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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Auswerten eines durch eine Messvorrichtung erfassten vorbestimmten Oberflächenbereichs eines Prüfkörpers. Die Erfindung betrifft auch ein System zum Auswerten eines vorbestimmten Oberflächenbereichs eines Prüfkörpers.
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Um Prüfkörper analysieren zu können, ist es aus dem allgemeinen Stand der Technik bekannt, die Prüfkörper oder Bauteile mit Hilfe einer Messeinrichtung zu prüfen. Anhand unterschiedlichster Messvorrichtungen kann insbesondere die Form oder Oberfläche oder Geometrie des Prüfkörpers erfasst werden.
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Ein Nachteil derartiger Messverfahren liegt darin, dass je nach Messvorrichtung die durch die Messvorrichtung erfassten Daten unübersichtlich sind, was eine Analyse des Prüfkörpers oder einen Vergleich mehrerer Prüfkörper besonders aufwändig gestaltet.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren zum Auswerten eines durch eine Messvorrichtung erfassten vorbestimmten Oberflächenbereichs eines Prüfkörpers bereitzustellen, welches besonders einfach betreibbar und womit die Daten besonders zuverlässig, einfach und vielseitig ausgewertet werden können.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Auswerten eines durch eine Messvorrichtung erfassten vorbestimmten Oberflächenbereichs eines Prüfkörpers sowie durch ein System zum Auswerten eines vorbestimmten Oberflächenbereichs eines Prüfkörpers mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
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Bei dem Verfahren zum Auswerten eines durch eine Messvorrichtung erfassten vorbestimmten Oberflächenbereichs eines Prüfkörpers wird zunächst zumindest ein vorbestimmter Oberflächenbereich des Prüfkörpers mittels einer Erfassungseinrichtung der Messvorrichtung erfasst. Mit anderen Worten wird der zumindest eine vorbestimmte Oberflächenbereich mittels der Messvorrichtung überprüft oder vermessen. Mit „Prüfkörper“ ist insbesondere ein volumetrischer Körper, wie beispielsweise ein Bauteil, insbesondere ein Prüfling oder ein zu prüfendes Bauteil, gemeint. Mit „vorbestimmten Oberflächenbereich“ ist insbesondere ein vorbestimmter Bereich oder Abschnitt der Oberfläche des Prüfkörpers oder die gesamte Oberfläche des Prüfkörpers gemeint. Mit „Messvorrichtung“ ist insbesondere eine Messeinrichtung oder eine Messanlage oder ein Messgerät gemeint, welches zur Messung einer oder mehrere Messgrößen, insbesondere physikalischer Größen oder Parameter, ausgebildet ist.
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Beim Erfassen des vorbestimmten Oberflächenbereichs bewegt sich die Erfassungseinrichtung innerhalb des vorbestimmten Oberflächenbereichs entlang einer Oberfläche des Prüfkörpers. Mit anderen Worten kann die Erfassungseinrichtung die Oberfläche des Prüfkörpers zum Erfassen des vorbestimmten Oberflächenbereichs abfahren, insbesondere wird die Erfassungseinrichtung über die Oberfläche geführt. Dabei kann die Erfassungseinrichtung Messgrößen der Oberfläche aufnehmen oder erfassen. Beispielsweise wird als Erfassungseinrichtung ein Taster verwendet. Beim Erfassen des vorbestimmten Oberflächenbereichs kann eine Tastspitze des Tasters über die zu untersuchende Oberfläche geführt werden.
