DE102020119684A1

DE102020119684A1 - Profilmessmaschine und profilmessverfahren

Info

Publication number: DE102020119684A1
Application number: DE102020119684.9A
Authority: DE
Inventors: Kazunari Ishii; Fumihiro Takemura
Original assignee: Mitutoyo Corp
Current assignee: Mitutoyo Corp
Priority date: 2019-07-29
Filing date: 2020-07-27
Publication date: 2021-02-04
Also published as: JP7236952B2; CN112304270A; JP2021021652A; US20210033377A1; US11221201B2

Abstract

Eine Profilmessmaschine (100) dient für ein Messen eines Profils eines Werkstücks, welches eine Vielzahl von Abschnitten mit bekanntem Profil und eine Vielzahl von Abschnitten mit unbekanntem Profil aufweist, wobei die Abschnitte mit bekanntem Profil zyklisch über die jeweiligen Abschnitte mit unbekanntem Profil angeordnet sind. Die Profilmessmaschine (100) beinhaltet: einen abtastenden Fühler, welcher ein Kontaktstück aufweist, welches fähig ist, in Kontakt mit dem Werkstück zu sein; einen Antriebsmechanismus für ein Bewegen des abtastenden Fühlers; eine autonome abtastende Messeinheit (143) für ein Regeln bzw. Steuern des Antriebsmechanismus, um die autonome abtastende Messung durchzuführen; eine Messpfad-Berechnungseinrichtung (23) für ein Berechnen eines Bewegungspfads des abtastenden Fühlers; und eine einen Nennwert abtastende Messeinheit (142) für ein Regeln bzw. Steuern des Antriebsmechanismus, um den abtastenden Fühler entlang des Bewegungspfads zu bewegen, um eine einen Nennwert abtastende Messung durchzuführen. Die Messpfad-Berechnungseinrichtung (23) berechnet den Bewegungspfad für das Werkstück basierend auf Messresultaten der Abschnitte mit unbekanntem Profil, welche durch die autonome abtastende Messeinheit (143) gemessen werden, und Designdaten der Abschnitte mit bekanntem Profil.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Profilmessmaschine und auf ein Profilmessverfahren für ein Messen eines Werkstücks, welches zyklisch angeordnete Strukturen desselben Profils aufweist.
STAND DER TECHNIK
Einige von typischerweise bekannten Messmaschinen sind konfiguriert, um ein Werkstück (z.B. ein Ritzel bzw. Zahnrad) zu messen, welches eine Vielzahl von Strukturen desselben Profils (z.B. Zähne des Zahnrads) aufweist (siehe beispielsweise Literaturstelle 1: „The newest gear measuring machine and measurement technology“ („Die neueste Zahnrad-Messmaschine und -Messtechnologie“) von Tetsuya Taguchi von Osaka Seimitsu Kikai Co., Ltd., Mechanical Engineering, August 2016, Seiten 56 - 57).
Die Literaturstelle 1 bezieht sich auf eine Messmaschine für ein Messen eines Ritzel- bzw. Zahnradprofils. Zahnräder werden üblicherweise unter Verwendung eines Maschinenwerkzeugs hergestellt, welches mit einem ein Zahnrad schneidenden Werkzeug versehen ist. Die Klingenform ist verschieden in jedem von ein Zahnrad schneidenden Werkzeugen. Das Profil des Zahnwurzelabschnitts der Zähne des Zahnrads ist verschieden in jedem der Zahnräder in Abhängigkeit von der Klingenform der das Zahnrad schneidenden Werkzeuge und einem Bearbeitungsprozess der Zahnräder. Demgemäß ist die Spezifikation des Zahnwurzelabschnitts des Zahnrads üblicherweise nicht in Zeichnungen von Zahnrädern beschrieben.
Unter Berücksichtigung des Obigen führt die Messmaschine, welche in der Literaturstelle 1 geoffenbart ist, zwei untersuchende Messprozeduren an dem Zahnwurzelabschnitt eines unbekannten Profils unter Verwendung eines einachsigen Fühlers bzw. einer einachsigen Sonde durch. Dann wird ein ungefähres Profil des Zahnrads basierend auf den Messresultaten berechnet, um einen Messpfad bzw. -weg für eine abtastende Messung abzuleiten. Nachfolgend wird der Fühler der Messmaschine auf einen abtastenden Fühler ausgetauscht, um das Profil des Zahnrads durch die abtastende bzw. scannende Messung zu messen.
Jedoch erfordert die typische Messmaschine, wie sie in der Literaturstelle 1 geoffenbart ist, zwei untersuchende Messprozeduren und einen Austausch des einachsigen Fühlers durch den abtastenden Fühler. Demgemäß steigt die für den Messprozess erforderliche Zeit in nachteiliger Weise an.
Demgegenüber kann eine autonome abtastende bzw. scannende Messung, in welcher die abtastende bzw. scannende Messung durchgeführt wird, während ein Kontaktstück des Fühlers in Kontakt mit dem Werkstück eines unbekannten Profils bei einer konstanten Schiebe- bzw. Druckgröße gebracht wird, anwendbar sein. In diesem Fall ist es nicht notwendig, den Fühler bzw. die Sonde auszutauschen. Jedoch erfordert die autonome abtastende Messung, in welcher der Fühler notwendigerweise das Profil des Werkstücks misst, während die Schiebegröße gegen das Werkstück des unbekannten Profils konstant gehalten wird, dass eine Messgeschwindigkeit reduziert werden muss, um den Fühler davon abzuhalten, von dem Werkstück getrennt zu werden oder übermäßig gegen dieses gedrückt bzw. geschoben bzw. gestoßen zu werden. Demgemäß bringt die autonome abtastende Messung auch einen Anstieg in der Zeit mit sich, welche für den Messprozess erforderlich ist.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Unter Berücksichtigung des Obigen ist es ein Ziel bzw. Gegenstand der Erfindung, eine Profilmessmaschine und ein Profilmessverfahren zur Verfügung zu stellen, welche fähig sind, rasch eine Profilmessung an einem Werkstück durchzuführen, welches teilweise ein unbekanntes Profil aufweist.
