum Orientieren des Taststiftes an der Verzahnung für den Prüfvorgang, wobei das Gerätegestell unter Bezug auf den Maschinenschlitten oder Werkstücktisch der Maschine durch Stellmittel nivellierbar und winkelgerecht zur Prüflingsverzahnung ausrichtbar ist und auf einem zum Zahnrad tangential verfahrbaren ersten Schlitten einen rechtwinklig zur Bahn dieses ersten Schlittens radial in Richtung auf das Zahnrad zu und von diesem fort motorgetrieben verfahrbaren zweiten Schlitten trägt, über den der kugelförmige Taststift zur Durchführung der Prüfung bei ortsfestem beziehungsweise stillstehendem Zahnrad bewegbar ist, und wobei der mit einer endständigen, dem Zahnradmodul entsprechenden Kugel versehene Orientierungsfühler zur Ermittlung der Geräteposition in verschiedene Zahnlücken einfahrbar ist und mit einer Rechenvorrichtung des Gerätes in Verbindung steht, der die Tangential- und Radialposition des Orientierungsfühlers über in diesen Richtungen wirksame inkrementale Weggeber übermittelbar beziehungsweise durch die die Bewegung des Taststiftes über die Weggeber steuerbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem zweiten Schlitten (9,32) ein dritter Schlitten (10,33) zum zweiten Schlitten parallel gegen eine auf den Prüfling zu wirkende Federkraft (11,38) verschiebbar gelagert ist, dass der dritte Schlitten gegenüber dem ersten Schlitten (7,31) mit dem Weggeber (16,36) für seine Radialposition gegenüber dem ersten Schlitten zusammenwirkt, dass der dritte Schlitten bei der Ermittlung der Geräteposition den Orientierungsfühler (12,34) trägt und dass nach dieser Ermittlung für den Prüfvorgang der Orientierungsfühler gegen den Taststift (13,39a) bei Erhaltung des Kugelmittelpunktes ausgewechselt ist.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Schlitten (7) gesteuert durch die Rechenvorrichtung mittels eines Stellmotors (14) verfahrbar ist.

3. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Orientierungsfühler (12) am dritten Schlitten (10) über ein Federpaket (22) quer zur Bewegungsrichtung des dritten Schlittens bewegbar und seine derartige Bewegung über einen Geber (23) an die Rechenvorrichtung übermittelbar ist.

4. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Schlitten (31) gegenüber dem Gerätegestell (30) zwischen beidseits auf ihn schaltbare Federn (32', 33') verschiebbar ist.

5. Gerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Schlitten (32) mit dem ersten Schlitten (31) verklemmbar ist.

6. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschiebbarkeit des dritten Schlittens (10,33) gegenüber dem zweiten (9,32) unter der Federkraft (11,38) in Richtung auf das Zahnrad zu durch wenigstens einen Anschlag (24,39) zwischen zweitem und drittem Schlitten begrenzt ist.

7. Verfahren zur Prüfung des Zahnflankenprofils und der Zahnflankenlinien von Zahnrädern mit einem Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass aus den verschiedenen Orientierungsfühlerpositionen bei verschiedenen Zahnlücken die statistisch günstigste, am wenigsten fehlerbehaftete Zahnlücke zur Positionierung des Gerätes und für die Durchführung des Prüfvorganges herangezogen wird.