DE102010013594A1

DE102010013594A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Lagerbauteilen

Info

Publication number: DE102010013594A1
Application number: DE201010013594
Authority: DE
Inventors: Thilo von Schleinitz
Original assignee: SKF AB
Current assignee: SKF AB
Priority date: 2010-03-31
Filing date: 2010-03-31
Publication date: 2011-10-06

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Lagerbauteilen (1) mit einer gewünschten Außenkontur. Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird die Außenkontur der Lagerbauteile (1) durch eine Bearbeitungsmaschine (25) ausgebildet. Weiterhin werden die Lagerbauteile (1) mit einem Lichtband (13) derart bestrahlt, dass die Lagerbauteile (1) das Lichtband (13) jeweils bereichsweise abschatten und in Lichtrichtung hinter den Lagerbauteilen (1) jeweils wenigstens eine abgeschattete Zone (18) und wenigstens eine beleuchtete Zone (19) ausgebildet werden. Außerdem wird eine Relativbewegung zwischen den Lagerbauteilen (1) und dem Lichtband (13) erzeugt, so dass das Lichtband (13) wenigstens jeweils über einen Teilbereich der Lagerbauteile (1) geführt wird. Während der Relativbewegung werden zur Ermittlung einer Ist-Form der Außenkontur des jeweiligen Lagerbauteils (1) jeweils die Größe der abgeschatteten Zone (18) und/oder der beleuchteten Zone (19) und/oder die Lage einer Grenze zwischen der abgeschatteten Zone (18) und der beleuchteter Zone (19) mehrmals erfasst. Die ermittelte Ist-Form der Außenkontur wird angezeigt und/oder ausgewertet und die Bearbeitungsmaschine (25) wird abhängig von der ermittelten Ist-Form der Außenkontur gesteuert.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Lagerbauteilen mit einer gewünschten Außenkontur. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Transportvorrichtung zum Transport von Lagerbauteilen.
Um besonders gute Laufeigenschaften und eine lange Lebensdauer bei Lager, insbesondere bei Wälzlagern, zu erzielen, werden die Außenkonturen von Lagerbauteilen vielfach gemäß einem vorgegebenen Profil ausgebildet. Insbesondere können durch die Wahl von geeigneten Profilen für die Mantelflächen von Wälzkörpern und/oder für die Laufbahnen von Lagerringen sehr gute Abrolleigenschaften der Wälzkörper auf den Laufbahnen erzielt werden. Außerdem können die Materialeinfederung unter Last und Schiefstellung derart berücksichtigt werden, dass es nicht zu kritischen Spitzenwerten der Kantenspannung kommt, sondern die Belastung zum Rollenrand hin spitzenfrei abnimmt. Beispielsweise können auf diese Weise Wälzlager realisiert werden, die bei geringer Belastung sehr verschleißarm sind und dennoch eine hohe Tragfähigkeit aufweisen und somit auch hohen Belastungen unbeschadet Stand halten. Allerdings ist es in der Regel relativ schwierig, auf einem Lagerbauteil ein vorgegebenes Profil bei vertretbarem Aufwand mit hoher Präzision auszubilden. Besonders schwierig ist es, die Ausbildung eines vorgegebenen Profils mit hoher Präzision über einen langen Fertigungszeitraum zuverlässig zu gewährleisten. Beispielsweise kann ein Verschleiß von bei der Fertigung eingesetzten Schleif- oder Honsteinen, mit deren Hilfe das Profil ausgebildet wird, eine zunehmende Abweichung des gefertigten Profils von der Vorgabe zur Folge haben. Dabei kann der Fall auftreten, dass die mit abweichendem Profil gefertigten Lagerbauteile als maßhaltig erkannt werden, da in der Regel lediglich ein einziges oder einige wenige Maße ermittelt werden. Selbst wenn ein Lagerbauteil, das ein abweichendes Profil aufweist, als nicht maßhaltig erkannt wird, ist es auf Basis dieser punktuellen Information in der Regel nicht möglich, derart in den Herstellungsprozess einzugreifen, dass die Abweichung des gesamten Profils auf ein tolerierbares Maß reduziert wird.
Aus der JP 2004170171 A ist eine Vorrichtung zur Messung des Außendurchmessers von Werkstücken bekannt, bei dem die Werkstücke mit zwei Riemen, die aus Stahldrähten bestehen, an einer Lasermesseinrichtung vorbeigeführt werden.
Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, mit vertretbarem Aufwand Lagerbauteile herzustellen, die mit hoher Präzision eine gewünschte Außenkontur aufweisen.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmalskombinationen der nebengeordneten Ansprüche gelöst.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung von Lagerbauteilen mit einer gewünschten Außenkontur wird die Außenkontur der Lagerbauteile durch eine Bearbeitungsmaschine ausgebildet. Weiterhin werden die Lagerbauteile mit einem Lichtband derart bestrahlt, dass die Lagerbauteile das Lichtband jeweils bereichsweise abschatten und in Lichtrichtung hinter den Lagerbauteilen jeweils wenigstens eine abgeschattete Zone und wenigstens eine beleuchtete Zone ausgebildet werden. Außerdem wird eine Relativbewegung zwischen den Lagerbauteilen und dem Lichtband erzeugt, so dass das Lichtband wenigstens jeweils über einen Teilbereich der Lagerbauteile geführt wird. Während der Relativbewegung werden zur Ermittlung einer Ist-Form der Außenkontur des jeweiligen Lagerbauteils jeweils die Größe der abgeschatteten Zone und/oder der beleuchteten Zone und/oder die Lage einer Grenze zwischen der abgeschatteten Zone und der beleuchteter Zone mehrmals erfasst. Die ermittelte Ist-Form der Außenkontur wird angezeigt und/oder ausgewertet und es wird die Bearbeitungsmaschine abhängig von der ermittelten Ist-Form der Außenkontur gesteuert.
Die Erfindung hat den Vorteil, dass sie die Herstellung von Lagerbauteilen ermöglicht, die mit hoher Präzision eine gewünschte Außenkontur aufweisen. Besonders vorteilhaft ist dabei, dass die hohe Präzision über einen langen Zeitraum zuverlässig eingehalten werden kann. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es, die Ist-Form der Außenkontur eines jeden hergestellten Lagerbauteils zu prüfen.
Die Größe der abgeschatteten Zone und/oder der beleuchteten Zone und/oder die Lage einer Grenze zwischen der abgeschatteten Zone und der beleuchteten Zone können insbesondere mit Hilfe eines ortsauflösenden Detektors erfasst werden. Die Lagerbauteile können im kontinuierlichen Durchlauf vermessen werden.
Insbesondere kann ermittelt werden, ob die Ist-Form der Außenkontur um mehr als eine zulässige Toleranz von einer vorgegebenen Soll-Form abweicht. Die Soll-Form der Außenkontur kann insbesondere einen logarithmischen Verlauf aufweisen. Alternativ sind auch andere Formen wie beispielsweise ein parabolischer Verlauf, ein kreisbogenförmiger Verlauf usw. möglich. Für die Soll-Form der Außenkontur können vorab Stützpunkte gespeichert werden. Ebenso ist es möglich, für die Soll-Form der Außenkontur eine mathematische Formel vorzugeben. Der Vergleich zwischen der Soll-Form und der Ist-Form kann auf Basis eines Fits zwischen der Ist-Form und der Soll-Form durchgeführt werden. Beispielsweise kann ein Least Square Fit durchgeführt werden und als Maß für die Abweichung zwischen der Ist-Form und der Soll-Form die dabei ermittelte mittlere quadratische Abweichung herangezogen werden. Weiterhin besteht die Möglichkeit, einen zulässigen Variationsbereich für die Ist-Form der Außenkontur vorzugeben und zu prüfen, ob die ermittelte Ist-Form der Außenkontur vollständig innerhalb dieses Variationsbereichs liegt.
