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Patent Searching and Data


Title:
DEVICE FOR INSPECTING A PROFILED WORKPIECE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2014/082720
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a device for inspecting a profiled workpiece, in particular a profiled workpiece having a toothing, the profile of which can be metrologically detected by the probe element of a profile probe, wherein the profile and the profile probe can be moved relative to one another and at right angles or tangentially to the measuring plane of the profile probe. In order to provide a device that is cost-effective, of simple construction, and very universally usable, and by means of which device such workpieces having different dimensions, that is, different numbers of teeth, modules and widths, can be measured, directly after the processing thereof, on site and in the shortest amount of time, for their dimensional accuracy on the one hand, and for deviations in shape and position on the other hand, without having to rely on special counter-profiles or profile elements specifically for the toothing to be checked, the probe element (8e, 9e, 105) of the profile probe (8, 9, 106) that can be applied to the profile of the workpiece, can be applied to the profile edge (113) of the workpiece (1, 111) that is moving away from the probe element (8e, 9e, 105) by way of the probe radius (112) of the probe element (8e, 9e, 105), and subsequently, by way of the lateral surface (115) of the probe element (8e, 9e, 105) facing the profile edge (114) opposite thereof, is configured such that of the probe element (8e, 9e, 105)can be displaced from the profile gap.

Inventors:
KNÄBEL HORST (DE)
Application Number:
PCT/EP2013/003513
Publication Date:
June 05, 2014
Filing Date:
November 21, 2013
Export Citation:
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Assignee:
KNÄBEL HORST (DE)
International Classes:
G01B5/20
Foreign References:
DE102004058657A12006-06-08
DE1423570A11969-01-23
US5461797A1995-10-31
Other References:
See also references of EP 2926081A1
None
Attorney, Agent or Firm:
KOSSOBUTZKI, Walter (DE)
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Claims:
Patentansprüche

1. Vorrichtung zur Überprüfung eines profilierten, insbesondere eine Verzahnung aufweisenden Werkstücks, dessen Profil von dem Tastelement eines Profil- Messtaster messtechnisch erfassbar ist, wobei das Profil und der Profil- Messtaster relativ zueinander und rechtwinklig bzw. tangential zur Messebene des Profil-Messtasters bewegbar sind,

dadurch gekennzeichnet,

dass das an das Profil des Werkstücks anlegbare Tastelement (8e,9e,105) des Profil-Messtaster (8, 9,106) mit seinem Tastradius (112) an die sich vom Tastelement (8e,9e,105) wegbewegende Profilflanke (113) des Werkstücks (1 ,111 ) anlegbar und anschließend über seine der gegenüberliegenden Profilflanke (114) zugewandten Mantelfläche (115) aus der Profillücke verdrängbar ausgebildet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1 ,

dadurch gekennzeichnet,

dass das Tastelement (8e, 9e, 105) als kegelförmiger Stift mit einer kugelförmigen Spitze ausgebildet ist.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 2,

dadurch gekennzeichnet,

dass das Tastelement (8e, 9e, 105) durch eine Feder und/oder ein Gewicht und/oder ein anderes Medium mit einer vorgebbaren Kraft an die Verzahnung (2, 109) anlegbar ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,

dadurch gekennzeichnet,

dass das Tastelement (8e, 9e,105) mit einem auf einer Linearführung (8c, 9c, 102) aufgebauten Distanzstück (8c,9c,103) verbindbar ist, das über einem Federstab (8b, 9b, 108) an einen Tastbolzen (8a, 9a, 107) des Profilmess- Messtasters (8, 9, 106) anschließbar ist und dass die Linearführung (8c, 9c, 102) und der Profil-Messtaster (8, 9, 106) zur Bildung einer autarken Messeinheit (7, 110) auf einen Grundkörper (4, 101 ) montierbar ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,

dadurch gekennzeichnet,

dass das Distanzstück (103) drehbar gelagert und mittels eines Antriebes (118) um +/- 180° schwenkbar ist, wobei das Distanzstück (103) mit dem Antrieb (118) direkt oder über eine in axialer Richtung leichtgängig Bewegungen ausgleichende Kupplung koppelbar ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,

dadurch gekennzeichnet,

dass zwischen der der vorderseitigen Flanke (114) des Werkstückes (111 ) zugewandten Mantelfläche (115) und der Bewegungsebene der Linearführung (102) ein Winkel von etwa 20 bis 40° vorhanden ist und dass der Winkel des kegelförmigen Tastelements (105) etwa um 0 bis zu 15° kleiner ist als der Winkel zwischen der Mantelfläche (115) und der Bewegungsebene der Linearführung (102).

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 2,

dadurch gekennzeichnet,

dass der Messeinheit (7,110) direkt oder indirekt mindestens ein Rundlauf- Messtaster (11 ,122) und/oder mindestens ein Planlauf-Messtaster (123) zugeordnet sind, die bedarfsweise mit ihr in die gleiche Messebene bringbar und mit ihr zusammen parallel zur Verzahnung (2,109) verfahrbar sind.

