DE102019114887A1 - Werkzeug zum Bearbeiten eines Zahnrads und Verzahnungsmaschine mit einem solchen Werkzeug - Google Patents

Werkzeug zum Bearbeiten eines Zahnrads und Verzahnungsmaschine mit einem solchen Werkzeug Download PDF

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Abstract

Werkzeug (10. 4), das um eine Rotationsachse (A4) drehbewegbar angeordnet ist und das beim Bearbeiten mit einem Zahnrad (70) mechanisch in Wechselwirkung steht, wobei das Werkzeug (10.4) umfasst:- einen Grundkörper (11.4), der eine im Wesentlichen rotationssymmetrische Form in Bezug zu der Rotationsachse (A4) aufweist,- einen aktiven Bereich mit Einsätzen oder Ausformungen (20), wobei die Einsätze oder Ausformungen (20) dazu ausgelegt sind beim Bearbeiten mit dem Zahnrad (70) spanerzeugend in Wechselwirkung zu stehen,- eine Ausnehmung (30), die in dem Grundkörper (11.4) vorgesehen ist,- eine Versorgungsvorrichtung (40), die in oder an dem Werkzeug (10.4) angeordnet ist,- eine autarke Sensorvorrichtung (50), die in der Ausnehmung (30) angeordnet ist, wobei die Sensorvorrichtung (50) autark ist, da sie durch die Versorgungsvorrichtung (40) mit Energie versorgbar ist, und wobei die Sensorvorrichtung (50) dazu ausgelegt ist mindestens während der Wechselwirkung Messgrößen bereitzustellen,- eine Speichervorrichtung (60), die mit der Sensorvorrichtung (50) verbindbar ist, um die Messgrößen zu speichern, die von der Sensorvorrichtung (50) bereitgestellt werden.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Werkzeug zum Bearbeiten eines Zahnrads und eine Verzahnungsmaschine mit einem solchen Werkzeug.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Bei der Bearbeitung von Zahnrädern werden Verzahnungswerkzeuge, wie zum Beispiel Schleif- oder Fräswerkzeuge, in Mehrachsmaschinen eingesetzt. Vor allem in der teil- oder vollautomatisierten Serienproduktion von Zahnrädern kann es wichtig sein, Aussagen über den Zustand eines Werkzeugs machen zu können.
  • Die modernen Mehrachsmaschinen bieten die Möglichkeit zum Erfassen und Dokumentieren der verschiedensten Produktionsvorgänge. Teilweise können jedoch Probleme auftreten, die sich mit den heute vorhandenen Mitteln nicht unmittelbar analysieren lassen. So kann es zum Beispiel im Rahmen der Serienproduktion zu einer Verschlechterung der Oberflächeneigenschaften der Zahnflanken der Zahnräder kommen. Eine genaue Analyse der Mehrachsmaschine zeigt jedoch keine Änderungen der Spindellager, Schlitten, Antriebe und anderen Komponenten. Erst eine hochgenaue Untersuchung des Stabmesserkopfes, der zum Fräsen der Zahnräder auf der Maschine eingesetzt wurde, zeigt minimale Veränderungen im Bereich der Stabmesseraufnahmen. Solche minimalen Veränderungen können sich zum Beispiel aufgrund eines Alterungsprozesses und Verschleiß bei häufig und Langzeit genutzten Stabmesserköpfen ergeben. Es kann aber zum Beispiel auch zu einem Crash eines Stabmessers mit einem Bauteil gekommen sein, der eine minimale Veränderung am Stabmesserkopf bewirkt hat.
  • Es gibt den Bedarf die Mess- und Erfassungsmöglichkeiten einer Verzahnungsmaschine zu verbessern, um zum Beispiel Daten und Ereignisse erfassen und auswerten zu können, die einen Bezug zu einem Verzahnungswerkzeug haben.
  • Es ist eine Aufgabe der Erfindung einen entsprechenden Ansatz zu entwickeln, der das Erfassen und Auswerten von Daten und Ereignisse ermöglicht, die einen Bezug zu einem Verzahnungswerkzeug haben.
