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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur automatischen Überwachung der Serienproduktion einer Verzahnmaschine sowie eine entsprechende Verzahnmaschine.
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Verfahren und Vorrichtungen zur automatischen Messung bzw. Überwachung von Prozess- und Werkstückkennwerten beim Herstellen bzw. Bearbeiten von Zahnrädern sind aus dem Stand der Technik bekannt. Dabei werden beispielsweise innerhalb eines automatischen Schleifprozesses oder Schleifzykluses mit einem oder mehreren Sensoren Messungen an einem Werkstück durchgeführt. Somit kann eine Erfassung und Auswertung von Prozess- und Werkstückkennwerten vor, während und nach dem Herstellen bzw. Bearbeiten eines Werkstücks erfolgen. Dabei handelt es sich um eine klassische Einzelmessung an einem Werkstück innerhalb einer Serienfertigung um die Qualität dieses Werkstückes zu begutachten.
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Zur Messwertermittlung können, je nach Verzahnungsprozess, unterschiedliche Messgrößen herangezogen werden. Es ist beispielsweise möglich, den Zahnteilungsverlauf über dem Werkstückumfang, die Winkellage der Zahnlücken zu einer Referenzfläche, das Zahnflankenaufmaß vor dem Schleifen und/oder den Schrägungswinkel oder die Temperatur am Zahnkopf im Rahmen einer Schleifbrandüberwachung zu bestimmen.
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Die Einzelmessung wird dazu herangezogen, das gerade gefertigte Werkstück auf bestimmte Messwerte hin zu untersuchen und bedarfsweise dieses Werkstück bei einer Überschreitung vorgegebener Messwerte aus dem Prozess auszuschleusen oder nachzuarbeiten. Ebenfalls möglich wäre, dass der Herstellprozess abgebrochen wird, damit ein Maschinenbediener die Maschine korrigieren kann.
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In der Groß-/Serienfertigung besteht die Serie häufig aus Werkstücken einer Losgröße von mehreren hundert bis einigen tausend Werkstücken, bevor auf eine andere Serie umgerüstet wird. Hier kann aus Bearbeitungszeitgründen nicht mehr jedes einzelne Werkstück vermessen werden, sondern es wird mittels statistischer Methoden Rückschluss auf die Fertigungs- und Prozessqualität geschlossen. Diese statistische Auswertung erfolgt häufig an einer separaten Messeinrichtung oder im Messraum, kann aber auch auf einer Verzahnmaschine erfolgen. Hierzu werden bestimmte, die Verzahnungsqualität bestimmende, Kontrollmerkmale am bearbeiteten Werkstück vermessen.
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Häufig wird hier das Kugel-[MdK] oder Zahnweitenmaß [Wk] und/oder der Rundlauffehler [Fr] und/oder der Profil-[fHα] oder Flankenrichtungswinkelfehler [fHβ] gemessen. Die erhaltenen einzelnen Messwerte der Serie werden mit statistischen Methoden aus- und bewertet und damit Rückschlüsse auf den Fertigungsprozess gezogen.
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In der Serienfertigung eines Loses gibt es unterschiedliche Phasen einer Serie, die verschiedene Messstrategien nach sich ziehen. So folgt auf eine Startphase eines Serienloses eine konstanten Produktionsphase, gefolgt von einer Phase, die zeitnah einen Werkzeugwechsel erfordert, weil sich das aktuell genutzte Werkzeug seiner Verschleißgrenze nähert.
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Auf das Fertigungsergebnis eines Serienloses wirken verschiedene Einflüsse von außen ein. Neben dem Betriebszustand der Maschine machen sich weitere Einflüsse wie z. B. Werkzeugverschleiß, Umgebungstemperatur um die Maschine, Materialeigenschaften des Werkstücks, Temperatur der Betriebsstoffe wie Kühlschmierstoff, Hydrauliköl, Kühlwasser, etc. oder Aufmaß- und Härteverzüge bei der Hartfeinbearbeitung eines Werkstücks, bemerkbar.
