CN104148741A - 用于加工齿轮的方法和自动机器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于加工齿轮的方法和自动机器，齿轮(2)经受热处理并且包括至少一个中间冕状轮(3)以及布置在冕状轮(3)的相对侧上的一对侧向管状轮毂(5、6)，通过以下方式自动还原该齿轮的旋转轴线：将第一轮毂(5)耦接至头(14)，该头围绕自身的固定旋转轴线(15)旋转；使另一轮毂(6)在横向于固定轴线(15)的方向上移位，直到两个轮毂(5、6)和冕状轮(3)进入大致共用固定轴线(15)的位置中；以及在不使第一轮毂(5)从旋转头(14)分离并且使齿轮(2)保持在竖直且成角度地固定的位置中的情况下，在每个轮毂(5、6)上设置共用固定轴线(15)的相应定心表面(50、51)。

Description

用于加工齿轮的方法和自动机器

技术领域

本发明涉及一种用于加工齿轮的方法。

背景技术

如已知的，一旦齿轮被切割之后，它们经受多种热处理，这些热处理改变齿轮自身的原始几何特性和/或尺寸特性。

为此，在热处理之后，齿轮必须必要地再次经受使用加工工具进行表面处理(finishing，抛光)的加工操作。

然而，相比于齿轮的对称轴线或旋转轴线的还原或重新限定而言，表面处理操作是次要的。

为了还原旋转轴线，现今已知的是：将齿轮的第一轴向端部分(通常为不具有内部沟槽的部分)耦接至具有水平轴线的旋转头；以及通过渐进地转动旋转头而通过反复试验手动地降低齿轮的第二轴向端部分(与第一端部分相对)的离心率。

在已将离心率降至最低之后，将第一端部分夹在旋转头上，并且在第二轴向部分上形成定心表面。

在已获得所述定心表面之后，将齿轮从旋转头取下，并翻转过来，将第二部分安装在旋转头上，并且在将第二部分夹在旋转头上之前，将第一部分的离心率降低，并且在第一部分上也形成定心表面。

此时，将齿轮从旋转头取下，并且安装在控制机器的顶端之间，在齿轮上再次手动地且通过参照和测量设施做出检查，以确认剩余离心率对于后续加工操作是可接受的，在将齿轮从控制机器取下并且安装在用于执行加工的机器的顶端之间之后，齿轮经受该后继加工操作。

尽管上述用于还原对称轴线的技术广泛使用，然而首先，其要求能够获得具有丰富经验和相当多手动技巧的合格人员，并且在任何情况下，均需要相当长的还原时间，因为难以手动地实现与将在齿轮上执行的后续加工相兼容的离心率的状态，毕竟存在具有特殊的形变和/或大尺寸的齿轮。

此外，轴线的还原要求使用多种机器，使用多种测量仪器和特定装置，它们中的很多必须每一次依据待加工的齿轮的类型和特征来选择。

另外，还原轴线的技术不能够实现超出尺寸精度和几何精度的给定极限之外的提升，这是由于这样的事实：在加工一个轮毂和另一个轮毂之间，将齿轮从旋转头取下，翻转，并且再次重新定位且重新安装在旋转头上。

实现高水平的尺寸精度和几何精度还由于这样的事实而受到阻碍：前述定心表面的形成是通过以悬臂形式设置的齿轮以及通过使齿轮自身旋转来获得的。

例如，在US2007/199187A1以及US5109634A中描述用于加工齿轮的机器。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于加工齿轮的方法，该方法将能够实现对前述问题的简单且廉价的解决方案。

根据本发明，提供一种用于加工齿轮的方法，该齿轮包括：至少一个外部冕状轮；第一轮毂和第二轮毂，彼此相对并且以悬臂方式从所述冕状轮的相对轴向侧伸出；该方法包括以下步骤：将所述第一轮毂耦接至电机驱动的旋转头，该旋转头具有自身的固定竖直旋转轴线；使所述第二轮毂在横向于所述固定轴线的方向上移位；使所述轮毂进入大致共用所述固定轴线的位置中；以及加工轮毂，在所述轮毂中的每个上设置共用所述固定轴线的相应内部定心表面；使所述轮毂进入大致共用所述固定轴线的位置中以及加工轮毂自身以获得所述内部定心表面的步骤是在不将所述第一轮毂从所述电机驱动的旋转头分离的情况下获得的。