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In einem darauffolgenden Verfahrensschritt werden die durch die Erfassungseinrichtung erfassten Daten des Oberflächenbereichs mittels einer Auswerteeinrichtung der Messvorrichtung verarbeitet, wobei die Daten eine Oberflächenstruktur der Oberfläche des vorbestimmten Oberflächenbereichs des Prüfkörpers repräsentieren. Mit „Oberflächenstruktur“ ist insbesondere eine Struktur der Oberfläche, also insbesondere eine Abfolge von Tälern oder Senken und Erhebungen, oder ein Oberflächenprofil gemeint. Fährt also beispielsweise der Taster über die Oberfläche, so kann das Ergebnis, also die Daten, ein über einen Tastweg aufgezeichnetes Höhensignal, das auch als Oberflächenprofil bezeichnet wird, sein. Mit anderen Worten kann der erfasste vorbestimmte Oberflächenbereich oder die Oberfläche des Prüfkörpers mehrdimensional nachgebildet werden.
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In einem weiteren Verfahrensschritt wird der vorbestimmte Oberflächenbereich anhand der verarbeiteten Daten mittels der Anzeigeeinrichtung mehrdimensional derart dargestellt oder angezeigt, dass die Oberflächenstruktur des erfassten vorbestimmten Oberflächenbereichs analysierbar ist. Mit anderen Worten wird der erfasste vorbestimmte Oberflächenbereich so angezeigt, dass, insbesondere für einen Betrachter, die Oberflächenstruktur erkennbar oder sichtbar ist oder dargestellt wird. Mit „mehrdimensionaler Darstellung“ ist insbesondere eine räumliche Darstellung des Prüfkörpers, also insbesondere des erfassten Oberflächenbereichs, gemeint. In vorteilhafter Weise wird der vorbestimmte Oberflächenbereich zweidimensional oder dreidimensional dargestellt. Besonders bevorzugt kann der vorbestimmte Oberflächenbereich oder der Prüfkörper topografisch oder isometrisch dargestellt werden.
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Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass Zahnrädern, welche ineinander greifen, wie beispielsweise Verspannzahnräder, die Oberflächenbeschaffenheit, also die Oberflächenstruktur, einen großen Einfluss hat auf eine Geräuschemission im Betrieb der Zahnräder. Bei dem Prüfkörper handelt es sich also bevorzugt um ein Zahnrad, insbesondere um ein Verspannzahnrad. Als vorbestimmter Oberflächenbereich des Zahnrades als Prüfkörper dient in vorteilhafter Weise zumindest eine Zahnflanke oder mehrere Zahnflanken des Zahnrades. In vorteilhafter Weise erfolgt das Auswerten des durch eine Messvorrichtung erfassten vorbestimmten Oberflächenbereichs, sobald ein akustisches Signal im Betrieb des Prüfkörpers einen vorbestimmten Schwellwert überschreitet. Mit „Schwellwert“ ist insbesondere ein vorbestimmter Lautstärkepegel oder ein vorbestimmter Amplitudenschwellwert des akustischen Signals gemeint. Wird das Zahnrad also beispielsweise im Betrieb zu laut, so kann eine oder können mehrere Zahnflanken des Zahnrades überprüft werden. Bevorzugt erfolgt dann eine 3D-Darstellung zumindest einer Zahnflanke des Zahnrads.
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Alternativ kann es vorgesehen sein, dass zunächst die Oberflächenstruktur des Prüfkörpers, also des Zahnrads, insbesondere einer Zahnflanke des Zahnrades, analysiert wird. Bevorzugt erfolgt dann eine mehrdimensionale Darstellung, insbesondere eine 3D-Darstellung, zumindest einer Zahnflanke des Zahnrads. Anhand der Oberflächenstruktur kann dann bestimmt werden, ob der Prüfkörper, also das Zahnrad, im Betrieb laut oder leise ist, also den Schwellwert überschreiten würde oder nicht.