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Zu Beginn einer Serie muss zunächst überprüft werden, ob alle Einstellparameter der Maschine den gewünschten Vorgaben entsprechen und so maßhaltige Werkstücke hergestellt werden können. Hier wird noch jedes Werkstück gemessen. Hat die Maschinen ihre Betriebstemperatur erreicht und verhält sich stabil, sinkt die Anzahl der zu vermessenden Werkstücke. Hier reicht es dann aus, wenn mit statistischen Bewertungsmethoden die Serie messtechnisch begleitet wird. Gegen Ende einer Serie hin oder kurz vor einem anstehenden Werkzeugwechsel muss das Messintervall wieder erhöht werden. Die Anzahl der Messungen beruht dabei auf Erfahrungswerten der Maschinenbediener oder der Prozessverantwortlichen.
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Ziel der Serienfertigung ist es daher den betriebswarmen Zustand der Maschinen möglichst schnell zu erreichen. Dazu werden die Maschinen teilweise schon mehrere Stunden vor dem eigentlichen Serienbeginn voreingeschaltet und in Leerlaufzyklen betrieben, um sie auf Betriebstemperatur zu bringen. Durch diese Maßnahme werden temperaturbedingte Änderungen an den Maschinenabmessungen wie z. B. Abstände zwischen Werkzeug und Werkstück, die sich auf das Fertigungsergebniss auswirken können, schon reduziert. Die Maschinenerwärmung durch die Einbringung von Zerspanungswärme kann dabei aber noch nicht berücksichtigt werden. In der Startphase einer Serie wirken vielfältige Einflüsse auf das Bearbeitungsergebniss ein und es kommt häufig zu nicht maßhaltigen Ausschusswerkstücken bzw. die Maschine erfordert in dieser Phase einen erhöhten Betreungsaufwand. Durch die Voreinschalteinrichtung wird die Warmlaufphase für die Serie durch Leerlaufbetrieb der Maschine verkürzt, aber es wird in dieser Phase auch Energie verbraucht die nicht produktiv eingesetzt werden kann.
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Heute jedoch wird immer mehr auf energieeffiziente Fertigungsmethoden geachtet und versucht, durch die Entwicklung energieeffiezenter Maschinen den Energieverbrauch von Fertigungsprozessen insgesamt zu minimieren. Dazu werden, bei einer entsprechend ausgelegten Fertigung, inzwischen häufig bestimmte Teilfunktionen an den Maschinen abgeschaltet wenn die Maschine steht, weil sie z. B. auf Werkstücke wartet. Damit wird es immer schwieriger, thermische Kontinuität bei den Maschinen zu erreichen. Dies führt ebenfalls zu einem instabilen Temperaturniveau und zu schwankenden Werkstückabmessungen, je nachdem wie lange die Pausen dauern. Um dies zu vermeiden hat man in der Vergangenheit die Maschinen einfach durchlaufen lassen um so maßhaltige Werkstücke innerhalb der Serie zu produzieren.
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Nach dem Umrüsten der Maschine, bedingt durch einen Serienwechsel, ist diese Stillstands bedingt noch nicht auf Betriebstemperatur. Auch hier ändern sich die Messwerte an den gefertigten Werkstücken so lange, bis die Maschine wieder ihre konstante Betriebstemperatur erreicht hat, was ebenfalls zu erhöhtem Betreungsaufwand der Maschine führt damit möglichst wenig Ausschuss erzeugt wird.
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Alle diese Pausen führen häufig, bedingt durch ungleichmäßiges Abkühlen der Maschine, zu Schwankungen an den Messergebnissen der erzeugten Werkstücke wenn nicht gar zu Ausschußteilen, weil die Werkstücke nicht mehr toleranzhaltig produziert werden können.
