DE102010055820A1 - Verfahren zur Messung des Aufmaßes eines hartfeinzubearbeitenden Zahnrads - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung des Aufmaßes (1) eines hartfeinzubearbeitenden Zahnrads (2) mit einer Drehachse (3), wobei das Zahnrad (2) an seinem Außen- und/oder Innenumfang eine Verzahnung (4) mit einer Anzahl Zähne (5) aufweist, wobei die Zähne (5) auf ihren Zahnflanken (6) ein gegenüber der fertig bearbeiteten Geometrie (7) vorhandenes Aufmaß (1) aufweisen, wobei die Lage der Oberfläche (8) der mit Aufmaß (1) versehenen Zahnflanke (6) mittels optischer Abstandsmessung von einem Abstandssensor (9) ermittelt wird, indem ein Lichtstrahl (10) vom Abstandssensor (9) auf die Oberfläche (8) gerichtet wird, und wobei der Lichtstrahl (10) so auf die Oberfläche (8) geleitet wird, dass er senkrecht auf der Drehachse (3) steht (N) oder parallel zu dieser Richtung ist (P). Um eine möglichst zuverlässige Messung in möglichst kurzer Zeit durchführen zu können, sieht die Erfindung vor, dass die Messung des Aufmaßes (1) mittels des Abstandssensors (9) zumindest zeitweise so erfolgt, dass simultan das Zahnrad (2) um die Drehachse (3) gedreht und der Abstandssensor (9) in Richtung der Drehachse (3) translatorisch verschoben wird.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung des Aufmaßes eines hartfeinzubearbeitenden Zahnrads mit einer Drehachse, wobei das Zahnrad an seinem Außen- und/oder Innenumfang eine Verzahnung mit einer Anzahl Zähne aufweist, wobei die Zähne auf ihren Zahnflanken ein gegenüber der fertig bearbeiteten Geometrie vorhandenes Aufmaß aufweisen, wobei die Lage der Oberfläche der mit Aufmaß versehenen Zahnflanke mittels optischer Abstandsmessung von einem Abstandssensor ermittelt wird, indem ein Lichtstrahl vom Abstandssensor auf die Oberfläche gerichtet wird, und wobei der Lichtstrahl so auf die Oberfläche geleitet wird, dass er senkrecht auf der Drehachse steht oder parallel zu dieser Richtung ist.
• Ein Verfahren dieser Art ist aus der US 4 547 674 bekannt. Dort werden die Zahnflanken eines Zahnrades mittels eines Laser-Abstandssensor vermessen. Dabei ist vorgesehen, dass die Vermessung und Aufmaßbestimmung in einer Zahnlücke des Zahnrads diskontinuierlich durchgeführt wird, d. h. es wird Lücke für Lücke nacheinander vermessen.
• Insbesondere bei der Herstellung von Zahnrädern kommt dem abschließenden Hartfeinbearbeitungsprozess eine wichtige Bedeutung zu. Bei diesem werden die Zahnflanken beispielsweise einer Schleifoperation unterzogen, mit der sie auf die genaue Kontur gebracht werden. Eine effiziente Verfahrensweise bei der Herstellung der Verzahnung ist das Wälzschleifen mit einer Schleifschnecke oder das Profilschleifen mit einer Profilschleifscheibe.
• Verzahnungen von Zahnrädern, die nach dem Harten einer solchen Hartfeinbearbeitung zu unterziehen sind, um die benötigte präzise Geometrie zu erlangen, haben nach dem Härten in der Regel einen Härteverzug. Dies führt bei entsprechender Größe des Härteverzugs insbesondere beim Hartfeinbearbeiten durch das diskontinuierliche Profilschleifen nach dem Einmitten der Profilschleifscheibe in die Zahnlücke zu einer Vielzahl von Schleifhüben ohne Kontakt zwischen Werkzeug und Werkstück. Will man diese Leerhübe vermeiden, muss die Aufmaßsituation in jeder Zahnlücke bekannt sein.