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Eine vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass beim Erfassen des zumindest einen vorbestimmten Oberflächenbereichs die Erfassungseinrichtung die Oberfläche des Prüfkörpers entlang mehrerer Profillinien, insbesondere 30 bis 50 Profillinien, abfährt. Es kann jede beliebige Anzahl von Profillinien abgefahren werden. Mit Profillinie ist insbesondere ein Tastweg oder eine Bahn gemeint, entlang welcher sich die Erfassungseinrichtung zum Erfassen oder Prüfen des vorbestimmten Oberflächenbereichs bewegt oder ein das Profil der Oberfläche kennzeichnende Linie gemeint. Besonders bevorzugt sind die Profillinien, welche die Erfassungseinrichtung abfährt, parallel in einem vorbestimmten Abstand zueinander angeordnet. Bevorzugt erstrecken sich die Profillinien parallel zu einander, insbesondere senkrecht zu einer Haupterstreckungsrichtung. Durch das Abfahren der Oberfläche entlang der mehreren Profillinien kann die Oberfläche des Prüfkörpers besonders genau erfasst und/oder nachgebildet werden.
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In vorteilhafter Weise werden beim Abfahren der mehreren Profillinien mehrere Messpunkte, insbesondere zwischen 100 und 500 Messpunkte, besonders bevorzugt 480 Messpunkte, entlang jeder Profillinie aufgenommen, wobei die Messpunkte als die zu verarbeitenden Daten bereitgestellt werden. Es kann jede beliebige Anzahl von Messpunkten aufgenommen werden. Mit anderen Worten werden mehrere Istpunkte entlang jeder abzufahrenden Profillinie aufgenommen oder erfasst. Insgesamt kann dadurch eine Punktewolke, insbesondere an mehreren Messpunkten, erhalten werden. Durch die Vielzahl an Messpunkten kann eine noch so geringfügige Änderung der Oberfläche erfasst werden, wodurch die erfasste Oberfläche besonders genau und zuverlässig wiedergegeben oder nachgebildet werden kann.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung wird anhand der dargestellten Oberflächenstruktur eine Rauheit und/oder eine Oberflächenwelligkeit des erfassten vorbestimmten Oberflächenbereichs ausgewertet. Die Welligkeit bezieht sich bevorzugt auf eine unebene Oberfläche. Die Welligkeit tritt beispielsweise periodisch in längeren Abständen als die Rauheit auf, was als Abweichung von einer idealen Oberfläche definiert werden kann, die wiederholt in relativ längeren Intervallen auftritt als die Tiefe. Es kann auch nur eine Welle auftreten. Je nachdem ob die Rauheit oder die Oberflächenwelligkeit erfasst wird, hängt insbesondere von dem entsprechenden Taster ab. Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass je höher der Wert der Oberflächenwelligkeit ist, desto lauter ist das Zahnrad während des Betriebs. Die Geräuschbildung hängt zudem nicht nur von der Höhe der Welligkeit, sondern auch von einem Ablauf der Oberflächenwelligkeit ab. Durch das Bestimmen der Oberflächenwelligkeit und/oder der Rauheit kann herausgefunden werden, ab welchem Wert der Oberflächenwelligkeit das akustische Signal einen vorbestimmten Schwellwert überschreitet.
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Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass die mehrdimensionale Darstellung innerhalb einer Darstellungsebene drehbar und/oder spiegelbar ist. Mit anderen Worten kann der dargestellte Prüfkörper um eine vorbestimmte Achse gedreht und/oder an der vorbestimmte Achse gespiegelt werden. Mit anderen Worten sind unterschiedliche Ansichten der mehrdimensionalen Darstellung einstellbar. Bevorzugt erfolgt die mehrdimensionale Darstellung in einer Raumdimension. Beispielsweise kann der vorbestimmte Oberflächenbereich oder der Prüfkörper in den Raumdimensionen Länge und Breite und Höhe dargestellt werden. Alternativ kann der vorbestimmte Oberflächenbereich auch in Länge und Anzahl an Messpunkten entlang einer Profillinie, welche insbesondere einer Breite entspricht, und Höhe dargestellt werden. Bevorzugt wird die Breite in Millimeter, also der Einheit mm, gemessen. Bevorzugt wird die Höhe in Mikrometer, also der Einheit µm, gemessen. Durch die unterschiedlichen Ansichten der mehrdimensionalen Darstellung kann der Prüfkörper und insbesondere dessen Oberfläche besonders genau analysiert werden.
