CH682853A5

CH682853A5 - Verfahren zum automatischen Positionieren einer Zahnlücke eines Zahnrades bei einer NC-gesteuerten Zahnflankenbearbeitungsmaschine.

Info

Publication number: CH682853A5
Application number: CH4060/90A
Authority: CH
Inventors: Heinz Ruffner
Original assignee: Oerlikon Buehrle Ag
Priority date: 1990-12-20
Filing date: 1990-12-20
Publication date: 1993-11-30

Description

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CH 682 853 A5

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Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum automatischen Positionieren einer Zahnlücke eines Zahnrades bei einer NC-gesteuerten Zahnflanken-bearbeitungsmaschine nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs.

Das Positionieren einer Zahnlücke eines Zahnrades bei einer Zahnflankenbearbeitungsmaschine wird auch als Einmitten bezeichnet. In der Vergangenheit wurde das Einmitten von Hand durchgeführt, war jedoch sehr zeitaufwendig und verlangte vom Bedienpersonal Sachkenntnis und Erfahrung, da unbeabsichtigte Kollisionen zwischen Schleifkörper und Zahnflanken vermieden werden müssen.

Mit dem Aufkommen von lagegeregelten elektronischen Antrieben, NC-gesteuerten Maschinen und moderner Sensortechnik sowie dem wachsenden Bedarf nach kurzen Einrichtzeiten, wurde versucht, den Vorgang des Einmittens zu automatisieren.

Eine derartige Lösung ist bekannt aus der US-A 4 755 950. Bei dieser Lösung handelt es sich um eine Verzahnungs-Formschleifmaschine mit automatischer Positionierung sowie Methode dazu. Eine Tastersonde, die für Einflankenantastungen konzipiert ist und die auf Berührung mit einer Zahnflanke anspricht, wird in die Zahnlücke eingeführt. Trifft die Sonde beim Versuch in die Zahnlücke eingeführt zu werden, auf einen Zahnkopf, so wird sie zurückgezogen und das Werkstück vor einem neuen Versuch um einen vorgegebenen Winkel verdreht. Nach erfolgter Einführung der Sonde wird computergesteuert nacheinander das Werkstück gerade so weit verdreht, bis die Sonde Berührung zuerst mit der einen und dann mit der anderen Zahnflanke meldet und die jeweiligen Kontaktpositionen werden registriert. Die Mittelstellung wird vom Computer berechnet, das Werkstück in diese Mittelstellung gedreht und die Sonde zurückgezogen. Damit ist der automatische Einmittvorgang beendet. Die Methode hat im Hinblick auf rasche Positionierung den Nachteil, dass sie nach erfolgter Einführung der Sonde mindestens drei Hin- und Herbewegungen erfordert bis die Einmittstellung erreicht ist.

Eine weitere Lösung ist bekannt aus der DE-A 3 930 861. Bei dieser Lösung wird ein Einlücksensor für Zweiflankenmessungen verwendet, wobei die Einrichtung berührungslos arbeitet und in der Lage ist, ein Differenzsignal abzugeben, das proportional zum Unterschied der Abstände zu den beiden Zahnflanken ist. Dieses Differenzsignal wird von einer Steuereinheit verarbeitet, die den Aufspanntisch mit dem Werkstück solange dreht, bis die Differenz ausgeglichen ist.

Die Erfindung, wie sie im Patentanspruch gekennzeichnet ist, löst die Aufgabe, ein Verfahren zu schaffen, das den Einmittvorgang bei einer computergesteuerten Zahnflankenbearbeitungsmaschine auf einfache Art automatisiert und das die Zahl der durchzuführenden Bewegungen veringert.

Eine vorzugsweise Ausführung der Erfindung verwendet als Sensor zur Detektion des Auftreffens der Messkugel auf einem Zahnkopf und zur Detektion der Berührung beider Zahnflanken einer Zahnlücke eine Andruckfeder und einen Endschalter. Da es sich hier grundsätzlich nur um ein Element handelt, das bei einer vorbestimmten Andruckkraft ansprechen soll, kann die gleiche Funktion ebenso mit einem anderen Kraftmesssensor bekannter Art erreicht werden. Kraftmesssensoren bekannter Art sind zum Beispiel Sensoren, die auf dem piezoelektrischen oder einem anderen physikalischen Effekt beruhen.