• Das gattungsgemäße optische Vermessen der Zahnflanken ermöglicht zwar bereits eine effizientere und schnellere Messung als beispielsweise die Vermessung der Aufmaßverteilung mittels mechanischen Messtastern.
• Nachteilig ist allerdings, dass die Messzeiten nach wie vor noch relativ hoch sind. Demgemäß ergeben sich Nebenzeiten, die die Wirtschaftlichkeit des Hartfeinbearbeitungsverfahrens, insbesondere des Schleifverfahrens, reduzieren.
• Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Verfahren zur Messung des Aufmaßes eines Zahnrades vorzuschlagen, mit dem die Aufmaßsituation noch schneller und dennoch hinreichend präzise ermittelt werden kann. Dabei ist ein weiterer Aspekt, der durch die Erfindung berücksichtigt werden soll, die Erzielung eines Messergebnisses, dass gegen mögliche Messfehler abgesichert ist.
• Die Lösung dieser Aufgabe durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Messung des Aufmaßes mittels des Abstandssensors zumindest zeitweise so erfolgt, dass simultan das Zahnrad um die Drehachse gedreht und der Abstandssensor in Richtung der Drehachse translatorisch verschoben wird.
• Die translatorische Verschiebung erfolgt dabei bevorzugt mit konstanter Geschwindigkeit. Demgemäß überstreicht der Abstandssensor zumindest abschnittsweise die zu vermessende Verzahnung schrauben- bzw. wendelförmig.
• Das Zahnrad wird gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens während der gesamten Aufmaßmessung kontinuierlich um die Drehachse gedreht.
• Der Abstandssensor kann dabei kontinuierlich translatorisch von einem axialen Ende der Verzahnung bis zum anderen axialen Ende der Verzahnung verschoben werden.
• Es ist aber auch möglich, dass an mindestens einer axialen Position zwischen den beiden axialen Enden der Verzahnung die translatorische Verschiebung des Abstandssensors unterbrochen wird und eine Messung des Aufmaßes erfolgt, indem das Zahnrad kontinuierlich dreht und der Abstandssensor an einer axialen Position verharrt. Die Messung des Aufmaßes kann in diesem Falle erfolgen, bis sich das Zahnrad um 360° gedreht hat. Ferner ist gemäß einer Weiterbildung in diesem Falle vorgesehen, dass die Messung des Aufmaßes mit verharrendem Abstandssensor an einer Anzahl äquidistant voneinander beabstandeter axialer Positionen erfolgt.
• Der Abstandssensor ist vorzugsweise an einem Achsschlitten einer Verzahnungs-Hartfeinbearbeitungsmaschine angeordnet, wobei die Achse des Achsschlittens genutzt wird, um den Abstandssensor in definierter Weise zu verfahren. In diesem Falle kann vorteilhafter Weise auf eine separate Antriebsachse für den Abstandssensor verzichtet werden. Es ist also bevorzugt vorgesehen, dass keine separate Vorschubvorrichtung für den Abstandssensor eingesetzt wird, sondern dass der Messkopf an einem Schlitten bzw. an einem Ständer der Werkzeugmaschine platziert wird, um damit die Maschinenachsen zur Positionierung nutzen zu können.
• Die Zähne des Zahnrads sind bevorzugt auf einer außen- oder innenzylindrischen Fläche angeordnet.