Eine Profilmessmaschine gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung ist konfiguriert bzw. aufgebaut, um ein Profil eines Werkstücks zu messen, welches eine Vielzahl von Abschnitten mit bekanntem Profil beinhaltet, deren Profile bekannt sind, wobei die Abschnitte mit bekanntem Profil zyklisch über jeweilige Abschnitte mit unbekanntem Profil angeordnet sind, deren Profile nicht bekannt sind, wobei die Profilmessmaschine beinhaltet: einen abtastenden Fühler, welcher ein Kontaktstück beinhaltet, welches konfiguriert ist, um in Kontakt mit dem Werkstück zu sein; einen Antriebsmechanismus, welcher konfiguriert ist, um den abtastenden Fühler zu bewegen; eine autonome abtastende Messeinheit, welche konfiguriert ist, um den Antriebsmechanismus zu regeln bzw. zu steuern, um eine autonome abtastende Messung durchzuführen, in welcher der abtastende Fühler entlang des Werkstücks bewegt wird, um das Profil des Werkstücks zu messen, während der abtastende Fühler gegen das Werkstück durch eine vorbestimmte Schiebe- bzw. Druckgröße gedrückt bzw. gepresst wird; eine Messpfad-Berechnungseinrichtung, welche konfiguriert ist, um einen Bewegungspfad bzw. -weg des abtastenden Fühlers für ein Durchführen einer abtastenden Messung auf dem Werkstück zu berechnen; und eine einen Nennwert abtastende Messeinheit, welche konfiguriert ist, um den Antriebsmechanismus zu regeln bzw. zu steuern, um eine einen Nennwert abtastende Messung durchzuführen, in welcher der abtastende Fühler entlang des Bewegungspfads bewegt wird, um das Profil des Werkstücks zu messen, wobei die Messpfad-Berechnungseinrichtung konfiguriert ist, um den Bewegungspfad für das Werkstück basierend auf Messresultaten von wenigstens einem der Abschnitte mit unbekanntem Profil, welche durch die autonome abtastende Messeinheit gemessen werden, und Designdaten der Abschnitte mit bekanntem Profil zu berechnen.
In der Profilmessmaschine gemäß dem obigen Aspekt der Erfindung wird die autonome abtastende bzw. scannende Messung durch die autonome abtastende Messeinheit bzw. Einheit der autonomen abtastenden Messung an den Abschnitten mit unbekanntem Profil durchgeführt. Die Messpfad-Berechnungseinrichtung ist konfiguriert, um den Bewegungspfad bzw. -weg basierend auf den Messresultaten der Abschnitte mit unbekanntem Profil, welche durch die autonome abtastende Messeinheit gemessen werden, und den Designdaten der Abschnitte mit bekanntem Profil zu berechnen. Demgemäß kann die einen Nennwert abtastende Messeinheit die einen Nennwert abtastende Messung an der Gesamtheit des Werkstücks durchführen, selbst wenn das Werkstück die Abschnitte mit unbekanntem Profil beinhaltet. Zu dieser Zeit bzw. hierbei ist es nicht erforderlich, die untersuchende Messung unter Verwendung eines einachsigen Fühlers an den Abschnitten mit unbekanntem Profil wie in typischen Messmaschinen durchzuführen, wodurch die Notwendigkeit für ein Austauschen der Fühler bzw. Sonden eliminiert wird. Demgemäß kann das Werkstück rasch ver- bzw. gemessen werden. Weiters ist, wenn die Gesamtheit des Messstücks durch die autonome abtastende Messung gemessen wird, die Messgeschwindigkeit beschränkt bzw. begrenzt. Im Gegensatz dazu ist es in dem obigen Aspekt der Erfindung nur notwendig, die autonome abtastende Messung nur an einem Teil der Abschnitte mit unbekanntem Profil durchzuführen, und der Rest der Abschnitte wird durch die den Nennwert abtastende Messung gemessen. Demgemäß kann die Zeit, welche für die Messung erforderlich ist, im Vergleich mit dem Fall reduziert werden, in welchem die Gesamtheit des Werkstücks durch die autonome abtastende Messung gemessen wird.
In der Profilmessmaschine gemäß dem obigen Aspekt ist es bevorzugt, dass die autonome abtastende Messeinheit konfiguriert ist, um die autonome abtastende Messung an einem der Abschnitte mit unbekanntem Profil durchzuführen, und es ist die Messpfad-Berechnungseinrichtung konfiguriert, um den Bewegungspfad basierend auf den Messresultaten des einen der Abschnitte mit unbekanntem Profil und den Designdaten der Abschnitte mit bekanntem Profil zu berechnen.
In der obigen Anordnung ist es nur notwendig, die autonome abtastende Messung nur an einem der Mehrzahl von Abschnitten mit unbekanntem Profil durchzuführen. Derart können die Zeit, welche für die autonome abtastende Messung erforderlich ist, und demgemäß die Zeit, welche für die Profilmessung der Gesamtheit des Werkstücks erforderlich ist, reduziert werden.
Eine Profilmessmaschine gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung ist konfiguriert, um ein Profil eines Werkstücks zu messen, welches eine Vielzahl von Abschnitten mit bekanntem Profil beinhaltet, deren Profile bekannt sind, wobei die Abschnitte mit bekanntem Profil zyklisch über jeweilige Abschnitte mit unbekanntem Profil angeordnet sind, deren Profile nicht bekannt sind, wobei die Profilmessmaschine beinhaltet: einen abtastenden Fühler, welcher ein Kontaktstück beinhaltet, welches konfiguriert ist, um in Kontakt mit dem Werkstück zu sein; einen Antriebsmechanismus, welcher konfiguriert ist, um den abtastenden Fühler zu bewegen; eine autonome abtastende Messeinheit, welche konfiguriert ist, um den Antriebsmechanismus zu regeln bzw. zu steuern, um eine autonome abtastende Messung durchzuführen, in welcher der abtastende Fühler entlang des Werkstücks bewegt wird, um das Profil des Werkstücks zu messen, während der abtastende Fühler gegen das Werkstück durch eine vorbestimmte Schiebe- bzw. Druckgröße gedrückt wird; eine Messpfad-Berechnungseinrichtung, welche konfiguriert ist, um einen Bewegungspfad bzw. -weg des abtastenden Fühlers zu berechnen, wenn eine abtastende Messung auf bzw. an dem Werkstück durchgeführt wird; und eine einen Nennwert abtastende Messeinheit, welche konfiguriert ist, um den Antriebsmechanismus zu regeln bzw. zu steuern, um eine einen Nennwert abtastende Messung durchzuführen, in welcher der abtastende Fühler entlang des Bewegungspfads bewegt wird, um das Profil des Werkstücks zu messen, in welcher die Messpfad-Berechnungseinrichtung konfiguriert ist, um den Bewegungspfad für das Werkstück basierend auf Messresultaten einer Kombination von wenigstens einem der Abschnitte mit bekanntem Profil und wenigstens einem der Abschnitte mit unbekanntem Profil zu berechnen, welche durch die autonome abtastende Messeinheit gemessen werden.
