DE102007009359A1

DE102007009359A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Kontrolle oder zum Einrichten von Abrichtwerkzeugen

Info

Publication number: DE102007009359A1
Application number: DE200710009359
Authority: DE
Inventors: Tjark Dr.-Ing. Lierse
Original assignee: DR KAISER DIAMANTWERKZEUGE VERWALTUNGS-KG; KAISER DIAMANTWERKZEUGE VERWAL
Current assignee: DR KAISER DIAMANTWERKZEUGE VERWALTUNGS-KG; KAISER DIAMANTWERKZEUGE VERWAL
Priority date: 2007-02-23
Filing date: 2007-02-23
Publication date: 2008-08-28
Anticipated expiration: 2027-02-24
Also published as: DE102007009359B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Kontrolle oder zum Einrichten von Abrichtwerkzeugen (10; 11, 12), insbesondere für Schleifschnecken zum kontinuierlichen Profilschleifen, die auf einem Profiliergerät (20) montiert sind und in Abhängigkeit von einem zu erzeugenden Schleifschneckenprofil zueinander ausgerichtet werden. Die Abrichtwerkzeuge (10; 11, 12) auf dem Profiliergerät (20) werden über eine digitale Kameraeinrichtung (30) aufgenommen. Das aufgenommene Profilbild (13) wird mit einem errechneten Sollprofil (60) verglichen, wobei Abweichungen dargestellt oder eine korrekte Einstellung bestätigt wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Kontrolle oder zum Einrichten von Abrichtwerkzeugen. Insbesondere sind die Vorrichtung und das Verfahren dazu vorgesehen, Abrichtwerkzeuge für Schleifschnecken zum kontinuierlichen Wälzschleifen von Zahnprofilen einzustellen bzw. deren Einstellung zu kontrollieren.
Für das Profilieren der Schleifschnecken, die zum kontinuierlichen Wälzschleifen von Zahnrädern bzw. Zahnprofilen eingesetzt werden, sind Profiliergeräte notwendig. Das Profiliergerät beinhaltet zwei unabhängig voneinander verstellbare Motorspindeln, die entsprechend den gewünschten Profilen bzw. Profilkorrekturen angesteuert werden. Dabei werden die Abrichtwerkzeuge entsprechend dem zu erzeugenden Profil in der Schleifschnecke zueinander ausgerichtet, um die individuellen Profilformen realisieren zu können.
Die Abrichtwerkzeuge oder Abrichtscheiben werden auf dem Profiliergerät zueinander positioniert, wobei neben einer unterschiedlichen axialen Beabstandung eine Winkeleinstellung vorgesehen sein kann. In der Regel werden die Abrichtwerkzeuge von Hand zueinander ausgerichtet, um das Profil auf die Schleifscheibe zu übertra gen. Mittels verschiedener Einstellmöglichkeiten kann eine entsprechende Justierung zueinander erfolgen, wobei in der Regel der Achs- oder Normalschnitt der Schleifschnecke abgebildet wird.