• Das Ermitteln eines stabilen Messergebnisses der Aufmaßmessung wird weiterbildungsgemäß dadurch begünstigt, dass die Messung der Lage der Oberfläche zunächst so erfolgt, dass der Lichtstrahl so ausgerichtet ist, dass er in einer Richtung liegt, die senkrecht auf der Drehachse steht, wobei ein vom Abstandssensor ermittelter Wert für die Lage der Oberfläche der Zahnflanke vor der Verwertung einer Plausibilitätsprüfung unterzogen wird, ob der Wert in einem erwarteten Wertebereich liegt, und wobei im Falle dessen, dass nicht plausible Messwerte vorliegen oder zu erwarten sind, die optische Abstandsmessung in einer Lage erfolgt, in der der Lichtstrahl um einen definierten Abstand parallel zur Richtung verschoben ist, die senkrecht auf der Drehachse steht (also parallel zu einer Mittenebene, die die Drehachse umfasst).
• Die Plausibilitätsprüfung erfolgt dabei insbesondere so, dass ein Messwert einem Vergleich mit einem gespeicherten Wertebereich unterzogen wird.
• Die zuletzt genannte Ausgestaltung des Verfahrens ist dann vorteilhaft, wenn unter gewissen Umständen die Messschärfe dadurch beeinträchtigt ist, dass der Messstrahl unter einem zu spitzen Winkel auf die Oberfläche der Zahnflanke auftrifft. Der Messwert kann im Rahmen der genannten Plausibilitätsprüfung verworfen werden, wenn er nicht innerhalb des Wertebereichs liegt. Es kann auch vorgesehen werden, dass ein nicht innerhalb eines vorgegebenen Wertebereichs liegenden Messwert durch einen Messwert ersetzt wird, der sich aus Interpolation oder Extrapolation angrenzender Messwerte ergibt.
• Dabei werden erfindungsgemäß die beim schraubenlinienartigen Verfahren des Abstandssensors relativ zur Verzahnung gewonnenen Aufmaßdaten so umgerechnet, dass sich die Aufmaßsituation in jeder Zahnlücke ergibt.
• Da naturbedingt durch die schraubenlinienartige Vermessung nicht die vollständigen Aufmaßdaten in einer Vielzahl von Ebenen senkrecht zur Drehachse vorliegen, macht die Erfindung von der Überlegung Gebrauch, dass aufgrund der Vorfertigungsprozesse (z. B. beim Wälzfräsen) eine hohe Wahrscheinlichkeit dafür besteht, dass sich die Aufmaßverteilung in einer Zahnlücke über die Breite der Verzahnung innerhalb gewisser Toleranzgrenzen kontinuierlich darstellt.
• Wird also eine schraubenlinienartige Messung vorgenommen, wird quasi die Aufmaßverteilung einmal über den Umfang und einmal in Breitenrichtung der Verzahnung kombiniert aufgenommen und hierdurch auf die Aufmaßverteilung in allen Zahnlücken und über die gesamte Breite der Verzahnung geschlossen.
• Dabei wird vorzugsweise konkret so vorgegangen, dass die theoretische Lage der Zahnflanken entlang der Schraubenlinie berechnet und mit dem Sensor abgefahren wird. Der Sensor nimmt während der schraubenlinienförmigen relativen Verfahrbewegung die tatsächlichen Lagedaten der Zahnflanken auf. Dann erfolgt ein Vergleich der gemessenen Werte der Zahnflanken mit den theoretischen Werten.
• Es hat sich überraschend herausgestellt, dass diese Aufmaßermittlung trotz Verzichts auf eine Vielzahl von Messwerten ein sehr praxistaugliches Bild liefert und den großen Vorteil bietet, dass die Aufmaßermittlung in sehr kurzer Zeit erfolgen kann.