Die Ist-Form kann als ein relativer Kurvenverlauf erfasst und ausgewertet werden. Hierbei kann beispielsweise der Kurvenverlauf in Inkrementschritten abgetastet und jeweils ermittelt werden, ob die lokale Änderung der Außenkontur mit gespeicherten oder berechneten Vorgabewerten in einem ausreichenden Maß übereinstimmt. Ebenso ist es auch möglich, zusätzlich die Lage der Ist-Form in einem vorgegebenen Koordinatensystem zu ermitteln und in die Auswertung einzubeziehen. Hierzu kann beispielsweise eine beidseitige Ermittlung der Form der Außenkontur durchgeführt werden. Ebenso ist es auch möglich zusätzliche Informationen durch eine absolute Positionsbestimmung oder eine Durchmesserbestimmung an einer Stelle der Außenkontur zu erhalten, deren Form bekannt ist.
Die für die Ermittlung der Ist-Form erfassten Messwerte können einer Glättung unterzogen werden. Dabei können Ausreißer eliminiert werden, eine Mittelwertbildung durchgeführt werden, eine Ausgleichskurve durch die Messwerte gelegt werden usw.
Die Steuerung der Bearbeitungsmaschine kann mittels eines offenen oder mittels eines geschlossenen Regelkreises erfolgen. Dabei können Bearbeitungsparameter wie beispielsweise Anpressdruck, Position und Bewegung eines oder mehrerer Bearbeitungsaggregate sowie Lage, Vorschub und Rotationsbewegung der Lagerbauteile beeinflusst werden.
Um eine möglichst hohe Genauigkeit zu erzielen, kann mit wenigstens einem Kalibrierelement eine Kalibrierung durchgeführt werden. Außerdem kann die Temperatur des Lagerbauteils ermittelt werden. Ebenso besteht die Möglichkeit, dass die Lagerbauteile mit mehreren Lichtbändern vermessen werden.
Bei den Lagerbauteilen kann es sich beispielsweise um Wälzkörper, insbesondere um wenigstens bereichsweise zylinderförmige und um ballige Wälzkörper handeln.
Die für die Steuerung der Bearbeitungsmaschine herangezogene Ist-Form der Außenkontur der Lagerbauteile kann jeweils nach der Bearbeitung derselben Lagerbauteile mit der Bearbeitungsmaschine ermittelt werden. Auf diese Weise kann jeweils der tatsächliche Bearbeitungszustand nach Passieren der Bearbeitungsmaschine ermittelt werden. Prinzipiell ist auch die umgekehrte Vorgehensweise möglich, gemäß der die Ist-Form der Lagerbauteile jeweils vor der Bearbeitung derselben Lagerbauteile mit der Bearbeitungsmaschine ermittelt wird.
Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass die Ist-Form der Außenkontur der Lagerbauteile fortwährend zur Steuerung der Bearbeitungsmaschine herangezogen wird. Beispielsweise kann kontinuierlich ein Trend ausgerechnet oder fortwährend über die Ist-Form mehrerer Lagerbauteile gemittelt und die Bearbeitungsmaschine entsprechend angesteuert werden. Auf diese Weise können abrupte Steuermanöver vermieden werden und es kann sichergestellt werden, dass fortwährend mit sehr hoher Genauigkeit gefertigt wird. Ebenso kann im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens auch vorgesehen sein, dass die Ist-Form der Außenkontur der Lagerbauteile sich jeweils nur dann auf die Steuerung der Bearbeitungsmaschine auswirkt, wenn sie stärker als eine zulässige Toleranz von einer vorgegebenen Soll-Form abweicht. Auf diese Weise kann die Anzahl der Eingriffe auf ein notwendiges Minimum beschränkt werden.
Mit wenigstens einem Kalibrierelement kann eine Kalibrierung durchgeführt werden. Das Kalibrierelement kann so ausgebildet sein, dass es die Soll-Form der Außenkontur des Lagerbauteils mit hoher Präzision aufweist. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn das Kalibrierelement anstelle des Lagerbauteils dem Messprozess zugeführt wird und anschließend wieder ausgeschleust wird. Dadurch ist es möglich, eine Kalibrierung im Rahmen des Messprozesses vorzunehmen, so dass es durch die Kalibrierung allenfalls zu geringfügigen Verzögerungen kommt. Das Kalibrerelement kann automatisch ein- und ausgeschleust werden, wenn eine vorgegebene Bedingung erfüllt ist. Bei der vorgegebenen Bedingung kann es sich beispielsweise um das Verstreichen einer vorgegebenen Zeit seit der letzten Kalibrierung, das Erreichen einer vorgegebenen Anzahl von vermessenen Lagerbauteilen seit der letzten Kalibrierung, das Überschreiten einer vorgegebenen Fehlerquote usw. handeln.
Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die Temperatur der Lagerbauteile ermittelt werden. Da sich die Abmessungen der Lagerbauteile infolge der Wärmedehnung mit der Temperatur ändern, ist es bei einer präzisen Aussage zur absoluten Ist-Form der Außenkontur der Lagerbauteile sinnvoll, eine Information über die Temperatur der Lagerbauteile anzugeben. Der relative Verlauf der Ist-Form der Außenkontur wird durch die Temperatur nur wenig beeinflusst.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur Herstellung von Lagerbauteilen mit einer gewünschten Außenkontur. Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist eine Bearbeitungsmaschine zur Ausbildung der Außenkontur der Lagerbauteile auf. Weiterhin weist die erfindungsgemäße Vorrichtung einen Sender zur Bestrahlung des Lagerbauteils mit einem Lichtband, eine Transportvorrichtung zur Erzeugung einer Relativbewegung zwischen den Lagerbauteilen und dem Lichtband, so dass das Lichtband wenigstens jeweils über einen Teilbereich der Lagerbauteile geführt wird und einen Empfänger zur mehrmaligen Erfassung der Größe einer durch das jeweilige Lagerbauteil abgeschatteten Zone des Lichtbands und/oder einer beleuchteten Zone des Lichtbands, die durch das Lagerbauteil nicht abgeschattet wird und/oder der Lage einer Grenze zwischen der abgeschatteten Zone und der beleuchteter Zone während der Relativbewegung auf. Weitere Komponenten der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind eine Auswerteeinrichtung zur Ermittlung einer Ist-Form der Außenkontur des jeweiligen Lagerbauteils aus den erfassten Daten und eine Anzeigevorrichtung zur Anzeige der ermittelten Ist-Form der Außenkontur und/oder eine Steuereinrichtung zur Steuerung der Bearbeitungsmaschine abhängig von der ermittelten Ist-Form der Außenkontur.
Der Sender und der Empfänger können als Bestandteile eines Lichtbandmikrometers ausgebildet sein. Bei dem Lichtbandmikrometer kann es sich um ein Leuchtdioden-Lichtbandmikrometer wie beispielsweise ein Grünlicht Lichtbandmikrometer, insbesondere ein Galliumnitrid Lichtbandmikrometer, handeln.
Die Bearbeitungsmaschine kann insbesondere als eine Honmaschine ausgebildet sein.