此外，本发明还涉及用于加工齿轮的自动机器。

根据本发明，提供一种用于加工齿轮的自动机器，该齿轮包括：至少一个外部冕状轮；第一轮毂和第二轮毂，彼此相对并且以悬臂方式从所述冕状轮的相反轴向侧伸出，该机器包括电机驱动的旋转头，该旋转头具有其自身的固定竖直旋转轴线，并且该机器包括电机驱动的保持装置和能控制保持的装置，该机器进一步包括：电机驱动的移动装置，用于使所述第二轮毂在横向于所述固定竖直轴线方向中移位，以使得第二轮毂进入大致共用所述固定竖直轴线的位置中；相互独立的第一电机驱动的工具头和第二电机驱动的工具头，用于分别在第一轮毂和第二轮毂上获得共用所述固定竖直轴线的相应内部定心表面；多个位置传感器，所述位置传感器与齿轮的相应表面相配合，以用于检测所述表面自身从所述固定竖直轴线的偏移，并且所述位置传感器设计成用于发出相应的电位置信号；以及控制单元，用于处理由所述位置传感器发出的电信号，并且依据由所述位置传感器发出的信号而发出用于控制所述电机驱动的头、所述传感器以及所述电机驱动的保持装置和移动装置的信号。

附图说明

现在将参照附图来描述本发明，附图示出了本发明的实施例的非限制性实例，并且附图中：

图1以侧视图并且大致以块的形式示出了用于加工齿轮的自动机器，该自动机器设定在其可接受待加工齿轮的状态中；以及

图2至图8为类似于图1的图，并且示出了处于七个不同操作状态下的图1的机器，其中为了清楚起见而移除了一些部件。

具体实施方式

在图1中，由1整体表示用于对来自热处理台(在附图中不可见)的齿轮2进行定位和加工的自动机器，并且具体地用于还原或重新限定齿轮2自身的对称轴线或旋转轴线。

根据在附图中所示，齿轮2包括中间冕状轮3以及两个侧向轮毂5和6，该中间冕状轮具有外部齿4(具体地具有直齿)，该两个侧向轮毂以悬臂形式从冕状轮3的相对轴向侧沿着相反方向延伸。

轮毂5和6以相应的外部管状部分5A和6A(在外部由相应表面8和9限定)终止，并且轮毂5具有内部沟槽10。

再次参照图1，机器1包括机座12、从机座12向上伸出的框架13以及底部旋转头14，该旋转头围绕固定竖直轴线15旋转地耦接至机座12且处于轴向固定的位置中，并且该旋转头由对应电机16驱动。头14包括顶部终端部分18，该终端部分设计成用于滑动地且具有径向间隙地接合轮毂5，并且该终端部分又包括能构造成用于对齿轮2进行定位和保持的电机驱动的装置19。

在所描述的特定实例中，装置19为可控制保持型，并且包括具有球形头的两个环，这两个环设定成以一轴向距离间隔开并且用20和21表示。每个环20、21包括对应的多个具有球形头的移动定心销22、23，这些定心销设定成围绕轴线15以一角度彼此相距一角距离，该角度与带沟槽伸展部10的隔室的角度相等。对于每个环20、21而言，装置19进一步包括相应的电机驱动的致动组件24和25，这些致动组件本身是已知的并且不详细描述。组件24、25是不同的且彼此独立的，并且设计成用于使相应的定心销22、23在缩回停止位置(图1)与操作伸出位置(图2)之间径向地移位，在缩回停止位置中，定心销22、23在部分18内延伸以能够实现部分18自身在轮毂5的带沟槽伸展部10内的自由移位，在操作伸出位置中，定心销22、23插入到带沟槽伸展部10的隔室中并且将轮毂5成角度地夹持至头14。

装置19于是包括用于齿轮2的停止和轴向定位的轴向肩部26，该肩部能与头14一起移动。

再次参照图1，机器1进一步包括指令和控制单元27以及用于检测齿轮2的位置的自动组件28，该指令和控制单元电连接至电机16和致动组件24和25，该自动组件也电连接至单元27。

检测组件28又包括由31、32、33和34表示的四个电位置传感器，这些传感器耦接至框架13，并且全都电连接至单元27以将相应电位置信号传送至单元27自身。

参照图3，传感器31、32和33是径向传感器，并且包括相应的探测器31A、32A、33A，这些探测器在正交于轴线15的相应径向方向上远离以及朝向轴线15移动，并且在使用中，这些探测器分别朝向外周表面8和9以及朝向齿轮2的齿4移动。