• Der Lichtstrahl ist bevorzugt ein Laserstrahl. Die optische Abstandsmessung erfolgt dabei bevorzugt nach dem Triangulationsverfahren.
• Das genannte Verfahren wird dabei insbesondere vor der Durchführung einer Verzahnungsschleifoperation, insbesondere vor der Durchführung einer diskontinuierlichen Profilschleifoperation, durchgeführt.
• Bei optischen Systemen, bei denen das reflektierte Licht ausgewertet wird, ergibt sich das Problem, dass die Qualität des Messsignals vom Winkel der reflektierten Fläche abhängig ist, unter dem das Messsignal auf die zu vermessende Oberfläche auftrifft. Bei Verzahnungen wird der Auftreffwinkel zum Fuß hin immer spitzer. Ab einem bestimmten Grenzwinkel ist keine ausreichend genaue Messung mehr möglich. Zur Lösung dieses Problems wird die oben erläuterte Plausibilitätskontrolle vorgeschlagen.
• Als Ergebnis ergibt sich eine Information über die Aufmaßsituation in jeder Zahnlücke. Nicht plausible Werte werden verworfen oder durch interpolierte bzw. extrapolierte Werte ersetzt.
• Eine andere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass sich das optische Messsystem (Abstandssensor) in einer Position tangential verschoben zur Mittenachse des Zahnrades befindet. Je nach tangentialer Verschiebung (positiv oder negativ) kann jeweils eine Flanke des Zahnrades mit verbesserten Messwinkeln gemessen werden.
• Allerdings kann es auch hier zum Messen im Grenzbereich kommen und somit zu nicht verwertbaren Messungen, so dass dann die oben erläuterte Methode der Plausibilitätsprüfung eingesetzt werden kann.
• Ein wesentlicher Aspekt der vorliegenden Erfindung ist also, dass die Aufmaßmessung bei sich kontinuierlich drehendem Zahnrad erfolgt.
• Für das Messen einer Schrägverzahnung ist es besonders vorteilhaft, den Abstandssensor (Messkopf) so anzuordnen, dass die Ebene, die aus Primär- und reflektiertem Strahl gebildet wird, dem Schrägungswinkel der Verzahnung entspricht.
• Der einfachste Fall einer Vermessung des Aufmaßes einer Verzahnung erfolgt in effizienter Weise durch eine kontinuierliche Drehung des Zahnrades und Vermessung des Aufmaßes in parallel zueinander verlaufenden Ebenen, die parallel zur Stirnfläche sind. Die zu vermessenden Ebenen werden nacheinander nach entsprechendem axialen Weiterfahren des Abstandssensors vermessen. Aus den vermessenen Ebenen kann dann die Geometrie des Aufmaßes der gesamten Verzahnung errechnet und dargestellt werden. Dabei ist es vorteilhaft, wenn nicht interessierende Bereiche, wie z. B. der Verzahnungskopf bzw. -fuß, in geeigneter Weise aus den Messwerten eliminiert werden.
• Eine Alternative hierzu sieht vor, dass während des axialen Verschiebens, d. h. während der Verschiebung des Abstandssensors in die nächste Ebene, die kontinuierliche Drehung des Zahnrads nicht angehalten wird. Die Messung in der neuen Ebene erfolgt dann, nachdem sich das Zahnrad um einen definierten Drehwinkel verdreht hat. Dies wird dann bei der Errechnung der Geometrie der Aufmaßdaten der Verzahnung entsprechend mit berücksichtigt.
• Bevorzugt ist indes die Lösung, nach der keine Ebenen (mit axial verharrendem Abstandssensor) mehr gemessen werden, sondern aus der kontinuierlichen Drehung und einer gleichzeitigen kontinuierlichen Axialbewegung eine spiralförmige Messung vorgenommen wird. Danach erfolgt wieder eine Berechnung der Geometrie der Aufmaßverteilung der Verzahnung.