Außerdem betrifft die Erfindung eine Transportvorrichtung für Lagerbauteile mit zwei Riemen zur Abstützung der Lagerbauteile und einer Riemenführungsplatte mit zwei in einem Abstand parallel zueinander verlaufenden Nuten zur Aufnahme der Riemen. Die Riemen können jeweils einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen und aus einem Kunststoffmaterial gefertigt sein, das eine Härte von wenigstens 85 Shore aufweist.
Die erfindungsgemäße Transportvorrichtung hat den Vorteil, dass sie mit sehr hoher Präzision eine definierte Bewegung des Lagerbauteils ermöglicht, ohne dass es zu einer störenden Abschattung kommt. Insbesondere können eine ruckende Bewegungen sowie störende Schwingungen weitgehend vermieden werden. In diesem Zusammenhang sind insbesondere die Führung der Riemen in den Nuten der Riemenführungsplatte und das für die Riemen verwendete Material von Bedeutung. Durch die Verwendung eines Kunststoffmaterials lässt sich eine gewisse dämpfende Wirkung erzielen. Dabei ist es allerdings wichtig, dass das Kunststoffmaterial eine ausreichend hohe Härte aufweist. Riemen aus einem zu weichem Kunststoffmaterial können z. B. bei Ungleichmäßigkeiten des Antriebs oder der Reibverhältnisse zu federähnlichen Dehnungen und Kontraktionen führen, welche ihrerseits ein Ruckeln und eine ungleichmäßige Bewegung zur Folge haben. Häufig liegt bei einer geringeren Härte auch eine höhere Reibung vor. Insbesondere dürfen die Riemen keine allzu hohe Dehnungselastizität aufweisen. Dies lässt sich beispielsweise mittels Riemen realisieren, die eine sehr dehnungsstabile Seele aufweisen.
Insbesondere kann die Härte des für die Riemen verwendeten Kunststoffmaterials wenigstens 90 Shore betragen. Ein geeignetes Kunststoffmaterial ist beispielsweise Polyurethan.
Die Nuten können in einer gemeinsamen Ebene verlaufen. Weiterhin können die Nuten einen kreisbogenförmigen Querschnitt aufweisen.
Die Riemenführungsplatte kann wenigstens eine Aussparung aufweisen, welche die beiden Nuten vollständig durchtrennt. Die Aussparung ermöglicht beispielsweise einen Durchgang von Messlicht zur Vermessung der Lagerbauteile.
In den Nuten kann eine Schicht aus einem Material ausgebildet sein, das in Kombination mit dem Material der Riemen einen geringeren Gleitreibungskoeffizienten aufweist als das Material der Riemenführungsplatte. Dadurch wird eine leichtgängige Führung der Riemen in den Nuten und damit eine ruckelfreie Bewegung der Riemen ermöglicht.
Die Transportvorrichtung kann eine Antriebseinrichtung aufweisen, welche die Riemen in eine Längsbewegung und in eine Rotationsbewegung um ihre Mittellinie versetzt. Die zusätzliche Rotationsbewegung hat den Vorteil, dass sie die Lagerbauteile in Rotation versetzt und eine sehr stabile Auflage der Lagerbauteile auf den Riemen zur Folge hat. Zur Erzeugung der Rotationsbewegung können axial versetzte Riemenräder zum Einsatz kommen, bei denen die Riemen an den Flanken des Riemenrades abrollen.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert.
Es zeigen
1 ein Ausführungsbeispiel einer Messanordnung zur Ermittlung einer Ist-Form der Außenkontur eines Lagerbauteils in einer schematischen Darstellung,
2 eine Momentaufnahme während des Messbetriebs mit einer gegenüber 1 geringfügig abgewandelten Messanordnung in einer schematischen Darstellung,
3 einen Ausschnitt aus einer Fertigungslinie zur Herstellung der Lagerbauteile in einer schematischen Darstellung und
4 ein Ausführungsbeispiel einer Transportvorrichtung der Messanordnung in einer schematischen Darstellung.
1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Messanordnung zur Ermittlung einer Ist-Form der Außenkontur eines Lagerbauteils 1 in einer schematischen Darstellung.
Das Lagerbauteil 1 ist beim dargestellten Ausführungsbeispiel als eine Zylinderrolle ausgebildet, die in einem Zylinderrollenlager zum Einsatz kommt und weist demgemäß zwei kreisförmige Stirnflächen 2 auf, zwischen denen sich eine in einem Bereich um die axiale Mitte des Lagerbauteils 1 zylinderförmige Mantelfläche 3 erstreckt. Die axiale Mitte des Lagerbauteils 1 ist dabei bezüglich dessen Rotationsachse 21 definiert. Mit zunehmender Entfernung von der axialen Mitte verringert sich der Durchmesser der Zylinderrolle, so dass es zu einer Abweichung von einer reinen Zylinderform kommt. Die Mantelfläche 3 des Lagerbauteils 1 stellt eine Rotationsfläche 21 dar, die durch eine Rotation der Erzeugenden um die Rotationsachse 21 des Lagerbauteils 1 entsteht. Bei der vorgenannten Ausbildung des Lagerbauteils 1 liegt der Mantelfläche 3 eine Erzeugende zugrunde, die einen geradlinig ausgebildeten zentralen Bereich aufweist, an den sich beidseits je ein gekrümmter Randbereich anschließt. Die Krümmung kann insbesondere einen logarithmischen Verlauf haben. Der im Folgenden immer wieder verwendete Begriff der Ist-Form der Außenkontur des Lagerbauteils 1 umfasst somit insbesondere die Erzeugende der Mantelfläche 3.
Bei dem Lagerbauteil 1 kann es sich alternativ zu einer Zylinderrolle beispielsweise auch um einen Wälzkörper anderer Geometrie oder um einen Lagerring eines Wälzlagers oder eines Gleitlagers handeln. Dies gilt nicht nur für das in 1 dargestellte Lagerbauteil 1, sondern analog jedes Mal, wenn von einem Lagerbauteil 1 die Rede ist.
Die Messanordnung weist wenigstens ein für sich bekanntes Lichtbandmikrometer 4, insbesondere ein Galliumnitrid-Grünlichtmikrometer, und eine Auswerteeinrichtung 5 auf. Die Auswerteeinrichtung 5 kann in das Lichtbandmikrometer 4 integriert sein oder als eine externe Einheit außerhalb des Lichtbandmikrometers 4 ausgebildet sein. Ebenso ist es möglich, dass die Auswerteeinrichtung 5 mehrere Komponenten aufweist. Dabei kann eine Komponente als interne Komponente ausgebildet und in das Lichtbandmikrometer 4 integriert sein und eine weitere Komponente als externe Komponente ausgebildet und außerhalb des Lichtbandmikrometers 4 angeordnet sein. Mit der internen Komponente kann beispielsweise eine Vorauswertung und mit der externen Komponente anschließend eine Endauswertung von Messdaten durchgeführt werden. Es können auch mehrere Lichtbandmikrometer 4 vorgesehen sein. Das Lichtbandmikrometer 4 weist einen Sender 6 und einen Empfänger 7 auf, die in einem Abstand zueinander auf einem gemeinsamen Träger 8 montiert und dadurch mechanisch starr miteinander verbunden sind.