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In vorteilhafter Weise wird durch die Darstellung der Oberflächenstruktur eine Oberflächenbehandlung des vorbestimmten Oberflächenbereichs und/oder eine Oberflächenbearbeitung bestimmt. Mit anderen Worten kann durch die mehrdimensionale Darstellung des Oberflächenbereichs auf die Art der Oberflächenbehandlung und/oder der Oberflächenbearbeitung geschlossen werden. Bevorzugt kann die Oberflächenstruktur Auskunft über die Oberflächenbehandlung und/oder die Art der Bearbeitung der Oberfläche geben. Mit anderen Worten kann analysiert werden, wie sich die Oberflächenbehandlung und/oder die Oberflächenbearbeitung auf die Oberflächenstruktur auswirkt. Die Oberfläche des Prüfkörpers kann beispielsweise durch Schleifen, insbesondere low noise shifting (kurz LNS) und/oder Polieren und/oder Sandstrahlen und/oder Honen und/oder Läppen behandelt werden.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist es vorgesehen, dass zumindest ein weiterer vorbestimmter Oberflächenbereich eines weiteren Prüfkörpers dargestellt wird, wobei der weitere vorbestimmte Oberflächenbereich zusammen mit dem vorbestimmten Oberflächenbereich auf einer Anzeigefläche der Anzeigeeinrichtung dargestellt wird. Mit anderen Worten können durch das Verfahren gleich mehrere, also zumindest zwei Prüfkörper ausgewertet werden und gleichzeitig mehrdimensional dargestellt werden. Mit anderen Worten können beliebig viele Oberflächenbereiche aufeinander gestapelt werden. Dadurch können unterschiedliche Prüfkörper auf besonders einfache und zuverlässige Art und Weise miteinander verglichen werden.
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In vorteilhafter Weise kann die Darstellung der vorbestimmten Oberflächenbereiche unabhängig voneinander aktiviert und deaktiviert werden. Mit anderen Worten können die angezeigten vorbestimmten Oberflächenbereiche unabhängig voneinander ein- und ausgeblendet werden. Mit anderen Worten können die vorbestimmten Oberflächenbereiche von der Anzeige unabhängig voneinander gelöscht und hinzugefügt werden. Dadurch können unterschiedliche Prüfkörper auf besonders einfache und zuverlässige Art und Weise miteinander verglichen werden.
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Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass die Auswerteeinrichtung dazu eingerichtet ist, die Oberflächenstrukturen des vorbestimmten Oberflächenbereichs und des weiteren vorbestimmten Oberflächenbereichs miteinander zu vergleichen. Hierzu kann die Auswerteeinrichtung dazu eingerichtet sein, die erfassten Werte oder Daten der Oberflächenstruktur des vorbestimmten Oberflächenbereichs und des weiteren vorbestimmten Oberflächenbereichs auszugeben. Beispielsweise kann die Auswerteeinrichtung dazu eingerichtet sein, Werte der Rauigkeit der Oberflächenstruktur des vorbestimmten Oberflächenbereichs und des weiteren vorbestimmten Oberflächenbereichs zu bestimmen und/oder auszugeben und/oder zu vergleichen.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist es vorgesehen, dass der vorbestimmte Oberflächenbereich und der weitere vorbestimmte Oberflächenbereich in eine Hochrichtung übereinander oder aufeinander angeordnet angezeigt werden. Mit anderen Worten können der vorbestimmte Oberflächenbereich und der weitere vorbestimmte Oberflächenbereich aufeinandergestapelt werden. Dadurch ist insbesondere eine Profillage der beiden vorbestimmten Oberflächenbereiche vergleichbar.
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Die Erfindung umfasst auch die Kombinationen der beschriebenen Ausführungsformen.
