DE102019114892A1

DE102019114892A1 - Raunormal und Verfahren zur Kalibrierung und/oder Überprüfung eines Rauheitstastsystems einer Verzahnungsmaschine, Verzahnungsmesssystem und Referenzelement

Info

Publication number: DE102019114892A1
Application number: DE102019114892.8A
Authority: DE
Inventors: Georg Mies; Mandy Pitscher; Fabian Reuter
Original assignee: Klingelnberg GmbH
Current assignee: Klingelnberg GmbH
Priority date: 2019-06-03
Filing date: 2019-06-03
Publication date: 2020-12-03

Abstract

Raunormal zur Kalibrierung und/oder Überprüfung eines Rauheitstastsystems einer Verzahnungsmessmaschine,- mit einem Grundkörper (4), der zur Einspannung an einer Drehachse (C) der Verzahnungsmessmaschine (26) eingerichtet ist,- mit einem Referenzelement (6), das lösbar an dem Grundkörper (4) befestigt ist,- wobei das Referenzelement (6) eine Raufläche (8) mit definierter Rauheit hat und- wobei die Raufläche (8) eine Krümmung aufweist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Raunormal und ein Verfahren zur Kalibrierung und/oder Überprüfung eines Rauheitstastsystems einer Verzahnungsmessmaschine. Weiter betrifft die Erfindung ein Verzahnungsmesssystem mit einem solchen Raunormal und ein Referenzelement eines solchen Raunormals.
Rauheitstastsysteme werden verwendet, um die Rauheit einer Oberfläche eines Bauteils zu messen. Das Ergebnis einer Rauheitsmessung sind beispielsweise die mittlere Rauheit R_a, die gemittelte Rautiefe R_Z, oder ähnliche Kennzahlen, die aus den Messdaten abgeleitet werden.
Zur Erfassung dieser Messwerte wird eine zu messende Oberfläche üblicherweise im Wesentlichen horizontal in einem speziell zur Rauheitsmessung vorgesehenen Rauheitsmessgerät ausgerichtet und von einer Tastnadel bzw. Tastspitze abgetastet. Die Tastspitze ist meist an einem Tastarm gehalten, wobei die auf der zu messenden Oberfläche aufgesetzte Tastspitze in horizontaler Richtung über die zu messende Oberfläche gezogen wird. Die vertikalen, quer zur Vorschubrichtung orientierten Auslenkungen der Tastspitze werden mithilfe des Rauheitsmessgerätes erfasst, um das Oberflächenrauprofil zu ermitteln.
Zur Kalibrierung derartiger Rauheitsmessgeräte werden Raunormale verwendet, die eine auf eine bestimmte Rauheit kalibrierte Oberfläche haben und als Referenz zur Einstellung des betreffenden Messgeräts dienen, um die geforderte Messgenauigkeit zu gewährleisten. Derartige Referenzrauflächen solcher Raunormale sind üblicherweise als Planflächen mit definierter Rauheit ausgeführt. Die abzutastende Referenzraufläche wird im Zuge einer linearen Vorschubbewegung des Tastarms abgetastet, wobei die Vorschubbewegung parallel zur Referenzraufläche erfolgt und die Tastspitze quer zur Vorschubbewegung das Rauprofil nachzeichnet.
In der Verzahnungsmesstechnik werden Koordinatenmessgeräte eingesetzt, um Verzahnungsgeometrien hinsichtlich der Flanken- und Profilabweichungen und anderer Kennwerte, wie Teilungsfehler und dergleichen, zu vermessen. Derartige Koordinatenmessgeräte können zudem mit eigenen Rauheitstastsystemen ausgestattet sein, um die Oberflächenrauheit der Zahnflanken zu erfassen. So kann die Rauheit der Zahnflanken eines betreffenden Zahnrads in einer Aufspannung gemessen werden, ohne von der Verzahnungsmessmaschine demontiert und in einer eigens dafür vorgesehenen Rauheitsmesseinrichtung positioniert werden zu müssen.
Derartige Rauheitstastsysteme einer Verzahnungsmessmaschine werden, wie auch die voranstehend diskutierten, ausschließlich zur Rauheitsmessung geeigneten Rauheitsmessgeräte, mithilfe der zuvor beschriebenen Raunormale kalibriert und hinsichtlich ihrer Messgenauigkeit überprüft. Dabei ist nachteilig, dass die Kinematik während der Abtastung der bekannten, als planflächige Bauteile ausgeführten Raunormale maßgeblich von der tatsächlichen Messkinematik einer Verzahnungsmessung abweicht. So sind im Rahmen der Verzahnungsmessung üblicherweise gekrümmte, insbesondere evolventische Oberflächen abzutasten, deren Oberflächennormalen in der Einspannung im Verzahnungsmessgerät zudem im Wesentlichen horizontal und nicht vertikal orientiert sind.
Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die technische Problemstellung zugrunde, ein Raunormal, ein Verfahren, ein Verzahnungsmesssystem und ein Referenzelement eines Raunormals anzugeben, welche ein verbessertes Kalibrieren und/oder Überprüfen eines Rauheitstastsystems einer Verzahnungsmessmaschine ermöglichen.
Die voranstehend beschriebene, technische Problemstellung wird jeweils gelöst durch ein Raunormal nach Anspruch 1, ein Verfahren nach Anspruch 8, ein Verzahnungsmesssystem nach Anspruch 9 sowie ein Referenzelement nach Anspruch 10. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und der nachstehenden Beschreibung.
Gemäß einem ersten Aspekt betrifft die Erfindung ein Raunormal zur Kalibrierung und/oder Überprüfung eines Rauheitstastsystems einer Verzahnungsmessmaschine, mit einem Grundkörper, der zur Einspannung an einer Drehachse der Verzahnungsmessmaschine eingerichtet ist, mit einem Referenzelement, das lösbar an dem Grundkörper befestigt ist, wobei das Referenzelement eine Raufläche mit definierter Rauheit hat und wobei die Raufläche eine Krümmung aufweist.
Die gekrümmte Raufläche ermöglicht dabei eine Annäherung der Kinematik des Kalibrier- oder Überprüfungsverfahrens an die tatsächliche Messkinematik beim Abtasten einer üblicherweise ebenfalls gekrümmten Zahnflanke eines Zahnrads. Dadurch, dass die Kalibrierung und/oder Überprüfung hinsichtlich der Verfahrwege der Achsen der Verzahnungsmessmaschine mithilfe des erfindungsgemäßen Raunormals an die tatsächliche Messsituation angenähert werden kann, kann die Qualität der Kalibrierung und/oder Überprüfung des Rauheitstastsystems der Verzahnungsmessmaschine verbessert werden.
Wenn vorliegend davon gesprochen wird, dass die Raufläche eine Krümmung aufweist, so bedeutet dies, dass die Krümmung größer Null ist bzw. der Krümmungsradius kleiner unendlich.
Dadurch, dass das Referenzelement lösbar und austauschbar an dem Grundkörper gehalten ist, kann das Referenzelement in einfacher Weise als eigenständiges Bauteil unabhängig vom Grundkörper hergestellt und auf die geforderte Rauheit kalibriert werden.
Es kann vorgesehen sein, dass das Referenzelement aus einem durchgehärteten Material besteht, wobei das Referenzelement insbesondere eine Härte ausgewählt aus einem Bereich von beispielsweise 60 - 63 HRC (Härte Rockwell C) aufweist.
Insbesondere ist die Raufläche des Referenzelements auf einer Schleifmaschine hergestellt worden.
Insbesondere ist die Raufläche des Referenzelements auf einem Referenz-Rauheitstastsystem einer zertifizierten Prüfstelle, wie zum Beispiel der PTB (Physikalisch-Technische Bundesanstalt) oder dergleichen, gemessen worden. Insbesondere ist der Raufläche ein Mess- und Kalibrierprotokoll einer zertifizierten Prüfstelle, wie der PTB oder dergleichen, zugeordnet, dessen Messwerte als Referenz- bzw. Sollwerte für die Kalibrierung und/oder Überprüfung eines Rauheitstastsystems dienen.
Es kann vorgesehen sein, dass die Raufläche derart gekrümmt ist, dass die Form der Raufläche zumindest abschnittsweise der Profil- und Flankenform einer auf der Verzahnungsmessmaschine zu vermessenden Verzahnung entspricht. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die Form der Raufläche zumindest abschnittsweise einer Profil- und Flankenform einer Stirnradverzahnung, einer Kegelradverzahnung, einer Verzahnung einer Plankupplung oder dergleichen entspricht. So kann einer Verzahnung oder einer Gruppe ähnlicher Verzahnungen ein verzahnungsspezifisches Raunormal zugeordnet sein. Mithilfe des Raunormals kann auf diese Weise ein verzahnungsspezifischer Kalibrier- und/oder Überprüfungsvorgang eines Rauheitstastsystems einer Verzahnungsmessmaschine durchgeführt werden.
Es kann vorgesehen sein, dass das Referenzelement in einer Öffnung bzw. einem Schacht des Grundkörpers sitzt. So kann das Referenzelement in den Grundkörper eingeschoben sein und insbesondere formschlüssig gegen ein Verdrehen oder Verschieben gesichert sein.