Der Sender 6 weist eine Lichtquelle 9 auf, die beispielsweise durch mehrere Galliumnitrid-Leuchtdioden gebildet wird und ein divergentes Lichtbündel 10 erzeugt. Das Lichtbündel 10 weist einen linienartigen Querschnitt auf, d. h. die Länge und die Breite der Querschnittsfläche des Lichtbündels 10 unterscheiden sich erheblich voneinander. Die Breite der Querschnittsfläche des Lichtbündels 10 ist unabhängig von der Entfernung von der Lichtquelle 9 annähernd konstant. Die Länge der Querschnittsfläche des Lichtbündels 10 nimmt mit zunehmender Entfernung von der Lichtquelle 9 stark zu. In der Darstellung der 1 erstreckt sich die Länge der Querschnittsfläche des Lichtbündels 10 innerhalb der Zeichenebene. Die Breite erstreckt sich senkrecht zur Zeichenebene.
Das Lichtbündel 10 passiert eine Streueinheit 11 und danach eine Kollimatorlinse 12. Dadurch wird aus dem divergenten Lichtbündel 10 ein paralleles Lichtband 13 erzeugt, dessen Querschnitt dem maximalen Querschnitt des Lichtbündels 10 entspricht und das eine gleichförmige Helligkeit aufweist. In dieser Form tritt das Lichtband 13 aus dem Sender 6 aus.
Der Empfänger 7 weist eine Linse 14 auf, die aus dem Lichtband 13 ein zunächst konvergentes und nach seinem Brennpunkt divergentes Lichtbündel 15 erzeugt. Das Lichtbündel 15 wird durch eine Linse 16 auf einen ortsauflösenden Detektor 17, beispielsweise eine CCD-Kamera, gelenkt. Der ortsauflösende Detektor 17 erfasst die Helligkeitsverteilung des Lichtbündels 15 und gibt die von ihm erzeugten Messdaten an die Auswerteeinrichtung 5 aus. Die Auswerteeinrichtung 5 ermittelt aus den Messdaten die Ist-Form der Außenkontur des Lagerbauteils 1.
Zur Ermittlung der Ist-Form der Außenkontur des Lagerbauteils 1 wird das Lagerbauteil 1 derart zwischen dem Sender 6 und dem Empfänger 7 des Lichtbandmikrometers 4 angeordnet, dass es vom Lichtband 13 beleuchtet wird. In 1 ist das Lagerbauteil 1 so zum Lichtband 13 ausgerichtet, dass seine Rotationsachse 21 wenigstens annähernd senkrecht zu der vom Lichtband 13 aufgespannten Ebene orientiert ist. Dies hat zur Folge, dass das Lagerbauteil 1 eine Zone 18 des Lichtbands 13 abschattet, deren Länge dem Durchmesser d des Lagerbauteils 1 an der beleuchteten Stelle entspricht. Beidseits neben der abgeschatteten Zone 18 ist je eine beleuchtete Zone 19 ausgebildet, wobei die Übergänge zwischen der abgeschatteten Zone 18 und den beleuchteten Zonen 19 abrupt erfolgen und somit genau lokalisierbar sind. Da das Lichtband 13 aus parallelem Licht besteht, ändern sich die Abmessungen der abgeschatteten Zone 18 und der beleuchteten Zonen 19 bis zur Linse 14 des Empfängers 7 nicht. Da zudem die Optik des Empfängers 7 bekannt ist, können von der Auswerteeinrichtung 5 aus den vom ortsauflösenden Detektor 17 erfassten hellen und dunklen Bereichen die Form der abgeschatteten Zone 18 des Lichtbands 13 und damit die Ist-Form der Außenkontur des Lagerbauteils 1 ermittelt werden. Die ermittelte Ist-Form kann an einer Anzeigevorrichtung 20 graphisch dargestellt werden, die beispielsweise als eine interne Komponente der Auswerteeinrichtung 5 ausgebildet sein kann. Ebenso besteht auch die Möglichkeit, dass die Anzeigevorrichtung 20 als eine externe Komponente ausgebildet ist und über eine Datenverbindung mit der Auswerteeinrichtung 5 gekoppelt ist.
Für die Ermittlung der Ist-Form der Außenkontur des Lagerbauteils 1 ist die Auswertung einer beleuchteten Zone 19 und einer daran angrenzenden abgeschatteten Zone 18 erforderlich. Dabei führt eine in der Darstellung der 1 vertikale Verkippung (horizontale Kippachse) oder eine horizontale Verkippung (vertikale Kippachse) des Lagerbauteils 1 zu einer leichten Verzerrung bei der Ermittlung der Ist-Form, die in der Regel aber tolerierbar ist. Bei einer vertikalen Verkippung erscheint das Lagerbauteil 1 etwas kürzer. Eine horizontale Verkippung kann durch eine Randbeobachtung ermittelt und rechnerisch kompensiert werden. Falls eine abgeschattete Zone 18 und zwei beidseits daran angrenzende beleuchtete Zonen 19 erfasst werden, besteht die Möglichkeit, nicht nur den Kurvenverlauf der Ist-Form der Außenkontur des Lagerbauteils 1, sondern auch deren Lage bezüglich der Rotationsachse 21 des Lagerbauteils 1 zu ermitteln.
Für eine hochgenaue Ermittlung der Ist-Form der Außenkontur des Lagerbauteils 1 ist es erforderlich, die Erfassung des Hell-Dunkel-Übergangs zwischen der beleuchteten Zone 19 und der abgeschatteten Zone 18 sehr oft zu wiederholen und das Lagerbauteil 1 dabei parallel zu seiner Rotationsachse 21 gleichmäßig weiterzubewegen. Die diesbezügliche Vorgehensweise wird anhand von 2 näher erläutert.
2 zeigt eine Momentaufnahme während des Messbetriebs mit einer gegenüber 1 geringfügig abgewandelten Messanordnung in einer schematischen Darstellung. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist der innere Aufbau des Lichtbandmikrometers 4 in 2 nicht dargestellt. Außerdem wurde eine von 1 abweichende Ansicht gewählt, damit die Ist-Form der Außenkontur der Lagerbauteile 1 sichtbar ist. Aus demselben Grund wurde die Ist-Form der Außenkontur der Lagerbauteile 1 jeweils stark unmaßstäblich dargestellt, wobei die Erstreckung der Außenkontur quer zur Rotationsachse 21 der Lagerbauteile 1 stark vergrößert wurde.
Bei der Messanordnung gemäß 2 sind das Lichtbandmikrometer 4 und die Auswerteeinrichtung 5 als separate Komponenten ausgebildet, wobei die Anzeigevorrichtung 20 in die Auswerteeinrichtung 5 integriert ist. Ansonsten entspricht die Messanordnung der 2 der Messanordnung der 1.
Bei der in 2 dargestellten Messanordnung werden die Lagerbauteile 1 dem Lichtbandmikrometer 4 kontinuierlich von links nach rechts zugeführt. Dabei weisen die Lagerbauteile 1 zu ihren Nachbarn jeweils einen Abstand auf und werden parallel zu ihren Rotationsachsen 21 transportiert. Die Transportrichtung der Lagerbauteile 1 ist durch Pfeile veranschaulicht. Zum dargestellten Zeitpunkt hat ein mit „A” gekennzeichnetes Lagerbauteil 1 das Lichtbandmikrometer 4 bereits vollständig passiert, ein mit „B” gekennzeichnetes Lagerbauteil 1 wird gerade mit dem Lichtband 13 des Lichtbandmikrometers 4 abgetastet und ein mit „C” gekennzeichnetes Lagerbauteil 1 wird dem Lichtbandmikrometer 4 angenähert.
