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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung für die leichte Messung der
Dicke eines Zahnradzahns. Insbesondere wird die verwendete Vorrichtung in eine
Verzahnungsmaschine eingebaut.
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Es sind bereits zahlreiche Verfahren zum Messen der Zahndicke bekannt. Eines von diesen ist in
Fig. 6 gezeigt. Bei diesem Verfahren greift ein Lehrzahnrad 8 in ein fertiggestelltes, zu
messendes Zahnrad ein, um den Abstand L zwischen der Achse des Zahnrades 4 und derienigen des
Lehrnahnrades 8 zu bestimmen.
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Ein anderes Verfahren ist in Fig. 7 gezeigt. Bei diesem Verfahren werden Kugeln 9, deren
Durchmesser bekannt ist, in die Zahnzwischenräume der Zähne 4 eingesetzt, um das Maß
zwischen den äußeren Enden der Kugeln 9 zu bestimmen. Für ein Zahnrad mit einer geraden Anzahl
der Zähne werden die Kugeln in die einander diametral gegenüberliegenden Zahnzwischenräume
eingesetzt. Für ein Zahnrad mit einer ungeraden Anzahl von Zähnen werden die Kugeln
diametral in um π/z zueinander versetzte Zahnabstände eingesetzt (wobei π das Verhältnis des
Kreisumfangs zu seinem Durchmesser und z die Anzahl der Zähne ist). Dieses Verfahren wird
Überstiflmethode genannt.
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In Fig. 8 ist ein weiteres Verfahren zum Messen der Zahndicke gezeigt. Bei diesem Verfahren
wird die Abmessung gemessen, indem mehrere Zähne des Zähnrads zwischen einem Paar
Meßschenkel 21 angeordnet werden, die zwei parallel zueinander ausgerichtete Ebenen bilden. Die
Zähndicke wird aus dem Meßergebnis bestimmt. Dieses Verfahren wird Verfahren zum Messen
einer Verschiebung über eine gegebene Anzahl von Zähnen in rechten Winkeln zum Zahn
genannt.
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Bei dem Verfahren zum Messen des Achsenabstandes, bei dem gemaß Fig. 6 ein Lehrzahnrad 8
mit einem Zahnrad 4 kämmt, ist in dem Fall, daß die Hauptabmessungen der Zähne voneinander
abweichen, ein Lehzzahnrad 8 mit dem entsprechenden Zahn erforderlich; viele Lehrzahnräder,
die teuer sind, müssen hergestellt und gelagert werden, so daß die Kosten ansteigen.
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Bei der in Fig. 7 gezeigten Überstiftmethode sind die Meßkugeln 9 jedes Mal dann zu wechseln,
wenn sich der Zähnmodul m und die Anzahi der Zähne z verandern. Zum Vorbereiten der
Messung sind deshalb Zeit und Mühen erforderlich. Es wird ferner eine Vorrichtung benötigt, bei der
die Kugeln ausgewechselt werden können.
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Das Verfahren zum Messen einer Verschiebung über eine gegebene Anzahl von Zähnen gemäß
Fig. 8 hat nicht den vorerwähnten Nachteil. Dieses Verfahren hat jedoch den Nachteil, daß der
Meßschenkel 21 in Abhängigkeit von dem Schrägungswinkel des Zahns geneigt ist, falls die
Messung an einem Schrägzahnstirnrad vorgenommen werden soll; gemaß Fig. 9 kann deshalb
keine Messung an einem Zahn 4 mit einem großen Schrägungswinkel und einer geringen
Stirnbreite durchgeführt werden, da die Zähne nicht zwischen den Meßschenkeln 21 angeordnet
werden können.
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In der US-A-4 962 590 ist eine Vorrichtung beschrieben, auf die der Oberbegriff des Anspruchs
2 gestützt ist.
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Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, die Messung der Zahndicke von
Schrägzahnstirnrädern mit einem großen Schrägungswinkel und einer geringen Stirnbreite zu ermöglichen.
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Bei dem erfindungsgemäßen Meßverfahren wird die Dicke eines Zahnradzahns dadurch
bestimmt, daß ein Paar Meßschenkel, welche einander gegenüberliegende Meßabschnifte in Form
einer Stegkante aufweisen, zueinander senkrecht zur Achse des zu messenden Zahnrades
gebracht werden, die Meßabschnitte an der Zahnfläche anliegen und der Abstand zwischen den
beiden Meßabschnitten gemessen wird.
