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B e s c h r e i b u n g
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Die Erfindung betrifft ein stufenlos einstellbares Evolventen- und
Zahnschren-Prüfgerät mit mechanisch arbeitender Getriebekette zwischen Meßtaster
und Prüfrad.
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Damit geht sie von einen Stand der Technik aus, wie er beispielseise
in DT-PS 12 94 033 beschrieben wird.
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Da die EntwicklunX, in der Antriebstechnik zu immer höheren Leistungen
und damit zu immer größeren und schwereren Zahnrädern fÜhrt, ergibt sich die Notwendigkeit,
Zahnräder mit einem Durchmesser von mehr als 2000 mm genauer als bisher messen zu
können. Die herkömmlichen angewendeten Meßverfahren beschränken sicn auf Sammelfehlerprüfungen
mit bekanntlich geringer Aussagekraft und auf Einzelfehlerprüfungen mit tragbaren
Geraten, zum Beispiel gemäß DT-PS 10 41 265.
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Der Aufwand und die Genauigkeit dieser Geräte genügen aber nicht den
Anforderungen, die heute bei der Evolventen-und Zahnschrägenprüfung gestellt werden
müssen. Dagegen können auf den bekannten Meßmaschinen, insbesondere auf solchen
mit stufenloser Grundkreiseinstellung (DT-PS 976 912, DT-PS 12 94 033, DT-PS 22
05 821), die diese Forderungen vom Prinzip her erfüllen, nur Stirnräder bis maximal
1600 mm Durchmesser und mit Gewichten bis ca. 40 kN gemessen werden.
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Lediglich durch größere Dimensionierung dieser mechanisch arbeitenden
Geräte kann das Problem nicht gelöst werden, weil mehrere Cründe entgegenstehen.
Die Prüfräder müssen im allgemeinen über eine Getriebekette angetrieben werden,
die
gleichzeitig eine Meßfunktion erfüllt. Es mu3ten also wesentlich größere Getriebeglieder
mit mindestens gleicher Präzision gefertigt werden, was mit wirtschaftlich vertretbarem
Aufwand nicht möglich ist. Au3erdem kommt hinzu, daß bei den sehr schweren Zahnrädern
je nach der momentanen Stellung der Getriebekette unterschiedliche Verformungen
und damit Meßfehler auftreten würden.
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Schließlich wird auch das gesamte Meßsystem immer schwingungsempfindlicher,
je größer die Masse der Prüfräder ist, die bei den sehr langsamen Meßbewegungen
zum Beispiel durch Stick-Slip-Effekte in der hochbelasteten Radlagerun-oder den
Führungen angeregt werden können.
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Um die aufgezeigten Probleme ganz zu umgehen, sind verschiedene Zannrad-Prüfgeräte
entwickelt worden, die die Bezugskurve, nämlich eine Evolvente beziehungsweise eine
Schraubenlinie, mit rein elektronischen Mitteln anstelle der Getriebekette realisieren,
wie es zum Beispiel in der DT-OS 24 29 664 beschrieben wird. Der Nachteil dieser
Geräte liegt darin, daß zum Erzielen der erforderlichen Genauigkeit ein erheblicher
Aufwand in der Elektronik getrieben werden muß, was zu einem hohen Preis führt und
der Verbreitung solcher Geräte bisher im We steht.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein mechanisch arbeitendes
Evolventen- und Zahnschrägen-Prüfgerät zu
entwickeln. mit dem größere
Zahnräder als bisher mit mindestens gleicher Genauigkeit geprüft werden können.
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Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, daß die Getriebekette an
einer Stelle unterbrochen ist, jede Teilkette von je einem Motor angetrieben wird,
die mit einer Regelein;neit verbunden sind, die auftretenden Relativbewegungen der
Glieder an der Trennstelle von einem Wegaufnehmer gemessen werden und daß die gemessenen
Abweichungen einerseits in bekannter Weise der Regeleinheit als Regelgröße zugeführt
und andererseits als Korrekturwert vom Meßwert des Meßtasters abgezogen werden.