Durch die Transportbewegung werden die Lagerbauteile 1 durch das Lichtband 13 hindurch bewegt. Abhängig von Größe und Anordnung des Lichtbands 13 und der Lagerbauteile 1 wird die Außenkontur entweder jeweils an einer Umfangsstelle oder jeweils an zwei diametral gegenüberliegenden Umfangsstellen der Lagerbauteile 1 abgetastet. Dabei wird jeweils die Position der Außenkontur an der Stelle des Lagerbauteils 1 ermittelt, die gerade mit dem Lichtband 13 beleuchtet wird. Sowohl bei einer einseitigen als auch bei einer beidseitigen Abtastung der Außenkontur sollte die Transportbewegung der Lagerbauteile 1 möglichst gleichmäßig erfolgen, d. h. mit möglichst konstanter Geschwindigkeit, um äquidistante Messpunkte zu erhalten und demgemäß Verzerrungen weitgehend zu vermeiden. Prinzipiell ist es auch möglich, die tatsächliche Transportbewegung der Lagerbauteile 1 zu erfassen und als Korrekturgröße zu berücksichtigen. Dies erfordert allerdings einen höheren Aufwand. Allerdings kann die Geschwindigkeit der tatsächlichen Transportbewegung in guter Näherung abgeschätzt werden, indem man die Profillänge aus den Messdaten ermittelt und mit dem Sollwert der Länge der Lagerbauteile 1 vergleicht, da die tatsächliche Länge der Lagerbauteile nur geringfügig vom Sollwert abweicht.
Die einzelnen Messwerte für die Position der Außenkontur können einer Glättungsoperation unterzogen werden, um durch Messfehler bedingte Schwankungen zu reduzieren. Für die Glättung können für sich bekannte Algorithmen herangezogen werden, die beispielsweise eine Ausgleichskurve mit vorgegebenen Eigenschaften den Messwerten annähern. Ebenso ist es möglich, jeweils aus mehreren Messwerten einen Mittelwert zu bilden, wobei insbesondere auch eine gleitende Mittelwertbildung entlang der Außenkontur erfolgen kann. Außerdem ist es möglich, einzelne Ausreißer zu ignorieren. Solche Ausreißer können beispielsweise durch ein Staubkorn an der Messstelle verursacht werden und treten gelegentlich auch ohne bekannte Ursache auf.
Nach dem Durchlauf des jeweiligen Lagerbauteils 1 durch das Lichtband 13 des Lichtbandmikrometers 4 werden die gegebenenfalls geglätteten Messwerte mit Hilfe der Anzeigevorrichtung 20 der Auswerteeinrichtung 5 beispielsweise als eine zusammenhängende Kurve 22 dargestellt. Die Kurve 22 repräsentiert dann die Ist-Form der Außenkontur des jeweiligen Lagerbauteils 1. In 2 ist die Ist-Form der Außenkontur des mit „A” gekennzeichneten Lagerbauteils 1 dargestellt. In einem links dargestellten Teilbereich der Anzeigevorrichtung 20 ist die gemessene Ist-Form der Außenkontur über die gesamte Länge des Lagerbauteils 1 wiedergegeben (Kurve 22). Die Ist-Form der Außenkontur weist einen mittleren Abschnitt und zwei beidseits an den mittleren Abschnitt angrenzende Endabschnitte auf. Der mittlere Abschnitt ist als „A0” gekennzeichnet und ist geradlinig ausgebildet. Die Endabschnitte sind als „A1” und „A2” bezeichnet und jeweils gekrümmt ausgebildet. Von besonderem Interesse ist die Ist-Form der Endabschnitte A1 und A2. Aus diesem Grund sind die Endabschnitte A1 und A2 nochmals vergrößert in einem rechts dargestellten Teilbereich der Anzeigevorrichtung 20 abgebildet.
In der vergrößerten Darstellung sind auch gepunktet dargestellte Kurven 23 erkennbar, welche eine zulässige Variationsbreite für die Ist-Form der Außenkontur der Lagerbauteile 1 definieren. Falls die Kurve 22 vollständig innerhalb des durch die Kurven 23 definierten Toleranzbereichs liegt, weicht die Ist-Form der Außenkontur des zugehörigen Lagerbauteils 1 maximal um eine zulässige Toleranz von einer vorgegebenen Soll-Form ab und das Lagerbauteil 1 erfüllt diesbezüglich die vorgegebenen Qualitätsanforderungen. Die Soll-Form kann beispielsweise einen logarithmischen Verlauf aufweisen. Verläuft die Kurve 22 dagegen wenigstens teilweise außerhalb des durch die Kurven 23 definierten Toleranzbereichs, so bedeutet dies eine unzulässig starke Abweichung der Ist-Form von der vorgegebenen Soll-Form. Demgemäß sind die diesbezüglichen Qualitätsanforderungen nicht erfüllt.
Zusätzlich zu den Kurven 22 und 23 stellt die Anzeigevorrichtung 20 der Auswerteeinrichtung 5 auch eine Reihe von gestrichelten Linien 24 zur Veranschaulichung einer weiteren Auswertemöglichkeit dar. Gemäß dieser weiteren Auswertemöglichkeit wird jeweils geprüft, wie stark sich die Ist-Form der Außenkontur des Lagerbauteils 1 bei einem Fortschreiten um einen vorgegebenen Inkrementalschritt in einer Richtung parallel zur Rotationsachse 21 des Lagerbauteils 1 ändert. Wenn der Verlauf dieser Änderung innerhalb einer zulässigen Toleranz einer vorgegebenen Funktion folgt, erfüllt das Lagerbauteil 1 diesbezüglich die gestellten Anforderungen.
Im Einzelnen kann der Betrieb der in 2 dargestellten Messanordnung folgendermaßen ablaufen:
Die Lagerbauteile 1 werden der Reihe nach parallel zu ihren Rotationsachsen 21 durch das Lichtband 13 des Lichtbandmikrometers 4 transportiert. Wenn beispielsweise das mit „A” gekennzeichnete Lagerbauteil 1 das Lichtband 13 vollständig passiert hat, wird die ermittelte Ist-Form der Außenkontur dieses Lagerbauteils 1 als Übersichtsbild und im Detail auf der Anzeigevorrichtung 20 der Auswerteeinrichtung 5 dargestellt. Während der Darstellung wird bereits die Ist-Form der Außenkontur des nächsten Lagerbauteils 1, das in 2 mit „B” gekennzeichnet ist mit dem Lichtband 13 des Lichtbandmikrometers 4 vermessen. Die Auswerteeinrichtung 5 prüft derweil, ob die Ist-Form des mit „A” gekennzeichneten Lagerbauteils 1 innerhalb der Toleranzbereiche liegt. Diese Prüfung kann sich ausschließlich am relativen Verlauf der gemessenen Ist-Form orientieren und die absolute Lage der Ist-Form bezogen auf die Rotationsachse 21 des Lagerbauteils 1 außer Acht lassen. In diesem Fall wird lediglich die relative, nicht jedoch die absolute Maßhaltigkeit der Außenkontur des Lagerbauteils 1 geprüft.
Es kann aber auch vorgesehen sein, den absoluten Verlauf der Ist-Form mit den Toleranzbereichen zu vergleichen. Dafür ist es allerdings erforderlich, nicht nur die lokale Variation, sondern die absolute Lage der Ist-Form bezogen auf die Rotationsachse 21 des Lagerbauteils 1 zu ermitteln. Hierzu kann unterschiedlich vorgegangen werden:
Gemäß einer ersten Vorgehensweise wird die Ist-Form der Außenkontur an zwei zueinander diametral gegenüberliegenden Seiten des Lagerbauteils 1 ermittelt. Bei nicht allzu großer Schiefstellung des Lagerbauteils 1 relativ zum Lichtband 13 des Lichtbandmikrometers 4 befindet sich die Rotationsachse 21 des Lagerbauteils 1 mit hoher Genauigkeit mittig zwischen den beiden ermittelten Kurvenverläufen, so dass für jeden Punkt der Ist-Form die Entfernung zur Rotationsachse 21 des Lagerbauteils 1 sehr genau bekannt ist.