In der Profilmessmaschine gemäß dem obigen Aspekt der Erfindung wird die autonome abtastende Messung durch die autonome abtastende Messeinheit bzw. Einheit der autonomen abtastenden Messung an einem Teil der Abschnitte mit unbekanntem Profil und der Abschnitte mit bekanntem Profil durchgeführt. Die Messpfad-Berechnungseinrichtung ist konfiguriert, um den Bewegungspfad bzw. -weg basierend auf den Messresultaten des Abschnitts (der Abschnitte) mit unbekanntem Profil und des Abschnitts (der Abschnitte) mit bekanntem Profil zu berechnen, welche durch die autonome abtastende Messeinheit gemessen werden. Demgemäß kann auf dieselbe Weise wie der obige erste Aspekt die den Nennwert abtastende Messeinheit in dem zweiten Aspekt der Erfindung die den Nennwert abtastende Messung an der Gesamtheit des Werkstücks, beinhaltend die Abschnitte mit unbekanntem Profil, durchführen. Demgemäß kann die Zeit, welche für die Messung erforderlich ist, reduziert werden. Weiters kann der Bewegungspfad in dem zweiten Aspekt der Erfindung berechnet werden, selbst wenn die Designdaten für die Abschnitte mit bekanntem Profil nicht verfügbar sind.
In der Profilmessmaschine gemäß dem obigen Aspekt ist es bevorzugt, dass die autonome abtastende Messeinheit konfiguriert ist, um die autonome abtastende Messung an einem Paar von einem der Abschnitte mit unbekanntem Profil und einem der Abschnitte mit bekanntem Profil durchzuführen, und es ist die Messpfad-Berechnungseinrichtung konfiguriert, um den Bewegungspfad basierend auf den Messresultaten des Paars von einem der Abschnitte mit unbekanntem Profil und einem der Abschnitte mit bekanntem Profil zu berechnen.
In der obigen Anordnung ist es nur notwendig, die autonome abtastende Messung nur an einer der Kombinationen der Mehrzahl von Abschnitten mit unbekanntem Profil und von Abschnitten mit bekanntem Profil durchzuführen. Derart können die Zeit, welche für die autonome abtastende Messung erforderlich ist, und demgemäß die Zeit, welche für die Profilmessung der Gesamtheit des Werkstücks erforderlich ist, reduziert werden.
In der Profilmessmaschine gemäß dem obigen ersten und zweiten Aspekt ist es bevorzugt, dass die den Nennwert abtastende Messeinheit konfiguriert ist, um ein Messfehlersignal auszugeben, wenn die Schiebegröße des abtastenden Fühlers außerhalb eines vorbestimmten tolerierbaren Bereichs in der Messung entlang des Bewegungspfads liegt, und die autonome abtastende Messeinheit konfiguriert ist, um die autonome abtastende Messung wiederum durchzuführen, wenn das Messfehlersignal ausgegeben wird.
In der obigen Anordnung wird das Messfehlersignal ausgegeben, wenn ein Messfehler während der den nominalen Wert bzw. Nennwert abtastenden Messung auftritt, worauf die autonome abtastende Messung durch die autonome abtastende Messeinheit wiederum durchgeführt wird. In der Profilmessmaschine des ersten Aspekts wird beispielsweise, wenn der Messfehler während der den Nennwert abtastenden Messung auftritt, die autonome abtastende Messung wiederum an einem Teil der Abschnitte mit unbekanntem Profil durchgeführt. In der Profilmessmaschine des zweiten Aspekts wird, wenn das Messfehlersignal während der den Nennwert abtastenden Messung ausgegeben wird, die autonome abtastende Messung wiederum an einem Teil der Abschnitte mit unbekanntem Profil und der Abschnitte mit bekanntem Profil durchgeführt. Derart wird der Bewegungspfad wiederum durch die Messpfad-Berechnungseinrichtung berechnet. Demgemäß ist es für die den Nennwert abtastende Messeinheit nur erforderlich, die den Nennwert abtastende Messung in Übereinstimmung dem neuerlich berechneten Bewegungspfad durchzuführen. Derart kann eine rasche Messung, welche nicht durch das Messfehlersignal unterbrochen ist bzw. wird, durch die autonome abtastende Messung und die den Nennwert abtastende Messung durchgeführt werden, während die Messgenauigkeit beibehalten wird.
Ein Profilmessverfahren gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung ist konfiguriert, um ein Profil eines Werkstücks unter Verwendung einer Profilmessmaschine zu messen, beinhaltend: einen abtastenden Fühler, welcher ein Kontaktstück beinhaltet, welches konfiguriert ist, um in Kontakt mit dem Werkstück zu sein; und einen Antriebsmechanismus, welcher konfiguriert ist, um den abtastenden Fühler zu bewegen, wobei das Werkstück eine Mehrzahl von Abschnitten mit bekanntem Profil umfasst, deren Profile bekannt sind, wobei die Abschnitte mit bekanntem Profil zyklisch über jeweilige Abschnitte mit unbekanntem Profil angeordnet sind, deren Profile unbekannt sind, wobei das Profilmessverfahren beinhaltet: einen Schritt einer autonomen abtastenden Messung eines Regelns bzw. Steuerns des Antriebsmechanismus, um eine autonome abtastende Messung durchzuführen, in welcher das Profil des Werkstücks durch ein Bewegen des abtastenden Fühlers entlang des Werkstücks gemessen wird, während der abtastende Fühler gegen das Werkstück durch eine vorbestimmte Schiebe- bzw. Druckgröße gedrückt bzw. gepresst wird; einen Bewegungspfad-Berechnungsschritt, in welchem ein Bewegungspfad des abtastenden Fühlers, wenn eine abtastende Messung an dem Werkstück durchgeführt wird, berechnet wird; und einen Schritt einer einen Nennwert abtastenden Messung eines Regelns bzw. Steuerns des Antriebsmechanismus, um eine einen Nennwert abtastende Messung durchzuführen, in welcher der abtastende Fühler entlang des Bewegungspfads bewegt wird, um das Profil des Werkstücks zu messen, wobei in dem den Messpfad berechnenden Schritt der Bewegungspfad für das Werkstück basierend auf Messresultaten von wenigstens einem der Abschnitte mit unbekanntem Profil, welche in dem Schritt der autonomen abtastenden Messung gemessen werden, und Designdaten der Abschnitte mit bekanntem Profil berechnet wird.