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Die erfindungsgemaße Meßvorrichtung weist ein Paar Meßschenkel mit einem Meßabschnitt,
welcher in Form einer Stegkante ausgebildet ist und mit der Zahnfläche des Zahnrades in
Kontakt gebracht wird, wobei die Meßschenkel einander gegenüberliegend und parallel zueinander
angeordnet ist, Führungsmittel zum geraden Bewegen der Meßschenkel, eine
Ahtriebseinrichtung zum Bewegen der Meßschenkel in die Richtung, in welcher die Meßschenkel sich
zueinander hin oder voneinander weg bewegen, und eine Meßeinrichtung zum Messen des Abstandes
zwischen den Meßabschnitten der Meßschenkel auf.
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Ein Paar Meßschenkel bewegt sich zueinander hin oder voneinander weg, und der Meßabschnitt
liegt an der Zahnfläche des Zahnrades an. Gleichzeitig wird, da der Meßabschnitt des
Meßschenkels die Gestalt einer Stegkante hat, die Zähndicke senkrecht zur Achse des Zahnrades und die
Verschiebung über eine gegebene Anzhl von Zähnen im rechten Winkel zur Achse mit Hilfe der
Meßeinrichtung gemessen. Anschließend wird der durch die Meßeinrichtung gemessene Wert
berechnet und in den Meßwert, weicher durch die anderen Verfahren erhalten wird,
umgewandelt.
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In den Zeichnungen zeigen:
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Fig. 1 eine schematische Ansicht einer Vorrichtung zum Messen der Zahndicke gemäß einer
ersten Ausführungsform der Erfindung;
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Fig. 2 eine vergrößerte Ansicht des Hauptteils der Vorrichtung zum Messen der Zähndicke
gemäß Fig. 1, wobei die rechte Hälfte im Schnitt dargesteUt ist;
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Fig. 3 eine vergrößerte Draufsicht auf die Meßschenkel der Vorrichtung zum Messen der
Zähndicke gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
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Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie C-C in Fig. 3;
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Fig. 5 eine einen Zustand darstellende Ansicht, in welchem eine Zanndicke mit Hilfe der
Vorrichtung zum Messen der Zahndicke gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung
gemessen wird;
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Fig. 6 eine Ansicht, in der ein Verfahren zum Messen der Zähndicke unter Verwendung des
Kämmens mit einem Lehrzahnrad gezeigt ist, welches eines der herkömmlichen
Verfahren darstellt;
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Fig. 7 eine Ansicht, in der ein Verfahren zum Messen der Zähndicke unter Verwendung der
Überstiftmethode gezeigt ist, welches eines der herkömmlichen Verfahren darstellt;
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Fig. 8 eine Ansicht, in welcher ein Verfahren zum Messen einer Verschiebung über eine
gegebene Anzahl von Zähnen im rechten Winkel zum Zahn gezeigt ist; und
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Fig. 9 eine Ansicht eines Falles, in welchem die Messung mit dem in Fig. 8 gezeigten Verfahren
nicht durchgeführt werden kann.
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Eine Ausführungsform der erfindungsgemaßen Vorrichtung zum Messen der Zähndicke ist in
den Fig. 1 bis 5 gezeigt. Diese Ausführungsform wird mit Bezug auf diese Figuren beschrieben.
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Wie in den Fig. 1 bis 4 gezeigt ist, ist ein Paar einander gegenüberliegender Meßschenkel 1 fest
an Läufern 10 derart befestigt, daß Meßabschnitte 1a mit einem spitzen Abschnitt in Form einer
Stegkante parallel zueinander angeordnet sind, welche Meßabschnitte in Kontakt mit einem
Zahnrad 4 gebracht werden. Der Läufer 10 ist mit Hilfe nicht dargestellter Bolzen an einem
Träger 11 befestigt.