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Deshalb werden in einigen Fertigungssystemen inzwischen Messeinrichtungen zur Kontrolle eingesetzt. Mit den Messergebnissen werden dann daraus folgend Korrekturfunktionen von der Steuerung berechnet, um die Maschinenfahrbewegungen zu korrigieren und wieder maßhaltige Werkstücke zu erhalten. Diese Systeme und Korrekturen basieren aber auf Einzelmessungen und damit muss jedes Werkstück gemessen werden. Sollen nun für diese Fertigungsprozesse statistische Auswertemethoden eingesetzt werden, müssen die Messungen individuell auf den aktuellen Maschinenzustand abgestimmt und die Anzahl der Messungen und Korrekturen entsprechen automatisiert angepasst werden.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein verbessertes Verfahren bereitzustellen, welches im Rahmen einer effizienteren Serienproduktion niedrigere Arbeits-, Produktions- und Energiekosten ermöglicht und bei dem die genannten Probleme nicht oder nur vermindert auftreten. Entsprechend soll auch eine Verzahnmaschine für eine Serienproduktion bereitgestellt werden, die während der Kaltstartphase und auch bei anderen Stillstandphasen wie z. B. einem Wechsel von Werkzeugen oder Werkstücklosgrößen, warten auf Teile etc. für eine konstante Produktionsphase mit toleranzhaltigen Werkstücken für einen Produktionsprozess genutzt werden kann. Ebenso soll der Messaufwand während der Serienfertigung reduziert werden, in dem die Messintervalllänge abhängig von bestimmten Verzahnungskontrollmerkmalen und deren Lage zu Toleranzgrenzen bzw. Toleranzbereichen variabel gestaltet wird. Zusätzlich können, beispielsweise abhängig von der Produktionsphase, bestimmte Kontrollintervalle eingeführt werden, zu denen auf jeden Fall ein Werkstück vermessen wird.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst, das ein Verfahren zur automatischen Überwachung und gegebenenfalls Korrektur der Serienproduktion einer Verzahnmaschine ist, wobei eine Serie von Werkstücken hintereinander hergestellt wird, wobei
in einem ersten Schritt wenigstens eine Messung oder Berechnung eines Kontrollmerkmales bei wenigstens zwei der zuletzt direkt nacheinander von der Verzahnmaschine hergestellten Werkstücken durchgeführt wird;
in einem zweiten Schritt eine Berechnung der Position der wenigstens zwei gemessenen oder berechneten Kontrollmerkmale relativ zu ihrem Toleranzbereich durchgeführt wird;
in einem dritten Schritt eine Extrapolation der Position des Kontrollmerkmales für ein weiteres Werkstück, ausgehend von den Ergebnissen der vorhergehenden Messungen oder Berechnung, relativ zum Toleranzbereich bestimmt wird, falls die zuvor gemessenen oder berechneten Kontrollmerkmale innerhalb des Toleranzbereichs liegen;
und in einem vierten Schritt eine Messung des Kontrollmerkmales bei dem weiteren Werkstück durchgeführt wird, falls die zuvor durch Extrapolation bestimmte Position des Kontrollmerkmales außerhalb oder angrenzend an den Toleranzbereich des Kontrollmerkmales liegt; oder
in einem alternativen vierten Schritt wenigstens eine Messung des Kontrollmerkmales bei dem weiteren Werkstück ausgelassen wird, falls die zuvor durch Extrapolation bestimmte Position Kontrollmerkmal innerhalb des Toleranzbereichs des Kontrollmerkmales liegt, und
in einem fünften Schritt die Schritte 1 bis 4 so lange für weiter gefertigte Werkstücke wiederholt werden, bis entweder der Toleranzbereich rechnerisch verlassen wird, oder aber bis aus anderen Gründen eine Messung notwendig wird.
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Das oben beschriebene Verfahren lässt sich selbstverständlich auch auf mehr als ein Kontrollmerkmal je Werkstück anwenden, wobei es sich um verschiedene Kontrollmerkmale handeln kann.
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Im vierten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird dabei in Abhängigkeit des Ergebnisses aus der Extrapolation entweder ein weiteres Werkstück vermessen, das den beiden im ersten Schritt vermessenen Werkstücken in der Serienproduktion folgt, oder diese Messung wird übersprungen. Wurde die Messung übersprungen kann mit den Ergebnissen der vorhergehenden Werkstücke eine weitere Extrapolation gemäß dem dritten Schritt erfolgen. Die Schritte drei und vier können also so oft wiederholt werden, so lange der der Toleranzbereich nicht verlassen wird, oder aber bis eine weitere Messung eines Werkstücks nötig ist. Sei es weil die per Definition festgelegte zulässige Anzahl an Extrapolationen überschritten wurde oder aber weil sich das berechnete Kontrollmerkmal einer Toleranzgrenze nähert oder diese sogar überschreitet.