• In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
• 1 schematisch die Draufsicht auf ein hinsichtlich des Aufmaßes zu vermessendes Zahnrad sowie einen Abstandssensor zur Vermessung des Aufmaßes,
• 2 in vergrößerter Darstellung zwei benachbarte Zähne des Zahnrads und das sich auf den Zahnflanken befindliche Aufmaß,
• 3 in der Darstellung nach 1 eine hierzu alternative Ausgestaltung und
• 4 schematisch in perspektivischer Darstellung das zu vermessende Zahnrad, wobei der Weg skizziert ist, den der Abstandssensor relativ zum Zahnrad zurücklegt.
• In den 1 bis 3 ist zunächst das vorliegende Prinzip zur Messung des Aufmaßes bei einem Zahnrad erläutert.
• In 1 ist schematisch ein Zahnrad 2 skizziert, das auf einer (nicht dargestellten) Werkstückspindel aufgenommen ist, deren Achse senkrecht auf der Zeichenebene steht. Diese Achse ist als Drehachse 3 markiert. Am Außenumfang des Zahnrades ist eine Außenverzahnung 4 angeordnet. Demgemäß hat das Zahnrad 2 eine Anzahl Zähne 5, die jeweilige Zahnflanken 6 aufweisen. In die Lücke, die zwei benachbarte Zahnflanken 6 bilden, taucht beim Profilschleifen in bekannter Weise eine entsprechend profilierte Schleifscheibe ein. Wie anhand der Detaildarstellung in 2 gesehen werden kann, weisen die Zahnflanken 6 ein Schleifaufmaß 1 auf, das nach dem Härten des Zahnrades 2 abgeschliffen werden muss, um die fertig bearbeitete Geometrie 7 der Zahnflanke 6 zu erhalten.
• In den Figuren ist vereinfacht die Situation bei der Vermessung eines geradverzahnten Stirnrads gezeigt. Analoges gilt bei schrägverzahnten bzw. innenverzahnten Zahnrädern.
• Die Kenntnis der Aufmaßsituation, d. h. die Größe des vorliegenden Aufmaßes an jeder Zahnflanke 6 über der Zahnhöhe, ist dabei wesentlich dafür, um das Zahnrad 2 relativ zur Schleifscheibe optimal einmitten zu können. Ferner kann nur dadurch der optimale Schleifzyklus definiert werden, d. h. ein Schleifen, das mit minimalen Leerhüben ohne Spanabtrag auskommt.
• Demgemäß wird vorliegend in der nachfolgend beschriebenen Weise das Aufmaß 1 an den Zahnflanken 6 vor dem Schleifen ermittelt:
  Die Aufmaßmessung erfolgt mittels eines Abstandssensors 9, der einen Lichtstrahl 10 aussendet. Aus der Analyse des reflektierten Lichts kann der Abstand zwischen Abstandssensor 9 und dem Punkt der Oberfläche 8 der Zahnflanke 6 ermittelt werden, der aktuell vermessen wird (s. 2). Der Lichtstrahl 10 ist dabei so ausgerichtet, dass er in einer Richtung N liegt, die senkrecht auf der Drehachse 3 steht. D. h. der Lichtstrahl 10 liegt in der Mittenebene des Zahnrades 2, die auch die Drehachse 3 umfasst.
• Wird das Zahnrad 2 um die Drehachse 3 um einen Drehwinkel Φ gedreht, kann folglich die Zahnflanke 6 über der Zahnhöhe abgefahren und das jeweilige Aufmaß gemessen werden.
• Trifft der Messstrahl 10 senkrecht auf eine Oberfläche auf, ist die Messung optimal. Indes kann es problematisch werden, wenn der Messstrahl 10 unter einem zu kleinen Winkel α auf die Oberfläche 8 auftritt (s. 2). In diesem Falle wird die Messunsicherheit erhöht, bis schließlich gar keine Messung mehr möglich ist (Winkel α gegen Null Grad).
