CH700206B1 - Vorrichtung und Verfahren zur Feinbearbeitung eines Werkstückes. - Google Patents

Vorrichtung und Verfahren zur Feinbearbeitung eines Werkstückes. Download PDF

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CH700206B1
CH700206B1 CH00010/09A CH102009A CH700206B1 CH 700206 B1 CH700206 B1 CH 700206B1 CH 00010/09 A CH00010/09 A CH 00010/09A CH 102009 A CH102009 A CH 102009A CH 700206 B1 CH700206 B1 CH 700206B1
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    • B23F23/1218Checking devices for controlling workpieces in machines for manufacturing gear teeth

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Abstract

Eine erfindungsgemässe Vorrichtung 1 zur Feinbearbeitung eines verzahnten Werkstücks, beispielsweise eines Zahnrads 2, oder eines Abrichtzahnrads mit Aussenverzahnung, umfasst eine Spindel 3, an der das zu bearbeitende Zahnrad 2 angeordnet ist. Innerhalb eines Gehäuses 4 ist ein Antrieb 5 zur Erzeugung einer Rotation der Spindel 3 vorgesehen. In einer Bearbeitungsposition steht die Verzahnung des Zahnrads 2 bzw. des Abrichtzahnrads in Eingriff mit entsprechenden Eingriffsmitteln eines Honrings 6. Um vor der Bearbeitung die Winkellage des Zahnrads 2 bzw. des Abrichtzahnrads relativ zur Lage der Eingriffsmittel des Honrings 6 zu ermitteln, ist in der Honmaschine 1 ein Sensor 7 derart angeordnet, dass während des Hochlaufens des Spindelantriebs 5 und während der Bearbeitung des Zahnrads 2 bzw. des Abrichtzahnrads Messdaten zur Bestimmung der Winkellage des Zahnrads 2 bzw. des Abrichtzahnrads aufgenommen werden können.

Description

CH 700 206 B1
Beschreibung Technisches Gebiet
[0001] Die Anmeldung betrifft eine Vorrichtung gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Verfahren zur Feinbearbeitung gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 5.
Stand der Technik
[0002] Bei der Herstellung von Zahnrädern mit hohen Anforderungen an die Laufqualität wird die Oberfläche der Zahnflanken eines (vor)verzahnten Werkstücks (Zahnrads) einer Feinbearbeitung mit Hilfe eines Feinbearbeitungswerkzeugs unterzogen. Beispielsweise werden die Zahnflanken des Werkstücks mit einem Hon- oder Schleifwerkzeug bearbeitet. Dabei wird das verzahnte Werkstück zunächst an einer Bearbeitungsspindel angeordnet.
[0003] Vor Beginn der Bearbeitung ist es erforderlich, die Winkellage des zu bearbeitenden Werkstücks relativ zur Bearbeitungsspindel festzustellen, um bei der Bearbeitung einen möglichst mittigen Eingriff des Honwerkzeuges in die Zahnlücken des verzahnten Werkstücks sicherzustellen. Dazu wird das Zahnrad in Drehung versetzt und mit Hilfe einer Messsonde (Einzentriersonde) die Winkellage der Verzahnung des Werkstücks relativ zur Spindel erfasst, so dass diese mit der Lage der Eingriffsmittel des Honwerkzeuges abgeglichen werden kann. Der Sensor kann beispielsweise ein induktiver Näherungsschalter sein, der das sich drehende Zahnrad radial abtastet. So wird die relative Winkellage bestimmt.
[0004] Da die Feinbearbeitung der Zahnflanken des Zahnrades hohe Präzision erfordert, ist eine Vielzahl von Messpunkten wünschenswert. Ausserdem ist der Zeitaufwand für die Bestimmung der Winkellage erheblich und wirkt sich negativ auf den Durchsatz der Feinbearbeitungsmaschine aus.
[0005] Wird zusätzlich mit Hilfe desselben Sensors (oder eines anderen Sensors) eine Verzahnungsprüfung oder Verzahnungsvermessung durchgeführt, bei denen die einzelnen Zähne über die gesamte Zahnradbreite vermessen werden müssen, muss ein noch grösserer Zeitaufwand in Kauf genommen werden.