Gemäß einer zweiten Vorgehensweise wird die Ist-Form der Außenkontur lediglich auf einer Seite des Lagerbauteils 1 ermittelt. Die Orientierung des so ermittelten Kurvenverlaufs relativ zur Rotationsachse 21 des Lagerbauteils 1 kann daraus ermittelt werden, dass die Kurve 22 in ihrem mittleren Bereich, der in 2 mit „A0” gekennzeichnet ist, parallel zur Rotationsachse 21 des Lagerbauteils 1 verläuft. Wenn zusätzlich der Durchmesser des Lagerbauteils 1 im mittleren Bereich A0 bekannt ist, beispielsweise aus einer sonstigen Messung, ist eine genaue Bestimmung der absoluten Lage der ermittelten Ist-Form bezüglich der Rotationsachse 21 des Lagerbauteils 1 möglich.
Wenn die Prüfung ergibt, dass die Ist-Form der Außenkontur des Lagerbauteils 1 innerhalb der Toleranzbereiche liegt, ist nichts weiter zu tun und die Produktion kann unverändert weiterlaufen. Liegt die Ist-Form jedoch wenigstens teilweise außerhalb wenigstens eines Toleranzbereichs, so sind Maßnahmen zu treffen, welche die Fertigung der Lagerbauteile 1 so beeinflussen, dass die vorgesehenen Toleranzbereiche wieder eingehalten werden. Diese Maßnahmen werden anhand von 3 erläutert.
Der Vergleich zwischen der Soll-Form und der Ist-Form kann auch auf Basis eines Fits zwischen der Ist-Form und der Soll-Form durchgeführt werden. Beispielsweise kann ein Least Square Fit durchgeführt werden und als Maß für die Abweichung zwischen der Ist-Form und der Soll-Form die dabei ermittelte mittlere quadratische Abweichung herangezogen werden.
3 zeigt einen Ausschnitt aus einer Fertigungslinie zur Herstellung der Lagerbauteile 1 in einer schematischen Darstellung. Der dargestellte Ausschnitt umfasst eine Messanordnung und eine Bearbeitungsmaschine 25 zur Oberflächenbearbeitung der Lagerbauteile 1.
Das dargestellte Ausführungsbeispiel der Messanordnung weist als Komponenten das Lichtbandmikrometer 4, die als eine separate Einheit ausgebildete Auswerteeinrichtung 5, die als eine separate Einheit ausgebildete Anzeigevorrichtung 20 und eine Transportvorrichtung 26 auf.
Die Bearbeitungsmaschine 25, die beim dargestellten Ausführungsbeispiel als eine Honmaschine ausgebildet ist, kann mehrere Bearbeitungsaggregate 27 aufweisen, die in Transportrichtung der Lagerbauteile 1 hintereinander angeordnet sind. Weiterhin kann die Bearbeitungsmaschine 25 eine Transportvorrichtung 28 zum Transport der Lagerbauteile 1 und eine Steuereinrichtung 29 aufweisen. An die Steuereinrichtung 29 sind mehrere Steuerleitungen 30 zur Übermittlung von Bearbeitungsparametern an die Bearbeitungsaggregate 27 angeschlossen. Außerdem ist die Steuereinrichtung 29 über eine Datenleitung 31 mit der Auswerteeinrichtung 5 verbunden.
Die Bearbeitungsmaschine 25 ist im Fertigungsablauf vor der Messanordnung angeordnet, d. h. die Lagerbauteile 1 werden nach Bearbeitung mit der Bearbeitungsmaschine 25 mit Hilfe der Messanordnung vermessen. Die Bearbeitung der Lagerbauteile 1 erfolgt mit Hilfe der Bearbeitungsaggregate 27 der Bearbeitungsmaschine 25, die von der Steuereinrichtung 29 über die Steuerleitungen 30 angesteuert werden. Beispielsweise können von der Steuereinrichtung 29 Bearbeitungsparameter wie Anpressdruck, Position und Bewegung der Bearbeitungsaggregate 27 sowie Lage, Vorschub und Rotationsbewegung der Lagerbauteile 1 gesteuert oder geregelt werden.
Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens wird mit Hilfe des Lichtbandmikrometers 4 die Ist-Form der Außenkontur der Lagerbauteile 1 ermittelt. Die ermittelte Ist-Form wird von der Anzeigevorrichtung 20 angezeigt und/oder mit der Auswerteeinrichtung 5 ausgewertet. Solange die Ist-Form maximal um die zulässige Toleranz von der Soll-Form abweicht, arbeitet die Bearbeitungsmaschine 25 ordnungsgemäß und es ist nicht erforderlich, die Bearbeitungsparameter zu ändern. Falls die Ist-Form jedoch stärker als die zulässige Toleranz von der Soll-Form abweicht, wird im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens die Änderung eines oder mehrerer Bearbeitungsparameter veranlasst.
Die Veranlassung kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass die unzulässige Abweichung von der Anzeigevorrichtung 20 angezeigt wird und dadurch das Bedienpersonal der Bearbeitungsmaschine 25 auf die Abweichung hingewiesen wird. Dieser Hinweis kann beispielsweise durch ein akustisches Signal untermauert werden. Das Bedienpersonal verändert daraufhin die Bearbeitungsparameter der Bearbeitungsmaschine 25, mit dem Ziel, die Abweichung wieder auf ein zulässiges Maß zu reduzieren. Die bis zum Erreichen dieses Ziels hergestellten Lagerbauteile 1 können ausgesondert und ggf. einer Nachbearbeitung zugeführt werden. Sobald die Ist-Form wieder innerhalb der zulässigen Toleranz liegt, ist keine weitere Veränderung der Bearbeitungsparameter mehr erforderlich.
Um die Produktion von Ausschussteilen zu vermeiden oder zumindest sehr gering zu halten, besteht auch die Möglichkeit, bereits bei einer Abweichung der Ist-Form von der Soll-Form einzugreifen, die im Hinblick auf die Verwendbarkeit der Lagerbauteile 1 noch tolerierbar ist. Dies kann insbesondere dann erfolgen, wenn bei der Abweichung ein Trend erkennbar ist, d. h. die Abweichung gemäß dem gleichen Schema fortwährend zunimmt. In einem solchen Fall werden die Bearbeitungsparameter so beeinflusst, dass dem Trend entgegengewirkt wird oder der Trend zumindest gestoppt wird. Ebenso besteht aber auch die Möglichkeit, die Bearbeitungsparameter fortwährend auf Basis eines gleitenden Mittelwerts für die Abweichung der Ist-Form von der Soll-Form zu beeinflussen. Bei einer derartigen Vorgehensweise können auch die unmittelbar vor oder während der Änderung der Bearbeitungsparameter produzierten Lagerbauteile 1 verwendet werden und brauchen nicht als Ausschussteile ausgesondert zu werden.