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Dabei ist in einem Ausführungsbeispiel denkbar, dass in einem programmierbaren Intervall eine Messung für wenigstens eines der Kontrollmerkmale je Werkstück durchgeführt wird, wobei unterschiedlich große Intervalle je nach Prozessverlauf definiert sein können.
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Bei dem gemessenen Kontrollmerkmal kann es sich dabei um einen oder um mehrere Zahnrad-Funktionsbestimmende Kontrollparameter wie beispielsweise das Kugel-[MdK] und/oder Zahnweitenmaß [Wk] und/oder den Rundlauffehler [Fr] und/oder die Profilwinkelabweichung [fHα] und/oder die Flankenlinienwinkelabweichung [fHβ] handeln. Alternativ oder zusätzlich kann es sich auch um Parameter handeln, die sich auf die Verzahnmaschine und nicht auf die Werkstücke beziehen. Die entsprechenden Maschinenparameter werden dabei entweder kontinuierlich aufgezeichnet oder aber zum Zeitpunkt der Herstellung eines bestimmten Werkstücks gemessen bzw. bestimmt. Somit sind jedem hergestellten Werkstück entsprechende Maschinen- und/oder Werkstückparameterwerte zuordenbar.
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Allgemein ist im Anspruch 1 unter Toleranzbereich ein Wertebereich gemeint, den die gemessenen Kontrollmerkmale einnehmen dürfen. Bedingt durch die statistische Auswertung für das Kontrollmerkmal ist hier nicht die zulässige Fertigungstoleranz gemäß Zeichnung gemeint, sondern der reduzierte Wert, bedingt durch die zu erzielende Prozessfähigkeit. Liegen die Kontrollmerkmale für die Werkstücke innerhalb des oben beschriebenen Wertebereichs, dann erzeugt die Maschinen prozesssicher qualitativ annehmbare Werkstücke.
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Erfindungsgemäß wird so die von Nutzern der Verzahnmaschine bzw. des Verfahrens gestellte Anforderung erfüllt, die Produktion von Werkstücken in den geforderten Qualitäten bzw. mit den definierten Verzahnungsparameterwerten bereits in der Kaltstart-Phase oder den verschiedenen anderen Phasen der Fertigung konstant zu halten. Die Produktion erfüllt damit die Anforderungen der SPC (Statistical Process Control). Gemäß den Anforderungen der Nutzer der Verzahnmaschine bzw. des Verfahrens wird eine schnelle Reaktion ermöglicht, wenn eine bestimmte Toleranz der Maschinen- und/oder Prozessparameter überschritten wird, um so die Produktion von Ausschuss zu verhindern. Weiterhin wird die Anzahl der benötigen Messungen innerhalb der Verzahnmaschine auf ein Minimum beschränkt. Der Serienproduktionsprozess kann dabei verfahrensgemäß ein Zahnradherstellungs- und/oder -bearbeitungsprozess, beispielsweise ein Schleif-, Fräs-, Wälzfräs-, Stoß-, und/oder ein Honprozess oder eine Kombination mehrerer der genannten Prozesse sein.
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Die genannten Kontrollmerkmale ermöglichen es dabei, die Herstellung von Werkstücken, insbesondere von verzahnten Werkstücken, mit einer gewünschten Qualität effektiv zu überwachen.
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In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist denkbar, dass in Abhängigkeit von den im ersten Schritt gemessenen Kontrollmerkmalen wenigstens ein Einstellwert für wenigstens eine Maschinenachse der Verzahnmaschine wie z. B. der Achsabstand zwischen Werkzeug und Werkstück, verändert wird, bevor ein weiteres Werkstück gefertigt und gemessen wird.
