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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Überprüfung oder zum Einrichten von
Abrichtwerkzeugen, die auf einem Profiliergerät zueinander ausrichtbar montiert
sind und ein Verfahren zum Einstellen oder Kontrollieren von Abrichtwerkzeugen,
die auf einem Profiliergerät
montiert sind und in Abhängigkeit
von einem zu erzeugenden Schleifschneckenprofil zueinander ausgerichtet
werden. Insbesondere sind die Vorrichtung und das Verfahren dazu vorgesehen,
Abrichtwerkzeuge für
Schleifschnecken zum kontinuierlichen Wälzschleifen von Zahnprofilen einzustellen
bzw. deren Einstellung zu kontrollieren.
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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.
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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 übertragen.
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Mittels
verschiedener Einstellmöglichkeiten kann
eine entsprechende Justierung zueinander erfolgen, wobei in der
Regel der Achs- oder Normalschnitt der Schleifschnecke abgebildet
wird.
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Bei
Verzahnungen mit Profilmodifikationen wie Kopfrücknahmen, Kopfkantenbrüche oder
Fußrücknahmen
ist die Justierung der Abrichtwerkzeuge bzw. Abrichtscheiben schwierig
und erfordert ein hohes Mail 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.
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Die
DE 690 13 449 T2 beschreibt
eine Vorrichtung zum Abrichten von schneckenartigen Schleifwerkzeugen
in Zahnradschleifmaschinen. Das Abrichten der Schleifwerkzeuge erfolgt
vor Ort über eine
Abrichtvorrichtung, die aus zwei Spindelköpfen besteht. Oberhalb von
Diamantscheiben, die verwendet werden, um das Schleifwerkzeug abzurichten,
ist eine Kamera angeordnet, die mit einer Steuerkonsole verbunden
ist, in der ein Bildschirm angeordnet ist. Die Steuerung der Diamantscheiben
erfolgt manuell, eine ununterbrochene Sichtprüfung kann über die Bildschirme erfolgen.
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Die
DE 91 01 608 U1 beschreibt
eine Abrichtmaschine zum Profilieren einer Schleifscheibe. Die Abrichtmaschine
weist eine Abrichtscheibe mit einer Rotationsachse auf, die in einer
Ebene zu der Rotationsachse der Schleifscheibe angeordnet ist. Die
Abrichtscheibe kann verschoben und verschwenkt werden. Ein digitales
Bildverarbeitungssystem mit einer Video- oder CCD-Kamera ist der
Abrichtscheibe zugeordnet, die auf der dem Abrichtbereich abgewandten
Seite der Schleifscheibe angeordnet ist. Die Kamera ist auf das
Istprofil der Schleifscheiben gerichtet. Über eine Bildauswertung wird ein
Vergleich zwischen den ermittelten Istprofilen und der errechneten
Sollprofilen angestellt und auf einem Bildschirm ausgegeben.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Die
Abrichtwerkzeuge bzw. die Abrichtscheiben sind winkeleinstellbar
und in ihrem Abstand zueinander einstellbar auf der Halterung montiert,
um übliche
Profilmodifikationen realisieren zu können.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Nachfolgend
wird ein Ausführungsbeispiel der
Erfindung anhand der beigefügten
Figuren näher erläutert. Es
zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung der Vorrichtung;
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1a Details
der Vorrichtung;
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2 eine
vergrößerte Darstellung
einander überlagerter
Profildarstellungen;
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3 eine
schematische Darstellung eines Abrichtwerkzeugpaares;
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4 eine
Ausgangssituation eines Abrichtwerkzeuges an einer Schleifschnecke
in normaler Stellung und vergrößerter Darstellung;
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5 eine
Darstellung mit einem verschwenkten Abrichtwerkzeug; sowie
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6 eine
Darstellung mit einem radial versetzten Abrichtwerkzeug.
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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.
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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.
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Auf
dem Bildschirm 50 ist ebenfalls ein Sollprofil des zu erzeugenden
Werkzeuges, insbesondere einer Schleifschnecke abgebildet.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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In
der 4 ist eine Ausgangssituation mit einem Schleifschnecken-Sollprofil 60 und
einem Abrichtwerkzeug 12 dargestellt. Die Größen bd und bs 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 Hα des
Abrichtwerkzeuges stimmt nicht mit der Winkelabweichung Hs des Schleifschneckenprofils 60 überein,
was in der rechten Figur in 50facher Vergrößerung dargestellt ist, in
der die Funktion der Winkelabweichung fHα gezeigt
ist.
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Nach
einer Verschwenkung des Abrichtwerkzeuges 12 um den Winkel ζ ist das
Sollprofil zur Deckung mit dem Istprofil gebracht, so dass die Winkelabweichung
fHα eine
Nullfunktion ist. Der Verschwenkwinkel ζ ist dabei eine Funktion von
Hs und Hα.
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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 Hs und Hα,
wobei zu beachten ist, dass die Kopfbreite bs 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 bd' kleiner als
die Kopfbreite bs der Schleifschnecke sein.