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Zu der Erfindung gehört auch ein System zum Auswerten eines vorbestimmten Oberflächenbereichs eines Prüfkörpers. Das System umfasst dabei eine Messvorrichtung, welche eine Erfassungseinrichtung aufweist, wobei die Erfassungseinrichtung dazu eingerichtet ist, den zumindest einen vorbestimmten Oberflächenbereich des Prüfkörpers zu erfassen, wobei sich die Erfassungseinrichtung innerhalb des vorbestimmten Oberflächenbereichs entlang einer Oberfläche des Prüfkörpers bewegt. Ferner weist das System eine Auswerteeinrichtung auf, welche dazu eingerichtet ist, die durch die Erfassungseinrichtung erfassten Daten des Oberflächenbereichs des Prüfkörpers zu verarbeiten, wobei die Daten eine Oberflächenstruktur der Oberfläche des vorbestimmten Oberflächenbereichs des Prüfkörpers repräsentieren. Des Weiteren umfasst das System eine Anzeigeeinrichtung, welche dazu eingerichtet ist, den vorbestimmten Oberflächenbereich anhand der verarbeiteten Daten derart darzustellen, dass die Oberflächenstruktur des erfassten vorbestimmten Oberflächenbereichs dargestellt wird.
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Zu der Erfindung gehören auch Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Systems, die Merkmale aufweisen, wie sie bereits im Zusammenhang mit den Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben worden sind. Aus diesem Grund sind die entsprechenden Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Systems hier nicht noch einmal beschrieben.
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Im Folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt:
- 1 ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Auswerten eines durch eine Messvorrichtung erfassten vorbestimmten Oberflächenbereichs eines Prüfkörpers;
- 2 eine schematische dreidimensionale Darstellung des erfassten vorbestimmten Oberflächenbereichs;
- 3 eine weitere schematische dreidimensionale Darstellung des erfassten vorbestimmten Oberflächenbereichs und eines weiteren erfassten vorbestimmten Oberflächenbereichs auf einer gemeinsamen Anzeigefläche;
- 4 eine schematische Darstellung des vorbestimmten Oberflächenbereichs und des weiteren vorbestimmten Oberflächenbereichs von 3 in einer Schnittdarstellung;
- 5a bis 5e eine weitere schematische dreidimensionale Darstellung eines erfassten vorbestimmten Oberflächenbereichs, welcher verschiedenen Oberflächenbehandlungen unterzogen wurde;
- 6 eine weitere schematische dreidimensionale Darstellung der erfassten vorbestimmten Oberflächenbereiche der 5a bis 5e; und
- 7 eine schematische dreidimensionale Darstellung des erfassten vorbestimmten Oberflächenbereichs in einer gespiegelten Darstellung.
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Bei den im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen handelt es sich um bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Bei den Ausführungsbeispielen stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsformen jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden und damit auch einzeln oder in einer anderen als der gezeigten Kombination als Bestandteil der Erfindung anzusehen sind. Des Weiteren sind die beschriebenen Ausführungsformen auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.
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In den Figuren sind funktionsgleiche Elemente jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt schematisch in einem Flussdiagramm die einzelnen Verfahrensschritte des Verfahrens 10 zum Auswerten eines durch eine Messvorrichtung erfassten vorbestimmten Oberflächenbereichs eines Prüfkörpers. Bei dem Prüfkörper handelt es sich um ein Zahnrad, insbesondere ein Verspannzahnrad. Als vorbestimmter Oberflächenbereich des Zahnrades wird zumindest eine Zahnflanke des Zahnrades ausgewertet oder überprüft. Bei dem Verfahren wird in einem ersten Verfahrensschritt 12 die Zahnflanke mittels einer Erfassungseinrichtung der Messvorrichtung erfasst. Beispielsweise ist die Erfassungseinrichtung als ein Taster ausgebildet, welcher über die Oberfläche der Zahnflanke streicht oder fährt. Der Taster ist hierbei bevorzugt in Berührung mit der Oberfläche der Zahnflanke. Innerhalb des vorbestimmten Oberflächenbereichs, also der Zahnflanke, wird die Erfassungseinrichtung über die Oberfläche der Zahnflanke bewegt.