Gemäß einer Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens ist das Eingreifen des Bedienpersonals nicht erforderlich. Bei dieser Variante wird die Abweichung der Ist-Form von der Soll-Form von der Auswerteeinrichtung 5 der Messanordnung über die Datenleitung 31 an die Steuereinrichtung 29 der Bearbeitungsmaschine 25 weitergemeldet, falls die zulässige Toleranz überschritten wird. Die Steuereinrichtung 29 ändert auf Basis der empfangenen Daten einen oder mehrere Bearbeitungsparameter derart, dass die Abweichung der Ist-Form von der Soll-Form reduziert wird.
Geeignete Änderungen der Bearbeitungsparameter können beispielsweise mittels eines Algorithmus berechnet werden, der von der Steuereinrichtung 29 ausgeführt wird. Dabei besteht beispielsweise die Möglichkeit, den Einfluss der Bearbeitungsparameter auf die Ist-Form der Außenkontur der Lagerbauteile 1 durch ein Modell nachzubilden. Ebenso ist es auch möglich, auf einen Algorithmus zu verzichten und die Änderungen der Bearbeitungsparameter gemäß einem vorab gespeicherten Kennfeld vorzunehmen. Die Werte für das Kennfeld können beispielsweise experimentell ermittelt oder berechnet werden.
Die Änderung der Bearbeitungsparameter wird solange fortgesetzt, bis die mit den geänderten Bearbeitungsparametern bearbeiteten Lagerbauteile 1 eine Ist-Form aufweisen, die maximal um die zulässige Toleranz von der vorgegebenen Soll-Form abweicht. Ebenso ist es auch möglich, die Änderung der Bearbeitungsparameter erst bei einer Abweichung der Ist-Form von der Soll-Form zu stoppen, die um einen vorgegebenen Wert unterhalb der zulässigen Toleranz liegt. Dadurch kann der Zeitraum bis zur nächsten Überschreitung der zulässigen Toleranz in der Regel verlängert werden.
Auch bei der automatischen Nachregelung der Bearbeitungsmaschine 25 kann die Toleranzgrenze so gesetzt werden, dass die unmittelbar vor oder während der Nachregelung produzierten Lagerbauteile 1 noch verwendbar sind und es kann eine Auswertung des Trends und eine darauf basierende Gegenregelung vorgenommen werden.
Durch die vorstehend beschriebene Nutzung der gemessenen Ist-Form der Außenkontur der Lagerbauteile 1 für die Steuerung der Bearbeitungsmaschine 25 ist es möglich, eine zulässige Toleranz auf Dauer zuverlässig einzuhalten. Um auf diese Weise möglichst kleine Werte für die zulässige Toleranz realisieren zu können, ist eine möglichst präzise Ermittlung der Ist-Form erforderlich. Da Fehlorientierungen der Lagerbauteile 1 relativ zu einer vorgegebenen Lage und Lageänderungen während der Messung sowie eine nicht gleichförmige Transportbewegung die Erzielung eines präzisen Messergebnisses erschweren, können im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens Maßnahmen vorgesehen werden, die diese negativen Einflüsse auf ein vertretbares Niveau begrenzen. Dies kann insbesondere durch eine präzise arbeitende Transportvorrichtung 26 der Messanordnung erreicht werden. Ein Ausführungsbeispiel einer solchen Transportvorrichtung 26 ist in 4 dargestellt.
4 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Transportvorrichtung 26 der Messanordnung in einer schematischen Darstellung.
Die Transportvorrichtung 26 verläuft zwischen dem Sender 6 und dem Empfänger 7 des Lichtbandmikrometers 4 und weist zwei parallel zueinander verlaufende Riemen 32 sowie eine Riemenführungsplatte 33 auf.
Die Riemen 32 weisen jeweils einen kreisförmigen Querschnitt auf und können beispielsweise aus Polyurethan hergestellt sein. Die Riemen 32 weisen eine Härte von wenigstens 85 Shore, insbesondere wenigstens 90 Shore, vorzugsweise wenigstens 92 Shore auf. Die Riemen 32 werden mit einer relativen Längsdehnung zwischen 4% und 8% betrieben, wobei insbesondere ein Wert von 6% verwendet wird. Um eine möglichst optimale Auflage der Lagerbauteile 1 auf den Riemen 32 zu ermöglichen, können die Riemen 32 in eine langsame Rotationsbewegung versetzt werden.
Die Riemenführungsplatte 33 ist beispielsweise aus Stahl gefertigt und weist zwei parallel verlaufende Nuten 34 mit jeweils kreisbogenförmigem Querschnitt auf, welche die Riemen 32 partiell aufnehmen. Die Nuten 34 können mit einer Schicht 35 versehen sein, durch die die Reibung der Riemen 32 in den Nuten 34 herabgesetzt wird. Die Schicht 35 kann beispielsweise aus Teflon bestehen und als ein Teflongewebeband ausgebildet sein, das in die Nuten 34 eingeklebt ist.
Im Bereich des Lichtbands 13 weist die Riemenführungsplatte 33 eine Ausnehmung 36 auf, welche auch die Nuten 34 einschließt. Die Form und die Größe der Ausnehmung 36 sind so gewählt, dass das Lichtband 13 die Riemenführungsplatte 33 im Bereich der Ausnehmung 36 ungehindert durchdringen kann. Dies bedeutet, dass die Riemen 32 im Bereich der Ausnehmung 36 nicht durch die Riemenführungsplatte 33 unterstützt werden und dass das Lichtband 13 durch die Riemenführungsplatte 33 nicht abgeschattet wird. Die Riemen 32 sind so eng benachbart angeordnet, dass sie nicht seitlich über die Lagerbauteile 1 überstehen und somit das Lichtband 13 nicht abschatten. Die Vermessung der Lagerbauteile 1 mit dem Lichtbandmikrometer 4 wird somit weder durch die Riemenführungsplatte 33 noch durch die Riemen 32 beeinträchtigt. Um auch potentielle mechanische Wechselwirkungen zwischen dem Lichtbandmikrometer 4 und der Riemenführungsplatte 33 zu vermeiden, können das Lichtbandmikrometer 4 und die Riemenführungsplatte 33 voneinander mechanisch entkoppelt sein und insbesondere an separaten Halterahmen befestigt sein.
Zum Transport der Lagerbauteile 1 werden die Riemen 32 beispielsweise mittels nicht figürlich dargestellter Riemenscheiben angetrieben und in den Nuten 34 der Riemenführungsplatte 33 geführt. Dabei führen die Riemen 32 eine Gleitbewegung entlang der Nuten 34 der Riemenführungsplatte 33 aus. Infolge der präzisen Führung in den Nuten 34 der Riemenführungsplatte 33, der geringen Reibung, der hohen Härte und der geringen Dehnbarkeit der Riemen 32 lässt sich eine sehr gleichförmige Bewegung der Riemen 32 und somit auch der Lagerbauteile 1 erzielen. Durch eine optionale Rotation der Riemen 32 um ihre eigene Mittellinie kann zudem eine gute Zentrierung der Lagerbauteile 1 auf den Riemen 32 erreicht werden. Außerdem wird eine einseitige Abnutzung der Riemen 32 vermieden. Die Rotation der beiden Riemen 32 kann insbesondere die gleiche Drehrichtung aufweisen und durch einen axialen Versatz der antreibenden Riemenscheiben relativ zu den Nuten 34 der Riemenführungsplatte 33 erreicht werden. Die Rotation der Riemen 32 kann beispielsweise so auf die Längsbewegung der Riemen 32 abgestimmt werden, dass pro Meter Längsbewegung eine Rotation der Lagerbauteile 1 um einen Winkel von wenigstens 90° erzeugt wird.