8. Vorrichtung nach einen der Ansprüche 1 bis 6

dadurch gekennzeichnet,

dass die Messeinheiten (7,110) auf einer linear oder kreuztischartig frei beweglichen Plattform montiert sind, die an einer Bezugsfläche des Werk¬ stücks (1 , 111 ) oder an einer Bezugsfläche der Werkstückaufnahme (120) abstützbar ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8,

dadurch gekennzeichnet,

dass mehrere Messeinheiten (7,110) entsprechend vorwählbarer Messebenen in unterschiedlichen Abständen zueinander auf die Verzahnung gerichtet verteilt angeordnet sind.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9,

dadurch gekennzeichnet,

dass einem zwischen zwei Spitzen aufgenommenen Werkstück (1 , 111 ) beid¬ seitig ein Winkelmessgerät zugeordnet ist.

GEÄNDERTE ANSPRÜCHE

beim Internationalen Büro eingegangen am 16 April 2014 (16.04.2014)

1. Vorrichtung zur Überprüfung eines profilierten, insbesondere eine Verzahnung aufweisenden Werkstückes bestehend aus einem Messtaster mit einem in eine Lücke des Profils bringbaren Tastelement und einem Antrieb für eine rechtwinklig zur Messebene verlaufende Relativbewegung zwischen Werkstück und Messtaster,

dadurch gekennzeichnet,

dass das Tastelement (8e, 9e, 105) einen mit einer vorgebbaren Tastkraft auf das zu messende Profil des Werkstückes (1 , 111) anlegbaren, mit seinem Zentrum senk-recht zur Rotationsachse des Werkstücks (1 , 111 ) ausgerichteten Tastradius (1 2) besitzt und mindestens eine schräg zur Messebene verlaufende Mantelfläche ( 15) aufweist, die der sich relativ auf das Tastelement (8e, 9e, 05) zubewegenden Profilflanke (1 4) zugewandt und von dieser gegen die auf die Rotationsachse des Werkstückes ( , 1 ) ausgerichteten Tastkraft aus der Lücke des Profils verdrängbar ausgebildet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1 ,

dadurch gekennzeichnet,

dass das Tastelement (8e, 9e, 05) als kegelförmiger Stift mit einer kugelförmigen Spitze ausgebildet ist.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 2,

dadurch gekennzeichnet,

dass das Tastelement (8e, 9e, 105) durch eine Feder und/oder ein Gewicht und/oder ein anderes Medium mit einer vorgebbaren Kraft an die Verzahnung (2, 109) anlegbar ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,

dadurch gekennzeichnet,

dass das Tastelement (8e, 9e,105) mit einem auf einer Linearführung (8c, 9c, 102) aufgebauten Distanzstück (8c, 9c, 103) verbindbar ist, das über einem Federstab (8b, 9b, 108) an einen Tastbolzen (8a, 9a, 107) des Profilmess- Messtasters (8, 9, 106) anschließbar ist und dass die Linearführung (8c, 9c, 102) und der Profil-Messtaster (8, 9, 106) zur Bildung einer autarken Messeinheit (7, 110) auf einen Grundkörper (4, 01) montierbar ist.

GEÄNDERTES BLATT (ARTIKEL 19)

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,

dadurch gekennzeichnet,

dass das Distanzstück (103) drehbar gelagert und mittels eines Antriebes (118) um +/- 180° schwenkbar ist, wobei das Distanzstück (103) mit dem Antrieb (118) direkt oder über eine in axialer Richtung leichtgängig Bewegungen ausgleichende Kupplung koppelbar ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,

dadurch gekennzeichnet,

dass zwischen der der vorderseitigen Flanke (1 4) des Werkstückes (111 ) zugewandten Mantelfläche (115) und der Bewegungsebene der Linearführung (102) ein Winkel von etwa 20 bis 40° vorhanden ist und dass der Winkel des kegelförmigen Tastelements (105) etwa um 0 bis zu 15° kleiner ist als der Winkel zwischen der Mantelfläche (115) und der Bewegungsebene der Linearführung (102).

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 2,

dadurch gekennzeichnet,

dass der Messeinheit (7,110) direkt oder indirekt mindestens ein Rundlauf- Messtaster (11 ,122) und/oder mindestens ein Planlauf-Messtaster (123) zugeordnet sind, die bedarfsweise mit ihr in die gleiche Messebene bringbar und mit ihr zusammen parallel zur Verzahnung (2,109) verfahrbar sind.

8. Vorrichtung nach einen der Ansprüche 1 bis 6

dadurch gekennzeichnet,

dass die Messeinheiten (7,110) auf einer linear oder kreuztischartig frei beweglichen Plattform montiert sind, die an einer Bezugsfläche des Werkstücks ( , 11 ) oder an einer Bezugsfläche der Werkstückaufnahme (120) abstützbar ist.

GEÄNDERTES BLATT (ARTIKEL 19)

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8,

dadurch gekennzeichnet,

dass mehrere Messeinheiten (7, 110) entsprechend vorwählbarer Messebenen in unterschiedlichen Abständen zueinander auf die Verzahnung gerichtet verteilt angeordnet sind.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9,

dadurch gekennzeichnet,

dass einem zwischen zwei Spitzen aufgenommenen Werkstück (1 , 111) beidseitig ein Winkelmessgerät zugeordnet ist.