In dem obigen Aspekt der Erfindung wird, auf dieselbe Weise wie in dem ersten Aspekt, die autonome abtastende Messung nur an einem Teil der Abschnitte mit unbekanntem Profil durchgeführt, und es wird der Bewegungspfad für ein Durchführen der den Nennwert abtastenden Messung basierend auf den Messresultaten der autonomen abtastenden Messung berechnet. Demgemäß kann, auf dieselbe Weise wie der erste Aspekt der Erfindung, die Zeit, welche für die Messung erforderlich ist, signifikant im Vergleich zu dem Fall reduziert werden, in welchem die Gesamtheit des Messstücks durch die autonome abtastende Messung gemessen wird.
Ein Profilmessverfahren gemäß einem vierten Aspekt der Erfindung ist konfiguriert, um ein Profil eines Werkstücks unter Verwendung einer Profilmessmaschine zu messen, beinhaltend: einen abtastenden Fühler, welcher ein Kontaktstück beinhaltet, welches konfiguriert ist, um in Kontakt mit dem Werkstück zu sein; und einen Antriebsmechanismus, welcher konfiguriert ist, um den abtastenden Fühler zu bewegen, wobei das Werkstück eine Mehrzahl von Abschnitten mit bekanntem Profil umfasst, deren Profile bekannt sind, wobei die Abschnitte mit bekanntem Profil zyklisch über jeweilige Abschnitte mit unbekanntem Profil angeordnet sind, deren Profile unbekannt sind, wobei das Profilmessverfahren beinhaltet: einen Schritt einer autonomen abtastenden Messung eines Regelns bzw. Steuerns des Antriebsmechanismus, um eine autonome abtastende Messung durchzuführen, in welcher das Profil des Werkstücks durch ein Bewegen des abtastenden Fühlers entlang des Werkstücks gemessen wird, während der abtastende Fühler gegen das Werkstück durch eine vorbestimmte Schiebe- bzw. Druckgröße gedrückt bzw. gepresst wird; einen Bewegungspfad-Berechnungsschritt, in welchem ein Bewegungspfad des abtastenden Fühlers, wenn eine abtastende Messung an dem Werkstück durchgeführt wird, berechnet wird; und einen Schritt einer einen Nennwert abtastenden Messung eines Regelns bzw. Steuerns des Antriebsmechanismus, um eine einen Nennwert abtastende Messung durchzuführen, in welcher der abtastende Fühler entlang des Bewegungspfads bewegt wird, um das Profil des Werkstücks zu messen, wobei in dem Messpfad-Berechnungsschritt der Bewegungspfad für das Werkstück basierend auf Messresultaten einer Kombination von einem der Abschnitte mit bekanntem Profil und einem der Abschnitte mit unbekanntem Profil berechnet wird, welche in dem Schritt der autonomen abtastenden Messung gemessen werden.
In dem obigen Aspekt der Erfindung wird, auf dieselbe Weise wie der zweite Aspekt, die autonome abtastende Messung nur an einem Teil der Kombinationen der Abschnitte mit unbekanntem Profil und der Abschnitte mit bekanntem Profil durchgeführt, und es wird der Messpfad für ein Durchführen der den Nennwert abtastenden Messung basierend auf den Messresultaten der autonomen abtastenden Messung berechnet. Demgemäß kann, auf dieselbe Weise wie in dem zweiten Aspekt der Erfindung, die Zeit, welche für die Messung erforderlich ist, signifikant verglichen mit dem Fall reduziert werden, in welchem die Gesamtheit des Werkstücks durch die autonome abtastende Messung gemessen wird. Weiters kann eine genaue Profilmessung an einem Werkstück, welches Abschnitte mit unbekanntem Profil und Abschnitte mit bekanntem Profil beinhaltet, selbst in der Abwesenheit von jeglichen Designdaten durchgeführt werden.
Gemäß den obigen Aspekten der Erfindung ist es nicht notwendig, die untersuchende Messung unter Verwendung eines einachsigen Fühlers bzw. einer einachsigen Sonde an den Abschnitten mit unbekanntem Profil wie in typischen Messmaschinen durchzuführen, wodurch das Erfordernis für ein Tauschen der Fühler eliminiert wird. Demgemäß kann die Arbeit rasch vermessen werden. Weiters können, obwohl die Messgeschwindigkeit beschränkt bzw. begrenzt ist, wenn die Gesamtheit des Werkstücks durch die autonome abtastende Messung ge- bzw. vermessen wird, die obigen Aspekte der Erfindung, in welchen die autonome abtastende Messung nur an einem Teil der Abschnitte mit unbekanntem Profil erforderlich ist und der Rest der Abschnitte durch die den Nennwert abtastende Messung gemessen wird, beträchtlich die Zeit, welche für die Messung erforderlich ist, verglichen mit einem Fall reduzieren, in welchem die autonome abtastende Messung an der Gesamtheit des Werkstücks durchgeführt wird.
Figurenliste

1 ist eine perspektivische Ansicht, welche eine gesamte Struktur einer Profilmessmaschine gemäß einer ersten beispielhaften Ausführungsform zeigt.
2 ist ein Blockdiagramm, welches eine funktionale Anordnung der Profilmessmaschine gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform zeigt.
3 illustriert eine Kontur eines Zahnrads, welches ein Beispiel eines Werkstücks gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform ist.
4 ist ein Flussdiagramm, welches ein Profilmessverfahren gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform zeigt.
5 ist ein Flussdiagramm eines Profilmessverfahrens gemäß einer zweiten beispielhaften Ausführungsform.

BESCHREIBUNG VON (EINER) AUSFÜHRUNGSFORM(EN)
Erste beispielhafte Ausführungsform
Eine erste beispielhafte Ausführungsform der Erfindung wird unten beschrieben werden.
1 ist eine perspektivische Ansicht, welche eine gesamte Struktur einer Profilmessmaschine 100 gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform zeigt. 2 ist ein Blockdiagramm, welches eine funktionale Anordnung der Profilmessmaschine 100 gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform zeigt.