• Um dieses Problem zu eliminieren, kann folgendes vorgesehen werden: Zum einen ist eine Plausibilitätsprüfung vorgesehen, die in 1 angedeutet ist. Hierfür ist ein Speichermittel 12 vorhanden, in dem für ein konkretes Zahnrad 2 für jeden Drehwinkel (ein Sollwert W_Soll samt Toleranzband gespeichert ist. Demgemäß gibt der Sollwert W_Soll an, in welchem Wertebereich ein Aufmaßwert liegen kann, der für einen Winkel Φ gemessen wird. Der Sollwert W_Soll wird einem Vergleicher 13 zugeführt. Dieser erhält neben dem Sollwert W_Soll auch den vom Abstandssensor 9 aktuell gemessenen Messwert W_ist. Im Vergleicher 13 erfolgt ein Vergleich, ob der aktuelle Messwert W_Ist innerhalb des Wertebereichs liegt, der durch den Sollwert samt Toleranzband W_Soll vorgegeben ist. Ist dies der Fall, wird der Messwert als geprüfter Wert W_G ausgegeben und als Aufmaßwert für die betreffende Flankenposition weiter- bzw. ausgegeben.
• Liegt der Messwert W_Ist indes nicht im Bereich des Toleranzbandes gemäß dem Wert W_Soll, ist davon auszugehen, dass es aufgrund der oben beschriebenen Messunschärfe zu einer Fehlmessung gekommen ist. Demgemäß ist der Messwert W_ist nicht brauchbar.
• In diesem Falle stehen zwei Möglichkeiten zur Verfügung: Zum einen kann der Messwert als nicht ordnungsgemäß verworfen und eine entsprechende Lücke im Verlauf des Aufmaßes über der Zahnhöhe belassen werden. Zum anderen ist es aber auch möglich, den Messwert zu verwerfen und durch einen Wert zu ersetzen, der sich aus der Interpolation zwischen benachbarten Werten ergibt oder der sich aus der Extrapolation aus bereits gemessenen und für gut befundenen Messwerten ergibt.
• Es besteht allerding noch eine andere Möglichkeit, im genannten Falle – d. h. wenn die vermessene Stelle einen zu kleinen Winkel α zum Lichtstrahl 10 aufweist – zu brauchbaren Messwerten zu gelangen.
• Dies ist in 3 skizziert. Hiernach kann der Abstandssensor 9 auf einer Linearführung 11 in eine Verschieberichtung T verschoben werden, die senkrecht auf der Richtung N steht; demgemäß wird der Abstandssensor 9 so verschoben, dass der Lichtstrahl 10 in einer Richtung P parallel zur Richtung N strahlt. Der Verschiebeweg des Abstandssensors 9 aus der Mittenebene des Zahnrads 2 ist mit a bezeichnet. Wie anhand 3 gesehen werden kann, ist damit der Winkel α', unter dem der Lichtstrahl 10 auf die Oberfläche 8 der Zahnflanke 6 auftrifft, deutlich größer, so dass eine brauchbare Messung erfolgen kann.
• In Kenntnis dessen, dass grundsätzlich ab einem gewissen Flankenwinkel die genannte Problematik der Messunschärfe auftritt, kann auch ohne Durchführung der oben erläuterten Plausibilitätskontrolle ab einer gewissen Steilheit der Flanke die Messung in der verschobenen Stellung erfolgen. Dies kann natürlich beiderseits der Mittenebene des Zahnrads 2 erfolgen, was durch den gestrichelt in 3 eingezeichneten Abstandssensor 9 angedeutet ist. Während die mit ausgezogenen Linien eingezeichnete Stellung des Abstandssensors 9 für die in 3 rechten Zahnflanken 6 eingesetzt wird, kommt die mit gestrichelten Linie eingezeichnete Stellung für die Messung der linken Zahnflanken in Frage.