Bei Verzahnungen mit Profilmodifikationen wie Kopfrücknahmen, Kopfkantenbrüche oder Fußrücknahmen ist die Justierung der Abrichtwerkzeuge bzw. Abrichtscheiben schwierig und erfordert ein hohes Maß an Erfahrung. Zum Einfahren der Maschine auf ein Profil werden dabei meistens mehrere Korrekturschleifen benötigt, die ein Einstellen, Schleifen, Messen, Justieren, Schleifen und erneutes Messen nach sich ziehen. Dies hat einen sehr hohen Zeitaufwand zur Folge. Darüber hinaus ist die Reproduzierbarkeit der eingestellten Profile aufgrund der Maßgeblichkeit der Erfahrung derjenigen Person, die die Abrichtwerkzeuge zueinander einstellt, nicht immer gegeben.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zur Kontrolle oder zum Einrichten von Abrichtwerkzeugen bereitzustellen, mit denen die Einstellzeit zum Positionieren der Abrichtscheiben reduziert werden und mit denen Abrichtwerkzeuge reproduzierbar exakt zueinander positioniert werden können.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 5 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen aufgeführt.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Kontrolle oder zum Einstellen von Abrichtwerkzeugen, die auf einer Halterungen zueinander ausrichtbar montiert sind, sieht vor, dass den Abrichtwerkzeugen eine digitale Kameraeinrichtung zugeordnet ist, die ein Profil der Abrichtwerkzeuge aufnimmt, wobei die digitale Kameraeinrichtung mit einem Rechner gekoppelt ist, der Daten über eine Sollgeometrie des abzurichtenden Werkzeuges gespeichert hat. Weiterhin ist eine Ausgabeeinheit mit dem Rechner verbunden, der einen Korrekturwert und/oder eine grafische Darstellung der Sollgeometrie und des aufgenommenen Profils anzeigt. Durch die Vorrichtung ist es möglich, die Abrichtwerkzeuge innerhalb der Toleranzen so zu positionieren, dass ein bestimmtes Profil einer Schleifschnecke bereits während des ersten Abrichtvorganges fertigungsgerecht erhalten wird. Dadurch ist es möglich, den Zeitaufwand zum Einfahren der Maschinen auf ein neues Profil zu minimieren, insbesondere auf Iterationen bei dem Einstellen des Abrichtwerkzeuges zu verzichten.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Abrichtwerkzeuge, insbesondere die Abrichtscheiben, auf einer Halterung montiert sind, die auf der Schleifmaschine montierbar oder montiert ist. Die Einrichtung ist somit entweder getrennt von der Schleifmaschine oder daran gekoppelt vorgesehen, so dass der fertig positionierte Abrichtscheibensatz direkt auf der Schleifmaschine oder einer externen Abrichtmaschine montiert werden kann, um den Abrichtvorgang auszuführen.
Die Abrichtwerkzeuge bzw. die Abrichtscheiben sind winkeleinstellbar und in ihrem Abstand zueinander einstellbar auf der Halterung montiert, um übliche Profilmodifikationen realisieren zu können.
Die Kameraeinrichtung kann mit einer Bildverarbeitungseinrichtung gekoppelt sein, die aus dem aufgenommenen Profil ein Umrissbild generiert, das dann dem Sollprofil zugeordnet oder überlagert werden kann. Dadurch können Überschneidungen oder Überlagerungen besser detektiert werden, so dass diejenige Person, die die Abrichtwerkzeuge oder Abrichtscheiben zueinander positioniert unmittelbar erkennen kann, welche Korrekturen vorgenommen werden müssen. Grundsätzlich ist es auch möglich, dass ein numerischer Korrekturwert hinsichtlich der Winkelausrichtung und/oder des Abstandes ausgegeben wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Einstellen bzw. Kontrollieren von Abrichtwerkzeugen, die auf einem Abrichtwerkzeughalter montiert sind und in Abhängigkeit von einem zu erzeugenden Schleifschneckenprofil zueinander ausgerichtet werden, sieht vor, dass die Abrichtwerkzeuge auf der Abrichtwerkzeughalterung über eine digitale Kameraeinrichtung aufgenommen werden und das aufgenommene Profil mit einem errechneten Sollprofil verglichen wird. Entweder werden dabei ermittelte Abweichungen dargestellt oder eine korrekte Einstellung der Abrichtwerkzeuge zueinander bestätigt. Die Darstellung der Abweichung kann durch eine Zuordnung der Profile zueinander auf einem Bildschirm erfolgen, so dass die einstellende Person unmittelbar erkennen kann, wo und wie eine Korrektur der Abrichtwerkzeuge zueinander zu erfolgen hat. Eine Bestätigung der korrekten Einstellung kann durch eine korrespondierende Darstellung des aufgenommenen Profils und des Sollprofils oder durch ein gesondertes Signal oder Bild erfolgen. Alternativ oder ergänzend kann ein Korrekturwert ausgegeben werden, über den die einstellende Person Informationen über das Maß der noch vorzunehmenden Korrektur erhält.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das aufgenommene Profil zusammen mit dem Sollprofil auf einem Bildschirm dargestellt wird, wodurch der Bediener des Systems unmittelbare Hinweise zum Verschieben der Abrichtwerkzeuge zueinander erhält. Dadurch kann der Aufbau des Abrichtwerkzeuges bzw. der Abrichtscheiben zueinander über die Kamera unmittelbar auf dem Bildschirm kontrolliert werden. Ziel ist es dabei, den Normalschnitt der Schleifschnecke und der Abrichtscheiben entsprechend zueinander zu positionieren, idealerweise zur Deckung zu bringen. Das aufgenommene Profil wird dabei dem Sollprofil zugeordnet und Überschneidungen bzw. Überdeckungen angezeigt.