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Hierdurch wird es ermöglicht, dynamisch auf sich verändernde Kontrollmerkmale zu reagieren und die Verzahnmaschine bzw. das Verfahren zur automatischen Überwachung der Serienproduktion automatisch so einzustellen, dass Werkstücke hergestellt werden können, die Kontrollmerkmale aufweisen, die innerhalb ihrer Toleranzbereiche liegen. Wurden Einstellparameter der Maschine verändert, so ist das nächste gefertigte Werkstück auf jeden Fall zu messen, bevor dann für weitere Werkstücke die Messung wieder übersprungen werden kann, jeweils abhängig von den zuvor gemessenen oder berechneten Ergebnissen für die Kontrollmerkmale.
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Eine weitere Ausführungsform des Verfahrens ermöglicht es ferner, dass die Maschinen oder zumindest Teilfunktionen der Verzahnmaschine in Produktionspausen abgeschaltet werden können bzw. in einen Stand-by-Modus geschaltet werden können um dadurch Energie einzusparen. Temperaturbedingte Maßänderungen der Maschine können in der folgenden Produktion durch die Nachregelung der Einstellparameter ausgeglichen werden. So wird sichergestellt, dass nur maßhaltige Werkstücke gefertigt werden.
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Vorteilhafterweise ist dabei eine manuelle Einstellung der Einstellparameter der Verzahnmaschine durch eine die Verzahnmaschine bedienende Person nicht erforderlich. Hierdurch wird ein höherer Automatisierungsgrad des Verfahrens ermöglicht, was zu niedrigeren Betriebskosten und geringeren Fehlerraten bei dem Verfahren führt. Es ist aber genauso denkbar, dass eine manuelle Einstellung der Einstellparameter vorgesehen sein kann.
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In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist denkbar, dass die Serienproduktion abgebrochen wird, wenn wenigstens ein Kontrollmerkmal außerhalb des Toleranzbereichs bzw. des prozessbedingten Toleranzbereiches liegt.
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Hierdurch wird es vorteilhaft ermöglicht, die Serienproduktion automatisch anzuhalten, wenn Werkstücke nicht den Anforderungen entsprechen, die an sie gestellt werden.
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In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist denkbar, dass eine Information an eine Empfängervorrichtung übermittelt wird, wenn wenigstens ein Kontrollmerkmal nahe an der Eingriffsgrenze bzw. außerhalb des Toleranzbereichs bzw. außerhalb der Toleranzgrenze liegt.
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Vorteilhafterweise kann so eine Bedienperson, die über eine derartige Empfängervorrichtung verfügt, auch über größere Entfernungen hinweg über das Überschreiten von Toleranzbereichen bzw. Toleranzgrenzen informiert werden und so über Eingriffe in die Serienproduktion entscheiden, ohne direkt an der Verzahnmaschine präsent sein zu müssen.
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In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist denkbar, dass zusätzlich wenigstens ein Maschinenparameter der Verzahnmaschine gemessen wird, der Rückschlüsse auf den aktuell betriebenen Prozess zulässt, wobei beispielsweise der gemessene Maschinenparameter die Temperatur des Werkzeugs und/oder die Temperatur des Werkstücks und/oder der Verzahnmaschine und/oder die Temperatur der Umgebung und/oder die Stromaufnahme der Hauptspindeln der Verzahnmaschine und/oder der Schleppabstand und/oder Werkzeugunwucht sein kann. Diese können kontinuierlich oder aber zum Zeitpunkt der Bearbeitung des Werkstücks aufgezeichnet werden. Damit können sie direkt einem bestimmten Werkstück zugeordnet werden. Ein Messzyklus zur Vermessung der genannten Verzahnungskennwerte zur Prozessüberwachung kann dabei dann initiiert werden, wenn einer der Werte dieser Maschinenparameter von deren Sollwerten abweicht. Es können hierdurch weitere für die Serienproduktion und die Qualität der in der Serienproduktion hergestellten Werkstücke relevante Parameter erfasst werden. Diese führen zu einer weiteren Steigerung der Stabilität des Serienproduktionsprozesses.