Alternativ oder ergänzend ist das Referenzelement mit einer Klemmvorrichtung an dem Grundkörper gehalten. Beispielsweise kann das Referenzelement mithilfe einer Klemmschraube gegen eine Anschlagfläche des Grundkörpers gepresst sein, um das Referenzelement an dem Grundkörper zu fixieren.
Es kann vorgesehen sein, dass das Raunormal zwei, drei, vier oder mehr Referenzelemente aufweist, die an dem Grundkörper befestigt sind, wobei insbesondere eine Anordnung von Zähnen eines Zahnrads nachgeahmt werden kann.
Beispielsweise ist vorgesehen, dass die zwei oder mehr Referenzelemente bezogen auf eine Längsachse des Grundkörpers unter äquidistanten Winkelabständen um die Längsachse verteilt angeordnet sind. Soweit beispielsweise vier Referenzelemente an dem Grundkörper befestigt sind, können diese Referenzelemente jeweils einen Winkelabstand von 90° zu den nächst benachbarten Referenzelementen aufweisen, sodass sich im Wesentlichen eine sternförmige Anordnung der Referenzelemente ergibt.
Gemäß einem weiteren Beispiel kann vorgesehen sein, dass drei um jeweils 120° zueinander versetzt angeordnete Referenzelemente an dem Grundkörper gehalten sind.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass beispielsweise zwei um 180° zueinander versetzt angeordnete Referenzelemente vorgesehen sind.
Soweit zwei oder mehr Referenzelemente an dem Grundkörper befestigt sind, kann vorgesehen sein, dass deren jeweilige Raufläche mit definierter Rauheit auf im Wesentlichen identische Rauwerte kalibriert worden sind.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Raufläche der zwei oder mehr an dem Grundkörper gehaltenen Referenzelemente definierte Raufläche haben, deren Rauheiten voneinander abweichen. So kann ein zu kalibrierendes und oder zu überprüfendes Rauheitstastsystem mithilfe des Raunormals in einer Aufspannung bezüglich mehrerer Rauwerte kalibriert und/oder überprüft werden, um eine Kalibrierung und/oder Überprüfung in einem vorgegebenen Wertebereich verschiedener Rauheitswerte durchzuführen.
Es kann vorgesehen sein, dass die gekrümmte Raufläche des Referenzelements zwei oder mehr verschiedene, aneinander angrenzende Rauflächenabschnitte hat, deren Rauwerte sich unterscheiden. So kann ein erster Rauflächenabschnitt der Raufläche auf einen ersten Rauwert kalibriert worden sein und ein zweiter daran angrenzender Rauflächenabschnitt auf einen zweiten Rauwert kalibriert worden sein. Dabei kann der erste Rauflächenabschnitt einer erste mittlere Rauheit R_a und eine erste gemittelte Rautiefe R_Z haben und der zweite Rauflächenabschnitt eine zweite mittlere Rauheit R_a und eine zweite gemittelte Rautiefe R_Z haben, wobei die erste und zweite gemittelte Rautiefe R_Z und die erste und zweite mittlere Rauheit R_a unterschiedliche Werte haben, so dass die Oberfläche des ersten Rauflächenabschnitts eine größere oder kleinere Rauheit aufweist als die Oberfläche des zweiten Rauflächenabschnitts. Insbesondere können mehr als zwei aneinander angrenzende Rauflächenabschnitte vorgesehen sein, die auf unterschiedliche Rauheiten kalibriert worden sind.
Es kann vorgesehen sein, dass Raufläche in einem Querschnitt betrachtet eine Evolventenform hat. Insbesondere hat die Raufläche in einem Querschnitt betrachtet die Form eines Abschnitts einer Kreisevolventen, um die Profilform einer Zahnflanke einer Evolventenverzahnung nachzuahmen bzw. abzubilden.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Raufläche in einem Querschnitt betrachtet eine Zykloidenform hat. Die Raufläche kann daher im Querschnitt betrachtet nach Art eine Zykloide geformt sein, wie sie in der Auslegung der Profilform der Zahnflanken einer Zykloidenverzahnung erzeugt wird.
Insbesondere kann daher vorgesehen sein, dass das Raunormal, dessen Raufläche entsprechend einer evolventischen Verzahnung gekrümmt ist, mit derselben Messkinematik abtastbar ist, die zur Erfassung eines Profils einer zu vermessenden Verzahnung vorgegeben ist. Demnach kann vorgesehen sein, dass das Raunormal dazu eingerichtet ist, mit einer Messkinematik zur Profilmessung einer Stirnverzahnung, einer Kegelradverzahnung oder dergleichen abgetastet zu werden.