GEÄNDERTES BLATT (ARTIKEL 19)

Description:
Vorrichtung zur Überprüfung eines profilierten Werkstückes

Beschreibung

(0001) Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Überprüfung eines profilierten, insbesondere eine Verzahnung aufweisenden Werkstücks, dessen Profil von einem Profil-Messtaster messtechnisch erfassbar ist, wobei das Profil und der Profil- Messtaster relativ zueinander und rechtwinklig bzw. tangential zur Messebene des Profil-Messtasters bewegbar sind.

(0002) Es gibt zahlreiche Fälle, bei denen ein gerad-, schräg-, pfeil- oder bogenver- zahntes Stirn-, Kegel-, Plan-, Schnecken-, Hohl- und Kettenrad aber auch eine Zahnstange, verzahnte Welle sowie eine Welle oder Nabe mit Passverzahnung möglichst vor Ort, das heißt in der Fertigung, auf ihre Maßhaltigkeit, Profil-Formabweichung, Profil-Winkelabweichung, Profil-Welligkeit und dgl. sowie deren Profil- Verlauf zu einer Bezugsachse bzw. Bezugsebene vermessen werden müssen. Für diesen Zweck sind die unterschiedlichsten Messvorrichtungen bekannt. Mit manuell bedienbaren und preiswerten Messvorrichtungen kann immer nur ein geringer Teil dieser Messaufgaben erfüllt werden. Sogenannte Messmaschinen haben den Nachteil, dass sie einen äußerst aufwendigen Aufbau besitzen, oft auf Gegenräder oder Meisterräder angewiesen sind, für die durchzuführenden Messungen verhältnismäßig viel Zeit benötigen, meist vor Ort in der Fertigung nicht einsetzbar und teuer sind.

(0003) Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine preiswerte und einen einfachen Aufbau aufweisende, sehr universell einsetzbare Vorrichtung zu schaffen, mit der derartige Werkstücke in unterschiedlicher Größe, das heißt, mit unterschiedlichen Zähnezahlen, Moduln, Längen und Breiten, direkt nach deren Bearbeitung, also noch vor Ort, und in kürzester Zeit einerseits auf ihre Maßhaltigkeit und andererseits auf ihre Form- und Lageabweichungen vermessen werden können, ohne auf spezielle, auf die zu kontrollierende Verzahnung bezogene, Gegenprofile oder Profilelemente angewiesen zu sein. Des Weiteren soll es mit einer solchen Vorrichtung auch möglich sein, beispielweise die Verzahnung von Zahnrädern, Zahnstangen und anderen verzahnten Bauteilen in mehreren Ebenen, das Profil von Mehrfach-Ketten- rädern und anderen mehrspurigen Bauteilen in allen Spuren, aber auch Getriebewellen mit mehreren, auch unterschiedlichen Verzahnungen in beliebigen Abständen und beliebiger Anzahl von Ebenen gleichzeitig und völlig unabhängig voneinander zu vermessen, um auch bei einer kurzen Maschinentaktzeit eine 100%ige Prüfung gewährleisten zu können.

(0004) Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Erfindung bei einer Vorrichtung der eingangs beschriebenen Gattung vorgeschlagen, dass das an das Profil des Werkstücks anlegbare Tastelement (8e,9e, 105) des Profil-Messtaster (8, 9,106) mit seinem Tastradius (1 12) an die sich vom Tastelement (8e,9e, 105) wegbewegende Profilflanke (113) des Werkstücks (1 , 1 1 ) anlegbar und über seine, der gegenüberliegenden Profilflanke (1 14) zugewandten Mantelfläche (1 15) aus der Profillücke verdrängbar ausgebildet ist.

(0005) Eine derartig ausgebildete Vorrichtung erfüllt nicht nur die vorerwähnte Aufgabe, sondern bietet auch bei Verwendung es einfachen, aber sehr effektiven Tast ¬ elements die Möglichkeit, mit einer sehr geringen Tastkraft von beispielweise 0, 1 bis 0,6 N über einen sehr kleinen Tastradius von ca. 25 bis 100 μιη sehr geringe Form ¬ abweichungen erfassen und auswerten zu können. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, das Tastelement einem Distanzstück zuzuordnen, das über eine Linearführung mit einem Grundkörper verbunden und mit dem Profil-Messtaster gekoppelt ist, so dass eine autarke, vielseitig einsetzbare Messeinheit entsteht.

(0006) Weitere Merkmale einer Vorrichtung gemäß der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 1 offenbart.

(0007) Die Erfindung sowie weitere Merkmale und Vorteile derselben werden nachfolgend anhand in einer Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert.