Der Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass die Zahl der notwendigen Bewegungen des Aufspanntisches mit dem Werkstück verringert wird und dass dadurch die entstehenden Einrichtzeiten und die Messzeiten zum Beispiel bei Teilungsprüfungen und Rundlaufprüfungen weiter verkürzt werden.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer Ausführungsform mit Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 in schematischer Darstellung eine computergesteuerte Zahnflankenbearbeitungsmaschine mit einem am Werkzeugständer angeordneten, integrierten Tastsystem

Fig. 2 eine schematische Darstellung des Steuerungsteiles

Fig. 3a, 3b und 3c drei verschiedene Phasen des erfindungsgemässen, automatischen Einmittvorganges

Fig. 1 zeigt eine computergesteuerte Zahnflan-kenbearbeitungsmaschine mit einem integriertem Tastsystem 7 für automatisches Einmitten. Gezeigt sind ein Bett 25 mit einem Aufspanntisch 23 für ein Zahnrad 1 sowie ein Gegenhalter 24. Gezeigt sind ausserdem ein auf dem Bett 25 verschiebbar angeordneter Werkzeugständer 22 mit dem integrierten Tastsystem 7. Das Tastsystem 7 enthält einen Tastereinsatz 8 mit einer Messkugel 6 für Zweiflankenantastungen. Ein Teil der Antriebe ist mit einem Tischantriebsmotor 26 und mit Ständerantriebsmotoren 27 dargestellt. Nicht gezeigt sind Schleifwerkzeug und Antrieb desselben. Ebenfalls nicht gezeigt ist die Bearbeitungslage von Schleifwerkzeug und Zahnrad 1 nach erfolgtem Einmittvorgang.

Fig. 2 zeigt den schematischen Aufbau des Steuerungsteils einer computergesteuerte Zahnflan-kenbearbeitungsmaschine. Gezeigt sind ein Steuercomputer 31 sowie der Tischantriebsmotor 26 mit einem Tischantriebsservo 28 und die Ständerantriebsmotoren 27 mit einem Ständerantriebsservo

29. Tischantriebsservo 28 und Ständerantriebsservo 29 enthalten die notwendigen Mittel, die zur Positionsrückmeldung an den Steuercomputer 31 notwendig sind. Gezeigt ist ausserdem wieder das Tastsystem 7 mit einer zugehörigen Tasterelektronik

30, die ebenfalls Verbindungen zum Steuercomputer 31 besitzt.

Fig. 3a, 3b und 3c zeigt anhand einer vorzugsweisen Ausführungsform drei verschiedene Phasen des erfindungsgemässen Einmittvorganges.

In einer ersten Phase gemäss Fig. 3a des automatischen Positioniervorganges wird das Tastsystem 7 an das Zahnrad 1 herangeführt. Dies geschieht durch eine Bewegung des Werkzeugständers 22 in einer Weise, dass sich das Tastsystem 7

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radial zu einer Achse B des Aufspanntisches 23 und des Zahnrades 1 bewegt. Diese Bewegung erfolgt somit auf einer Achse A, die senkrecht zur Achse B steht. Das Tastsystem 7 enthält einen Tastereinsatz 8 mit einer Messkugel 6 für Zweiflankenantastung. Dies bedeutet lediglich, dass die Messkugel 6 so gross ist, dass sie beide Zahnflanken 4 einer Zahnlücke 3 gleichzeitig berühren kann. Der Tastereinsatz 8 ist beweglich mit einem Sensor

10 bekannter Bauart für tangentiale Abweichungen verbunden, der sich in einem Tastergehäuse 9 befindet. Solange keine seitlichen Berührungskräfte einwirken, bleibt die tangentiale Abweichung der Messkugel 6 in bezug auf die Achse A gleich Null. Das Tastsystem 7 ist weiterhin mit einem Sensor

11 für radiale Abweichungen ausgestattet, der in einer bevorzugten Ausführungsform eine Andruckfeder 13 und einen Endschalter 14 enthält, beide von bekannter Bauart. Solange keine Berührungskräfte auf die Messkugel 6 einwirken, das heisst so lange die Messkugel 6 das Zahnrad 1 noch nicht berührt, bleibt auch die radiale Abweichung der Messkugel 6 in bezug auf das Tastergehäuse 9 gleich Null. Andruckfeder 13 und Endschalter 14 messen also indirekt via die radiale Abweichung lediglich die An-druckkraft der Messkugel 6 an das Zahnrad 1, wobei der Endschalter 14 bei einer vorgegebenen An-druckkraft, die auch einer vorgegebenen radialen Abweichung entspricht, anspricht. Fig. 3a zeigt nun den Fall bei dem die Messkugel 6 bei der Annäherung an das Zahnrad 1 nicht in eine Zahnlücke 3, sondern auf einen Zahnkopf 5 auftrifft. In diesem Fall wirkt eine Andruckkraft auf die Messkugel 6, die gross genug wird, um die Andruckfeder 13 zu betätigen und den Endschalter 14 zu aktivieren. Der Endschalter 14 befindet sich in einer aktivierten Stellung 18 und dadurch wird auch die Vorwärtsbewegung des Tastsystems 7 zum Zahnrad 1 unterbrochen. Der Steuerungscomputer 31 weiss aufgrund eines Abstandes C der Messkugel 6 von der Achse B, dass die Messkugel 6 sich noch nicht in der Zahnlücke 3 befindet, denn die Daten des Zahnrades stehen dem Steuerungscomputer zur Verfügung. Das Tastsystem 7 wird daraufhin zurückgezogen und das Zahnrad 1 um einen vorgegebenen Betrag gedreht, gerade so, dass beim nächsten Eintauchversuch die Messkugel 6 auf eine Zahnlücke 3 treffen muss. Diese Grobpositionierung wird vollautomatisch vom Steuercomputer 31 kontrolliert und durchgeführt.