• Das erfindungsgemäß vorgeschlagene Prinzip geht aus 4 hervor:
  Hier ist zunächst das Vorgehen beschrieben, wie es typischerweise für ein schmales, geradverzahntes Zahnrad benutzt wird.
• Hier ist vorgesehen, dass die Messung des Aufmaßes 1 mittels des Abstandssensors 9 so erfolgt, dass simultan das Zahnrad 2 um die Drehachse 3 gedreht und der Abstandssensor 9 in Richtung der Drehachse translatorisch verschoben wird.
• Demgemäß beschreibt der Abstandssensor 9 relativ zum Zahnrad die dargestellte schraubenlinienförmige bzw. wendelförmige Bahn. Die Messwerte werden kontinuierlich erhoben. Der Messvorgang startet, wenn sich der Abstandssensor 9 am einen axialen Ende 14 der Verzahnung 4 befindet. Durch den translatorischen Vorschub verfahrt der Abstandssensor 9 zum anderen axialen Ende 15, während sich gleichzeitig das Zahnrad 2 dreht.
• Die Drehbewegung ist dabei im Ausführungsbeispiel (für ein schmales, geradverzahntes Zahnrad) so abgestimmt, dass sich das Zahnrad gerade um 360° um die Drehachse 3 gedreht hat, wenn der Abstandssensor 9 das axiale Ende 15 erreicht.
• Die Messung der Aufmaßwerte erfolgt also beginnend in einer ersten Ebene E₁, die in Höhe des ersten axialen Endes 14 liegt und senkrecht auf der Drehachse 3 steht; die Messung endet in einer zweiten Ebene E₂, die in Höhe des zweiten axialen Endes 15 liegt und ebenfalls senkrecht auf der Drehachse 3 steht.
• Um eine verbesserte Datenerfassung zu erreichen und insbesondere auch breitere, schrägverzahnte Zahnräder optimal zu vermessen, erfolgt die Messung vorzugsweise über mehrere Umdrehungen. Die bevorzugt durchgeführte Drehung ist dabei n mal 360° (n als ganze Zahl) zuzüglich des Winkels, der sich durch die Steigung des schrägverzahnten Zahnrads ergibt.
• Die permanent gemessenen Ausmaßwerte, die wie oben erläutert erhoben werden, können nun in Kenntnis der Drehbewegung und der translatorischen Verfahrbewegung so umgerechnet werden, dass sich das Aufmaß in den einzelnen Zahnlücken ergibt.
• Eine Variation des Messverfahrens sieht vor, an mindestens einer axialen Position zwischen den beiden axialen Enden 14, 15, also in einer dritten, nicht eingezeichneten Ebene, die translatorische Verschiebung des Abstandssensors 9 zu unterbrechen und hier eine Messung des Aufmaßes 1 vorzunehmen, indem das Zahnrad 2 kontinuierlich dreht und der Abstandssensor 9 an der genannten axialen (Zwischen-)Position verharrt.
• Hierbei kann die Messung des Aufmaßes 1 erfolgen, bis sich das Zahnrad 2 einmal um sich selbst, also um 360°, gedreht hat.
• Dieses Verfahren kann für mehrere Zwischen-Ebenen wiederholt werden.
• Da über die Maschinenachsen sowohl die Drehung um die Drehachse 3 als auch die translatorische Verschiebung des Abstandssensors bekannt ist, kann wiederum die Aufmaßverteilung berechnet und dargestellt werden.
• Die genannten Zwischenebenen können gleichmäßig beabstandet zwischen erstem und zweitem axialen Ende 14, 15 eingezogen werden.
• Die genannte Messung mittels des optisch arbeitenden Abstandssensors 9 ist als solche aus verschiedenen Bereichen der Technik bekannt. Einzelheiten hierzu sind in der DE 10 2009 036 776 A1 beschrieben; hierauf wird Bezug genommen.
• Bezugszeichenliste