Aufgabe der Erfindung
[0006] Ausgehend davon besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine Feinbearbeitungsmaschine mit einer präzise funktionierenden Zahnradpositionierung und ein Verfahren zu deren Betrieb bereitzustellen, mit deren Hilfe der Durchsatz der Feinbearbeitung erhöht werden kann.
Technische Lösung
[0007] Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung zur Feinbearbeitung gemäss dem Anspruch 1 und ein Verfahren zur Feinbearbeitung gemäss dem Anspruch 5. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der abhängigen Ansprüche.
[0008] Das Zahnraderkennungssystem setzt sich prinzipiell wenigstens aus einem Sensor und einer Auswerteelektronik zusammen. Mit Hilfe des Sensors können die Verzahnung des Werkstücks oder auch eines Abrichtzahnrads, z.B. eines Diamant-Abrichtzahnrads, abgetastet werden. Der Sensor mit einer entsprechenden Auswerteelektronik ist abgekoppelt von Steuerungen der Präzisionsbearbeitungsmaschine konzipiert bzw. arbeitet unabhängig von diesen, um eine möglichst schnelle Lagebestimmung, im optimalen Fall annähernd eine Echtzeitbestimmung, durchzuführen.
[0009] Um ein System mit einem bestimmten Sensor für Messungen an unterschiedlichen Zahnrädern bzw. für das Abrichtzahnrad verwenden zu können, sollte der Sensor möglichst wenig sensitiv auf Abstandsänderungen reagieren. Dies bedeutet, dass Sensoren mit grossen Messbereichen und Toleranzen bevorzugt sind. Die Sensoren sollten möglichst universell für verschiedene Verzahnungen eingesetzt werden können. Vorteilhaft ist ausserdem das Vorsehen einer zusätzlichen Positionierachse, wodurch der Messbereich des Sensors deutlich erweitert werden kann.
[0010] Um Beschädigungen des Sensors nach dem Erfassen der Winkellage, z.B. während der Bearbeitung des Werkstücks, zu vermeiden, kann der Sensor bewegbar angeordnet sein, so dass er nach seinem Einsatz aus einem potentiellen Gefahrenbereich zurückgezogen werden kann, um Beschädigungen zu vermeiden.
[0011] Die Bearbeitungsposition im Sinne der Anmeldung ist eine Position, in der die Feinbearbeitung durchgeführt wird oder zumindest durchgeführt werden kann, also insbesondere eine Position, in der die Verzahnung des Werkstücks bereits mit dem Werkzeug in Eingriff steht. In diesem Fall müssen das Werkzeug und das Werkstück bzw. das Abrichtzahnrad synchron laufen. Das Werkstück bzw. Abrichtzahnrad kann sich jedoch auch in der Bearbeitungsposition ausser Eingriff mit dem Werkzeug befinden. In diesem Fall müssen das Werkzeug und das Werkstück bzw. das Abrichtzahnrad nicht synchron laufen. Die Bearbeitungsposition ist dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug und das Werkstück bzw. Abrichtzahnrad durch eine (geringfügige) relative Bewegung in Eingriff gebracht werden können. Insbesondere kann das Werkzeug, z.B. ein Honring, zur Spindel hin bewegt werden (beispielsweise durch eine translatorische Bewegung und/oder ein Verschwenken), um den Eingriff herzustellen. In der Bearbeitungsposition wird der Antrieb der Spindel unmittelbar vor einem Eingriff des Werkstücks bzw. Abrichtzahnrads mit dem Werkzeug hochgefahren und das Werkstück bzw. Abrichtzahnrad in Rotation versetzt. Während des Hochfahrens wird drehzahlunabhängig der Winkelversatz (Differenz zwischen
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Ist- und Sollposition) des Werkstücks bzw. Abrichtzahnrads relativ zur Spindel bestimmt, bevor das mit einer vordefinierten Geschwindigkeit drehende Werkstück bzw. Abrichtzahnrad mit dem Werkzeug in Eingriff gebracht wird.