  • Die Aufgabe wird durch ein Werkzeug gemäß Anspruch 1 gelöst.
  • Es geht hier um ein (Verzahnungs-)Werkzeug, das (in einer Verzahnungsmaschine) um eine Rotationsachse drehbewegbar angeordnet ist und das beim Bearbeiten eines Zahnrads mit diesem mechanisch in Wechselwirkung steht, wobei das Werkzeug umfasst:
    • - einen Grundkörper, der eine im Wesentlichen rotationssymmetrische Form in Bezug zu der Rotationsachse aufweist,
    • - einen aktiven Bereich mit Einsätzen oder Ausformungen, wobei die Einsätze oder Ausformungen dazu ausgelegt sind beim Bearbeiten mit dem Zahnrad spanerzeugend in Wechselwirkung zu stehen,
    • - eine Ausnehmung, die in dem Grundkörper vorgesehen ist,
    • - eine Versorgungsvorrichtung, die in oder an dem Werkzeug angeordnet ist,
    • - eine autarke Sensorvorrichtung, die in der Ausnehmung angeordnet ist, wobei die Sensorvorrichtung autark ist, da sie durch die Versorgungsvorrichtung mit Energie versorgbar ist, und wobei die Sensorvorrichtung dazu ausgelegt ist mindestens während des Bearbeitens des Zahnrads Messgrößen bereitzustellen,
    • - eine Speichervorrichtung, die mit der Sensorvorrichtung verbindbar ist, um die Messgrößen zu speichern, die von der Sensorvorrichtung bereitgestellt werden.
  • Es geht hier auch um eine Verzahnungsmaschine mit einer Werkzeugspindel zum Aufnehmen und Drehantreiben eines Werkzeugs und mit einer Werkstückspindel zum Aufnehmen und Drehantreiben eines Zahnrads, wobei die Verzahnungsmaschine ein kennzeichnendes Werkzeug umfasst.
  • Vorteilhafte Ausführungsformen sind den abhängigen Ansprüchen zu entnehmen.
  • Figurenliste
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben.
    • 1 zeigt eine Perspektivansicht eines beispielhaften Stabmesserkopfes, der stirnseitig mit einem Stabmessersatz mit mehreren Paaren von Innenmessern und Außenmessern bestückt ist;
    • 2 zeigt eine Perspektivansicht eines weiteren beispielhaften Stabmesserkopfes von schräg hinten, wobei dieser Stabmesserkopf nicht mit Stabmessern bestückt ist;
    • 3 zeigt eine schematisierte Ansicht eines Teils einer Bearbeitungsmaschine, hier eine Schleifmaschine, die mit einer Topfschleifscheibe bestückt ist;
    • 4A zeigt eine schematisierte Ansicht einer Schleifschnecke beim Schleifen eines Zahnrades in einer Bearbeitungsmaschine;
    • 4B zeigt einen schematisierten Schnitt durch einen Bereich der Schleifschnecke der 4A;
    • 5 zeigt ein schematisiertes Blockdiagramm einer autarken Sensorvorrichtung mit Versorgungsvorrichtung.
  • DETAILIERTE BESCHREIBUNG
  • Im Zusammenhang mit der vorliegenden Beschreibung werden Begriffe verwendet, die auch in einschlägigen Publikationen und Patenten Verwendung finden. Es sei jedoch angemerkt, dass die Verwendung dieser Begriffe lediglich dem besseren Verständnis dienen soll. Der erfinderische Gedanke und der Schutzumfang der Patentansprüche soll durch die spezifische Wahl der Begriffe nicht in der Auslegung eingeschränkt werden. Die Erfindung lässt sich ohne weiteres auf andere Begriffssysteme und/oder Fachgebiete übertragen. In anderen Fachgebieten sind die Begriffe sinngemäß anzuwenden. In den Zeichnungen sind x-y-z-Koordinatensysteme gezeigt, um auf die einzelnen Komponenten und deren relative Anordnung Bezug nehmen zu können.