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Die Wirkung der erfindungsgemäden Maßnahme besteht darin, daß die
Getriebekette vom Antrieb des Prüfrades entlastet ist und nur noch eine reine Meßfunktion
erfüllen muß. Daher können alle Abweichungen gegenüber der Bezugskurve auch bei
großen und schweren Prüfrädern sehr genau gemessen werden.
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Obwohl wegen der Trägheit jeder Regelung momentane Lagefehler des
Meßtasters gegenüber dem Prüfrad bestehen bleiben, wird das Meßergebnis durch die
Trennung der Getriebekette nicht beeinträchtigt, weil der Meßwert des Meßtasters
vor seiner Anzeige entsprechend dem Lagefehler korrigiert wird.
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Daraus ergibt sich der entscheidende Vorteil, daß für die beiden Antriebseinheiten
und die Regelung keine hohe Genauigkeit und auch keine kurzen Regelzeiten erforderlich
sind.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben.
Es zeigen: Figur 1 -perspektivische Darstellung der Getriebekette eines herkömmlichen
Evolventen- und Zahnschr)igen-Prüfgerätes Figur 2 -perspektivische Darstellung der
Getriebekette eines erfindungsgemäßen Evolventen- und Zahnschrägen-Prüfgerätes Figur
3 -Schemabild bei einer Evolventenmessung Figur 1 zeigt - stark vereinfacht - die
Getriebekette eines mechanisch arbeitenden Prüfgerät es mit stufenloser Grundkreiseinstellung.
Der Meßtaster (1) wird relativ zum Prüfrad (2) in bekannter Weise entweder auf einer
Evolvente oder auf einer Schraubenlinie geführt, so daß die Abweichungen der Zahnflanke
von der jeweiligen Bezugskurve vom Meßtaster (1) aufgenommen und an das Anzeigegerät
(20) weitergegeben werden können. Die Getriebekette besteht aus dem Meßschlitten
(3), auf dem der Gleitstein (4) mit dem Meßtaster (1) vertikal verfahren kann, und
dem Wälzschlitten (5), der über eine erste drehbare Kulissenführung (6) mit dem
Gleitstein (4) des Heßschlittens (3) verbunden ist. Beide Schlitten bewegen sich
tangential zum Prüfrad (2). Die Kette setzt sich fort, indem der Wälzschlitten (5)
mit Bolzen (7) in eine zweite drehbare Kulissenführung (8) am Steuerschlitten (9)
greift,
uer radial zum Prüfrad (2) verfährt. An Steuerschlitten
(9) ist mit Verbindungseleiient (10) das Wälzlineal (11) angelenkt, das die Wälzscheibe
(12) und das damit fest verbundene Prüfrad (2) um die gemeinsame vertikale Achse
dreht. Der Antrieb der gesmten Getriebekette mit Hilfe des Motors (13) mu bei der
Evolventenprüfung vom Meßschlitten (v) beziehungsweisc bei der Zahnschrägenprüfung
von Gleitstein (4) aus erfolgen, um ungünstige Uebertragungsverhältnisse oder sogar
Selbsthemmung in den Kulissenführungen zu vermeiden.
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Insbesondere steht die drehbare Kulissenführung (8) immer mehr tangential
aln radial zum Priifrad, da die Grundkreisdurchmesser der Prüfräder größer sind
als die Wälzscheibe (12).
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Figur 2 liegt im wesentlichen die gleiche Getriebekette zugrunde wie
der Figur 1, jedoch ist sie erfindungsgemäß unterbrochen, um große Prüfräder nicht
über die Getriebekette, sondern unmittelbar mit Hilfe des Motors (14) antreiben
zu können, der über die Regeleinheit (15) mit dem Motor (13) verbunden ist. Die
Trennstelle liegt zwischen dem Steuerschlitten (9) und dem Wälzlineal (11). Das
hat den Vorteil, daß beide Teilketten immer unter günstigen Uebertragungsverhältnissen
angetrieben werden und praktisch unbelastet mitlaufen.