[0012] Vorzugsweise weist die Vorrichtung wenigstens ein Bearbeitungswerkzeug auf, das in der Bearbeitungsposition des Werkstücks bzw. Abrichtzahnrads mit der Verzahnung des Werkstücks bzw. Abrichtzahnrads in Eingriff steht. Das Bearbeitungswerkzeug ist insbesondere ein Honwerkzeug bzw. ein Honring, ein Schleifwerkzeug, etc. Es ist in der Regel so bewegbar, dass es in und ausser Eingriff mit einem oder mehreren Werkstücken bzw. Abrichtzahnrädern bringbar ist.
[0013] Die Messeinrichtung kann eine Karte bzw. Schaltung sein, die, im Wesentlichen unabhängig von Steuereinrichtungen der Feinbearbeitungsmaschine, z.B. der Honmaschine, arbeitet.
[0014] In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann der Sensor als digital schaltender Sensor ausgebildet sein.
[0015] In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann der Sensor als analoger Sensor ausgebildet sein. Der Sensor kann beispielsweise ein analoger Abstandssensor mit hoher Bandbreite sein, der etwa nach dem induktiven Prinzip arbeitet. Die Ansprechzeit des Sensors sollte gering sein. Insbesondere beim Einsatz analoger Sensoren können Wirbelstromsensoren eingesetzt werden, um eine grosse Bandbreite zu erzielen.
[0016] Da Analogsensoren auf Abstandsänderungen ansprechen, können beim Zahneingriff auch Crashs detektiert und entsprechende Schutzmassnahmen eingeleitet werden. Mit Hilfe analoger Sensoren kann die Masshaltigkeit überwacht werden. Ebenso ist bei Verwendung hochsensibler Sensoren eine indirekte Kraftmessung denkbar.
[0017] Analoge Sensoren weisen ausserdem keine Hysterese (wegen Schmitt-Trigger) auf und erzeugen somit keinen Zeit- bzw. Positionsversatz. Da der Sensor absolute oder relative Abstandsänderungen des Messobjekts erfassen kann, ist eine Abstandseinstellung des Sensors relativ zum Zahnkopf möglich. Der Sensor kann sich selbst zentrieren bzw. fo-kussieren. Bei der relativen Abstandsmessung steht die Amplitude des Messsignals im Zusammenhang mit dem Messabstand, womit wieder auf den Abstand zurückgeschlossen werden kann. Dadurch wird auch die Möglichkeit gegeben, den Abstand des Sensors zum Werkstück automatisch, evtl. mit Hilfe eines Lernprozesses, einzustellen. Er ist, im besten Fall ohne jede Umrüstung, für unterschiedlich ausgebildete Zahnräder bzw. Abrichtzahnräder einsetzbar.
[0018] Ein erfindungsgemässes Verfahren zur Feinbearbeitung eines Werkstücks bzw. zur Bearbeitung eines Abrichtzahnrads werden die Messwerte wenigstens in einem Zeitraum beim Hochlaufen oder nach dem Hochlaufen der Spindel im Verfahrensschritt b) erfasst. Die Messung der Winkellage im Rahmen der Erfindung erfolgt drehzahlunabhängig.
[0019] Die Messwerte können somit während des Hochlaufens auf die bestimmungsgemässe Bearbeitungsdrehzahl der Spindel oder auf eine Zwischendrehzahl oder nach dem Hochlaufen, z.B. während der Bearbeitung des Werkstücks, erfasst werden. Die Erfassung kann jedoch auch beim Verzögern der Spindel erfolgen. Durch die Messung während des Hochlaufens/Verzögerns der Spindel oder während der Bearbeitung wird die Bearbeitungszeit insgesamt verkürzt.
[0020] Die Winkellage wird in der Regel beim Hochlaufen bestimmt. Während der Bearbeitung, also im Eingriff mit dem Werkzeug, kann vom selben Sensor die Winkellage überwacht werden (z.B. zur Detektion des Rutschens eines Teils auf dem Spanndorn). Zudem kann mittels des Sensors die Überwachung der Verzahnungsqualität (beispielsweise von Merkmalen wie Werkstückgrösse, kinematischer Übertragungs- bzw. Summenteilungsfehler, Rundlauffehler etc.) übernommen werden.