1

Aufmaß

2

Zahnrad

3

Drehachse

4

Verzahnung

5

Zahn

6

Zahnflanke

7

fertig bearbeitete Geometrie

8

Oberfläche

9

Abstandssensor

10

Lichtstrahl

11

Linearführung

12

Speichermittel

13

Vergleicher

14

axiales Ende

15

axiales Ende

N

Richtung senkrecht auf der Drehachse

P

Richtung parallel zur Richtung N

T

Verschieberichtung

a

Abstand

E₁

Ebene 1

E₂

Ebene 2

Φ

Drehwinkel

α, α'

Winkel

W_Soll

Sollwert samt Toleranzband

W_Ist

Messwert

W_G

geprüfter Wert

• 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
• US 4547674 [0002]
• DE 102009036776 A1 [0064]

Claims (10)

1. Verfahren zur Messung des Aufmaßes (1) eines hartfeinzubearbeitenden Zahnrads (2) mit einer Drehachse (3), wobei das Zahnrad (2) an seinem Außen- und/oder Innenumfang eine Verzahnung (4) mit einer Anzahl Zähne (5) aufweist, wobei die Zähne (5) auf ihren Zahnflanken (6) ein gegenüber der fertig bearbeiteten Geometrie (7) vorhandenes Aufmaß (1) aufweisen, wobei die Lage der Oberfläche (8) der mit Aufmaß (1) versehenen Zahnflanke (6) mittels optischer Abstandsmessung von einem Abstandssensor (9) ermittelt wird, indem ein Lichtstrahl (10) vom Abstandssensor (9) auf die Oberfläche (8) gerichtet wird, und wobei der Lichtstrahl (10) so auf die Oberfläche (8) geleitet wird, dass er senkrecht auf der Drehachse (3) steht (N) oder parallel zu dieser Richtung ist (P), dadurch gekennzeichnet, dass die Messung des Aufmaßes (1) mittels des Abstandssensors (9) zumindest zeitweise so erfolgt, dass simultan das Zahnrad (2) um die Drehachse (3) gedreht und der Abstandssensor (9) in Richtung der Drehachse (3) translatorisch verschoben wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Zahnrad (2) während der gesamten Aufmaßmessung kontinuierlich um die Drehachse (3) gedreht wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstandssensor (9) kontinuierlich translatorisch von einem axialen Ende (14) der Verzahnung (4) bis zum anderen axialen Ende (15) der Verzahnung (4) verschoben wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass an mindestens einer axialen Position zwischen den beiden axialen Enden (14, 15) der Verzahnung (4) die translatorische Verschiebung des Abstandssensors (9) unterbrochen wird und eine Messung des Aufmaßes (1) erfolgt, indem das Zahnrad (2) kontinuierlich dreht und der Abstandssensor (9) an einer axialen Position verharrt.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Messung des Aufmaßes (1) erfolgt, bis sich das Zahnrad (2) um 360° gedreht hat.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Messung des Aufmaßes (1) mit verharrendem Abstandssensor (9) an einer Anzahl äquidistant voneinander beabstandeter axialer Positionen erfolgt.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstandssensor (9) an einem Achsschlitten einer Verzahnungs-Hartfeinbearbeitungsmaschine angeordnet ist, wobei die Achse des Achsschlittens genutzt wird, um den Abstandssensor (9) in definierter Weise zu verfahren.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Zähne (5) des Zahnrads (2) auf einer zylindrischen Fläche angeordnet sind.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Messung der Lage der Oberfläche (8) zunächst so erfolgt, dass der Lichtstrahl (10) so ausgerichtet ist, dass er in einer Richtung (N) liegt, die senkrecht auf der Drehachse (3) steht, wobei ein vom Abstandssensor (9) ermittelter Wert für die Lage der Oberfläche (8) der Zahnflanke (6) vor der Verwertung einer Plausibilitätsprüfung unterzogen wird, ob der Wert in einem erwarteten Wertebereich liegt, und wobei im Falle dessen, dass nicht plausible Messwerte vorliegen oder zu erwarten sind, die optische Abstandsmessung in einer Lage erfolgt, in der der Lichtstrahl (10) um einen definierten Abstand (a) parallel zur Richtung (N) verschoben ist, die senkrecht auf der Drehachse (3) steht.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Plausibilitätsprüfung erfolgt, indem ein Messwert einem Vergleich mit einem gespeicherten Wertebereich unterzogen wird.

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