Es kann vorgesehen sein, dass die Raufläche im fertig montierten Zustand analog zu einer Zahnflanke in einer Verzahnungsmessmaschine orientiert ist, wobei insbesondere ein Normalenvektor der Raufläche im Wesentlichen horizontal orientiert ist, bzw. senkrecht zu einer die Drehachse umfassenden Planebene orientiert ist.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Raunormals ist vorgesehen, dass der Grundkörper des Raunormals zyklisch symmetrisch ausgebildet ist. Insbesondere ist der Grundkörper zyklisch symmetrisch bezogen auf seine Längsachse gebildet, wobei die Längsachse im fertig auf einer Verzahnungsmessmaschine montierten Zustand insbesondere kollinear zu der betreffenden Drehachse der Verzahnungsmessmaschine orientiert ist. Zyklisch symmetrisch bedeutet in bekannter Weise, dass sich der Grundkörper durch eine Rotation um ein Winkelinkrement um seine Längsachse auf sich selbst abbildet, wie es z.B. für ein Zahnrad oder ein sternförmiges Bauteil ebenso der Fall ist.
Der Grundkörper kann insbesondere ein wellenförmiges Bauteil sein, mit einem Mittelsteg, an dem ein Referenzelement oder mehrere Referenzelemente gehalten sind, wobei der Mittelsteg einen größeren Durchmesser aufweist als zweiseitig daran angrenzende Endabschnitte.
Der Grundkörper kann an seinen stirnseitigen Enden Zentrierbohrungen aufweisen, um an einer Drehachse einer Verzahnungsmessmaschine eingespannt zu werden.
Nach einer weiteren Ausgestaltung des Raunormals ist vorgesehen, dass das Referenzelement einen über eine äußere Mantelfläche des Grundkörpers auskragenden Abschnitt hat, an dem die Raufläche gebildet ist. Der auskragende Abschnitt kann daher in einfacher Weise nach Art eines Zahns einer Verzahnung abgetastet werden. Insbesondere bildet die äußere Mantelfläche des Grundkörpers somit einen Radius nach Art eines Fußkreises einer Stirnverzahnung, wobei sich der auskragende Abschnitt des Referenzelements, ausgehend von der Mantelfläche, in von der Mantelfläche wegweisender, radialer Richtung erstreckt.
Um eine einfache und zuverlässige Montage des Referenzelements an dem Grundkörper zu ermöglichen, kann vorgesehen sein, dass das Referenzelement und der Grundkörper eine mechanische Kodierung aufweisen, um eine Position und Orientierung des Referenzelements relativ zu dem Grundkörper zu definieren.
Beispielsweise kann es sich bei dieser mechanischen Kodierung, um einen asymmetrischen Endabschnitt des Referenzelements handeln, der komplementär zu einem asymmetrischen Anschlag des Grundkörpers geformt ist. Alternativ oder ergänzend kann eine solche mechanische Kodierung beispielsweise durch eine Nut- und Feder-Führung definiert sein, die ebenfalls die Orientierung und Position des Referenzelements an dem Grundkörper vorgibt.
Das Referenzelement kann ein stabförmiges Bauteil sein, dessen Längserstreckung wenigstens dem Zweifachen, insbesondere wenigstens dem Dreifachen seiner Breite und/oder seiner Höhe entspricht, wobei die Breite und Höhe jeweils in einem Querschnitt betrachtet senkrecht zur Längserstreckung des Referenzelements gemessen werden.
Gemäß einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Kalibrierung und/oder Überprüfung eines Rauheitstastsystems einer Verzahnungsmessmaschine, mit den Verfahrensschritten: Bereitstellen eines Raunormals, wobei das Raunormal in erfindungsgemäßer Weise gebildet ist; Einspannen des Raunormals an einer Drehachse der Verzahnungsmessmaschine, wobei die Verzahnungsmessmaschine das Rauheitstastsystem aufweist; Abtasten der Raufläche mit dem Rauheitstastsystem; Abgleich der gemessenen Werte mit bekannten Sollwerten des Raunormals.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das Raunormal während des Abtastens um einen vorgegebenen Winkelbereich um die Drehachse rotiert, um die Messkinematik der Messung einer beispielsweise evolventischen oder zyklopischen Verzahnung nachzuahmen.
Insbesondere ist vorgesehen, dass eine Tastspitze des Rauheitstastsystems entlang der gekrümmten Raufläche über die Oberfläche geführt wird.
Es kann vorgesehen sein, dass die Auslenkung der Tastspitze zur Erfassung der Rauheit im Wesentlichen horizontal orientiert ist, da eine Normale der zur Kalibrierung vorgesehenen Raufläche insbesondere analog zu einer Normalen einer Zahnflanke eines geradverzahnten Stirnrads senkrecht zu einer die Drehachse umfassenden Planebene orientiert sein kann.