(0008) Dabei zeigen

Figur 1 eine einfache Darstellung einer Vorrichtung gemäß der Erfindung zur

Messung eines Kettenrades,

Figur 2 und Figur 3

jeweils einen Ausschnitt aus einer Vorrichtung zur Messung eines Zahnrades in zwei zeitlichen Folgeschritten,

Figur 4 einen Ausschnitt durch eine Messeinheit mit einem als kegelförmigen Stift mit kugelförmiger Spitze ausgebildeten Tasteiement und drehbarem

Distanzstück in Messposition,

Figur 5 einen Ausschnitt durch eine Vorrichtung zur Messung von Zahnrädern mit einem Rundlauf-Messtaster als Referenzmesstaster in Messposition,

Figur 6 einen Ausschnitt durch eine Vorrichtung zur Messung von Plan- und Kegel ¬ räder mit je einem Rundlauf- und Planlauf-Messtaster als Referenzmesstaster in Messposition,

Figur 7 einen Ausschnitt durch eine Messvorrichtung für Hohlräder,

Figur 8 einen Querschnitt durch die Figur 8 und

Figur 9 einen Schnitt durch eine Vorrichtung zur Kontrolle einer Welle mit einem

Duplex-Kettenrad.

(0009) Die Figur 1 der Zeichnung zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung während der Messung der Kettenrad-Verzahnung 2 einer Welle 1 . Diese Welle 1 ist in an sich bekannter Weise in einer nicht dargestellten Aufnahme zwischen Spitzen oder auf Rollenprismen koaxial gelagert und wird von einem ebenfalls nicht dargestellten Antrieb angetrieben. Ein an sich bekanntes und ebenfalls nicht dargestelltes, jedoch mit der Welle 1 verbundenes Winkelmessgerät kann die Drehbewegung der Welle 1 erfassen. In diesem Ausführungsbeispiel ist das Tastelement 8e eines Profil- Messtasters 8 als beidseitig kegelförmige Radiusscheibe ausgebildetes, die mit einer vorgebbaren Tastkraft mit ihrem Außenradius an der Verzahnung 2 der Welle 1 anliegt und von einem Distanzstück 8c gehalten wird, das auf einer Unearführung 8d montiert und über einen Federstab 8d mit dem Tastbolzen 8a des Profil-Messtasters 8 verbunden ist. Durch die Verbindung des Distanzstücks 8c mit dem Tastbolzen 8a mittels eines Federstabes 8d werden sogenannte Fluchtungsfehler elastisch ausgeglichen, die jedoch Bewegungen in axialer Richtung nahezu starr übertragen. Der Profil-Mess-taster 8 ist an einen an sich bekannten Messrechner angeschlossen, kann als induktiver oder inkrementaler Längenmesstaster ausgeführt sein und ist in diesem Ausführungsbeispiel an einem Ständer 4 der Vorrichtung befestigt.

(0010) Wenn der vorerwähnte, jedoch nicht gezeichnete Antrieb die Welle 1 dreht, gleitet das Tastelement 8e tangential über die Verzahnung 2 und übertragt die Kontur der Verzahnung 2 als radiale Bewegung über die mit ihm verbundenen Bauteile an den Profil-Messtaster 8, der seine Messwerte, zusammen mit denen des Winkel- messgerätes, zur Kontrolle der Drehbewegung der Welle 1 , an einen an sich bekaten, jedoch nicht gezeichneten Messrechner übermittelt. Das Tastelement 8e kannaber auch als kegelförmiger Stift mit einer kugelförmigen Spitze ausgeführt wer ¬ den. Die Größe des Tastradius des Tastelementes 8e richtet sich insbesondere bei Kettenrädern nach der Größe des Radius der Zahnmulde, deren Oberflächenbe ¬ schaffenheit sowie der gewünschten mechanischen Messwertglättung und liegt im Gegensatz zu dem bei Zahnrädern bei ca. 1 bis 2 mm. Die Tastkraft kann durch eine Feder, ein Gewicht oder ein anderes Medium aufgebracht werden. Dabei kann die wirksam werdende Tastkraft auch durch eine Schrägstellung der Vorrichtung oder eine schräge Anordnung der Linearführung 8d mit all den mit ihr verbundenen Bauteilen verändert werden.

(0011 ) Wenn die Steigung der Zahnflanke der Verzahnung 2 den Winkel des kegelförmigen Tastelements 8e von ca. 60° überschreitet, wird das Tastelement 8e aus seiner Tastposition gehoben und aus der Zahnlücke herausgedrängt. Nach Überschreiten des nachfolgenden Zahnkopfes gelangt das Tastelement 8e dann in den Bereich der nächsten Zahnlücke, wird sanft in seine Messposition abgesenkt und erfasst nun die Kontur dieser Zahnlücke. Bei einer solchen zur Messung von Kettenrädern ausgelegten Vorrichtung kann die Welle 1 zur Messung der Verzahnung 2 in beliebiger Richtung gedreht werden und es ist nur eine Umdrehung nötig, um die gesamte Verzahnung 2 zu vermessen. Es kann aber auch sinnvoll sein, die Welle 1 während der Messung in beide Richtungen um 360° zu drehen und aus beiden Messreihen der Verzahnung 2 den Mittelwert zu bilden. Auf diese Weise kann der Einfluss der Reibung weitestgehend kompensiert werden.