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Ein Paar geradliniger Führungen 5 ist horizontal an einem Rahmen 14 montiert, welcher den
äußeren Rahmen dieser Vorrichtung bildet, um die geradlinige Bewegung des Trägers 11 zu
führen. Die geradlinige Führung 5 weist eine geradlinige Schiene 5a und einen geradlinigen
Block 5b auf welcher bewegbar mit der geradlinigen Schiene 5a zusarnmenwirkt. Der
geradlinige Block 5b ist durch nicht dargestellte Bolzen mit dem Läufer 10 verbunden.
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Eine Kugelumlaufspindel 6, welche eine kraftübertragende Einrichtung darstellt, ist drehbar
parallel zu der geradlinigen Schiene 5a durch den Rahmen 14 abgestützt. An einem Ende der
Kugelumlaufspindel 6 ist ein Zahnrad 13 angebracht. Mit diesem Zahnrad 13 kämmt ein Zahnrad
12, das einer Antriebseinrichtung zugeordnet ist, die aus einem Motor oder dgl. besteht, durch
welches Zahnrad die Kugelumlaufspindel 6 mit der Antriebseinrichtung 3 verbunden ist. Der
Träger 11 hat einen Abschnitt in Form einer Mutter, welcher auf die Kugelumlaufspindel 6
aufgeschraubt und mittels Bolzen 16 befestigt ist. Damit ist die Kugelumlaufspindel 6 über den
Abschnitt 15 in Form einer Mutter mit dem Träger 11 verbunden.
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Nicht dargestellte Kugeln sind zwischen der geradlinigen Schiene 5a und dem geradlinigen Block
5b sowie zwischen der Kugelumlaufspindel 6 und dem Abschnitt 15 in Form einer Mutter
vorgesehen, um die Relativbewegung zu vergleichmäßigen.
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Auf dem Rahmen 14 ist eine lineare Meßskala 2 hinsichtlich des Trägers 11 parallel zu der
geradlinigen Schiene 5a vorgesehen, um die Position eines Paars der Träger 11 exakt zu
bestimmen,
so daß der Abstand zwischen den Meßabschnitten 1a eines Paars Meßschenkel 1, welche
an dem Träger 11 über einen Läufer 10 befestigt sind, gemessen werden kann.
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Wenn sich die Antriebseinrichtung 3 dreht, dreht sich auch das Zahnrad 12 und ebenso das mit
dem Zahnrad 12 in Eingriff stehende Zahnrad 13, so daß sich die Kugelumlaufspindel 6 dreht.
Demzufolge bewegt sich der geradlinige Block 5b gleichmäßig auf der geradlinigen Schiene 5a,
wodurch sich der auf dem Träger 11 befestigte Läufer 10 und der Meßschenkel 1 mitbewegen.
Der Meßschenkel 1 bewegt sich unabhängig senkrecht zur Drehachse des Zahnrades 4. Der
Abstand zwischen den Meßabschnitten 1a der Meßschenkel 1 wird mit Hilfe der linearen Meßskala
2 gemessen.
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Wie in Fig. 1 gezeigt ist der Rahmen 14 bewegbar durch einen Träger 17 abgestützt.
Vorgesehen ist ferner eine nicht dargestellte Welle, um den Rahmen 14 auf dem Träger 17 vertikal zu
bewegen.
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Der Rahmen 14, auf dem die Meßschenkel angebracht sind, kann deshalb die in Fig. 1 durch
lange und zwei kurze Linien dargestellte Stellung D und die Stellung E annehmen, welche die
zum Messen der Zahndicke ideale Stellung darstellt.
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Ein Paar Antriebseinrichtungen 3 ist mit einer Steuereinrichtung 7 verbunden, welche den
Betrieb der Antriebseinrichtung steuert. Die lineare Meßskala 2 ist mit einer nicht dargestellten
Recheneinheit verbunden, um den Rechenvorgang an dem gemessenen Wert durchzuführen und
den gemessenen Wert in den durch ein anderes Meßverfahren erhaltenen Wert urnzurechnen.
Der umgewandelte Wert wird durch die Recheneinheit ausgegeben.
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Nachfolgend wird der Betrieb dieser Ausführungsform erläutert.