Weiterhin ist vorgesehen, dass das Sollprofil der Schleifschnecke anhand von Profildaten des zu erzeugenden Werkstückes, insbesondere des zu erzeugenden Zahnrades automatisch in dem Rechner generiert wird. Somit wird automatisch nach der Eingabe der gewünschten Zahnprofile bzw. Werkstückgeometrien eine errechnete Bestimmung der Sollgeometrie der Schleifschnecke, also Normalschnitt inklusive Profilmodifikationen, vorgenommen. Auf der Grundlage des Sollprofils kann eine Auswahl von Abrichtwerkzeugen oder Abrichtscheiben vorgeschlagen werden, deren geometrische Parameter in einer Datenbank abgelegt sind oder aus einem Datenspeicher, der den jeweiligen Abrichtscheiben zugeordnet ist, abgerufen werden kann.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der beigefügten Figuren näher erläutert. Es zeigen:
1 – eine schematische Darstellung der Vorrichtung;
1a – Details der Vorrichtung;
2 – eine vergrößerte Darstellung einander überlagerter Profildarstellungen;
3 – eine schematische Darstellung eines Abrichtwerkzeugpaares;
4 – eine Ausgangssituation eines Abrichtwerkzeuges an einer Schleifschnecke in normaler Stellung und vergrößerter Darstellung;
5 – eine Darstellung mit einem verschwenkten Abrichtwerkzeug; sowie
6 – eine Darstellung mit einem radial versetzten Abrichtwerkzeug.
1 zeigt schematisch eine Vorrichtung zur Kontrolle oder zum Einrichten von Abrichtwerkzeugen 10 in Gestalt von Abrichtscheiben, die auf einem Profiliergerät 20 montiert sind. Das Abrichtwerkzeug 10 weist zwei Abrichtscheiben 11, 12 auf, wie sie in der 3 dargestellt sind. Die Abrichtscheiben 11, 12 können zueinander ausgerichtet werden, wobei sowohl der Abstand zueinander als auch die Winkelausrichtung einstellbar ist. Oberhalb des Profiliergerätes 20 ist eine Kameraeinrichtung 30 aufgebaut, deren optische Achse 31 senkrecht nach unten zeigt und so ausgerichtet ist, dass sie ein Profil des Abrichtwerkzeuges 10 aufnimmt. Durch die Anordnung der Kameraeinrichtung 30 und der Ausrichtung der optischen Achse 31 kann das Profil des Abrichtwerkzeuges 10 im Normalschnitt aufgenommen werden.
Das Blickfeld der Kameraeinrichtung 30 ist in der 1a in der Darstellung oben links gezeigt. Die aufgenommenen Bilddaten werden an einen Rechner 40 übermit telt, der das aufgenommene Bild, gegebenenfalls nach einer Aufbereitung der Daten und einer Vergrößerung, auf einem Bildschirm 50 wiedergibt.
Auf dem Bildschirm 50 ist ebenfalls ein Sollprofil des zu erzeugenden Werkzeuges, insbesondere einer Schleifschnecke abgebildet.