Wie dies in 1 gezeigt ist, beinhaltet die Profilmessmaschine 100 einen Messmaschinenkörper 1 und eine Regel- bzw. Steuereinrichtung bzw. einen Controller 2. Der Messmaschinenkörper 1 und die Regel- bzw. Steuereinrichtung 2 sind beispielsweise durch ein Kabel 3 verbunden. Es sollte festgehalten bzw. angemerkt werden, dass eine zusätzliche Vorrichtung (z.B. eine Bewegungs-Regel- bzw. -Steuereinrichtung) zwischen dem Messmaschinenkörper 1 und der Regel- bzw. Steuereinrichtung 2 zwischengeschaltet sein bzw. werden kann. Weiters können der Messmaschinenkörper 1 und die Regel- bzw. Steuereinrichtung 2 kommunizierend durch eine drahtlose Verbindung oder dgl. anstelle des Kabels 3 verbunden sein bzw. werden.
Struktur des Messmaschinenkörpers 1
Der Messmaschinenkörper 1 beinhaltet, wie dies beispielsweise in 1 gezeigt ist, eine Bühne 11, einen abtastenden bzw. scannenden Fühler 12 und einen Antriebsmechanismus 13, welcher den abtastenden Fühler bzw. die abtastende Sonde 12 in einer bewegbaren Weise hält.
Spezifisch beinhaltet die Bühne 11, welche ein Tisch ist, welcher über eine Anti-Vibrations-Basis oder dgl. angeordnet ist, eine horizontale Oberfläche (welche eine XY Ebene definiert), welche konfiguriert ist, um ein Werkstück W aufzunehmen.
Ein Y-Antriebsmechanismus 131, welcher ein Teil des Antriebsmechanismus 13 ist, ist auf einem Ende der Bühne 11 (beispielsweise einem +X Ende in dem in 1 gezeigten Beispiel) vorgesehen.
Der Antriebsmechanismus 13 beinhaltet beispielsweise einen Y-Antriebsmechanismus 131, einen ersten Abstützträger bzw. -balken 132A, einen zweiten Abstützträger 132B, einen Träger bzw. Balken 133, eine X-Schiebeeinrichtung bzw. einen X-Schieber 134 und eine Z-Schiebeeinrichtung bzw. einen Z-Schieber 135, wie dies in 1 gezeigt ist.
Der Y-Antriebsmechanismus 131 hält den ersten Abstützträger bzw. die erste Trägerabstützung 132A und bewegt den ersten Abstützträger 132A entlang einer Y-Richtung. Der Y-Antriebsmechanismus 131 beinhaltet eine Antriebsquelle (nicht gezeigt), eine Antriebsübertragung bzw. ein Antriebsgetriebe, welche(s) durch eine Antriebskraft der Antriebsquelle angetrieben wird, um den ersten Abstütz- bzw. Supportträger 132A in der Y-Richtung zu bewegen, und eine Y-Skala, welche konfiguriert ist, um eine Verschiebung bzw. Verlagerung in der Y-Richtung zu detektieren.
Der erste Abstützträger 132A, welcher vertikal an dem Y-Antriebsmechanismus 131 vorgesehen ist, ist in der Y-Richtung durch den Y-Antriebsmechanismus 131 bewegbar.
Der zweite Abstützträger 132B ist parallel zu dem ersten Abstützträger 132A. Ein Luftlager ist zwischen dem zweiten Abstützträger 132B und der Bühne 11 zwischengeschaltet, so dass der zweite Abstützträger 132B in der Y-Richtung relativ zu der Bühne 11 bewegbar ist, ohne durch einen Reibungswiderstand beeinflusst bzw. beeinträchtigt zu sein.
Der Träger bzw. Balken 133, welcher einen Bereich zwischen dem ersten Abstützträger 132A und dem zweiten Abstützträger bzw. der zweiten Trägerabstützung 132B überbrückt, ist ein Träger- bzw. Balkenglied parallel zu der X-Richtung. Der Träger 133 ist mit dem X-Schieber 134 und einem X-Antriebsmechanismus 133A versehen.
Der X-Antriebsmechanismus 133A beinhaltet beispielsweise eine Antriebsquelle (nicht gezeigt), eine Antriebsübertragung bzw. ein Antriebsgetriebe, welche(s) durch eine Antriebskraft der Antriebsquelle angetrieben ist bzw. wird, um den X-Schieber 134 in der X-Richtung zu bewegen, und eine X-Skala bzw. einen X-Maßstab, welche(r) konfiguriert ist, um eine Verschiebung bzw. Verlagerung in der X-Richtung zu detektieren.
Der X-Schieber 134 beinhaltet einen Z-Antriebsmechanismus 134A, welcher den Z-Schieber 135 in einer Weise hält, welcher in einer Z-Richtung bewegbar ist, und treibt den Z-Schieber 135 in der Z-Richtung an. Der Z-Antriebsmechanismus 134A beinhaltet beispielsweise eine Antriebsquelle (nicht gezeigt), eine Antriebsübertragung, welche durch eine Antriebskraft der Antriebsquelle angetrieben ist bzw. wird, um den Z-Schieber 135 in der Z-Richtung zu bewegen, und eine Z-Skala, welche konfiguriert ist, um eine Verschiebung bzw. Verlagerung in der Z-Richtung zu detektieren.
Der abtastende Fühler bzw. die abtastende Sonde 12 ist an einem Ende des Z-Schiebers 135 fixiert.
Der abtastende Fühler 12 beinhaltet einen Fühler- bzw. Sondenkörper (nicht gezeigt), welcher an dem Z-Schieber 135 festgelegt ist, und einen Stift 121, welcher lösbar an dem Fühlerkörper festgelegt ist. Eine Spitzenkugel 122 (Kontaktstück) in der Form beispielsweise einer Kugel ist an einem Ende des Stifts 121 vorgesehen. Ein Verschiebungs- bzw. Verlagerungsdetektor, welcher konfiguriert ist, um ein Schiebeausmaß bzw. eine Druckgröße der Spitzenkugel 122 in der X-, Y- und Z-Richtung zu detektieren, ist in dem Fühlerkörper vorgesehen.