[0021] In den Verfahrensschritten a) bis d) ist das Werkstück vorzugsweise bereits in einer Bearbeitungsposition angeordnet, allerdings noch ausser Eingriff mit dem Bearbeitungswerkzeug. Durch eine relative Bewegung zwischen dem Werkzeug und Werkstück bzw. Abrichtzahnrad wird das Werkstück mit dem Bearbeitungswerkzeug in Eingriff gebracht, insbesondere durch eine Bewegung des Werkzeugs.
[0022] In einer alternativen Ausführungsform kann neben der Bearbeitungsposition eine Bestückungs- oder Messposition vorgesehen sein. Die Bestückungs- oder Messposition ist auf einer dem Prozess abgewandten Seite innerhalb der Vorrichtung angeordnet. In dieser Position oder beim Übergang in die Bearbeitungsposition kann erfindungsgemäss ebenfalls eine Messung der Winkellage während des Hochfahrens des Spindelantriebs erfolgen. Nach dem Hochfahren wird das Werkstück in die Bearbeitungsposition bewegt und, nach der Winkelkorrektur, in Eingriff mit dem Werkzeug gebracht. Wichtig ist, dass auch in diesem Fall die Spindel die für das In-Eingriff-Bringen bzw. die Bearbeitung benötigte Geschwindigkeit beim Hochfahren und somit während der Messung des Winkelversatzes erreicht. Bei einer Honmaschine können sämtliche der genannten Positionen im Bereich innerhalb des Honrings angeordnet sein.
[0023] Prinzipiell kann eine Messung auch nach der Bearbeitung, z.B. beim Herunterfahren des Spindelantriebs, gemessen werden.
[0024] Um eine Bestückung und Messung an einem Werkstück während der Bearbeitung eines anderen Werkstücks zu ermöglichen, sind in diesem Fall wenigstens zwei bewegbare Spindeln vorgesehen, die abwechselnd in die Bearbei-tungs- und in die Bestückungsposition gebracht werden. Dies kann mittels einer Drehvorrichtung bewerkstelligt werden. Die Messung während des Hochfahrens einer Spindel kann in einer der beiden Positionen oder auch beim Übergang von einer in die andere Position erfolgen.
[0025] Im Stand der Technik wird das Auslesen der Winkellage des Werkstücks softwaretechnisch gelöst. Der Zeitpunkt, zu dem die Winkellage ausgelesen wird, unterliegt einer zeitlichen Schwankung, die den Ausleseprozess verlängert. Zu3
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dem ist die Auswertung meist in Steuerungen integriert, wodurch ein Auslesen der Messwerte erheblich verzögert wird. Dagegen wird das Auslesen in der vorliegenden Erfindung durch eine gemeinsame Clock und/oder durch hardwareget-riggertes Auslesen bewerkstelligt. Das Auslesen erfolgt separat und unabhängig von sonstigen Steuerungsfunktionen der Bearbeitungsmaschine.
[0026] Insbesondere werden die Messwerte vom Sensor als digitale Werte ausgegeben.
[0027] Insbesondere können die vom Sensor ausgegebenen digitalen Messwerte, z.B. Rechtecksignale, als Clock-Signa-le für die Lageerfassungsseinrichtung verwendet werden. Bei dem Aufbau erfolgt das Auslesen der Winkellage hardwa-regetriggert. Der Signaljitter wird so minimiert. So kann die Rechteckimpulsfolge als Triggersignal für das Auswerten der Lagesignale des Lagemesssystems auf der Spindel dienen Die Rechteckimpulsfolge dient als Hardware-Trigger für die Lagemesswerterfassung.
[0028] In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die Messwerte durch den Sensor als analoge Messwerte ausgegeben. Aus dem analogen Signal können noch zusätzliche Grössen ermittelt werden, beispielsweise der Abstand des Zahnrades zum Sensor, Verzahnungsfehler, etc.
[0029] Da die Auswertung mittels Software erfolgt, ist der Messbereich analoger Sensoren gross. Die Auswertung der analogen Messwerte über gepufferte Werte ist vorteilhaft, da beispielsweise Schaltschwellen nachträglich angepasst und Zeitverzüge herausgerechnet werden können. Die gesamte Auswertung kann an die Messsituation angepasst werden. Die Auswertung analoger Messwerte erfolgt im hohen kHz.- bzw. im MHz-Bereich, in einem Zeitraster von wenigen Na-nosekunden, so dass der Zeitverzug zwischen der Messung und der Bestimmung des Winkelversatzes äusserst gering ist. Die Auswertung kann auch zeitgleich mit der Messung erfolgen.