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Dabei fährt die Erfassungseinrichtung bevorzugt mehrere Profillinien ab. Die Erfassungseinrichtung kann beliebig viele Profillinien abfahren. Zum Abfahren einer Profillinie bewegt sich die Erfassungseinrichtung von einer vorbestimmten Startposition zu einer vorbestimmten Endposition. Die Profillinien sind bevorzugt in einem vorbestimmten Abstand parallel zueinander angeordnet, das heißt die Startpositionen und die Endpositionen zwischen denen sich die Erfassungseinrichtung während dem Abfahren der jeweiligen Profillinie bewegt, liegen, insbesondere auf einer Linie, nebeneinander. Mit anderen Worten kann die Erfassungseinrichtung die Oberfläche der Zahnflanke in vorbestimmten Bahnen abscannen oder erfassen. Die Erfassungseinrichtung kann dabei beispielsweise 30 bis 50 Profillinien abfahren.
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Während dem Abfahren der mehreren Profillinien nimmt die Erfassungseinrichtung mehrere Messpunkte auf. Beispielsweise kann die Erfassungseinrichtung 100 bis 500 Messpunkte aufnehmen. Die Erfassungseinrichtung kann beliebig viele Messpunkte aufnehmen. Ausgehend von einer Referenzebene werden insbesondere Höhenpunkte oder ein Tiefenprofil als Messpunkte erfasst. Es kann durch den Taster insbesondere bestimmt werden wie weit weg sich der Messpunkt von der Referenzebene oder dem Referenzpunkt befindet oder liegt.
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In einem zweiten Verfahrensschritt 14 werden durch die Erfassungseinrichtung erfassten Daten des Oberflächenbereichs des Prüfkörpers - also des Zahnrads - mittels einer Auswerteeinrichtung der Messvorrichtung erfasst.
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Mit anderen Worten können die aufgenommenen Messpunkte verarbeitet oder aufbereitet werden. Da die Erfassungseinrichtung den vorbestimmten Bereich der Oberfläche abfährt, repräsentieren die Daten eine Oberflächenstruktur der Oberfläche des vorbestimmten Oberflächenbereichs des Prüfkörpers.
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In einem dritten Verfahrensschritt 16 erfolgt ein mehrdimensionales Darstellen des vorbestimmten Oberflächenbereichs anhand der verarbeiteten Daten mittels der Anzeigeeinrichtung. Dabei wird der vorbestimmte Oberflächenbereich so dargestellt, dass die Oberflächenstruktur des erfassten vorbestimmten Oberflächenbereichs erkennbar ist. Bevorzugt wird der erfasste Oberflächenbereich zweidimensional oder dreidimensional dargestellt. Zusätzlich oder alternativ sind auch mehrere Ansichten möglich.