(0012) Bei der Aufnahme einer verzahnten Welle 1 im Reibschluss zwischen zwei Spitzen ist es vorteilhaft, unabhängig davon, von welcher Spitze aus die Welle angetrieben wird, jeder Spitze ein eigenes Winkelmessgerät zuzuordnen, um bei einer auftretenden Messwertdifferenz einen Schlupf rechtzeitig zu erkennen und die Messung abbrechen zu können.

(0013) Wenn, wie erfindungsgemäß vorgeschlagen und in den Figur 2 und 3 dargestellt, auf einem Grundkörper 101 einerseits eine Linearführung 102 mit einem Distanzstück 103, einem Tastelementträger 04 sowie ein Tastelement 105 und andererseits der Profil-Messtaster 106 mit seinem Tastbolzen 107 über einen Federstab 108 mit dem Distanzstück 103 verbunden wird, entsteht eine autarke, universell einsetzbare Messeinheit 10, die in den Figuren 2 und 3 mit dem hier als aus- schnitts-weise gezeichnetes Stirnrad dargestellten Werkstück 11 1 zu sehen ist. Bezüglich einiger Bezugszahlen der Figur 3 wird auf die Figur 2 verwiesen.

(0014) Das in den Figuren 2 und 3 als kegelförmiger Stift mit einer kugelförmigen Tastspitze ausgebildete Tastelement 105 ist schräg zu einer auf das Tastelement 105 sich zu bewegenden Profilflanke 1 14 des Werkstücks 1 1 1 geneigt, in den Tastelementträger 104 einsetzt. Die kugelförmige Tastspitze ist mit einem Tastradius 1 12 versehen, dessen Zentrum auf einer Messachse 100 liegt, die - von der Wirkrichtung des Profilmesstasters 106 vorgegeben - senkrecht auf die Rotationsachse des Profil- Messtasters 1 1 1 trifft. Das Tastelement 105 wird mit seinem Tastradius 1 12 an einer an einer sich wegbewegenden, das heißt zurückweichenden Zahnflanke 1 13 angelegt, so dass dann, wenn sich das Werkstück 1 beispielsweise im Uhrzeigersinn dreht, das Tastelement 105 über die Zahnflanke 1 13 gleitet und dabei diese vom Kopfkreis bis zum Fußkreis abtastet, bevor die gegenüberliegende Flanke 1 4 auf die schräge Mantelfläche 15 des Tastelements 05 aufläuft und dann das Tastelement 105 - vom Werkstück 1 1 1 angetrieben - gegen die Tastkraft aus der Zahnlücke 1 16 drängt.

(0015) In gleicher weise bewegt sich das Tastelement 105 auch zwischen den Flanken, wenn das Werkstück 1 1 1 eine Profilschiene, beispielweise eine Zahnstange ist. In diesem Fall kann es jedoch vorteilhaft sein, wenn die Messeinheit 1 10 - von einer Linearführung getragen - längs des Werkstücks 1 1 1 bewegt wird, als dass sich das Werkstück 1 1 1 an der Messeinheit 110 vorbeibewegt. Aber auch dies ist grundsätzlich möglich.

(0016) Falls es sich bei der zu vermessenden Verzahnung 2 des Werkstückes 1 1 1 um ein stark unterschnittenes Zahnrad oder eine Zykloidverzahnung handelt, kann es erforderlich sein, das Tastelement 105 tangential zur Verzahnung und/oder in seiner Schräglage entsprechend zu verlagern, so dass der Antastpunkt des Tastelements 105 längs seines Messweges stets sicher an der zurückweichenden Flanke 1 13 anliegt.

(0017) Bei einer solchen, zur Messung der Verzahnung eines Zahnrades oder einer Zahnstange ausgelegten Vorrichtung ist es vorteilhaft, mit einen Tastradius 1 12 von 25 bis 100 pm zu arbeiten und das Tastelement 105 so anzuordnen, dass seine Mantelfläche 1 15 ca. 25 bis 35° schräg zur Bewegungsebene der Linearführung 102 steht, wobei der Winkel des kegelförmigen Tastelements 105 zur Bildung eines Freiwinkels in jedem Fall gleich oder kleiner als der Winkel zwischen der Mantelfläche 15 und der Bewegungsebene der Linearführung 02 sein sollte.

(0018) Da mit einer solchen Vorrichtung jeweils nur die sich relativ vom Tastelement 105 wegbewegenden Flanken 1 13 gemessen werden können, ist es erforderlich, nach dem ersten Durchlauf in einer Richtung eine Richtungsumkehr des Antriebs vorzunehmen und die Messung in umgekehrter Richtung zu wiederholen, nachdem auch die Messeinheit 1 10 so umgesetzt oder angeordnet ist, das nunmehr die gegenüberliegenden Flanken zu den sich vom Tastelement 105 relativ wegbewegenden Flanken 1 13 werden, um sie ebenfalls und in gleicher Weise messtechnisch erfassen zu können.