  • Eine Sensorvorrichtung wird hier als autarke Sensorvorrichtung 50 bezeichnet, wenn sie mindestens die folgenden Bedingungen erfüllt:
    • - sie muss versorgungstechnisch unabhängig sein von Elementen oder Komponenten außerhalb des Werkzeugs 10.1 - 10.3 (auch energieautark genannt);
    • - sie muss funktionstechnisch unabhängig sein von Elementen oder Komponenten außerhalb des Werkzeugs 10.1 - 10.3 (auch funktionsautark genannt). Diese funktionstechnische Unabhängigkeit bezieht sich zumindest auf das Erfassen und Speichern von Messgrößen.
  • Details zur Autarkie der Sensorvorrichtung 50 werden später beschrieben.
  • 1 zeigt eine Perspektivansicht eines beispielhaften Stabmesserkopfs 10.1, der mit einem Stabmessersatz mit mehreren Paaren von Innenmessern und Außenmessern bestückt ist. Der Stabmesserkopf 10.1 umfasst einen scheibenförmigen Grundkörper 11.1, an dessen Stirnfläche 12 Aufnahmeöffnung 13.1 - 13.n (auch Messerschächte genannt) zum Einsetzen und Befestigen der Stabmesser 14 (auch als Einsätze bezeichnet) vorgesehen sind. Im gezeigten Beispiel weist der Grundkörper 11.1 insgesamt vierzig Aufnahmeöffnung 13.1 - 13.40 (mit n = 40) auf. Die vierzig Aufnahmeöffnungen 13.1 - 13.40 sind mit zwanzig Innenmessern und zwanzig Außenmessern bestückt.
  • Pro Aufnahmeöffnung 13.1 - 13.40 ist beispielweise je ein Paar von Schraubenlöchern an der äußeren Umfangsfläche des Grundkörpers 30 vorgesehen. In 1 sind nur die beiden Gewindebohrungen 15.1, 15.2 der Aufnahmeöffnung 13.1 mit Bezugszeichen gekennzeichnet.
  • Es sind beispielhaft zwei (Klemm-)Schrauben 16 links neben dem Messerkopf 10.1 gezeigt. Diese Schrauben 16 können zum Beispiel in die Gewindebohrungen 15.1, 15.2 eingesetzt und angezogen werden, um das Stabmesser 14 in der Aufnahmeöffnung 13.1 zu fixieren.
  • Der Messerkopf 10.1 ist z.B. in einer Bearbeitungsmaschine um eine Rotationsachse A1 drehbewegbar angeordnet und wird zum spanenden Bearbeiten mit einem Zahnrad mechanisch in Wechselwirkung gebracht. Der Grundkörper 11.1 des Messerkopfes 10.1 hat eine im Wesentlichen rotationssymmetrische Form in Bezug zu der Rotationsachse A1. Als aktiver Bereich 19 wird hier der Bereich des Messerkopfes 10.1 bezeichnet, der die Aufnahmeöffnung 13.1 - 13.n und die Stabmesser 14 umfasst.
  • An dem Grundkörper 11.1 ist mindestens eine Ausnehmung 30 vorgesehen, die dazu dient eine autarke Sensorvorrichtung 50 aufzunehmen. In 1 ist diese Sensorvorrichtung 50 in Form eines kleinen Zylinders oberhalb der Ausnehmung 30 gezeigt. Ein Pfeil deutet an, dass die Sensorvorrichtung 50 in die Ausnehmung 30 eingesetzt (z.B. eingeschraubt) werden kann. Die Ausnehmung 30 kann nach dem Einsetzen der Sensorvorrichtung 50 verschlossen werden. Zum Verschließen kann z.B. ein Schraubdeckel mit Außengewinde oder ein Stopfen oder Pfropfen verwendet werden.
  • In 1 ist angedeutet, das in der Ausnehmung 30 ein Innengewinde vorgesehen sein kann. Dieses Innengewinde kann z.B. dazu dienen, um die Sensorvorrichtung 50 einschrauben zu können. In diesem Fall hat die Sensorvorrichtung 50 ein komplementäres Außengewinde. Das Innengewinde kann z.B. aber auch dazu dienen, um zum Verschließen einen Deckel oder eine Madenschraube einzudrehen.