In der 2 ist die bildliche Darstellung auf dem Bildschirm 50 vergrößert dargestellt. Neben dem Sollprofil 60 für das abzurichtende Werkzeug, das aus im Rechner 40 abgelegten Daten generiert wird, ist das aufgenommene Profil 13 abgebildet, das dergestalt dem Sollprofil 60 der abzurichtenden Schleifschnecke zugeordnet wird, wie das Abrichtwerkzeug 10 im eingebauten Zustand auf einer nicht dargestellten Abrichtmaschine dem abzurichtenden Werkzeug zugeordnet ist.
Die Geometrien der vorhandenen Abrichtscheiben 11, 12 sind in einer Datenbank gespeichert, die entweder in dem Rechner 40 abgelegt sind oder zusammen mit angelieferten Abrichtscheiben 11, 12 über einen mobilen Datenspeicher mitgeliefert werden. In dem Rechner 40 wird ebenfalls das Sollprofil 60 als Bezugsprofil inklusive Profilmodifikationen für ein vorgegebenes Zahnrad oder Werkstück erzeugt. Aus den Daten der vorhandenen Abrichtscheiben 11, 12 kann dann ein Vorschlag für eine Kombination der Abrichtscheiben 11, 12 erzeugt werden. Anhand des aufgenommenen Profils 13 kann dann der tatsächliche Aufbau des Abrichtwerkzeuges 10 auf der Halterung 20 modifiziert werden, so dass das zu erzeugende Profil innerhalb bestimmter Toleranzen erzeugt werden kann.
In der Darstellung der 2 ist zu erkennen, dass das aufgenommene Profil 13 ein Schleifschneckenprofil erzeugen würde, das zu breit ist, so dass die Abrichtscheiben 11, 12, deren Kontur 13 auf dem Bildschirm 50 dargestellt ist, aufeinander zu verlagert werden müssten. Ebenfalls müssen die Abrichtscheiben 11, 12 bzw. das Abrichtwerkzeug 10 radial entfernt werden, wie durch die nebenstehenden Pfeile angedeutet ist. Sofern die Profilhöhe des Sollprofils 60 durch das Abrichtwerkzeug 10 zu hoch ist, kann durch ein weiteres Abrichtwerkzeug die Höhe entsprechend eingestellt werden.
Durch die oben beschriebene Vorrichtung und das oben beschriebene Verfahren ist es möglich, die Einstellzeit zum Positionieren der Abrichtscheiben 11, 12 zu reduzieren und die Genauigkeit der Positionierung und dadurch des abgerichteten Werkzeugprofils zu erhöhen, da keine Iterationsschritte zum Anpassen und Einfahren einer Abrichtmaschine notwendig werden.
In der 3 ist schematisch das Abrichtwerkzeug mit den beiden Abrichtscheiben 11, 12 dargestellt. Diese Abrichtscheiben können an dem nicht näher gezeigten Abrichtwerkzeug in einem axialen Abstand zueinander ausgerichtet werden. Ebenfalls ist es möglich, die Abrichtscheiben 11, 12 in einem Winkel ζ zu verschwenken, um Winkelfehler auszugleichen bzw. um eine bestmögliche Deckung des Sollprofils mit dem Istprofil zu erreichen.
In der 4 ist eine Ausgangssituation mit einem Schleifschnecken-Sollprofil 60 und einem Abrichtwerkzeug 12 dargestellt. Die Größen b_d und b_s zeichnen die Breite des Abrichtwerkzeuges 12 bzw. die Breite des Schleifschneckenprofils 60, wie sie aus voreingestellten Daten bzw. der Datenbank entnommen sind. In der rechten Figur ist in 50facher Vergrößerung dargestellt, dass die Profilformen noch auseinanderfallen, so dass der höchste Punkt des Abrichtwerkzeuges nicht auf dem höchsten Punkt des Sollprofils zu liegen kommt. Die Winkelabweichung H_α des Abrichtwerkzeuges stimmt nicht mit der Winkelabweichung H_s des Schleifschneckenprofils 60 überein, was in der rechten Figur in 50facher Vergrößerung dargestellt ist, in der die Funktion der Winkelabweichung f_Hα gezeigt ist.