而传感器34为轴向传感器并且包括探测器34A，该探测器在平行于轴线15的方向上移动，并且在使用中，朝向冕状轮3的轴向表面4A移动。

再次参照图1并且特别参照图4，机器1还包括电机驱动的定位和保持顶部头36，该顶部头沿着轴线15设定，并且还在连接至单元27的自身致动器38(示意性地表示)的推力作用下沿着轴线15远离以及朝向底部头14移动。

顶部头36方便地包括由39、40和41表示的三个对照元件，这些对照元件围绕轴线15布置在以等距离隔开设置的角位置中。每个对照元件39、40和41承载相应的搁置构件39A、40A、41A，这些搁置构件在自身的电机驱动的线性致动器39B、40B、41B的推力作用下在与轴线15本身正交的对应方向上远离以及朝向轴线15移动，该线性致动器独立于其他构件的线性致动器并且电连接至单元27，如在图1和图4中示出的。

最后参照图6和图7，机器1包括由43和44表示的两个旋转加工头，每个旋转加工头支撑相应的铰孔工具45、46。如在图6中示出的，头44设定在定位头36之上并且耦接至自身的致动组件47，该致动组件本身是已知的并且不详细描述，该致动组件由单元27控制以沿着平行于轴线15的方向平移并且围绕轴线15自身旋转。

参照图7，而头43设定在旋转头14之下并且由自身的致动组件48驱动，该致动组件本身是已知的并且不详细描述，该致动组件与装置47是不同的且是独立的，并且也由单元27控制以沿着平行于轴线15的方向平移并且围绕轴线15自身旋转。

现在将从在图1中示出的停止状态开始描述机器1的操作，在该停止状态下单元27将旋转头14保持在成角度的固定位置中，其中相应的定心销22和23处于定心销的缩回停止位置中，传感器31-34的探测器31A、32A、33A和34A处于被设定成与相应表面隔开的位置中，并且定位头36和加工头43和44处于被设定成与顶部头36本身隔开并且与底部旋转头14隔开的位置中，如可在图1、图7和图8中看到的。

从上述状态下开始，通过以下方式将从热处理台输出的齿轮2耦接至旋转头14：将部分18轴向地插入到带沟槽伸展部10内，直到使得部分5A被支承在肩部26上；以及旋转齿轮2本身，直到使得带沟槽伸展部10的隔室到达定心销22和23，在此之后单元27致动装置24和25两者，使得定心销22、23接合带沟槽伸展部的隔室，从而将轮毂5夹持在旋转头14上。

此时，机器1遵循完全自动的循环，即，无需操作员方面的介入，而仅在单元27的控制下，其以完全自主的方式使探测器31、32和34移位到它们中的每一个均面向相应表面的位置中，并且使探测器33移位到其面向齿4的位置中。

在此之后，单元27使得探测器31A-34A前进，直到它们与相应表面接触，并且当它们到达相应表面时，获得相应的零位置或参照位置。然后单元27使头14旋转，并且因此使齿轮2围绕轴线15以步进方式方便地旋转。在旋转过程中，对于齿轮的每一个角位置而言，传感器31-34中的每个都将自身的电信号传送至单元27，所述电信号实际上对应于自身表面相对于固定轴线15的即时离心率。

在齿轮2的第一次旋转结束时，单元27使顶部头36降低，直到使得对照元件39A-41A到达对照单元面向轮毂6的表面9的位置中，如在图4中示出的，在此之后单元27自身根据用于使离心率最小化的程序处理，即，使得齿轮2进入大致与轴线15对准的位置中，收到信号，因此确定搁置构件39A-41A的推力的角位置以及在相应方向上远离以及朝向轴线15的轴向位移，以用于消除齿轮2相对于固定轴线15自身的离心率，或将该离心率最小化。此时，环21的定心销23回到其停止位置中，使得轮毂5能够相对于底部旋转头14摆动，并且一个或多个搁置构件39A-41A以及因此轮毂6在与轴线15正交的方向上移位，直到还原或重新限定齿轮2的最佳对称轴线(此时与固定轴线15重合)。一旦完成离心率的校正，将对照构件39A-41A夹持在其轴向位置中。在这种状态下，传感器31-34将精准重新定位的进一步电信号传送至单元27，在发出用于启动齿轮2的加工的信号之前，单元27重新处理该进一步电信号。