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In 2 ist eine Zahnflanke 18 dreidimensional dargestellt. Die Zahnflanke 18 wurde durch die Erfassungseinrichtung nach dem in Zusammenhang mit 1 beschriebenen Verfahren 10 ausgewertet. Die Zahnflanke 18 beziehungsweise der vorbestimmte Oberflächenbereich ist in einem räumlichen Koordinatensystem isometrisch dargestellt. Die z-Koordinate repräsentiert das Tiefenprofil, also die Oberflächenstruktur, der Zahnflanke 18. Die Oberflächenstruktur oder Höhe der Oberflächenstruktur wird in Mikrometer, also µm, gemessen. Die Achsenbeschriftung der z-Achse entspricht also µm. Diese Achsenbeschriftung für die z-Achse ist auch für die folgenden Figuren die gleiche. Die x-Achse repräsentiert die Anzahl der abgefahrenen Messpunkte entlang der Profillinien 20. Die x-Achse entspricht insbesondere der radialen Richtung. Diese Achsenbeschriftung für die x-Achse ist auch für die folgenden Figuren die gleiche. Die y-Achse repräsentiert die Anzahl abgefahrener Profillinien oder eine Breite der Zahnflanke 18. Insbesondere repräsentiert die y-Achse die Zahnbreite. Die Zahnbreite wird bevorzugt in Millimeter, also mm, gemessen. Die Achsenbeschriftung der y-Achse entspricht also mm. Diese Achsenbeschriftung der y-Achse ist auch für die folgenden Figuren die gleiche. Die Erfassungseinrichtung hat 10 Profillinien 20 abgefahren. Der Übersichtlichkeit halber sind nicht alle Profillinien 20 mit einem Bezugszeichen versehen. Wie 2 zu entnehmen ist, weisen alle Profillinien 20 die gleiche Länge auf und sind parallel zueinander in y-Richtung angeordnet. Entlang jeder Profillinie 20 hat die Erfassungseinrichtung 480 Messpunkte aufgenommen. Das Tiefenprofil oder die Oberflächenstruktur variiert ausgehend von einem Referenzwert 0 zwischen -15 und + 5. Beispielsweise kann dieser Bereich in Mikrometern angegeben werden. Das Koordinatensystem, in dem der vorbestimmten Oberflächenbereich abgebildet wird, kann aber auch beispielsweise in räumlichen Koordinaten, wie beispielsweise Länge und Breite und Höhe angezeigt werden. Auch andere Skalierungen sind denkbar.
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In 3 ist die Zahnflanke 18 aus 2 und eine weitere Zahnflanke 22 dreidimensional, insbesondere isometrisch, und in 4 zweidimensional dargestellt. Das Koordinatensystem entspricht dem aus 2. Beide Zahnflanken 18, 22 wurden gleich ausgemessen, das heißt mit der gleichen Anzahl an Messpunkten. Auch die Anzahl an abgefahrenen Profillinien 20 ist die selbe. Zum Vergleich der Oberflächenstruktur der beiden Zahnflanken 18, 22 sind die beiden Zahnflanken 18, 20 gleichzeitig in dem Koordinatensystem dargestellt. Besonders aus 4 ist ersichtlich, wie sich die Oberflächenstruktur und die Profillage der beiden Zahnflanken 18, 20 voneinander unterscheidet.
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Wie bereits erläutert, hängt eine Geräuschemission im Betrieb des Zahnrades von der Oberflächenwelligkeit, also einer Höhe der Welligkeit, und/oder von einem Ablauf der Oberflächenwelligkeit ab. Je höher der Wert der Oberflächenwelligkeit ist, desto lauter ist das Zahnrad während des Betriebs. In 3 und 4 ist ersichtlich, dass die Zahnflanke 18 eine höhere Welligkeit aufweist, als die Zahnflanke 22. Das Zahnrad mit der Zahnflanke 18 ist im Betrieb also lauter, als das Zahnrad mit der Zahnflanke 22.
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In den 5a bis 5e ist jeweils eine weitere Zahnflanke 24 eines weiteren Zahnrads dargestellt, welche unterschiedlichen Oberflächenbehandlungen unterzogen wurden. Die z-Koordinate repräsentiert auch hier das Tiefenprofil, also die Oberflächenstruktur, der Zahnflanke 24. Das Tiefenprofil variiert ausgehend von dem Referenzwert 0 bis - 60. Die x-Achse repräsentiert die Anzahl der abgefahrenen Messpunkte entlang der Profillinien 20. Die y-Achse repräsentiert die Anzahl abgefahrener Profillinien oder eine Breite der Zahnflanke 24. Die Erfassungseinrichtung hat bis zu 30 Profillinien 20 abgefahren. Entlang jeder Profillinie 20 hat die Erfassungseinrichtung 480 Messpunkte aufgenommen. 5a repräsentiert eine Referenzoberfläche der weiteren Zahnflanke 24. In 5b und 5c wurde die Zahnflanke 24 einer low noise shifting (kurz LNS) Behandlung unterzogen, dabei wurden der Vorschub und die Drehzahl variiert. In 5d wurde die Zahnflanke 24 poliergeschliffen. In 5e wurde die Zahnflanke 24 feingeschliffen.