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In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist denkbar, dass die Verzahnmaschine mit einem Lade- und Werkstückspeichersystem gekoppelt ist, wobei das Werkstückspeichersystem dafür ausgelegt ist, bearbeitete Werkstücke in Abhängigkeit von den gemessenen Kontrollmerkmalen der Werkstücke in unterschiedlichen Bereiche zu positionieren oder die Speicherposition der bearbeiteten Werkstücke im System zusammen mit den zugehörigen Kontrollmerkmalen abzuspeichern. Ebenso ermöglich diese Ausführungsform, dass Werkstücke die außerhalb der Toleranzgrenzen liegen, separat für eine Nacharbeit gespeichert werden oder aber aus dem Prozess ausgeschleust werden können.
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Hierdurch wird es ermöglicht, innerhalb der Serienproduktion automatisch Werkstücke in Abhängigkeit von Qualitäts- bzw. Ausschusskriterien zu trennen und entsprechend getrennt zu lagern und/oder in Abhängigkeit von Qualitäts- bzw. Ausschusskriterien an unterschiedlichen Stellen in die weitere Prozesskette wieder einzuschleusen. Vorteilhaft können dadurch Ausschussteile aus einem Herstellungsprozess entfernt und eine Auslieferung an den Kunden verhindert werden oder es kann nach Qualitäten sortiert ausgeliefert werden.
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In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist denkbar, dass die Messgenauigkeit der Messeinrichtung automatisch durch einen Kalibrierzyklus verbessert wird, in dem die Messeinrichtung auf eine Referenzposition gefahren wird, dort eine Kontrollmessung an einer Referenzfläche durchgeführt wird und der dort gemessene Messwert mit einem Referenzwert verglichen wird. Dabei kann ein Messsensor, wie beispielweise ein Taster, an bestimmte Kontrollpunkte innerhalb der Maschine mit den Maschinenachsen bewegt werden und dort an Referenzflächen Kontrollmessungen durchführen. So kann die Messeinrichtung in bestimmten zeitlichen Abständen kalibriert werden. Die vorliegende Erfindung richtet sich ferner auf eine Verzahnmaschine mit wenigstens einer Messeinrichtung, zum Durchführen eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der Figuren erläutert. Dabei zeigen:
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1: Darstellung eines zeitlichen Verlaufs eines Produktionsprozesses anhand der Auswertung eines Kontrollmerkmales
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2: Schema mehrerer Messreihen bei einer Serienproduktion
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3: Schema zweier Messreihen
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1 zeigt exemplarisch eine Qualitätsregelkarte eines Produktionszykluses einer Serienproduktion anhand eines gemessenen Kontrollmerkmales über dem zeitlichen Verlauf. Die Streubreite der Kontrollmerkmale stellt die Verteilung der einzelnen gemessenen Merkmale dar. Nach einer Kaltstart-Phase arbeitet die Maschine im betriebswarmen Zustand und erzeugt Werkstücke mit Merkmalen die sich um den idealen Mittelwert herum bewegen. Mit Erreichen des Standzeitendes des Werkzeuges verschlechtern sich die Messwerte, da ein erhöhter Verschleiß und eine damit verbundene stärkere Wärmeeinbringung in den Prozess die Maschine deutlich wärmer werden lässt. Diese Prozessphase sollte üblicherweise nicht durchlaufen werden, da ansonsten das Werkzeug nachhaltig beschädigt wird. Daher sind die hier dargestellten Messwerte nach Werkzeugstandzeitende nur theoretische Messwerte um den theoretischen Prozessverlauf darzustellen. Die obere (OEG) und untere Eingriffsgrenze (UEG) stellt die Grenzen der durch den Prozessfähigkeitsindex eingeschränkten Toleranzbreite dar, für eine in diesem Fall zweiseitige Toleranz. Bei einer zweiseitigen Toleranz können sich die Messwerte um einen Mittelwert herum ändern wie z. B. beim Kugelmaß (MdK) oder Zahnweitenmaß [Wk]. Bei einer einseitigen Toleranz wie sie z. B. der Rundlauf [Fr] darstellt, gibt es oberhalb der Nulllinien nur eine obere Eingriffsgrenzen (OEG). Als Kontrollmerkmal kann hierbei jeder der genannten Parameter über den zeitlichen Verlauf der Serienproduktion gemessen werde.