Das Rauheitstastsystem kann eine Tastspitze mit einer der Tastspitze zugeordneten Gleitkufe haben.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass zwei oder mehr Referenzelemente in dem Grundkörper des Raunormals gehalten sind, um zwei, drei, vier oder mehr Zähne eines Zahnrads nachzubilden.
Es kann vorgesehen sein, dass die betreffenden Referenzelemente auf dieselbe Rauheit kalibriert sind oder verschiedene Rauheiten aufweisen.
Gemäß einem dritten Aspekt betrifft die Erfindung ein Verzahnungsmesssystem, mit einer Verzahnungsmessmaschine, wobei die Verzahnungsmessmaschine eine Messeinrichtung aufweist, die zur optischen und/oder taktilen Messung der Geometrie eines Zahnrads eingerichtet ist, wobei die Verzahnungsmessmaschine ein Rauheitstastsystem aufweist, das zur Messung der Oberflächenrauheit der Zahnflanken eines Zahnrads eingerichtet ist, mit einem Raunormal, das in erfindungsgemäßer Weise ausgebildet ist.
Das Verzahnungsmesssystem weist daher einerseits eine Messeinrichtung auf, um die bekannten Verzahnungsfehler wie zum Beispiel Abweichungen in Profil- oder Flankenrichtung, Teilungsfehler und dergleichen zu erfassen, wobei die Verzahnungsmessmaschine zusätzlich ein Rauheitstastsystem aufweist, das insbesondere beispielsweise eine Tastspitze mit zugeordneter Tastkufe hat.
Es kann vorgesehen sein, dass das Rauheitstastsystem alternativ oder ergänzend ein optisches Rauheitstastsystem aufweist.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass ein taktiles Rauheitstastsystem einen Messtaster mit einer Tastspitze hat, der mit einer virtuellen Gleitkufe kombiniert ist, wobei die virtuelle Gleitkufe durch ein optisches Abstandsmesssystem ausgestattet ist.
Mithilfe des gegenständlichen Raunormals kann eine verbesserte Kalibrierung und/oder Überprüfung des Rauheitstastsystems erfolgen. Zudem kann die Kalibrierung und/oder Überprüfung mithilfe des erfindungsgemäßen Raunormals im Vergleich zum Abtasten planflächiger Raunormale zügiger erfolgen, da eine Achskinematik verwendet werden kann, die analog zur Messkinematik einer Verzahnungsmessung der Verzahnungsmessmaschine ausgebildet ist.
Die Kalibrierung und/oder Überprüfung kann daher einerseits zügiger erfolgen, und ermöglicht andererseits zudem durch die Anpassung des Referenzelements an die Profil- und Flankenform eine erhöhte Messgenauigkeit, da der Kalibrierprozess an den tatsächlichen Messprozess bzw. die tatsächliche Messkinematik angepasst werden kann.
Die Messeinrichtung zur optischen und/oder taktilen Messung der Geometrie eines Zahnrads kann einen Messtaster mit einem Tastelement in Form eines Kugelkopfs oder dergleichen aufweisen. Alternativ oder ergänzend kann das Messsystem ein optisches Messsystem aufweisen, wie beispielsweise einen konfokalen Sensor oder ein anderes optisches Messsystem zur optischen Distanzmessung.
Es kann vorgesehen sein, dass das Rauheitstastsystem durch einen austauschbaren Rauheitsmesstaster gebildet ist, der an einer Messtasteraufnahme der Verzahnungsmessmaschine montierbar ist, die auch zur Aufnahme von Tastelementen bzw. Messtastern mit Kugelkopf vorgesehen ist. Demnach kann die Verzahnungsmessmaschine ein Magazin mit Messtastern verschiedener Tastkugeldurchmesser und wenigstens einem Rauheitsmesstaster haben, wobei die mit den Bewegungsachsen gekoppelte Messtasteraufnahme je nach Messaufgabe automatisiert oder manuell mit dem erforderlichen Messtaster mit Kugelkopf oder dem Rauheitsmesstaster bestückt wird.
Alternativ kann das Verzahnungsmesssystem eine separate Rauheitsmesseinrichtung haben.
Gemäß einem vierten Aspekt betrifft die Erfindung ein Referenzelement, eingerichtet zum Einsetzen in einen Grundkörper eines Raunormals, wobei das Raunormal in erfindungsgemäßer Weise gebildet ist. Das Referenzelement zeichnet sich durch eine Raufläche mit definierter Rauheit aus, wobei die Raufläche eine Krümmung aufweist. Das erfindungsgemäßen Referenzelement ist demnach ein Referenzelement eines erfindungsgemäßen Raunormals.
Die voranstehend für das Referenzelement des Raunormals diskutierten Merkmale können gleichermaßen an dem erfindungsgemäßen Referenzelement vorgesehen sein.