  • 2 zeigt eine Perspektivansicht der Rückseite eines weiteren beispielhaften Stabmesserkopfs 10.2. Bei der Ausführungsform nach 2 ist die Rückseite des Grundkörpers 11.2 offen gestaltet. Man kann die Aufnahmeöffnungen bzw. Messerschächte im hinteren Bereich 17 des Grundkörpers 11.2 erkennen. Im gezeigten Moment sitzen keine Stabmesser 14 in den Aufnahmeöffnungen bzw. Messerschächten.
  • Der Messerkopf 10.2 ist z.B. in einer Bearbeitungsmaschine um eine Rotationsachse A2 drehbewegbar angeordnet und wird nach dem Bestücken mit Einsätzen (z.B. mit Stabmessern 14) zum spanenden Bearbeiten mit einem Zahnrad mechanisch in Wechselwirkung gebracht. Der Grundkörper 11.2 des Messerkopfes 10.1 hat eine im Wesentlichen rotationssymmetrische Form in Bezug zu der Rotationsachse A2. Als aktiver Bereich 19 wird auch hier der Bereich des Messerkopfes 10.2 bezeichnet, der die Aufnahmeöffnung und die Stabmesser 14 umfasst.
  • Am Grundkörper 11.2 (vorzugsweise im vorderen scheibenförmigzylindrischen Bereich) befindet sich eine Ausnehmung 30. Diese Ausnehmung 30 ist im gezeigten Beispiel im Bereich der rückwärtigen Stirnfläche 12 angeordnet.
  • In 3 ist eine weitere Ausführungsform gezeigt. Es ist ein Bereich einer Bearbeitungsmaschine angedeutet, der, wie schematisch gezeigt, eine Werkzeugspindel 18 zur Aufnahme eines Schleifwerkzeugs 10.3 (hier in Form einer Topfschleifscheibe) sowie mehrere Antriebe (nicht in dieser Figur gezeigt) zum Bearbeiten eines Zahnrad-Werkstücks (nicht in dieser Figur gezeigt) umfasst.
  • Das Schleifwerkzeug 10.3 führt beim Bearbeiten des Zahnrad-Werkstücks eine Rotation um die Rotationsachse A3 der Werkzeugspindel 18 aus.
  • Der Grundkörper 11.3 des Schleifwerkzeugs 10.3 hat eine im Wesentlichen rotationssymmetrische Topfform in Bezug zu der Rotationsachse A3. Das Schleifwerkzeug 10.3 ist mit einem Schleifmittel (z.B. mit Bor-Nitrat Körnern) beschichtet oder besteht aus einem Schleifmittel.
  • Am Grundkörper 11.3 (vorzugsweise im hinteren konischen Bereich) befindet sich eine Ausnehmung 30.
  • In 4A ist eine weitere Ausführungsform gezeigt. Die entsprechende Bearbeitungsmaschine umfasst, wie schematisch gezeigt, ein Schleifwerkzeug 10.4 (hier in Form einer Schleifschnecke) sowie mehrere Antriebe (nicht in dieser Figur gezeigt) zum Bearbeiten eines Zahnrad-Werkstücks 70. Das Schleifwerkzeug 10.4 führt beim Bearbeiten des Zahnrad-Werkstücks 70 eine Rotation um die Rotationsachse A4 einer Werkzeugspindel 18 der Bearbeitungsmaschine aus.
  • In 4B ist ein stark schematisierter Schnitt eines Abschnitts des Schleifwerkzeugs 10.4 der 4A gezeigt. In dem Schnitt ist zu erkennen, dass das Schleifwerkzeug 10.4 im Bereich seines Grundkörpers 11.4 eine Ausnehmung 30 aufweisen kann. Die Ausnehmung 30 erstreckt sich parallel zur Rotationsachse A4.
  • Im Inneren der Ausnehmung 30 sind eine Sensorvorrichtung 50 und eine Versorgungsvorrichtung 40 hintereinander angeordnet. Beide Vorrichtungen 40, 50 haben hier jeweils eine Zylinderform.