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Nachdem der Rahmen 14 in eine Stellung kurz vor dem Zahnrad 4 entlang dem Träger 17
bewegt worden ist, wird die Antriebseinrichtung 3 durch das von der Steuereirrrichtung 7 zur
Antriebseinrichtung 3 gesendete Steuersignal in Bewegung gesetzt, durch welche die
Kugelumlaufspindel 6 gedreht wird. Demzufolge bewegt sich ein Paar geradliniger Blöcke 5b entlang der
geradlinigen Schiene 5a. Der Träger 11 und der Meßschenkel 1 bewegen sich mit dem
geradlinigen Block 5b zueinander, wodurch der Abstand zwischen den Meßschenkeln 1 verringert wird.
Wenn der Meßabschnitt 1a des Meßschenkels 1 in Kontakt mit der Zahnhläche des Zahnrades 4
gebracht ist, halt der Meßschenkel 1 in dieser Stellung an. In diesem Zustand wird der Abstand
zwischen den Meßabschnitten 1a der Meßschenkel 1 anhand der linearen Meßskala 2 gemessen
und der Meßwert ausgegeben.
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Der Querschnitt des Meßschenkels 1 hat gemäß Fig. 4 die Gestalt einer Stegkante, ähnlich einer
Messerkante. Deshalb tastet der gerade Abschnitt zwischen dem Endpunkt A und dem Endpunkt
B des Meßschenkels 1, welcher in Fig. 3 gezeigt ist, immer einen Weg in einer rechtwinklig zur
Achse des Zahnrades angeordneten Ebene ab. Wenn also beide Meßschenkel 1 mit den
Zahnflächen des Zahnrades 4 in Kontakt gebracht sind, entspricht der Abstand zwischen den
Meßabschnitten 1a der Meßschenkel 1, welcher anhand der linearen Meßskala gemessen wird, der
Verschiebung über einer gegebenen Anzahl von Zähnen, welche Verschiebung im rechten Winkel
zur Achse gemessen wird. Diese Verschiebung über einer gegebenen Anzahl von Zähnen kann in
den Meßwert umgerechnet werden, welcher durch das Meßverfahren der Verschiebung über
einer gegebenen Anzahl von Zähnen unter einem rechten Winkel zum Zahn oder durch die
Überstiftmethode erhalten wird, indem die Hauptabmessungen des Zahnrades mit Hilfe der
Recheneinheit verwendet werden.
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Obgleich bei dieser Ausführungsform eine lineare Meßskala 2 als Meßeinrichtung verwendet
wird, können ebensogut andere bekannte Meßeinrichtungen zum Erreichen desselben Zwecks
eingesetzt werden. Hinsichtlich der antriebsübertragenden Einrichtung können auch andere
bekannte, von der Kugelumlaufspindel 6 abweichende Einrichtungen eingesetzt werden.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Messen der Zähndicke eines Zahnrads bietet aufgrund
der Tatsache, daß der Meßabschnitt des Meßschenkels in Form einer Stegkante gebildet und die
Vorrichtung derart ausgebildet ist, daß der Meßschenkel gerade in der Richtung bewegt wird, in
der der Meßschenkel sich hin zum Zahnrad oder weg von diesem bewegt, die folgenden
Wirkungen.
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Verschiedene Zahnräder mit unterschiedlichen Hauptabmessungen können mit einer
Meßvorrichtung gemessen werden. Das Andern eines in Fig. 6 gezeigten Lehrzahnrades oder der in Fig.
7 gezeigten Kugeln 9 für die Messung ist unnötig, was zu einer verringerten Meßzeit führt.
Ebenso entfällt der Vorratsraum für Lehrzahnräder 8 und die Vorrichtung zum Wechseln der
Lehrzähnnräder 8 oder Kugeln 9, was zu verringerten Kosten führt. Die Messung kann auf einem
Zahnrad 4 mit einem großen Schrägungswinkel und einer geringen Zähnbreite durchgeführt
werden, wodurch die Anpassungsfähigkeit als Vorrichtung zum Messen der Zahndicke
verbessertwird.
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Wenn die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Messen der Zähndicke an einer
Verzähnungsmaschine angebracht wird, kann die Genauigkeitsprüfüng des herzustellenden Zahnrades
durchgeführt
werden. Die Genauigkeit der Verzahnung kann durch die Rückmeldung des durch diese
Vorrichtung erhaltenen Meßergebnisses an die Verzahnungsmaschine verbessert werden.