Nach einer Verschwenkung des Abrichtwerkzeuges 12 um den Winkel ζ ist das Sollprofil zur Deckung mit dem Istprofil gebracht, so dass die Winkelabweichung f_Hα eine Nullfunktion ist. Der Verschwenkwinkel ζ ist dabei eine Funktion von H_s und H_α.
Alternativ zu einem Verschwenken des Abrichtwerkzeuges 12 kann zur Erreichung der gewünschten Profilmodifikationen ein tieferes Einstechen des Abrichtwerkzeuges 12 bzw. ein axiales Verschieben des Abrichtwerkzeuges 12 erfolgen, wie es in der 6 dargestellt ist. Die Verschiebewege Δx und Δy sind dabei wiederum eine Funktion von H_s und H_α, wobei zu beachten ist, dass die Kopfbreite b_s groß genug ist, so dass keine Kollision mit der Rückseite des Abrichtwerkzeuges 12 stattfindet. Auch bei einem tiefer eingestochenen Abrichtwerkzeug 12 muss die dann eindringende Werkzeugbreite b_d, kleiner als die Kopfbreite b_s der Schleifschnecke sein.

Claims

Vorrichtung zur Überprüfung oder zum Einrichten von Abrichtwerkzeugen (10; 11, 12), die auf einem Profiliergerät (20) zueinander ausrichtbar montiert sind, dadurch gekennzeichnet, dass den Abrichtwerkzeugen (10; 11, 12) eine digitale Kameraeinrichtung (30) zugeordnet ist, die ein Profil (13) der Abrichtwerkzeuge (10; 11, 12) aufnimmt, und die digitale Kameraeinrichtung (30) mit einem Rechner (40) verbunden ist, der Daten über eine Sollgeometrie eines abzurichtenden Werkzeuges verarbeitet und mit einer Ausgabeeinheit (50) verbunden ist, die einen Korrekturwert und/oder eine grafische Darstellung der Sollgeometrie und des aufgenommenen Profilbildes (13) anzeigt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Profiliergrät (20) mit den Abrichtwerkzeugen (10; 11, 12) zur unmittelbaren Montage auf einer Schleifmaschine oder externen Abrichtmaschine ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Profiliergerät (20) ausgebildet ist, eine Winkeleinstellbarkeit und eine Abstandsveränderung der Abrichtwerkzeuge (10; 11, 12) zueinander zuzulassen.
Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kameraeinrichtung (30) mit einer Bildverarbeitungseinrichtung gekoppelt ist, die aus dem Profilbild (13) ein Umrissbild generiert.
Verfahren zum Einstellen oder Kontrollieren von Abrichtwerkzeugen (10; 11, 12), die auf einem Profiliergerät (20) montiert sind und in Abhängigkeit von einem zu erzeugenden Schleifschneckenprofil zueinander ausgerichtet werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Abrichtwerkzeuge (10; 11, 12) auf dem Profiliergrät (20) über eine digitale Kameraeinrichtung (30) aufgenommen werden und das aufgenommene Profilbild (13) mit einem errechneten Sollprofil (60) verglichen wird und dass Abweichungen zwischen dem Profilbild (13) und dem Sollprofil (60) dargestellt werden oder eine korrekte Einstellung bestätigt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei Abweichungen zwischen dem Profilbild (13) und dem Sollprofil (60) zumindest ein Korrekturwert ausgegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem Profilbild (13) und Daten aus einer Datenbank Abweichungen zu dem Sollprofil (60) bestimmt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Profilbild (13) zusammen mit dem Sollprofil (60) auf einem Bildschirm (50) dargestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Profilbild (13) dem Sollprofil (60) zugeordnet und Überschneidungen angezeigt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass numerische Verstellparameter ausgegeben werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Sollprofil (60) der Schleifschnecke anhand von Profildaten des zu erzeugenden Werkstückes automatisch generiert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Grundlage des Sollprofils (60) Abrichtwerkzeuge (10; 11, 12) vorgeschlagen werden, deren geometrische Parameter in einer Datenbank abgelegt sind.