  • Im Zusammenhang mit 5 werden nun Details einer beispielhaften Ausführungsform einer autarken Sensorvorrichtung 50 beschrieben. Die Sensorvorrichtung 50 ist dazu ausgelegt in der Ausnehmung 30 angeordnet zu werden. Die Sensorvorrichtung 50 ist einerseits energietechnisch autark, da sie durch eine Versorgungsvorrichtung 40 mit Energie versorgbar ist, und sie ist andererseits funktionstechnisch autark, wie im Folgenden beschrieben wird.
  • Außerdem ist die Sensorvorrichtung 50 dazu ausgelegt Messgrößen bereitzustellen. Das Bereitstellen der Messgrößen geschieht mindestens während es zu der mechanischen Wechselwirkung des Werkzeugs 10.1 - 10.4 mit einem Zahnrad 70 kommt.
  • Die Sensorvorrichtung 50 ist so in ein Werkzeug 10.1 - 10.4 eingebaut, dass mindestens zeitweise Messgrößen während des Bearbeitens eines Zahnrads 70 bereitgestellt werden.
  • Die Sensorvorrichtung 50 kann bei mindestens einem Teil der Ausführungsformen mindestens einen Sensor oder Messwertgeber 51.f umfassen. In 5 sind beispielhaft zwei Sensoren oder Messwertgeber 51.1, 51.2 dargestellt. Der Sensor oder Messwertgeber 51.1 dient dazu die Drehzahl k aufzunehmen und der Sensor oder Messwertgeber 51.2 dient dazu die Temperatur T aufzunehmen. Im gezeigten Beispiel handelt es sich um analoge Sensoren oder Messwertgeber 51.1, 51.2, die über A/D-Wandler 52 mit einer CPU 53 verbindbar sind.
  • Die Sensorvorrichtung 50 kann bei mindestens einem Teil der Ausführungsformen einen Speicher 54 (z.B. in Form eines RAM) umfassen. Zusätzlich können ein nicht-flüchtiger Speicher 55 (z.B. ein ROM) und ein Taktgeber/Zeitgeber 56 vorgesehen sein.
  • Die Funktionsweise ist nun die folgende. Wenn das Werkzeug 10.1 - 10.4 operativ zum Einsatz kommt, d.h. wenn dieses mit einem Zahnrad 70 in Wechselwirkung steht, kann der Sensor oder Messwertgeber 51.1 die Drehzahl k aufnehmen, während der Sensor oder Messwertgeber 51.2 die Temperatur T aufnimmt. Diese Messwerte k und T werden durch die A/D-Wandler 52 in digitale Größen umgesetzt und an die CPU 53 übergeben. Die CPU 53 kann die digitalen Größen mit der Zeit t in Bezug setzen und diese digitalen Größen dann z.B. in dem Speicher 54 ablegen. Somit können z.B. die Drehzahl k als Funktion der Zeit t und die Temperatur T als Funktion der Zeit t aufgezeichnet werden.
  • Das Aufzeichnen der Messwerte kann bei allen Ausführungsformen entweder kontinuierlich oder in Zeitabschnitten erfolgen. Beim kontinuierlichen Aufzeichnen können die Messwerte z.B. ab der Inbetriebnahme der Sensorvorrichtung 50 ohne Unterbrechung aufgezeichnet und gespeichert werden. Beim Aufzeichnen in Zeitabschnitten können die Messwerte z.B. ab der Inbetriebnahme in Zeitfenstern (z.B. alle 5 Minuten für jeweils 1 Minute) aufgezeichnet und gespeichert werden.
  • Es können bei allen Ausführungsformen aber auch Mittel vorgesehen sein, die es ermöglichen der Sensorvorrichtung 50 eine Zeitbasis vorzugeben. So kann zum Beispiel an der Maschine ein Sender oder anderer Signalgeber angeordnet sein, der beim Anlaufen der Maschine ein Triggersignal an die Sensorvorrichtung 50 „übergibt“. Durch das Triggersignal wird der Taktgeber/Zeitgeber 56 der Sensorvorrichtung 50 ausgelöst und es beginnt des Erfassen und Speichern von Messwerten. Das Triggersignal kann bei allen Ausführungsformen beispielsweise über die Schnittstelle I/O oder über eine andere, dedizierte Schnittstelle, übermittelt werden.