[0030] Bei der Bewegung eines bestimmten Zahns der Verzahnung des Werkstücks relativ zum Sensor werden insbesondere wenigstens zwei oder mehrere Messwerte erfasst. Dadurch kann eine Bewegung des Zahns relativ zum Sensor exakt erfasst werden.
[0031] Um dennoch eine maximale Geschwindigkeit bei der Ermittlung der Winkellage zu erreichen, kann ein Datenpuffer bereitgestellt werden, in den die Daten vor ihrer Auswertung geschrieben werden.
[0032] Die Auswerteelektronik ist zur schnellen Ermittlung der Winkellage des Werkstücks relativ zur Spindel ausgelegt. Abgesehen davon können aus den gemessenen Daten zusätzliche Werte ermittelt werden, beispielsweise zur Qualitätskontrolle der Verzahnung. So kann bei einer Verzahnungsprüfung die Verzahnungsgeometrie über die gesamte Zahnradbreite mit einem analogen Abstandssensor überprüft werden, der während der Messung axial (im Bezug auf die Drehachse der Spindel) verschoben wird. Die Messdaten werden mit vorgegebenen Solldaten verglichen.
[0033] Bei der Vermessung der Verzahnungsgeometrie über die gesamte Zahnradbreite kann auch ein Zeilenlaser eingesetzt werden, der das Zahnrad über die gesamte Breite vermisst bzw. abtastet. Der Sensor muss dabei während der Messung nicht bewegt werden. Die Messdaten werden anschliessend mit vorgegebenen Solldaten verglichen.
[0034] Mit Hilfe der Erfindung kann die Messdauer für Messungen am Werkstück inklusive der Auswertung der Messdaten wesentlich reduziert werden. Ausserdem kann die Messung sowohl beim Hochlaufen der Drehzahl der Spindel, als auch nach Erreichen der maximalen/voller Drehzahl durchgeführt werden. Mit Hilfe der Vorrichtung und des Verfahrens gemäss der Erfindung kann eine erhebliche Zeitersparnis realisiert werden.
Kurze Beschreibung der Figuren
[0035] Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung spezieller Ausführungsbeispiele anhand der beigefügten Figuren. Es zeigen:
Fig. 1 Eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemässen Honmaschine; und
Fig. 2 Eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der erfindungsgemässen Honmaschine
Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
[0036] Die Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemässe Honmaschine 1 zur Feinbearbeitung eines (vor)verzahnten Werkstücks, beispielsweise eines Zahnrads 2 mit Aussenverzahnung.
[0037] Die Honmaschine 1 umfasst eine Spindel 3, an der das zu bearbeitende Zahnrad 2 angeordnet ist. Innerhalb eines Gehäuses 4 ist ein Antrieb 5 zur Erzeugung einer Rotation der Spindel 3 vorgesehen.
[0038] In einer Bearbeitungsposition, wie in der Fig. 1 dargestellt, steht die Verzahnung des Zahnrads 2 in Eingriff mit entsprechenden Eingriffsmitteln eines Honrings 6. Die Eingriffsmittel (z.B. eine Art Innenverzahnung) des Honrings 6 wirken mit der Verzahnung des Zahnrads 2 zusammen, um die Verzahnung des Zahnrads 2 zu bearbeiten. Die Bewegungen der Spindel 3 und des Honrings 6 sind synchronisiert.
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[0039] Um eine gieichmässige Bearbeitung an beiden Flanken der Verzahnung zu erzielen, muss vor der Bearbeitung die Winkellage des Zahnrads 2 relativ zur Lage der Eingriffsmittel des Honrings 6 ermittelt werden. Zur Bestimmung der Winkellage des Zahnrads 2 relativ zur Winkellage der Spindel 3 ist eine Messsonde (Einzentriersonde, Sensor) 7 vorgesehen, die die Winkellage des Zahnrads 2 in einer Position erfasst, in der das Werkzeug 6 und das Werkstück
2 ausser Eingriff stehen. Der Sensor 7 arbeitet berührungslos, beispielsweise induktiv. Er kann ein digitales oder ein analoges Signal ausgeben.