In dem Messmaschinenkörper 1 detektiert, wenn die Spitzenkugel 122 in Kontakt mit dem Werkstück W gebracht wird, welches auf der Bühne 11 angeordnet ist, um die Spitzenkugel 122 von einer Referenz- bzw. Bezugsposition (Ruheposition) um ein vorbestimmtes Druck- bzw. Schiebeausmaß zu drücken bzw. zu stoßen, der Verlagerungsdetektor das Schiebeausmaß bzw. die Druckgröße in der X-, Y- und Z-Richtung (d.h. XYZ Koordinaten der Spitzenkugel 122 (Verschiebung bzw. Verlagerung von der Bezugsposition)) und gibt die detektierten Koordinaten an die Regel- bzw. Steuereinrichtung 2 aus.
Die Skalen, welche für den Y-Antriebsmechanismus 131, den X-Antriebsmechanismus 133A und den Z-Antriebsmechanismus 134A des Messmaschinenkörpers 1 vorgesehen sind, sind jeweils konfiguriert, um die Verschiebungen in der X-, Y- und Z-Richtung durch den Antriebsmechanismus 13 zu detektieren und die Verschiebungen zu der Regel- bzw. Steuereinrichtung 2 auszugeben.
Der Messmaschinenkörper 1 gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform beinhaltet eine Messmaschinen-Regel- bzw. -Steuereinrichtung bzw. einen Messmaschinen-Controller 14, wie dies in 2 gezeigt ist. Die Messmaschinen-Regel- bzw. -Steuereinrichtung 14, welche als ein Mikrocomputer und dgl. verkörpert ist bzw. wird, ist konfiguriert, um einen Betrieb des Messmaschinenkörpers 1 zu regeln bzw. zu steuern.
Spezifisch dient die Messmaschinen-Regel- bzw. -Steuereinrichtung 14 als eine Messungs-Umschalteinrichtung 141, eine einen Nennwert abtastende Messeinheit 142 bzw. Einheit einer einen Nennwert abtastenden Messung und eine autonome abtastende Messeinheit 143 bzw. Einheit einer autonomen abtastenden Messung, wie dies in 2 gezeigt ist.
Die Messungs-Umschalteinrichtung 141 ist konfiguriert, um den Betrieb bzw. die Betätigung des Messmaschinenkörpers 1 in Antwort auf einen Regel- bzw. Steuerbefehl von der Regel- bzw. Steuereinrichtung 2 umzuschalten. Spezifisch ist die Messungs-Umschalteinrichtung 141 konfiguriert, um ein Ein/Aus eines Flags eines autonomen Abtastens zu regeln bzw. zu steuern.
Die den Nennwert abtastende Messeinheit 142 ist konfiguriert, um eine einen Nennwert abtastende Messung bzw. Nennwert-Scanmessung an dem Wertstück W durchzuführen, wenn das Flag des autonomen Abtastens auf Aus durch die Messungs-Umschalteinrichtung 141 eingestellt bzw. festgelegt wurde. Die den Nennwert abtastende Messeinheit 142 ist konfiguriert, um den Messpfad bzw. -weg von der Regel- bzw. Steuereinrichtung 2 zu erhalten bzw. zu empfangen und die den Nennwert abtastende Messung an dem Werkstück W durch ein Bewegen des abtastenden Fühlers 12 in Übereinstimmung mit dem erhaltenen Messpfad durchzuführen.
Weiters ist die den Nennwert abtastende Messeinheit 142 konfiguriert, um ein Messfehlersignal auszugeben, wenn die Schiebe- bzw. Druckgröße der Spitzenkugel 122 des abtastenden Fühlers 12 außerhalb eines vorbestimmten tolerierbaren Bereichs ist bzw. liegt, während die den Nennwert abtastende Messung durchgeführt wird. Spezifisch wird das Messfehlersignal ausgegeben, wenn der Verlagerungsdetektor detektiert, dass die Druckgröße eine vorbestimmte obere Grenze übersteigt bzw. überschreitet, oder keine Druck- bzw. Schiebegröße aufgrund einer Trennung der Spitzenkugel 122 von dem Werkstück W detektiert.
Die Messungs-Umschalteinrichtung 141 ist konfiguriert, um das Flag eines autonomen Abtastens einzuschalten, wenn das Messfehlersignal ausgegeben wird.
Die autonome abtastende Messeinheit 143 ist konfiguriert, um eine autonome abtastende Messung an dem Werkstück W durchzuführen, wenn das Flag eines autonomen Abtastens auf Ein durch die Messungs-Umschalteinrichtung 141 eingestellt bzw. festgelegt wurde. Die autonome abtastende Messeinheit 143 ist konfiguriert, um eine autonome abtastende Messung durchzuführen, in welcher die Spitzenkugel 122 gegen das Werkstück W gedrückt bzw. gepresst wird, so dass das Schiebe- bzw. Druckausmaß des abtastenden Fühlers 12 einen vorbestimmten konstanten Wert erreicht und die Messung durchgeführt wird, während das Schiebeausmaß bzw. die Druckgröße des abtastenden Fühlers 12 bei dem vorbestimmten konstanten Wert beibehalten wird. In der autonomen abtastenden Messung ist der Messpfad basierend auf Designdaten nicht erforderlich. Jedoch ist, um das Schiebe- bzw. Druckausmaß bei dem konstanten Wert beizubehalten, eine Bewegungsgeschwindigkeit des abtastenden Fühlers 12 signifikant beschränkt.
Anordnung der Regel- bzw. Steuereinrichtung 2
Die Regel- bzw. Steuereinrichtung bzw. der Controller 2, welche(r) beispielsweise durch einen Computer (z.B. einen Personal Computer) bereitgestellt wird, ist konfiguriert bzw. aufgebaut, um einen Messbefehl an den Messmaschinenkörper 1 auszugeben und Messresultate an dem Werkstück W zu evaluieren bzw. auszuwerten, welche von dem Messmaschinenkörper 1 erhalten werden.
Spezifisch beinhaltet die Regel- bzw. Steuereinrichtung 2 eine Speichereinrichtung, welche durch einen Speicher und dgl. zur Verfügung gestellt wird, und eine arithmetische bzw. Recheneinheit, welche durch eine CPU (zentrale Be- bzw. Verarbeitungseinheit) und dgl. bereitgestellt wird. Dann dient die arithmetische Einheit, welche ein Softwareprogramm liest und ablaufen lässt, welches in dem Speicher gespeichert ist, als eine Designdaten-Erfassungseinrichtung 21, eine Messverfahren-Erfassungseinrichtung 22, eine Messpfad-Berechnungseinrichtung 23, eine Messresultat-Berechnungseinrichtung 24, eine Messresultat-Auswerteeinrichtung 25, eine Messresultat-Ausgabeeinheit 26 und dgl., wie dies in 2 gezeigt ist.