  • Das Aufzeichnen der Messwerte kann bei allen Ausführungsformen aber auch ohne Zeitbasis t erfolgen. So können zum Beispiel sämtliche Messwerte ab der Inbetriebnahme aufgezeichnet werden. Beim Auswerten der Messwerte ist dann zwar keine genaue zeitliche Zuordnung der gemessenen und gespeicherten Messwerte möglich, aber die Messwerte können zum Beispiel darauf hin untersucht werden, ob zeitweise eine obere Temperaturschwelle überschritten wurde, oder ob einmal oder mehrmals besonders starke Beschleunigungswerte aufgetreten sind, die z.B. von einem Crash herrühren können.
  • Das Aufzeichnen der Messwerte kann bei allen Ausführungsformen aber auch als Funktion der Drehzahl n erfolgen. Falls die (Verzahnungs-)Maschine die Drehzahl als Funktion der Zeit aufzeichnet, so können die Messwerte des Sensorvorrichtung 50 mit den Aufzeichnungen der (Verzahnungs-)Maschine in Bezug gesetzt werden.
  • Die Energieautarkie wird dadurch erzielt, dass eine Versorgungsvorrichtung 40 vorgesehen ist. Als Versorgungsvorrichtung 40 kann bei mindestens einem Teil der Ausführungsformen z.B. eine Batterie (vorzugsweise eine Dünnfilmbatterie) oder ein aufladbarer Akku dienen.
  • Um die Vorrichtung 50 auch über einen langen Zeitraum autark mit Energie versorgen zu können, kann bei mindestens einem Teil der Ausführungsformen ein Generator 41 eingesetzt werden, der aus der Drehbewegung des Werkzeugs 10.1 - 10.4 Energie erzeugt, um damit einen Akku 40 zu speisen. In 5 ist der Generator 41 als optionales Bauteil gezeigt. Der Generator 41 dient hier zur Gewinnung elektrischer Energie aus mechanischer Rotationsenergie.
  • Es können bei allen Ausführungsformen auch andere Generatoren 41 zum Einsatz kommen. Im Folgenden sind Beispiele genannt:
    • - Gewinnung elektrischer Energie aus mechanischen Vibrationen des Werkzeugs 10.1 - 10.4;
    • - Gewinnung elektrischer Energie aus der Erwärmung des Werkzeugs 10.1 - 10.4;
    • - Gewinnung elektrischer Energie aus Luftströmung an dem rotierenden des Werkzeug 10.1 - 10.4.
  • Falls die Sensorvorrichtung 50 in integrierter Bauweise (z.B. auf einem Chip) ausgeführt ist, so reicht eine sehr geringe Energiemenge aus, um alle Elemente zu speisen und um den Akku 40 von Zeit zu Zeit komplett nachzuladen. Falls ein nachladbarer Akku 40 eingesetzt wird, so sollte dieser überladefest ausgelegt sein.
  • Ein Generator 41, der zur Gewinnung elektrischer Energie aus mechanischer Rotationsenergie ausgelegt ist, kann z.B. eine federgelagerte Elektrode umfassen, die sich in dem Magnetfeld eines Magneten bei rotierendem Werkzeug 10.1 - 10.4 bewegt. Diese Bewegung im Magnetfeld kann eine Spannungsdifferenz und damit einen Ladungsverschiebung erzeugen. Durch die Ladungsverschiebung kann der Akku 40 gespeist werden.
  • Bei allen Ausführungsformen kann vorzugsweise ein mikromechanischer (MEMS) Generator 41 eingesetzt werden.
  • Bei allen Ausführungsformen kann ein Generator 41 eingesetzt werden, der einen piezoelektrischen Cantileverarm und eine bewegliche Masse umfasst. Die Masse verbiegt den Cantileverarm und es wird der Piezoeffekt genutzt, um aus Vibrationen und/oder Bewegungen Strom zu erzeugen.
  • Die Sensorvorrichtung 50 kann bei allen Ausführungsformen zusammen mit der Versorgungsvorrichtung 40 ein Monitoring-System bilden, das Messwerte aufzeichnet und speichert.