在存在所述启动信号的情况下，单元27使得球形头定心元件23回到其前进位置(图2)中，夹持使头14旋转的底部，使齿轮2保持在成角度地且轴向地固定的位置中，使得工具45和46朝向相应轮毂5、6的对应部分5A、6A前进，并且对它们进行引导以用于在每个部分5A、6A自身上实现共用轴线的相应内部定心铰孔50、51，如在图6和图8中示出的。方便地，铰孔50和51同时获得。

在已完成铰孔50和51之后，移除搁置构件39A-41A，将顶部头36设定成与部分6A相距一距离，使定心销22和23到达其停止位置中，并且使齿轮从底部旋转头14分离并且移动至磨削台中，在该磨削台中将一对定心顶端插入铰孔50和51中，从而使齿轮2定心并且将其设定在磨削位置中。

通过前述描述，显然的是，还原齿轮2的对称轴线的技术不需要具有特定经验的合格人员，这是由于这样的事实：在齿轮已安装在旋转头14上之后，该还原是以完全自动的方式来执行的。实际上，单元27自主地确定齿轮2的离心率，并且使其沿着固定参照轴线15重新定位，使得无论齿轮的形变和/或几何特性或尺寸特性怎样，总是以相同的方式使齿轮2的不同部分的离心率均等。

安装在机器1的相同框架上(并且因此安装在机器上)的位置传感器和位移致动器的使用、以及响应于从传感器本身接收的且由单元27处理的信号而起作用的致动器的使用实现了用于轴线的重新限定的时间的极大减少，所述重新限定在大部分情况下仅在齿轮2的单次完全旋转之后即可获得。

此外，再次单元27将齿轮夹持在最佳参照位置中并且总是以自主的方式实现定心铰孔50和51。

在这方面，应当注意的是，如何在仅保持轮毂中的一个耦接至旋转头14(即，无需将齿轮从旋转头14本身取下)的情况下获得两个铰孔50和51。相比于已知技术，该技术实现了时间的极大减少，并且在任何情况下，实现了其品质的大幅提升，同时在后续磨削操作过程中实现了去除最小量的材料。

于是在铰孔50和51同时制成的情况下进一步减少了时间。在任何情况下，相比于已知技术，减少了时间，在通过使齿轮2围绕轴线15旋转并且通过将铰孔工具45和46保持在固定位置中和/或通过将齿轮2设定在水平位置中而非竖直位置中(如所描述的)来获得铰孔50和51的情况下也是这样。然而，显然的是，目前在齿轮处于竖直位置中时执行轴线的还原是更容易的，这是因为在该位置中，齿轮的重量和尺寸完全不具有任何影响。

具体对于机器1而言，从构建的角度来看，这是相对简单的，考虑到根据已知技术，轴线的重新限定需要利用设置有相应的专用附件/工具的用于执行加工的两个或更多个不同的机器以及至少一个控制机器。

通过前述描述，显然的是，由此，在不背离由独立权利要求限定的范围的情况下，可对所描述的方法和机器1做出各种修改和变型。特别地，从构建的角度而言，电传感器31-34和对照元件39-41可与所描述的不同并且可设定在与所表示的位置不同的位置中。于是头14和36可与所描述的不同，例如用于满足待检测和加工的齿轮的特定几何特性或尺寸特性。具体地，头可部分地接收轮毂5并且不被插入轮毂中。

最后，旋转加工头43和44可为固定头，并且可通过使齿轮2围绕固定竖直轴线15旋转来获得铰孔50和51。

Claims (16)

1.一种用于加工齿轮的方法，所述齿轮包括：至少一个外部冕状轮；第一轮毂和第二轮毂，彼此相对并且以悬臂方式从所述冕状轮的相对轴向侧伸出，所述方法包括以下步骤：将所述第一轮毂耦接至电机驱动的旋转头，所述旋转头具有自身的固定竖直旋转轴线；使所述第二轮毂在横向于所述固定轴线的方向上移位；使所述轮毂进入大致共用所述固定轴线的位置中；以及加工所述轮毂，在所述轮毂中的每一个轮毂上设置共用所述固定轴线的相应内部定心表面；使所述轮毂进入大致共用所述固定轴线的位置中以及加工所述轮毂自身以获得所述内部定心表面的步骤在不使所述第一轮毂从所述电机驱动的旋转头分开的情况下获得。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在将所述轴线保持在竖直位置中的情况下，执行使所述轮毂进入大致共用所述固定轴线的位置中以及加工所述轮毂自身以获得所述定心表面的步骤。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在将所述齿轮保持在围绕所述固定轴线的成角度地固定的位置中的情况下，设置所述定心表面。