Die Designdaten-Erfassungseinrichtung 21 ist konfiguriert, um die Designdaten des Werkstücks W zu erfassen bzw. zu erhalten, welche durch einen Benutzer eingegeben werden. Die Designdaten können von einem Speichermedium (z.B. einem optischen Speichermedium) oder durch eine Kommunikations- bzw. Verbindungsleitung (z.B. das Internet) erfasst bzw. erhalten werden.
Die Messverfahren-Erfassungseinrichtung 22 ist konfiguriert, um das Messverfahren zu erhalten bzw. zu erfassen, welches durch den Benutzer festgelegt wird. In der ersten beispielhaften Ausführungsform wird, wenn das Werkstück W ein Objekt bzw. Gegenstand ist, welches(r) ein vorbestimmtes Profil aufweist (z.B. ein Ritzel bzw. Zahnrad), eine zusammengesetzte Messung durchgeführt, welche eine Kombination der autonomen abtastenden Messung und der den Nennwert abtastenden Messung ist. Die Details des Profilmessverfahrens werden später beschrieben werden. Demgemäß kann das Messverfahren alternativ durch den Benutzer in der ersten beispielhaften Ausführungsform entwickelt sein bzw. werden. In diesem Fall erhält bzw. erfasst die Messverfahren-Erfassungseinrichtung 22 das Messverfahren basierend auf einem Eingabevorgang durch den Benutzer. Demgemäß kann ein Profil eines Zahnrads nur durch die den Nennwert abtastende Messung oder nur durch die autonome abtastende Messung gemessen werden.
Die Messpfad-Berechnungseinrichtung 23 ist konfiguriert, um einen Bewegungspfad (Messpfad bzw. -weg) des abtastenden Fühlers 12 zu berechnen, wenn die den Nennwert abtastende Messung durchgeführt wird. Beispielsweise berechnet, wenn die Profilmessung des Werkstücks W nur durch die den Nennwert abtastende Messung durchgeführt wird, die Messpfad-Berechnungseinrichtung 23 den Messpfad basierend auf den Designdaten des Werkstücks W, welche durch die Designdaten-Erfassungseinrichtung 21 erfasst wurden. Alternativ berechnet, wenn das Werkstück W ein Gegenstand (z.B. ein Zahnrad) ist, welcher ein vorbestimmtes Profil aufweist, und die Profilmessung unter Verwendung sowohl der autonomen abtastenden Messung als auch der den Nennwert abtastenden Messung durchgeführt wird, die Messpfad-Berechnungseinrichtung 23 den Messpfad unter Verwendung, zusätzlich zu den Designdaten, der Messresultate, welche durch die autonome abtastende Messung erhalten bzw. erfasst werden.
Die Messresultat-Berechnungseinrichtung 24 ist konfiguriert, um das Profil des Werkstücks W basierend auf den Messdaten, welche von dem Messmaschinenkörper 1 erhalten werden, zu bestimmen (d.h. den Verschiebungen bzw. Verlagerungen des abtastenden Fühlers 12 in der X-, Y- und Z-Richtung, welche durch die Y-Skala, die X-Skala und die Z-Skala jeweils gemessen werden, und die Schiebe- bzw. Druckgröße der Spitzenkugel 122 in der X-, Y- und Z-Richtung, welche durch den Verlagerungsdetektor detektiert wird.
Die Messresultat-Evaluierungs- bzw. -Auswerteeinrichtung 25 ist konfiguriert, um die Messresultate auszuwerten bzw. zu evaluieren, welche durch die Messresultat-Berechnungseinrichtung 24 bestimmt wurden. Spezifisch ist die Messresultat-Auswerteeinrichtung 25 konfiguriert, um zu beurteilen, ob die Messdaten abnormal sind.
Die Messresultat-Ausgabeeinheit 26 ist konfiguriert, um die Messresultate basierend auf den Resultaten der Auswertung bzw. Beurteilung durch die Messresultat-Auswerteeinrichtung 25 auszugeben. Beispielsweise zeigt die Messresultat-Ausgabeeinheit 26 Messresultate auf einer Monitorvorrichtung an, welche mit der Regel- bzw. Steuereinrichtung 2 verbunden ist, und/oder druckt die Messresultate mit einem Drucker aus, welcher mit der Regel- bzw. Steuereinrichtung 2 verbunden ist.
Profilmessverfahren
Als nächstes wird ein Profilmessverfahren unter Verwendung der Profilmessmaschine 100 unten beschrieben werden.
Die Profilmessmaschine 100 gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform, welche konfiguriert ist, um Profile einer Vielzahl von Gegenständen als dem Werkstück W zu messen, ist insbesondere geeignet anwendbar für die Profilmessung des Werkstücks W (z.B. eines Zahnrads), welches einen Abschnitt mit bekanntem Profil, dessen Profil bekannt ist, und einen Abschnitt mit einem unbekannten Profil aufweist, dessen Profil unbekannt ist. Ein Profilmessverfahren für das Werkstück W, welches den oben beschriebenen Abschnitt mit bekanntem Profil und den Abschnitt mit unbekanntem Profil aufweist, welches spezifischer ein Zahnrad ist, wird nachfolgend beschrieben werden.
Das Zahnrad als ein Beispiel des Werkstücks W wird beschrieben werden.
3 illustriert eine Kontur eines Zahnrads 40, welches ein Beispiel des Werkstücks W gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform ist.
Wie dies in 3 gezeigt ist, beinhaltet das Zahnrad 40 eine Vielzahl von Zahnprofil-Abschnitten 41 und eine Vielzahl von Zahnwurzel-Abschnitten 42. Die Zahnprofil-Abschnitte 41 sind zyklisch bei konstanten Intervallen bzw. Abständen angeordnet. Die Zahnwurzel-Abschnitte 42 sind jeweils zwischen benachbarten der Zahnprofil-Abschnitte 41 angeordnet. Das Zahnrad 40 wird üblicherweise unter Verwendung eines Zahnrad-Schneidwerkzeugs hergestellt.