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In 6 sind die in 5a bis 5e gezeigten Zahnflanken 24 in einem gemeinsamen Koordinatensystem, wie es bereits zu den 5a bis 5e beschrieben wurde, gezeigt.
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In 7 ist eine weitere oberflächenbehandelte Zahnflanke 24 um eine Referenzachse oder Referenzebene gespiegelt dargestellt. Die Referenzachse erstreckt sich beispielsweise in x-Richtung. Dabei ist die Zahnflanke 24 achsensymmetrisch gespiegelt. Die Erfassungseinrichtung hat 10 Profillinien 20 abgefahren. Entlang jeder Profillinie 20 hat die Erfassungseinrichtung 480 Messpunkte aufgenommen. Das Tiefenprofil oder die Oberflächenstruktur variiert ausgehend von einem Referenzwert 0 bis + 25.
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Insgesamt zeigen die Beispiele, wie durch die Erfindung eine Zahnflanke eines Zahnrads dreidimensional dargestellt wird.
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Dabei erfolgt gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform ein Vergleich unterschiedlicher Topografiemessungen nach dem Punktauslesen. Es geht bevorzugt um eine wirkliche 3D-Darstellung der Zahnflanke. Die Darstellungen mehrere Zahnflanken können aufeinandergelegt werden. Mehreren Flanken sind aufeinander setzbar und/oder jede miteinander vergleichbar oder beliebig aktivierbar und/oder deaktivierbar beziehungsweise inaktivierbar.
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Die dargestellte Zahnflanke ist drehbar und/oder skalierbar. Auch unterschiedliche Ansichten der dargestellten Zahnflanke sind möglich. Durch die dreidimensionale Darstellung ist die Oberflächenwelligkeiten und/oder sind Strukturen und/oder eine Wellenfront der Flanke, insbesondere mit der Schattierung, erkennbar. Ferner sind unterschiedliche Bearbeitungsspuren von dem Herstellungsverfahren erkennbar, insbesondere ob die Flanke sandgestrahlt und/oder geschliffen und/oder gehont wurde.
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Zudem ist es möglich, die Flanken zu spiegeln und/oder zu drehen. Um einander gegenüberliegende Flanken eines Zahnrads miteinander vergleichen zu können, können die entsprechenden Flanken gespiegelt werden.
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Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform erfolgt ein Analyseprozess von Zahnrädern. Dabei erfolgt eine Analyse der Zahnflanken anhand einer 3D-Darstellungsmethoden, insbesondere anhand von Istpunkten, zur Prüfung von Auffälligkeiten auf der Zahnflankenoberfläche eines Zahns. Bei der Analyse werden 30 bis 50 Profillinien, insbesondere nicht nur die mittlere Profillinie, abgefahren. Bei Auffälligkeiten erfolgt eine Analyse der Profilwelligkeiten aller Zähne. Durch die dreidimensionale Darstellung kann ein Qualitätsvergleich von Zahnrädern erfolgen durch: eine Gegenüberstellung und/oder einen Vergleich der erreichten Zahnflankenoberflächen, einen Vergleich der Profilabweichung und/oder Profilflankenabweichung im Vergleich zu einem Referenzzahnrad und/oder zumindest einem anderen Zahnrad, unterschiedliche Bearbeitungsmethoden. Ferner ist ein Flankenstrukturenvergleich unabhängig von unterschiedlichen Koordinatensystemen und/oder Ausrichtungen möglich. Mit der 3D-Darstellung sind die für das Geräusch verantwortliche Oberflächenwelligkeiten viel besser erkennbar und/oder nachvollziehbar.