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Die gezeigte Qualitätsregelkarte ist ein Visualisierungsinstrument für messbare Merkmale aus der statistischen Prozesskontrolle bzw. Prozesssteuerung oder -regelung (Statistical Process Control), die die vorliegende Erfindung nutzt. Mit diesen Regelkarten werden Messwerte (Kontrollmerkmale) aus zeitlichen Intervallen protokolliert und deren Verteilungsparameter (Lage, Streuung) in zeitliche Verläufe übertragen. Durch ihre Anwendung wird es möglich, auf eine aufwendige 100% Prüfung zu verzichten und stattdessen Stichproben zu entnehmen und diese zu untersuchen.
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Notwendige Voraussetzung für die Anwendung der SPC für eine Prozessüberwachung ist eine betriebswarme Maschine, die konstant Werkstücke produziert, deren Messwerte annähernd maßhaltig sind. In der Kaltstartphase der Maschine wird noch häufig manuell durch den Maschineneinrichter in den Prozess eingegriffen und die Einstellparameter der Maschinenachsen korrigiert. Damit läuft der Prozess noch nicht konstant.
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In der 2 sind verschiedene Verläufe für Messreihen (x) und Extrapolationsrechnungen (o) dargestellt. Je stärker die Messergebnisse der zwei gemessenen Werkstücke voneinander abweichen, umso größer ist die Wahrscheinlichkeit, dass sich bei der Extrapolation der Ergebnisse ein Wert ergibt, der nahe an einer Toleranzgrenze liegt oder diese sogar überschreitet. Außerdem lässt sich anhand der Geradensteigung zwischen den zwei Messergebnissen ein Trend erkennen, ob es bei einem der nächsten Werkstücke zu einer Toleranzüberschreitung kommt. Je steiler die Gerade, desto höher ist die Wahrscheinlichkeit, dass es bei einem der nächsten gefertigten Werkstücke zu einer Toleranzüberschreitung kommen kann.
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3 zeigt einen Herstellungsprozess hinsichtlich eines dabei ermittelten Kennwertes bei einer Serienherstellung mehrerer Werkstücke. Dabei können auf der Abszisse die nacheinander hergestellten Werkstücke durchnummeriert eingetragen sein und auf der Ordinate können ein vordefinierter Toleranzbereich des Kennwertes samt der gemessenen Kennwerte eingetragen sein. Eine obere mit OEG bezeichnete gestrichelte Linie ist eine Abbruchtoleranz bzw. ein oberes Limit des Kennwertes, eine untere mit UEG bezeichnete gestrichelte Linie ist eine zweite Abbruchtoleranz bzw. ein unteres Limit des Kennwertes. Die Serienproduktion wird bei Erreichen, Überschreiben und/oder Nahekommen dieser Limits unterbrochen und/oder es kann eine Autokompensation an der Verzahnmaschine vorgenommen werden. Bei der Autokompensation können beispielsweise Herstellungsparameter bzw. Einstellparameter der Verzahnmaschine so verändert werden, dass einem Überschreiten der Limits des Kennwertes entgegengewirkt wird.
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Im Fall der in 3 gezeigten linken Messwertkurve (Fall A) erfolgt bei einem steilen Kurvenverlauf bzw. einer großen Kurvensteigung bereits nach dem dritten Messwert eine Autokompensation, um ein Überschreiten des oberen Limits zu vermeiden. Eine Extrapolation der ersten zwei bzw. drei Messwerte ergibt nämlich, dass ein viertes Kontrollmerkmal das obere Limit überschreitet. Dies deutet darauf hin, dass die Gefahr besteht, Ausschuss zu produzieren.
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Im Fall B (3, rechte Kurve) verläuft die Kurve flacher als im Fall A, eine Extrapolation zeigt, dass innerhalb der nächsten Werkstücke keine Über- bzw. Unterschreitung eines Limits zu erwarten ist. Ausgehend davon kann im Fall B auf das Vermessen mehrerer Werkstücke verzichtet und dieses entsprechend übersprungen werden.