  • Die Sensorvorrichtung 50 kann bei allen Ausführungsformen eine Schnittstelle umfassen, wie in 5 durch den Schaltungsblock gekennzeichnet, der mit der Beschriftung I/O versehen ist. Es kann sich hier um eine kabellose Schnittstelle handeln, die z.B. mittels Bluetooth oder near-field communication (NFC) eine Verbindung zu einem externen Rechner aufbaut, um die Messwerte aus dem Speicher 54 an den Rechner zu übermitteln. Hier können auch andere Kommunikationsmittel eingesetzt werden.
  • Die Schnittstelle I/O kann bei allen Ausführungsformen zum Beispiel eine kabelbasierte Verbindung umfassen. Nach dem Entfernen eines Deckels, Stopfens oder Pfropfens kann z.B. ein Stecker an die Sensorvorrichtung 50 angesteckt werden, um so die Messwerte aus dem Speicher 54 an den Rechner zu übermitteln.
  • Die Sensorvorrichtung 50 kann bei allen Ausführungsformen aber auch so ausgeführt sein, dass die Schnittstelle I/O erst nach dem Entnehmen der Sensorvorrichtung 50 aus dem Werkzeug 10.1 - 10.4 zugänglich ist.
  • Da die Sensorvorrichtung 50 Teil eines Werkzeugs 10.1, 10.2, 10.3, 10.4 ist, kann sie während der spanenden Bearbeitung eines Zahnrads 70 Messwerte erfassen und speichern. Diese Messwerte können zum Beispiel durch den externen Rechner aufbereitet und ausgewertet werden.
  • Bei mindestens einem Teil der Ausführungsformen werden die Messwerte zum Beispiel durch den externen Rechner mit anderen Daten der (Verzahnung-) Maschine korreliert. Dadurch wird eine Analyse der Messwerte einfacher. Wenn z.B. erhöhte Temperaturen in einer Phase auftreten, während das Werkzeug 10.1 - 10.4 mit einer hohen Zustellgeschwindigkeit in eine Zahnlücke des Zahnrads 70 eintaucht, dann ist davon auszugehen, dass die hohe Zustellgeschwindigkeit Ursache für diese Temperaturerhöhung war.
  • Bei allen Ausführungsformen kann mindestens einer der folgenden Sensoren oder Messwertgeber zum Einsatz kommen:
    • - Drehzahlmesser 51.1,
    • - Temperatur-Messwertgeber 51.2,
    • - Beschleunigungssensor,
    • - Vibrationssensor,
    • - Akustiksensor,
    • - Drucksensor,
    • - Körperschallsensor.
  • Vorteilhafterweise kommen bei allen Ausführungsformen zwei oder mehr als zwei der genannten Sensoren oder Messwertgeber zum Einsatz.
  • Bezugszeichenliste
  • 10.1
    Werkzeug / (Stab-)Messerkopf
    10.2
    Werkzeug / (Stab-)Messerkopf
    10.3
    Werkzeug / Schleiftopf / Topfschleifscheibe
    10.4
    Werkzeug / Schleifschnecke
    11.1, 11.2, 11.3, 11.4
    Grundkörper
    12
    Stirnseite / Stirnfläche
    13.1 - 13.n
    Aufnahmeöffnung / Messerschächte
    14
    Stabmesser
    15.1, 15.2
    Gewindebohrungen
    16
    (Klemm-)Schrauben
    17
    hinterer Bereich
    18
    Werkzeugspindel
    19
    aktiver Bereich
    20
    (zahnförmige) Ausformungen, Zähne
    21
    Zentralbohrung
    30
    Ausnehmung
    40
    Versorgungsvorrichtung
    41
    Generator
    50
    Sensorvorrichtung
    51.f
    Sensor, Messwertgeber
    52
    A/D-Wandler
    53
    CPU
    54
    Speicher
    55
    Speicher
    56
    Taktgeber/Zeitgeber
    60
    Speichervorrichtung
    70
    Zahnrad / Werkstück
    100
    (Verzahnungs-)Maschine
    A1, A2, A3, A4
    Rotationsachse
    I/O
    Schnittstelle
    k
    Drehzahl
    f, m, n
    ganze Zahl
    T
    Temperatur
    t
    Zeit
    x, y, z
    Koordinatensystem

Claims (10)