In einer zweiten Phase gemäss Fig. 3b trifft die Messkugel 6 beim Eintauchversuch auf eine Zahnlücke 3. Sobald der Sensor 10 eine Auslenkung n in tangentialer Tastrichtung registriert, wird diese dem Steuercomputer 31 übermittelt und dieser löst eine Korrekturbewegung des Aufspanntisches 23 aus, um die entstandene Abweichung sofort wieder auszugleichen d.h. zu Null zu machen. Während diesem Vorgang wird die Eintauchbewegung der Messkugel 6 fortgesetzt. Fig. 3b zeigt auch, dass der Endschalter 14 noch nicht angesprochen hat, er befindet sich in der nicht aktivierten Stellung 17, da der Sensor 11 für radiale Abweichungen noch keine genügende Andruckkraft registriert und demzufolge die Messkugel 6 noch nicht an beiden Zahnflanken

4 der Zahnlücke 3 anliegt.

In einer dritten Phase gemäss Fig. 3c ist der Positioniervorgang beendet, die Einmittposition ist erreicht. Das Tastsystem 7 mit der Messkugel 6 ist so weit in die Zahnlücke 3 eingeschoben, dass die Messkugel 6 beide Zahnflanken 4 berührt. Der Endschalter 14 hat angesprochen, er befindet sich in der aktivierten Stellung 18, da der Sensor 11 für radiale Abweichungen eine genügende Andruckkraft registriert. Die Eintauchbewegung in die Zahnlücke 3 wird dadurch gestoppt. Der Steuerungscomputer 31 weiss aufgrund eines Abstandes D der Messkugel 6 von der Achse B, dass die Messkugel 6 sich am richtigen Ort in der Zahnlücke 3 befindet. Der Sensor 10 registriert keine tangentiale Abweichung p. von der Nullage und deshalb ist auch keine weitere Korrektur der Lage des Zahnrades 1 durch Verdrehen des Aufspanntisches 23 mehr notwendig.

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum automatischen Positionieren einer Zahnlücke (3) eines Zahnrades (1) auf einer NC-gesteuerten Zahnflankenbearbeitungsmaschine, mit einem am Werkzeugständer (22) angeordneten, integrierten Tastsystem (7) mit Tastereinsatz (8) und einem drehbaren Aufspanntisch (23) für das Zahnrad (1 ), wobei ein Steuercomputer (31 ) mit Hilfe von Sensorsignalen vom Tastsystem (7) die automatische Positionierung der Zahnlücke (3) des Zahnrades (1) durchführt, dadurch gekennzeichnet, dass

- der Tastereinsatz (8) des Tastsystems (7) mit einer Messkugel (6) für Zweiflankenantastung versehen wird,

- das Tastsystem (7) mit Sensoren (10, 11) versehen wird, die in bezug auf das Zahnrad (1) Abweichungen von Nullagen in radialer und tangentialer Tastrichtung registrieren,

- eine von der Nullage abweichende Auslenkung der Messkugel (6) in der radialen Tastrichtung dem Steuercomputer (31) entweder das Aufstehen der Messkugel (6) auf einem Zahnkopf (5) signalisiert, was eine Rückzugsbewegung des Tastereinsatzes (8) und eine vorgegebene Drehung des Aufspanntisches (23) bewirkt, oder, dass die Messkugel (6) beide Zahnflanken (4) einer Zahnlücke (3) berührt,

- eine von der Nullage abweichende Auslenkung der in eine Zahnlücke (3) eingetauchten Messkugel (6) in der tangentialen Tastrichtung eine Drehung des Aufspanntisches (23) zur Erreichung der Nullage bewirkt, wobei die Zahnlücke (3) eines Zahnrades (1) positioniert ist, wenn die Messkugel (6) in die Zahnlücke (3) so weit eintaucht, dass die Messkugel (6) beide Zahnflanken (4) der Zahnlücke (3) berührt und die tangentiale Abweichung der Messkugel Null ist.

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