Bei dem in 4 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Lichtbandmikrometer 4 so angeordnet, dass das Lichtband 13 parallel zur Schwerkraftrichtung orientiert ist. Die Riemen 32 der Transportvorrichtung 26 sind senkrecht zur Schwerkraftrichtung orientiert. Alternativ dazu ist es bei gleicher Orientierung der Riemen 32 der Transportvorrichtung 26 auch möglich, das Lichtbandmikrometer 4 so anzuordnen, dass das Lichtband 13 senkrecht zur Schwerkraftrichtung orientiert ist. In diesem Fall wird die Ist-Form der Außenkontur der Lagerbauteile 1 lediglich auf einer Seite ermittelt. Insbesondere wird die Ist-Form der Außenkontur der Lagerbauteile 1 in einem Umfangsbereich ermittelt, der dem Umfangsbereich, in dem die Lagerbauteile 1 auf den Riemen 32 aufliegen, diametral gegenüber liegt. Aus den Messdaten wird jeweils zusätzlich die Lage der Rotationsachse 21 der Lagerbauteile 1 ermittelt, so dass die Ermittlung der Ist-Form in einem weiteren Umfangsbereich nicht erforderlich ist. Falls die Lagerbauteile 1 einen zylindrischen Abschnitt aufweisen, kann die Lage der Rotationsachse 21 der Lagerbauteile 1 beispielsweise jeweils aus diesem zylindrischen Abschnitt ermittelt werden.
Alternativ oder zusätzlich zu der Schicht 35 in den Nuten 34 kann zur Herabsetzung der Reibung zwischen den Riemen 32 und der Riemenführungsplatte 33 auch vorgesehen sein, die Riemen 32 und/oder die Riemenführungsplatte 33 mit einem Schmiermittel zu benetzen. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass die Riemen 32 an einem mit Schmiermittel getränkten Schwamm oder Gewebe berührend vorbeigeführt werden.
Bezugszeichenliste

1: Lagerbauteil
2: Stirnfläche
3: Mantelfläche
4: Lichtbandmikrometer
5: Auswerteeinrichtung
6: Sender
7: Empfänger
8: Träger
9: Lichtquelle
10: Lichtbündel
11: Streueinheit
12: Kollimatorlinse
13: Lichtband
14: Linse
15: Lichtbündel
16: Linse
17: Ortsauflösender Detektor
18: Abgeschattete Zone
19: Beleuchtete Zone
20: Anzeigevorrichtung
21: Rotationsachse
22: Kurve für die Ist-Form der Außenkontur des Lagerbauteils
23: Kurve zur Abgrenzung des Toleranzbereichs
24: Linien für eine inkrementale Auswertung
25: Bearbeitungsmaschine
26: Transportvorrichtung
27: Bearbeitungsaggregat
28: Transportvorrichtung
29: Steuereinrichtung
30: Steuerleitung
31: Datenleitung
32: Riemen
33: Riemenführungsplatte
34: Nut
35: Schicht
36: Ausnehmung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2004170171 A [0003]

Claims

Verfahren zur Herstellung von Lagerbauteilen (1) mit einer gewünschten Außenkontur, wobei – die Außenkontur der Lagerbauteile (1) durch eine Bearbeitungsmaschine (25) ausgebildet wird, – die Lagerbauteile (1) mit einem Lichtband (13) derart bestrahlt werden, dass die Lagerbauteile (1) das Lichtband (13) jeweils bereichsweise abschatten und in Lichtrichtung hinter den Lagerbauteilen (1) jeweils wenigstens eine abgeschattete Zone (18) und wenigstens eine beleuchtete Zone (19) ausgebildet werden, – eine Relativbewegung zwischen den Lagerbauteilen (1) und dem Lichtband (13) erzeugt wird, so dass das Lichtband (13) wenigstens jeweils über einen Teilbereich der Lagerbauteile (1) geführt wird, – während der Relativbewegung zur Ermittlung einer Ist-Form der Außenkontur des jeweiligen Lagerbauteils (1) jeweils die Größe der abgeschatteten Zone (18) und/oder der beleuchteten Zone (19) und/oder die Lage einer Grenze zwischen der abgeschatteten Zone (18) und der beleuchteter Zone (19) mehrmals erfasst werden, – die ermittelte Ist-Form der Außenkontur angezeigt und/oder ausgewertet wird und – die Bearbeitungsmaschine (25) abhängig von der ermittelten Ist-Form der Außenkontur gesteuert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die für die Steuerung der Bearbeitungsmaschine (25) herangezogene Ist-Form der Außenkontur der Lagerbauteile (1) jeweils nach der Bearbeitung derselben Lagerbauteile (1) mit der Bearbeitungsmaschine (25) ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ist-Form der Außenkontur der Lagerbauteile (1) fortwährend zur Steuerung der Bearbeitungsmaschine (25) herangezogen wird.
Vorrichtung zur Herstellung von Lagerbauteilen (1) mit einer gewünschten Außenkontur, mit – einer Bearbeitungsmaschine (25) zur Ausbildung der Außenkontur der Lagerbauteile (1), – einem Sender (6) zur Bestrahlung des Lagerbauteils (1) mit einem Lichtband (13), – einer Transportvorrichtung (26) zur Erzeugung einer Relativbewegung zwischen den Lagerbauteilen (1) und dem Lichtband (13), so dass das Lichtband (13) wenigstens jeweils über einen Teilbereich der Lagerbauteile (1) geführt wird, – einem Empfänger (7) zur mehrmaligen Erfassung der Größe einer durch das jeweilige Lagerbauteil (1) abgeschatteten Zone (18) des Lichtbands (13) und/oder einer beleuchteten Zone (19) des Lichtbands (13), die durch das Lagerbauteil (1) nicht abgeschattet wird und/oder der Lage einer Grenze zwischen der abgeschatteten Zone (18) und der beleuchteter Zone (19) während der Relativbewegung, – einer Auswerteeinrichtung (5) zur Ermittlung einer Ist-Form der Außenkontur des jeweiligen Lagerbauteils (1) aus den erfassten Daten und – einer Anzeigevorrichtung zur Anzeige der ermittelten Ist-Form der Außenkontur und/oder eine Steuereinrichtung (29) zur Steuerung der Bearbeitungsmaschine (25) abhängig von der ermittelten Ist-Form der Außenkontur.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Sender (6) und der Empfänger (7) als Bestandteile eines Lichtbandmikrometers (4) ausgebildet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitungsmaschine (25) als eine Honmaschine ausgebildet ist.
Transportvorrichtung für Lagerbauteile (1) mit – zwei Riemen (32) zur Abstützung der Lagerbauteile (1) und – einer Riemenführungsplatte (33) mit zwei in einem Abstand parallel zueinander verlaufenden Nuten (34) zur Aufnahme der Riemen (32), wobei die Riemen (32) jeweils einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen und aus einem Kunststoffmaterial gefertigt sind, das eine Härte von wenigstens 85 Shore aufweist.
Transportvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Riemenführungsplatte (33) wenigstens eine Aussparung (36) aufweist, welche die beiden Nuten (34) vollständig durchtrennt.
Transportvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass in den Nuten (34) eine Schicht (35) aus einem Material ausgebildet ist, das in Kombination mit dem Material der Riemen (32) einen geringeren Gleitreibungskoeffizienten aufweist als das Material der Riemenführungsplatte (33).
Transportvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Antriebseinrichtung vorgesehen ist, welche die Riemen (32) in eine Längsbewegung und in eine Rotationsbewegung um ihre Mittellinie versetzt.