[0040] Wie aus der Fig. 1 deutlich wird, ist der Sensor 7 innerhalb der Honmaschine 1, insbesondere innerhalb des Honrings 6, angeordnet. Der Sensor 7 weist zur Innenseite des Honrings 6. Er kann z.B. am Reitstock angeordnet sein. Zudem ist der Sensor 7 derart angeordnet, dass er, während das Zahnrad 2 in einer Bearbeitungsposition steht, Parameter der Verzahnung des Zahnrads 2 erfassen kann. Dies bedeutet, dass Messdaten während des Hochlaufens des Spindelantriebs 5 und während der Bearbeitung des Zahnrads 2 aufgenommen werden können. Während der Bearbeitung können Winkellage und Qualität der Verzahnung überwacht werden. Im Ergebnis kann der Sensor 7 die Messdaten präzise auch während des Hochfahrens des Spindelantriebs und selbst während der Bearbeitung erfassen. Dies führt zu einer erheblichen Zeitersparnis. Ausserdem kann das Messsystem auch zur Überwachung der Winkellage sowie der Qualität der Verzahnung während der Bearbeitung eingesetzt werden.
[0041] Innerhalb des Gehäuses 4 des Antriebs 5 ist ein Encoder 8 angeordnet, der die Lage der Spindel 3 zu einem bestimmten Zeitpunkt ermittelt. Die vom Encoder 8 ausgegebenen Werte und die vom Sensor erfassten Werte werden zur Korrektur der Winkellage des Werkstücks 2 relativ zum Werkzeug 6 weiterverarbeitet. Dieser Vorgang wird als Einzentrieren bezeichnet. Durch das Einzentrieren wird ein möglichst mittiger Eingriff der Eingriffsmittel des Honrings 6 in die Zahnlücken des Zahnrads 2 gewährleistet.
[0042] Die Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemässen Honmaschine 1.
[0043] Die Honmaschine 1 weist eine Spindel 3 auf, die durch einen in einem Gehäuse 4 angeordneten Antrieb 5 in Rotation versetzt werden kann. Ein auf der Spindel 3 angeordnetes Werkstück 2 mit Verzahnung wird über die Spindel
3 in Rotation versetzt (Rotationsachse z).
[0044] Zur Ermittlung der relativen Winkellage der Verzahnung eines Zahnrads 2 und einer Spindel 3 ist ein Sensor 7 vorgesehen. Dieser kann auf einem Schlitten 9 angeordnet sein, der in einem oder mehreren Freiheitsgraden, beispielsweise entlang der angedeuteten Achsen x, y und/oder z bewegbar (Translation) und/oder um eine oder mehrere dieser rotierbar in der Honmaschine 1 angeordnet ist.
[0045] Insbesondere werden berührungslos, beispielsweise optisch, induktiv, magnetisch, kapazitativ, etc., arbeitende Sensoren 7 verwendet.
[0046] Als Sensor 7 kann beispielsweise ein digital schaltender Sensor verwendet werden. Der Sensor 7 schaltet in Abhängigkeit davon, ob sich unter dem Sensor ein Zahnkopf oder ein Zahnfuss befindet.
[0047] Alternativ dazu kann der Sensor 7 auch als analoger Sensor bereitgestellt werden. Dieser erzeugt bei der Bewegung des Zahnrades ein mehr oder weniger periodisches Signal.
[0048] Der Sensor ist, wie in der Fig. 1 dargestellt, innerhalb des Honrings 6 und/oder in einer Position angeordnet, die als Bearbeitungsposition bezeichnet wird. Die Bearbeitungsposition ist entweder eine Position, in der das Zahnrad 2 noch ausser Eingriff mit dem Honring 6 steht, allerdings durch eine geringfügige translatorische Bewegung oder Verschwenkung des Honrings 6 mit diesem in Eingriff gebracht werden kann, sobald nach dem Hochlaufen und der Winkellagekorrektur (durch ein entsprechendes Steuersignal) eine mit dem Honring 6 synchronisierte Geschwindigkeit erreicht ist. Anschliessend steht das Werkstück 2 in der Bearbeitungsposition in Eingriff mit dem Honring 6.