4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在将所述第一轮毂限制在所述旋转头上并且将所述第二轮毂限制在与所述旋转头不同的另一保持头上的情况下，获得所述定心表面的形成。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，同时获得所述定心表面。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，通过以下方式将所述第一轮毂耦接至所述旋转头：将能构造的保持构件插入到所述第一轮毂的带沟槽伸展部内；以及在执行所述步骤过程中通过改变所述保持构件的构造而改变对所述保持构件的限制。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，通过启动与所述第一轮毂的内部沟槽配合的一个或多个保持装置来改变所述保持构件与所述第一轮毂之间的限制。

8.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，使所述轮毂进入大致共用所述固定轴线的位置中的步骤包括以下操作：使至少一个电传感器在横向于所述固定轴线的方向上朝向所述齿轮移位；使所述电传感器的至少一个探测器与所述齿轮的横向表面接触；使所述齿轮围绕所述固定轴线旋转；检测多个电信号，所述多个电信号对应于所述表面相对于所述固定轴线的即时离心率，并且所述多个电信号与所述探测器在所述方向上的即时位移成比例；通过电子处理和控制单元来处理所述信号；以及通过所述电子处理和控制单元来控制作用在所述齿轮上的至少一个电机驱动的致动器，以依据对所述电信号的处理来改变所述第二轮毂相对于所述固定轴线的离心率。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，使所述轮毂进入大致共用所述共用轴线的位置中的步骤包括以下操作：识别所述齿轮的沿着所述固定轴线分布的多个外部侧向表面；对于每个所述侧向表面使用一个所述电传感器；通过所述控制单元处理由所述电传感器传送的电信号；以及向所述电机驱动的致动器发出单个控制信号。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述侧向表面是这样的周向表面：一个周向表面在外部界定所述第一轮毂、一个周向表面界定所述第二轮毂、以及一个周向表面界定所述冕状轮。

11.根据权利要求9或10所述的方法，其特征在于，所述侧向表面中的至少一个是正交于所述固定轴线的轴向表面。

12.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，通过使所述齿轮围绕所述固定轴线旋转来获得所述定心表面。

13.一种用于加工齿轮的自动机器，所述齿轮包括：至少一个外部冕状轮；第一轮毂和第二轮毂，彼此相对并且以悬臂方式从所述冕状轮的相对轴向侧伸出，所述机器包括电机驱动的旋转头，所述电机驱动的旋转头具有自身的固定竖直旋转轴线；并且所述机器包括电机驱动的保持装置和能控制保持的装置，所述机器进一步包括：电机驱动的移动装置，用于使所述第二轮毂在横向于所述固定竖直轴线的方向上移位，以使所述第二轮毂进入大致共用所述固定竖直轴线的位置中；相互独立的第一电机驱动的工具头和第二电机驱动的工具头，分别用于在所述第一轮毂和所述第二轮毂上获得共用所述固定竖直轴线的相应的内部定心表面；多个位置传感器，所述位置传感器与所述齿轮的相应表面配合，以用于检测所述表面自身从所述固定竖直轴线的偏移，并且所述位置传感器设计成用于发出相应的电位置信号；以及控制单元，用于处理由所述位置传感器发出的电信号，并且发出用于依据由所述位置传感器发出的信号来控制所述电机驱动的头、所述传感器以及所述电机驱动的保持装置和移动装置的信号。

14.根据权利要求13所述的机器，其特征在于，两个所述工具头相对于所述固定竖直轴线同轴地延伸到轴向隔开地设定的位置中。

15.根据权利要求13或14所述的机器，其特征在于，所述电机驱动的保持装置和能控制保持的装置包括：细长保持构件，共用所述固定轴线并且设计成用于插入到所述第一轮毂的带沟槽伸展部内；多个径向保持销，由所述保持构件承载；以及另外的电机驱动的致动装置，用于所述销的致动，所述装置由所述单元控制以用于使所述销在缩回停止位置与伸出保持位置之间径向地移位，在所述伸出保持位置中所述销被推动到所述带沟槽伸展部的相应隔室内。

16.根据权利要求15所述的机器，其特征在于，所述旋转头包括所述销的两个环，所述环能彼此独立地致动。