(00 9) Für eine solche Umsetzung der Messeinheit 1 10 gibt es mehrere Möglichkeiten. Beispielsweise kann dazu die Messeinheit 1 0 um 80° um ihre eigene Achse gedreht, eine zweite Messeinheit 1 10 spiegelbildlich zur bisherigen Messeinheit 1 10 angeordnet werden oder das Distanzstück 103 mit zwei spiegelbildlich zueinander stehenden Tastelementen bestückt werden, die wechselweise an das zu messende Profil angelegt werden können. Es ist aber auch möglich, das Tastelement 105 mit dem Tastelementträger 104 und dem Distanzstück 103 exakt um 180° um die Messachse 100 zu drehen. Dazu sollte das Distanzstück 103 spielfrei drehbar gelagert von einem Gehäuse1 17 aufgenommen und mit einem Antrieb 1 18, beispielweise einem Gleichstromgetriebemotor, gekoppelt werden.

(0020) Die Figur 4 zeigt eine solche Messeinheit 1 10 mit einem spielfrei drehbar gelagerten und von einem Gleichstromgetriebemotor angetriebenen Distanzstück 103, das in einem Gehäuse 1 17 angeordnet und nun mehr über das Gehäuse 1 17 mit der Linearführung 102 verbunden ist. Es besteht die Möglichkeit, wie in Figur 4 dargestellt, den Getriebemotor des Antriebs 1 18 mit in das Gehäuse 1 17 einzubauen oder ihn dem Grundkörper 101 zuzuordnen. Beim Einbau des Antriebs 8 in das Gehäu ¬ se 1 17 muss derselbe die Messbewegungen mitmachen. Beim Anbau des Antriebs 1 18 an den Grundkörper 101 ist eine entsprechende Kupplung zwischen dem Dis ¬ tanzstück 103 und dem Antrieb 18 erforderlich, die ohne axiale Fixierung das Drehmoment in beide Drehrichtungen überträgt. Eine besonders vorteilhafte Ausführung einer solchen Kupplung entsteht, wenn die Naben der Kupplung über eine mi ¬ niaturisierte Linearführung verbunden werden. Bei einer solchen Ausführung ist es sinnvoll, den Anschlag zur Absicherung der Drehbewegung des Distanzstückes 103, auch dem Distanzstück 103 zuzuordnen.

(0021 ) Die Drehachse des Distanzstücks 103, die vorteilhaft mit der Messachse 100 identisch sein sollte, verläuft in Laufrichtung der Linearführung 102 durch den Mittelpunkt des Tastradius 1 2, so dass das Tastelement 105 in gleicher weise die nun rückseitigen Flanken 1 13 erfassen kann. Das heißt, dass die bisher vorderseitigen Flanken 1 14 nun zu rückseitigen Flanken 1 13 und die bisher rückseitigen Flanken

1 13 zu vorderseitigen Flanken 1 14 werden. Bei rotationssymmetrischen Werkstücken, beispielsweise Zahnrädern, sollte die Messachse die Rotationsachse schneiden. Bei stangenförmigen Werkstücken, beispielsweise Zahnstangen, sollte die Messachse 00 rechtwinklig zur Profilbezugslinie stehen.

(0022) Kommt es nur darauf an, die Form- oder Winkelabweichung der Verzahnung 2 zu kontrollieren, können die Messreihen beider Flanken 1 13 und 1 14 unabhängig voneinander ausgewertet werden. Sollen aber auch die üblichen Merkmale, wie Teilung, Teilkreisdurchmesser usw. der Verzahnung 2 ermittelt werden, müssen beide Messreihen zueinander in Bezug gebracht, das heißt synchronisiert werden. Dies geschieht am einfachsten durch Hinzuziehung eines sogenannten Einstellmeisters mit einer symmetrischen, V-förmigen Kerbe, mit dem vor der eigentlichen Messung der oder die Profil-Messtaster 106 der Messeinheit 110 bzw. der Messeinheiten 1 10 auf die Außenkontur des Einstellmeisters und das Winkelmessgerät auf den tiefsten Punkt der Kerbe kalibriert werden, um die danach erfassten Messreihen in Einklang, das heißt in Deckung bzw. Konkordanz zu bringen. (0023) Eine parallel zur Werkstückachse verfahrbare Messeinheit 110 ist beispielsweise dann einzusetzen, wenn die Verzahnung 109 über ein Teilstück oder ihre gesamte Länge gemessen werden soll. In einem solchen Fall besteht die Möglichkeit, die Axialbewegung nach jeder Umdrehung des Werkstücks 111 zu unterbrechen, um so, die Verzahnung 109 der Werkstücks 111 Ebene für Ebene in einer, und nach Drehrichtungswechsel die gleichen Ebenen in der anderen Axialrichtung zu vermessen oder kontinuierlich, das heißt schraubenförmig über die gesamte Länge, in beiden Richtungen unter Beachtung des Drehrichtungswechsels vermessen zu können.