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Auf dem Steuerschlitten (9) ist gegenüber Figur 1 ferner ein zweiarmiger
Hebel (16) drehbar befestigt, an dessen einem Arm das Wälzlineal (11) anliegt. Entlang
dem anderen
Hebelarm läßt sich ein Wegaufnehmer (17) mittels Maßstab
(18) einstellen und am Steuerschlitten (9) festklemmen, wobei seine Tastspitze am
Hebel (16) anliegt.
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Der Wegaufnehmer (17) mißt die um das Hebelverhältnis vergrößerten
Relativbewegungen zwischen dem Steuerschlitten (9) und dem Wälzlineal (11). Statt
des mechanischen Verstärkers (16), (17), (18) kann auch ein elektrisches System
verwendet werden. Die vom Wegaufnehmer (t7) gemessenen Abweichungen werden sowohl
der Regeleinheit (15) als auch dem Differenzbildner (19) zugeführt. Der Differenzbildner
(19) zieht den Betrag der momentanen Lageabweichung vorzeichengerecht vom jeweiligen
Meßwert des Meßtaster (1) ab und führt den so korrigierten Menwert dem Anzeigegerät
(20) zu.
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Figur 3 zeigt schematisch das Meßprinzip des erfindung gemäßen Prüfgerätes
bei einer Evolventenmessung. In diesem Fall sind Meßschlitten (3) und Wälzschlitten
(5) starr miteinander verbunden, Gleitstein (4) steht still.
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Der Motor (14) dreht das Prüfrad so, daß ein Punkt auf seinem Grundkreis
(21) vom Durchmesser db die Strecke v1 zurücklegt. Gleichzeitig legt ein Punkt auf
der kleineren Wälzscheibe (12) vom Durchmesser D - und damit auch das Wälzlineal
(11) - die Strecke w1 = (D/db) v1 zurück.
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Die Regeleinheit (15) veranlaßt den Motor (13) seinerseits den Meßschlitten
(3) mit dem Meßtaster (1) tangential zu verschieben, wobei die zurückgelegte Strecke
v2, die
eigentlich gleich v1 v1 sein soll, aufgrund der Trägheit
der Regeln um einen unbekannten Betrag s von v1 abweicht.
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Der Meßschlitten (v) ist mit dem Steuerschlitten (9) über den Wälzschlitten
(5), Bolzen (7) und die Kulissenführung (8) verbunden, an der durch Drehung um den
Winkel α das Durchmesserverhältnis tan α=D/db eingestellt ist. Folglich
legt der Steuerschlitten (9) die Strecke wo = (D/db ) v zurück.
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Zwischen dem Steuerschlitten (9) und dem Wälzlineal (11) tritt also
eine Relativbewegung von w1-w2=D/db(v1-v2)=(D/db)# auf. der angelenkte Hebel (16)
verstärkt diese Verschiebung um das am Maßstab (18) eingestellte umgekehrte Durchmesserverhiltnis
db/ D , so daß der Wegaufnehmer (17) den als momentane Lageabweichung gesuchten
Betrag # mißt. Die Getriebekette erfüllt damit also eine reine Meßfunktion.
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In der gezeichneten Stellung zeigt der Meßtaster (1) einen Meßwert
an, der sich aus der Abweichung f der Prüfflankc (22) gegenüber der Soll-Evolvente
(23) und aus dem Betrag # zusammensetzt, um den der ganze Meßtaster in seiner Lage
die Soll-Evolvente verfehlt hat. Wird also vom Meßwert des Meßtasters der am Hebel
(16) festgestellte Betrag # vorzeichengerecht abgezogen, erhält man die gesuchte
Profilformabweichung f Aehnliche Verhältnisse ergeben sich bei der Prüfung der Zahnschräge.
In diesem Fall steht der Meßschlitten (3)
still, und Motor (13)
treibt den Gleitstein (4) in vertikaler Richtung an. Aufgrund der Kulissenführung
t6) legt dann der Wälzschlitten (5) die oben erwähnte Strecke zurück; alle übrigen
Betrachtungen bleiben gleich, auch hier werden alle Vorteile der erfindungsgemäßen
Entlastung der Getriebekette genutzt, nur erhält man so die Flanxenlinienabweichung.
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L e e r s e i t e