So kann das Referenzelement beispielsweise ein stabförmiges Bauteil sein und/oder insbesondere aus einem durchgehärteten Material, mit einer Härte ausgewählt aus einem Bereich von beispielsweise 60 - 63 HRC (Härte Rockwell C), gebildet sein.
Wie zuvor bereits diskutiert, kann das Referenzelement eine gekrümmte Raufläche aufweisen, die z.B eine evolventische Form hat. Alternativ oder ergänzend kann vorgesehen sein, dass die gekrümmte Raufläche zumindest abschnittsweise eine zykloidische Form hat.
Es kann vorgesehen sein, dass ein Referenzelement des Raunormals bzw. ein zur Verwendung in einem Grundkörper eines gegenständlichen Raunormals eingerichtetes Referenzelement einen Schrägungswinkel nach Art einer Schrägverzahnung hat, um die Profil- und Flankenform einer Schräg- oder Kegelradverzahnung anzunähern.
Weiter kann dem Referenzelement ein Kalibrier- oder Prüfprotokoll einer zertifizierten Prüfstelle zugeordnet sein, dessen Daten als Sollwerte für einen Datensatz zur Kalibrierung und/oder Überprüfung eines Rauheitstastsystems verwendet werden.
Weiter kann das Referenzelement eine mechanische Kodierung aufweisen und zur Verwendung mit einem spezifischen Grundkörper eines Raunormals eingerichtet sein.
Soweit beispielsweise eine Mehrzahl von Raunormalen vorgehalten wird, um verschiedene Kalibrier- und/oder Überprüfungsvorgänge für verschiedene Zahnformen verschiedener Verzahnungen durchzuführen, kann vorgesehen sein, dass ein erstes Raunormal Referenzelemente mit einer ersten mechanischen Kodierung hat, und ein zweites Raunormal Referenzelemente mit einer zweiten mechanischen Kodierung hat, die von der ersten verschieden ist, sodass die betreffenden Referenzelemente nicht wechselseitig in die Grundkörper eingesetzt werden können und somit einzelne Referenzelemente raunormalspezifisch einem jeweiligen Grundkörper zugeordnet sind.
Demnach kann ein Verzahnungsmesssystem angegeben werden, das ein erstes Raunormal und ein zweites Raunormal hat, die sich jeweils durch eine mechanische Kodierung und/oder voneinander abweichend gekrümmte Rauflächen und/oder voneinander abweichende Rauheiten unterscheiden.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen jeweils schematisch:

1A ein erfindungsgemäßes Raunormal in einer perspektivischen Ansicht;
1B das Raunormal aus 1A in einer in einer Seitenansicht;
1C das Raunormal in einer Draufsicht;
2A ein erfindungsgemäßes Referenzelement in einer perspektivischen Ansicht;
2B das erfindungsgemäße Referenzelement in einer Draufsicht;
3 ein erfindungsgemäßes Verzahnungsmesssystem;
4 ein Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens.

1A zeigt ein Raunormal 2 zur Kalibrierung und/oder Überprüfung eines Rauheitstastsystems einer Verzahnungsmessmaschine. Das Raunormal 2 hat einen Grundkörper 4, der zur Einspannung an einer Drehachse der Verzahnungsmessmaschine eingerichtet ist. Das Raunormal 2 hat ein Referenzelement 6, das lösbar an dem Grundkörpers 4 befestigt ist.
Das Referenzelement 6 hat eine Raufläche 8 mit definierter Rauheit, wobei die Raufläche 8 des Referenzelements 6 eine Krümmung aufweist.
Das Referenzelement 6 besteht vorliegend aus einem durchgehärteten Werkstoff und weist eine Härte in einem Bereich von 60 - 63 HRC (Härte Rockwell C) auf. Die Raufläche 8 mit definierter Rauheit ist auf einer Schleifmaschine hergestellt worden.
Das Referenzelement 6 sitzt vorliegend in einer als Schacht 10 ausgebildeten Öffnung 10 des Grundkörpers 4. Der Grundkörper 4 weist vorliegend vier Öffnungen 10 auf, die umfangsseitig verteilt an dem Grundkörper 4 vorgesehen sind.
In jedem der vier Schächte 10 des Grundkörpers 4 kann ein Referenzelement 6 aufgenommen und verklemmt werden, sodass der Grundkörper 4 dazu eingerichtet ist, insgesamt vier Referenzelemente 6 aufzunehmen.
Aufgrund der Anordnung der Schächte 10 sind die betreffenden Referenzelemente bezogen auf eine Längsachse L des Grundkörpers 4 unter äquidistanten Winkelabständen um die Längsachse L verteilt angeordnet. So weisen die Schächte 10, bezogen auf die Längsachse L einen Winkelabstand von jeweils 90° zu den nächst benachbarten Schächten 10 auf. Daher können auch die Referenzelemente, die in den Schächten eingesetzt sind, in äquidistanten Winkelabständen zueinander positioniert werden.