(0024) Wesentlich vorteilhafter ist es jedoch, längs der Verzahnung eines Werkstückes mehrere Messeinheiten 110 in unterschiedlichen Höhen bzw. Abständen zueinander anzuordnen, um so die Verzahnung gleichzeitig in mehreren Ebenen vermessen zu können. Bei Zahnrädern können die Messeinheiten 110 in unterschiedlichen Höhen strahlenförmig auf den Umfang verteilt sein, während sie bei Zahnstangen in unterschiedlichen Höhen und wenn nötig auch in unterschiedlichen Abständen getrennt voneinander, angeordnet werden. Über einen wie bereits erwähnten Einstellmeister, , können dann die Messreihen aller im Einsatz befindlichen Messeinheiten 110 zueinander synchronisiert werden.

(0025) Um den Rundlauf bzw. die Ebenheit wie auch die Parallelität einer Verzahnung bezogen auf eine Bezugsachse bzw. eine Bezugsebene kontrollieren zu können, besteht die Möglichkeit die Bezugsachse bzw. die Bezugsebene messtechnisch, beispielweise über einen Messtaster, wie in Figur 6 dargestellt zu erfassen, um sie in die spätere mathematische Auswertung mit einbeziehen zu können. Dazu wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, bei einem Zahnrad ausgebildeten Werkstück 111 , dieses nur auf einer geringen Länge, von beispielweise 2 bis 3 mm, zu spannen, um über die verbleibende Länge den Rundlauf der Bohrung messen, bzw. kontrollieren zu können. Auf diese Weise kann ein einfacher Spreizdorn bzw. ein Spannfutter als Spannelement verwendet werden, das entsprechend dem aufzunehmenden Werkstück ausgebildet ist.

(0026) Die Figur 5 zeigt ausschnittsweise ein solches Ausführungsbeispiel, bei dem die das Verzahnungsprofil messende Messeinheiten 10 und die den Rundlauf der Werkstückbohrung kontrollierenden Messeinrichtungen 121 parallel zur Achse des Werkstückes verfahrbar und in vorteilhafter Weise so gekoppelt sind, dass die Messung des Verzahnungsprofils und der Durchmesser der Bohrung als Bezugsprofil stets in einer Ebene erfolgt.

(0027) Das Gleiche gilt aber auch bei Planrädern, Kegelrädern und ähnlichen Werkstücken 111 , wo es auch noch oft auf den Planlauf der Verzahnung zu einer Werkstückfläche ankommt. Die Figur 6 zeigt einen Ausschnitt eines solchen Ausführungsbeispiels mit einem Werkstück 111 , das als bogenverzahntes Planrad ausgebildet ist und dessen Verzahnung über die entsprechend dem Verzahnungswinkel schrägstehende Messeinheit 110 gemessen wird, während der Rundlauf der Werkstückaufnahme über den Messtaster 122 und der Planlauf der Werkstückaufnahme über den Messtaster 123 erfassbar sind.

(0028) Alternativ dazu wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, die zur Messung eines Zahnrades im Einsatz befindlichen Messeinheiten 110 auf eine, in Form eines Kreuzschlittentisches über Linearführungen in x- und y-Richtung frei bewegliche Plattform aufzubauen, die sich an der Bezugsfläche des Werkstücks oder der Werkstückaufnahme abstützt, so dass die Rundlaufabweichungen dadurch bereits mechanisch kompensiert werden, indem die Messeinheiten 110 die sich bei einer Rundlaufabweichung ergebende Bewegung exakt und winkelgetreu mit ausführen, so dass die Rundlaufabweichung bei der Messwertauswertung unberücksichtigt bleiben kann.

(0029) Bei der Überprüfung einer Profilleiste oder Zahnstange können dementsprechend die Messeinheiten 110 auf einer nur in x-Richtung frei beweglichen Plattform montiert werden, um auf diese Weise die Ebenheit oder Parallelität einer Verzahnung gegenüber einer Bezugsfläche in gleicherweise kompensieren zu können.

(0030) Die Figur 8 zeigt ausschnittsweise eine Messvorrichtung für Hohlräder, bei der das Werkstück 111 , wie bereits erwähnt, von einem Spannfutter aufgenommen wird , über dem eine spezielle, axial verfahrbare Messeinheit 110 angeordnet ist. Auch diese Messeinheit 110 verfügt nahezu über die gleichen Bauteile wie die vorher beschriebenen Messeinheiten, nur sind sie in diesem Ausführungsbeispiel anders angeordnet und das Distanzstück 103 übernimmt auch noch die Aufgabe des hier entfallenen Tastelementträgers 104, indem es mit zwei als kegelförmige Taststifte aus- gebildeten Tastelementen 105 bestückt ist, die spiegelbildlich zueinander stehend angeordnet sind. Das Distanzstück 103 ist mit der Linearführung 102 und über den Federstab 108 mit dem Tastbolzen 107 des Profil-Messtasters 106 verbunden. Der dafür geänderte Grundkörper 101 der Messeinheit 110 verfügt zusätzlich über je eine Halterung für zwei Rundlauf-Messtaster 122, die den Außendurchmesser des Werkstücks 111 abtasten. So ist es möglich, auch die Verzahnung des Hohlrades in einer Ebene mit dem Rundlauf am Radaußendurchmesser zu erfassen.