[0049] Darüber hinaus wird ein schnelles Datenerfassungs- und Signalverarbeitungssystem verwendet, das Messdaten äusserst schnell und präzise erfassen kann. Die Synchronisation der analogen Sensorwerte mit dem Lagesignal kann beispielsweise durch eine gemeinsame Clock und/oder durch eine sehr schnell arbeitende Abtastung erreicht werden. Im Gegensatz zum digital arbeitenden System stehen pro Zahn wesentlich mehr Messwerte zur Verfügung, wodurch eine deutliche Steigerung der Präzision der Messung ermöglicht wird.
[0050] Vom Sensor 7 (digital schaltend) werden die ermittelten Messdaten an eine Lageerfassungskarte 10 übermittelt, die die Lagewerte des Zahnrads 2 aus den ermittelten Messwerten bestimmt. Im alternativen Fall eines analogen Sensors 7 kann der Lageerfassungskarte ein Analog-Digitalwandler vorgeschaltet sein.
[0051] Die Auswertung der Messdaten zur Bestimmung der relativen Lage des Werkstücks 2 und der Spindel 3 kann über verschiedene geeignete Algorithmen erfolgen, z.B. mittels Fourier-Analyse, Ermittlung von Maxima oder Minima, Flankendurchgängen, etc.
[0052] Darüber hinaus kann eine Auswerteeinheit vorgesehen sein, die die Lagedaten auswertet und an eine entsprechende Steuerung bzw. Regelung weitergibt.
[0053] Die Messung kann sowohl bei Hochlaufen der Spindel 3 als auch bei voller Umdrehung (z.B. 10 000 Hz Zahneinlauffrequenz) durchgeführt werden.
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Patentansprüche
1. Vorrichtung (1) zur Feinbearbeitung eines Werkstücks (2) oder eines Abrichtzahnrads, das eine Verzahnung aufweist, umfassend:
eine Spindel (3), wobei ein zu bearbeitendes Werkstück (2) bzw. Abrichtzahnrad an der Spindel (3) anordenbar ist; einen Antrieb (5) zur Erzeugung einer Rotation der Spindel (3); und eine Messeinrichtung zur Bestimmung der Winkellage der Verzahnung des Werkstücks (2) bzw. des Abrichtzahnrads relativ zur Spindel (3), wobei die Messeinrichtung wenigstens einen im Bereich der Verzahnung des Werkstücks (2) bzw. des Abrichtzahnrads angeordneten Sensor (7) zur Erfassung von Messdaten aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (7) derart innerhalb der Vorrichtung (1) angeordnet ist, dass Messdaten betreffend Parameter der Verzahnung des Werkstücks (2) bzw. des Abrichtzahnrads in einer Bearbeitungs-, Bestückungs- oder Messposition des Werkstücks (2) bzw. des Abrichtzahnrads erfassbar sind.
2. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) wenigstens ein Bearbeitungswerkzeug (6) aufweist, das in der Bearbeitungs-, Bestückungs- oder Messposition des Werkstücks (2) bzw. des Abrichtzahnrads mit der Verzahnung des Werkstücks (2) bzw. des Abrichtzahnrads in Eingriff steht.
3. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (7) als digital schaltender Sensor ausgebildet ist.
4. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (7) als analoger Sensor ausgebildet ist.
5. Verfahren zur Feinbearbeitung eines Werkstücks (2) oder eines Abrichtzahnrads mit einer Verzahnung mittels einer Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend die Schritte:
a) Anordnen des Werkstücks (2) bzw. eines Abrichtzahnrads an einer Spindel (3);
b) Antreiben der Spindel (3) zur Erzeugung einer Rotation des Werkstücks (2) bzw. des Abrichtzahnrads;
c) Erfassung von Messwerten in Bezug auf die Verzahnung des Werkstücks (2) bzw. des Abrichtzahnrads im Bereich der Verzahnung des rotierenden Werkstücks (2) bzw. des Abrichtzahnrads mittels wenigstens eines Sensors; und d) Ermittlung der Winkellage und/oder der Verzahnungsqualität der Verzahnung des Werkstücks (2) bzw. des Abrichtzahnrads relativ zur Spindel (3), dadurch gekennzeichnet, dass die Messwerte wenigstens in einem Zeitraum beim Hochlaufen, nach dem Hochlaufen der Spindel (3) im Verfahrensschritt b) oder beim Verzögern der Spindel erfasst werden.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Messwerte durch den Sensor als digitale Werte ausgegeben werden.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die vom Sensor ausgegebenen digitalen Messwerte als Clock-Signale für eine Lageerfassungsseinrichtung (10) verwendet werden.
8. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Messwerte durch den Sensor als analoge Messwerte ausgegeben werden.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Bewegung eines bestimmten Zahnes der Verzahnung des Werkstücks (2) bzw. des Abrichtzahnrads relativ zum Sensor (7) wenigstens zwei oder mehrere Messwerte erfasst werden.
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Claims (9)

1. Vorrichtung (1) zur Feinbearbeitung eines Werkstücks (2) oder eines Abrichtzahnrads, das eine Verzahnung aufweist, umfassend: eine Spindel (3), wobei ein zu bearbeitendes Werkstück (2) bzw. Abrichtzahnrad an der Spindel (3) anordenbar ist; einen Antrieb (5) zur Erzeugung einer Rotation der Spindel (3); und eine Messeinrichtung zur Bestimmung der Winkellage der Verzahnung des Werkstücks (2) bzw. des Abrichtzahnrads relativ zur Spindel (3), wobei die Messeinrichtung wenigstens einen im Bereich der Verzahnung des Werkstücks (2) bzw. des Abrichtzahnrads angeordneten Sensor (7) zur Erfassung von Messdaten aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (7) derart innerhalb der Vorrichtung (1) angeordnet ist, dass Messdaten betreffend Parameter der Verzahnung des Werkstücks (2) bzw. des Abrichtzahnrads in einer Bearbeitungs-, Bestückungs- oder Messposition des Werkstücks (2) bzw. des Abrichtzahnrads erfassbar sind.
2. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) wenigstens ein Bearbeitungswerkzeug (6) aufweist, das in der Bearbeitungs-, Bestückungs- oder Messposition des Werkstücks (2) bzw. des Abrichtzahnrads mit der Verzahnung des Werkstücks (2) bzw. des Abrichtzahnrads in Eingriff steht.
3. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (7) als digital schaltender Sensor ausgebildet ist.
4. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (7) als analoger Sensor ausgebildet ist.
5. Verfahren zur Feinbearbeitung eines Werkstücks (2) oder eines Abrichtzahnrads mit einer Verzahnung mittels einer Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend die Schritte: <tb>a)<sep>Anordnen des Werkstücks (2) bzw. eines Abrichtzahnrads an einer Spindel (3); <tb>b)<sep>Antreiben der Spindel (3) zur Erzeugung einer Rotation des Werkstücks (2) bzw. des Abrichtzahnrads; <tb>c)<sep>Erfassung von Messwerten in Bezug auf die Verzahnung des Werkstücks (2) bzw. des Abrichtzahnrads im Bereich der Verzahnung des rotierenden Werkstücks (2) bzw. des Abrichtzahnrads mittels wenigstens eines Sensors; und <tb>d)<sep>Ermittlung der Winkellage und/oder der Verzahnungsqualität der Verzahnung des Werkstücks (2) bzw. des Abrichtzahnrads relativ zur Spindel (3), dadurch gekennzeichnet, dass die Messwerte wenigstens in einem Zeitraum beim Hochlaufen, nach dem Hochlaufen der Spindel (3) im Verfahrensschritt b) oder beim Verzögern der Spindel erfasst werden.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Messwerte durch den Sensor als digitale Werte ausgegeben werden.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die vom Sensor ausgegebenen digitalen Messwerte als Clock-Signale für eine Lageerfassungsseinrichtung (10) verwendet werden.
8. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Messwerte durch den Sensor als analoge Messwerte ausgegeben werden.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Bewegung eines bestimmten Zahnes der Verzahnung des Werkstücks (2) bzw. des Abrichtzahnrads relativ zum Sensor (7) wenigstens zwei oder mehrere Messwerte erfasst werden.
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