Das Referenzelement 6 ist mit einer Klemmvorrichtung 12 an dem Grundkörper 4 gehalten, wobei die Klemmvorrichtung 12 vorliegend durch eine Klemmschraube 12 gebildet ist.
Die gekrümmte Form der Raufläche 8 entspricht vorliegend in einem Schnitt quer zur Längsachse L betrachtet einem Abschnitt einer Kreisevolventen und bildet damit die Profilform eines evolventischen Stirnrads nach.
Die evolventische Form der Raufläche 8 ist beispielsweise in 1C zu erkennen, die eine Draufsicht entlang der Längsachse L auf das erfindungsgemäße Raunormal 2 ist.
In 1B ist der Grundkörper 4 des Raunormals 2 für sich genommen dargestellt, ohne ein darin gehaltenes Referenzelement 6. Die Darstellung gemäß 1B zeigt die Anordnung der Schächte 10 zur Aufnahme der Referenzelemente bzw. des Referenzelements 6 und die jeweils den Schächten 10 zugeordneten Klemmvorrichtungen 12.
Der Grundkörper 4 ist vorliegend bezogen auf die Längsachse L zyklisch symmetrisch gestaltet, sodass sich die Geometrie des Grundkörpers 4 vorliegend durch eine Rotation von 90° um die Längsachse L auf sich selbst abbilden lässt.
Soweit das Raunormal 2 mit vier Referenzelementen 6 oder mit zwei um 180° versetzten Referenzelementen 6 bestückt ist, ist auch das Raunormal 2 insgesamt zyklisch symmetrisch zur Längsachse L ausgebildet.
Wie den 1A und 1C zu entnehmen, ist das in dem Schacht 10 montierte Referenzelement 6 über eine äußere Mantelfläche 14 des Grundkörpers 4 auskragend erstreckt und weist damit einen auskragenden Abschnitt 16 auf, an dem die Raufläche 8 gebildet ist.
Das Referenzelement 6 und der Grundkörper 4 weisen eine mechanische Kodierung auf, um die Position und Orientierung des Referenzelements 6 relativ zu dem Grundkörper 4 zu definieren. Die mechanische Kodierung ist vorliegend durch einen im Inneren des Grundkörpers 4 angeordneten, den Boden des Schachts 10 bildenden, schrägen Anschlag 18 und eine komplementär dazu geformte, schräge Anschlagfläche 20 des Referenzelements 6 gebildet (1B; 2A und 2B). Auf diese Weise wird sichergestellt, dass das Referenzelements 6 lagerichtig in den Schacht 10 eingesetzt wird.
Das erfindungsgemäße Referenzelement 6 ist in den 2A und 2B für sich genommen dargestellt. Bei dem Referenzelement 6 handelt es sich um einen stabförmigen Körper bzw. ein stabförmiges Bauteil 6, dessen Länge L wenigstens dem Zweifachen seiner Breite B und wenigstens dem Zweifachen seiner Höhe H entspricht.
Der Abschnitt 22 des Referenzelements 6 sitzt im fertig am Grundkörper 4 montierten Zustand vollständig innerhalb Grundkörpers 4, sodass lediglich der Abschnitt 16 nach Art eines Zahns einer Verzahnung von außen zugänglich ist und freiliegt.
3A zeigt ein Verzahnungsmesssystem 24, mit einer Verzahnungsmessmaschine 26, wobei die Verzahnungsmessmaschine 26 eine Messeinrichtung 28 aufweist, die zur taktilen Messung der Geometrie eines Zahnrads eingerichtet ist, wobei die Verzahnungsmessmaschine 26 ein Rauheitstastsystem 30 aufweist, das zur Messung der Oberflächenrauheit der Zahnflanken eines Zahnrads eingerichtet ist, und mit dem Raunormal 2, das an einer Drehachse C der Verzahnungsmessmaschine 26 eingespannt ist.
Die Längsachse L und die Drehachse C sind kollinear angeordnet.
Zur Kalibrierung des Rauheitstastsystems 30 wird eine Tastspitze 32, die an einem Tastarm 34 des Rauheitstastsystems 30 gehalten ist, über die evolventisch gekrümmte, definierte Raufläche 8 geführt, wobei der Tastarm 34 mithilfe der Verzahnungsmessmaschine 26 in x-, y- und z-Richtung bewegbar ist und das Raunormal 2 mit einem Drehtisch 38 der Verzahnungsmessmaschine 26 um die C-Achse rotierbar ist.
Das Raunormal 2 hat stirnseitige Zentrierbohrungen 36 im Bereich derer es in der Verzahnungsmessmaschine 26 eingespannt ist.