  1. Werkzeug (10.1 - 10.4), das um eine Rotationsachse (A1, A2, A3, A4) drehbewegbar angeordnet ist und das beim Bearbeiten eines Zahnrads (70) mit diesem in Wechselwirkung steht, wobei das Werkzeug (10.1 - 10.4) umfasst: - einen Grundkörper (11.1 - 11.4), der eine im Wesentlichen rotationssymmetrische Form in Bezug zu der Rotationsachse (A1, A2, A3, A4) aufweist, - einen aktiven Bereich (19) mit Einsätzen (14) oder Ausformungen (20), wobei die Einsätze (14) oder Ausformungen (20) dazu ausgelegt sind mit dem Zahnrad (70) beim Bearbeiten spanerzeugend in Wechselwirkung zu stehen, - eine Ausnehmung (30), die in dem Grundkörper (11.1 - 11.4) vorgesehen ist, - eine Versorgungsvorrichtung (40), die in oder an dem Werkzeug (10.1 - 10.4) angeordnet ist, - eine autarke Sensorvorrichtung (50), die in der Ausnehmung (30) angeordnet ist, wobei die Sensorvorrichtung (50) autark ist, da sie durch die Versorgungsvorrichtung (40) mit Energie versorgbar ist, und wobei die Sensorvorrichtung (50) dazu ausgelegt ist mindestens während des Bearbeitens Messgrößen bereitzustellen, - eine Speichervorrichtung (60), die mit der Sensorvorrichtung (50) verbindbar ist, um die Meßgrössen zu speichern, die von der Sensorvorrichtung (50) bereitgestellt werden.
  2. Werkzeug (10.1 - 10.4) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorvorrichtung (50) mindestens einen der folgenden Sensoren oder Messwertgeber umfasst: - Drehzahlmesser (51.1), - Temperatur-Messwertgeber (51.2), - Beschleunigungssensor, - Vibrationssensor, - Akustiksensor, - Drucksensor, - Körperschallsensor.
  3. Werkzeug (10.1 - 10.4) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorvorrichtung (50) energieautark ausgelegt ist.
  4. Werkzeug (10.1 - 10.4) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorvorrichtung (50) dadurch energieautark ausgelegt ist, dass die Versorgungsvorrichtung (40) einen Akku (40) und einen Generator (41) umfasst, wobei der Generator (41) das Akku (40) beim Drehen des Werkzeugs (10.1 - 10.4) um die Rotationsachse (A1, A2, A3, A4) mit Energie versorgt.
  5. Werkzeug (10.1 - 10.4) nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorvorrichtung (50) funktionsautark ausgelegt ist.
  6. Werkzeug (10.1 - 10.4) nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorvorrichtung (50) einen Taktgeber oder Zeitgeber (56) umfasst, um die Messgrößen als Funktion der Zeit (t) bereitstellen zu können.
  7. Werkzeug (10.1 - 10.4) nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorvorrichtung (50) eine Schnittstelle (I/O) umfasst, die es ermöglicht die Messgrößen auszugeben oder auszulesen.
  8. Verzahnungsmaschine (100) mit einer Werkzeugspindel (18) zum Aufnehmen und Drehantreiben eines Werkzeugs (10.1 - 10.4) und mit einer Werkstückspindel zum Aufnehmen und Drehantreiben eines Zahnrads (70), wobei die Verzahnungsmaschine (100) umfasst: - ein Werkzeug (10.1 - 10.4) nach einem der Ansprüche 1-7.
  9. Verzahnungsmaschine (100) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass sie Mittel umfasst, die es ermöglichen ein Triggersignal an die Sensorvorrichtung (50) zu übergeben.
  10. Verzahnungsmaschine (100) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorvorrichtung (50) einen Taktgeber oder Zeitgeber (56) umfasst, der durch das Triggersignal auslösbar ist.
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