(0031) Die Tastelemente 103 können durch eine Betätigung der Linearführung 102 je nach Drehrichtung des Werkstücks 111 wechselweise zur Anlage gebracht werden. Es ist aber auch möglich die Tastelemente 105 durch eine leichte Schrägstellung bzw. Neigung der Vorrichtung wechselweise zur Anlage an die Verzahnung zu bringen. Eine zentrale, hier nicht dargestellte Fangvorrichtung kann dafür sorgen, dass das Distanzstück 103 bei einer Änderung der Neigung im Zentrum der Vorrichtung gehalten wird und erst nach Änderung der Drehrichtung des Werkstücks 111 wieder frei gegeben wird, um in eine entsprechende Messposition zu gelangen.

(0032) Die Figur 9 zeigt eine weitere Vorrichtung gemäß der Erfindung, die zur Messung einer Welle mit einem Duplex-Kettenrad geeignet ist. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Messeinheit 7,110 als Doppelelement, das heißt zur gleichzeiti-gen Messung von zwei Verzahnungen, ausgebildet. Sie besitzt einen oberen Steg 7a, an den sich nach unten zwei Schenkeln 7b und 7c anschließen. In dem Steg 7a sind in diesem Ausführungsbeispiel von oben zwei Messtaster 8,9 ortsfest eingesetzt, deren Tastbolzen 8a, 9a nach unten in den freien Raum der Messeinheit 7 ragen. An das untere, freie Ende jedes Tastbolzens 8a, 9a schließt sich das eine Endeeines Federstabes 8b,9b mit einem verhältnismäßig geringen Querschnitt an, während ihre anderen Enden jeweils mit einem stößelartigen Distanzstück 8c,9c verbunden sind, die aus der Messeinheit 7 nach unten herausragen. Die stößelartigen Distanzstückes 8c, 9c sind über nur angedeutete Linearführungen 8d,9d axial verschiebbar geführt, die vorzugsweise als wälzkörpergelagerte Schlittenführungen ausgebildet und an den Schenkeln 7b,7c angebracht sind.

(0032) An ihren aus der Messeinheit 7 herausragenden Enden ist jedes Distanzstück 8c,9c mit einem Tastelement 8e,9e bestückt, welches in diesem Ausführungsbeispiel aus einem horizontal angeordneten Stift besteht, der vorzugsweise aus Hartmetall gefertigt ist. Diese Tastelemente 8e,9e ragen jeweils aus den einander abgewandten Seiten der Distanzstücke 8e,9e heraus und lassen sich auf das Verzahnungsprofil der Radscheiben 2a und 2b auflegen. In dieser Darstellung liegen die Tastelemente 8e,9e auf dem Grund der Zahnlücken der Radscheiben 2a und 2b des Duplex- Kettenrades 2 auf. Der Schenkel 7c der Messeinheit 7 besitzt in diesem Ausführungsbeispiel an seinem unteren Ende einen vorzugsweise nach innen gerichteten Vorsprung 10, in dem ein Wellen-Messtaster 1 1 eingesetzt ist, dessen am Ende seines Tastbolzens 1 1 a befestigtes Tastelement 1 1 b an bzw. auf der Welle 1 als Bezugsebene anliegt. Das Tastelement 1 1 a ist hier vorteilhafterweise kugelförmig ausgebildet und besteht vorzugsweise aus Hartmetall.

(0033) Mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, ist aber auch möglich, derartige Messeinheiten 7,1 10 schräg zu einer Verzahnung anzuordnen, um beispielweise über das dann ebenfalls schräg zustellbare Tastelement von außen die Verzahnung eines Hohlrades zu überprüfen. Aber auch andere Werkstücke als nur verzahnte Räder, verzahnte Wellen oder Zahnstangen können mit diesen autarken Messeinheiten 7, 1 10 vermessen und beispielweise auch auf ihre Funktion überprüft werden. Beispielsweise kann das zu überprüfende Profil des Werkstückes auch ein Innen- oder Aussengewinde sein.

Bezugszeichenliste

1 Welle

2 Verzahnung

2a Radscheiben

2b Radscheiben

4 Ständer

7 Messeinheit

7a Steg

7b Schenkel

7c Schenkel

8 Profil-Messtaster

8a Tastbolzen

8b Federstab

8c Distanzstück

8d Linearführung

9 Profil-Messtaster

9a Tastbolzen

9b Federstab

9c Distanzstück

9d Linearführung

10 Vorsprung

11 Wellen-Messtaster

11 a Tastbolzen

I I b Tastelement

100 Messachse

101 Grundkörper

102 Linearführung

103 Distanzstück

104 Tastelementträger

105 Tastelement

106 Profil-Messtaster

107 Tastbolzen

108 Federstab

109 Verzahnung

110 Messeinheit

I I Werkstück

112 Tastradius

113 rückseitige Flanke

114 vorderseitige Flanke

115 Mantelfläche

116 Zahnlücke

1 17 Gehäuse

118 Antrieb des Distanzstückes

119 Kugel als Anschlag

120 Werkstückaufnahme

121 Messeinrichtung

122 Rundlauf-Messtaster

123 Planlauf-Messtaster