Zur Kalibrierung und/oder Überprüfung des Rauheitstastsystems 30 der Verzahnungsmessmaschine 26, werden daher die folgenden Verfahrensschritte ausgeführt: I) Bereitstellen des Raunormals 2; II) Einspannen des Raunormals 2 an der Drehachse C) der Verzahnungsmessmaschine 26, die das Rauheitstastsystem 34 aufweist; III) Abtasten der Raufläche 8 mit dem Rauheitstastsystem 34; IV) Abgleich der gemessenen Werte mit bekannten Sollwerten des Raunormals 2.
Bezugszeichenliste

2: Raunormal
4: Grundkörper
6: Referenzelement
8: Raufläche
10: Öffnung / Schacht
12: Klemmvorrichtung / Klemmschraube
14: Mantelfläche
16: auskragender Abschnitt
18: Anschlag / mechanische Kodierung
20: Anschlagfläche / mechanische Kodierung
22: innenliegender Abschnitt
24: Verzahnungsmesssystem
26: Verzahnungsmessmaschine
28: Messeinrichtung
30: Rauheitstastsystem
32: Tastspitze
34: Tastarm
36: Zentrierbohrung
38: Drehtisch
L: Längsachse
C: Drehachse
x: Linearachse
y: Linearachse
z: Linearachse

Claims

Raunormal zur Kalibrierung und/oder Überprüfung eines Rauheitstastsystems einer Verzahnungsmessmaschine, - mit einem Grundkörper (4), der zur Einspannung an einer Drehachse (C) der Verzahnungsmessmaschine (26) eingerichtet ist, - mit einem Referenzelement (6), das lösbar an dem Grundkörper (4) befestigt ist, - wobei das Referenzelement (6) eine Raufläche (8) mit definierter Rauheit hat und - wobei die Raufläche (8) eine Krümmung aufweist.
Raunormal nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass - das Referenzelement (6) in einer Öffnung (10) des Grundkörpers (6) sitzt, und/oder - das Referenzelement (6) mit einer Klemmvorrichtung (12) an dem Grundkörper (6) gehalten ist.
Raunormal nach Anspruch 1 oder Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, dass - zwei, drei, vier oder mehr Referenzelemente (6) an dem Grundkörper (4) befestigt sind, insbesondere, dass - die Referenzelemente (6) bezogen auf eine Längsachse (L) des Grundkörpers (4) unter äquidistanten Winkelabständen um die Längsachse (L) verteilt angeordnet sind.
Raunormal nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass - die Raufläche (8) in einem Querschnitt betrachtet eine Evolventenform hat ist oder - die Raufläche (8) in einem Querschnitt betrachtet eine Zykloidenform hat.
Raunormal nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass - der Grundkörper (4) zyklisch symmetrisch ist.
Raunormal nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass - das Referenzelement (6) einen über eine äußere Mantelfläche (14) des Grundkörpers (4) auskragenden Abschnitt (16) hat, an dem die Raufläche (8) gebildet ist.
Raunormal nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass - das Referenzelement (6) und der Grundkörper (4) eine mechanische Kodierung (18, 20) aufweisen, um eine Position und Orientierung des Referenzelements (6) relativ zum Grundkörper (4) zu definieren.
Verfahren zur Kalibrierung und/oder Überprüfung eines Rauheitstastsystems einer Verzahnungsmessmaschine, mit den Verfahrensschritten: - Bereitstellen eines Raunormals (2) nach einem der voranstehenden Ansprüche; - Einspannen des Raunormals (2) an einer Drehachse (C) der Verzahnungsmessmaschine (26), die das Rauheitstastsystem (30) aufweist; - Abtasten der Raufläche (8) mit dem Rauheitstastsystem (30); - Abgleich der gemessenen Werte mit bekannten Sollwerten des Raunormals (2).
Verzahnungsmesssystem, - mit einer Verzahnungsmessmaschine (26), - wobei die Verzahnungsmessmaschine (26) eine Messeinrichtung (28) aufweist, die zur optischen und/oder taktilen Messung der Geometrie eines Zahnrads eingerichtet ist, - wobei die Verzahnungsmessmaschine (26) ein Rauheitstastsystem (30) aufweist, das zur Messung der Oberflächenrauheit der Zahnflanken eines Zahnrads eingerichtet ist, - mit einem Raunormal (2) nach einem der voranstehenden Ansprüche 1 bis 7.
Referenzelement, - eingerichtet zum Einsetzen in einen Grundkörper (4) eines Raunormals (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, - wobei das Referenzelement (6) eine Raufläche (8) mit definierter Rauheit hat und - wobei die Raufläche (8) eine Krümmung aufweist.