Die Zahnprofil-Abschnitte 41, welche Abschnitte bzw. Bereiche sind, welche mit einem kämmenden Zielobjekt für das Ritzel 40 in Eingriff zu bringen bzw. zu verzahnen sind, sind bzw. werden hoch-genau basierend auf den vorbestimmten Designdaten durch das das Zahnrad schneidende Werkzeug bzw. Zahnrad-Schneidwerkzeug ausgebildet. Mit anderen Worten sind die Zahnprofil-Abschnitte 41 die Abschnitte mit bekanntem Profil, deren Profile bekannt sind.
Im Gegensatz dazu weisen die Zahnwurzel-Abschnitte 42, welche geringfügig unterschiedliche Profile in Abhängigkeit von einem Bearbeitungsprozess des Zahnrads und/oder der Form bzw. Gestalt der Klinge des Zahnrad-Schneidwerkzeugs aufweisen, nicht Profile in Übereinstimmung mit den Designdaten auf. Mit anderen Worten sind die Zahnwurzel-Abschnitte 42 die Abschnitte mit unbekanntem Profil, deren Profile unbekannt sind.
Typischerweise wird kein besonderes Gewicht auf das Profil der Zahnwurzel-Abschnitte 42 in der Profilmessung des Zahnrads 40 unter Verwendung einer Koordinaten-Messmaschine gelegt. Jedoch haben neuere bzw. jüngere Studien gezeigt, dass die Profile der Zahnwurzel-Abschnitte 42 ein wichtiger Faktor für ein Analysieren der Festigkeit des Zahnrads 40 sind. Demgemäß wurde eine genaue Profilmessung der Zahnwurzel-Abschnitte 42, zusätzlich zu den Zahnprofil-Abschnitten 41, als wichtig erachtet.
Jedoch können typische Koordinaten-Messmaschinen nur eine der autonomen abtastenden Messung und der den Nennwert abtastenden Messung auswählen. Wenn das Zahnrad 40 durch die den Nennwert abtastende Messung gemessen wird, kann, da die Profile der Zahnwurzel-Abschnitte 42 unbekannt sind, wie dies oben beschrieben ist, der Fühler- bzw. Sondenweg bzw. -pfad nicht korrekt bestimmt werden. Mit anderen Worten kann die Spitzenkugel 122 in Abhängigkeit von dem Fühler- bzw. Sondenweg übermäßig gegen das Zahnrad 40 gepresst oder von diesem getrennt werden. In einem derartigen Fall wird die Messung unterbrochen. Weiters erfordert die autonome abtastende Messung, in welcher der Abschnitt mit unbekanntem Profil hoch-genau ge- bzw. vermessen werden kann, dass der abtastende Fühler 12 bewegt werden sollte, während das Schiebe- bzw. Druckausmaß innerhalb eines vorbestimmten Bereichs beibehalten wird. Demgemäß ist bzw. wird die Bewegungsgeschwindigkeit des abtastenden Fühlers 12 reduziert, wobei dies in einer längeren Zeit für die Messung resultiert.
Im Gegensatz dazu ist die Profilmessmaschine 100 gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform konfiguriert, um das Profil des Werkstücks W (z.B. des Zahnrads 40) zu messen, welches zyklisch angeordnete Abschnitte mit bekanntem Profil und Abschnitte mit unbekanntem Profil aufweist, in welcher der Bewegungspfad des abtastenden Fühlers 12 bei einem Messen des Zahnrads 40 durch die den Nennwert abtastende Messung basierend auf den Resultaten der autonomen abtastenden Messung der Abschnitte mit unbekanntem Profil und den Designdaten der Abschnitte mit bekanntem Profil berechnet wird. Ein spezifischer Messprozess wird unten beschrieben werden.
4 ist ein Flussdiagramm, welches das Profilmessverfahren gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform zeigt.
Zu Beginn erhält bzw. erfasst die Designdaten-Erfassungseinrichtung 21 der Regel- bzw. Steuereinrichtung 2 die Designdaten des Werkstücks W (des Zahnrads 40) (Schritt S1). In dem Schritt S1 werden die Designdaten durch die Designdaten-Erfassungseinrichtung 21 beispielsweise durch die Betätigung des Benutzers an der Regel- bzw. Steuereinrichtung 2 erhalten, um die Designdaten einzugeben.
Als nächstes berechnet die Messpfad-Berechnungseinrichtung 23 einen nominellen bzw. Nennwert des Zahnrads 40 basierend auf den eingegebenen Designdaten (Schritt S2). Spezifisch wird der Nennwert der Zahnprofil-Abschnitte 41 des Zahnrads basierend auf den Designdaten (z.B. CAD Daten) berechnet.
Nachfolgend wird das Messverfahren für das Werkstück W durch die Messverfahren-Erfassungseinrichtung 22 erhalten bzw. erfasst (Schritt S3). Spezifisch kann der Benutzer eine der (1) autonomen abtastenden Messung, welche durchgeführt wird, wenn die Gesamtheit des Werkstücks W aus den Abschnitten mit unbekanntem Profil besteht, (2) der den Nennwert abtastenden Messung, welche durchgeführt wird, wenn die Gesamtheit des Werkstücks W aus den Abschnitten mit bekanntem Profil besteht, und (3) einer zusammengesetzten Messung auswählen, welche durchgeführt wird, wenn das Werkstück W die Abschnitte mit bekanntem Profil und die Abschnitte mit unbekanntem Profil beinhaltet. Die Messverfahren-Erfassungseinrichtung 22 erfasst das Messverfahren basierend auf dem Eingabevorgang des Benutzers. Es sollte festgehalten bzw. angemerkt werden, dass der Schritt S3, welcher nach dem Schritt S2 in dem Obigen durchgeführt wird, alternativ vor dem Schritt S1 oder dem Schritt S2 durchgeführt werden kann.
Nachfolgend gibt die Messpfad-Berechnungseinrichtung 23 den Messbefehl an den Messmaschinenkörper 1 in Übereinstimmung mit dem Messverfahren aus, welches in dem Schritt S3 erhalten wurde.
Wenn die „autonome abtastende Messung“ in dem Schritt S3 erhalten wird, befielt die Messpfad-Berechnungseinrichtung 23 dem Messmaschinenkörper 1, das Werkstück W durch die autonome abtastende Messung zu messen bzw. zu vermessen. In diesem Fall stellt die Messungs-Umschalteinrichtung 141 der Messmaschinen-Regel- bzw. -Steuereinrichtung 14 das Flag für ein autonomes Abtasten auf „Ein“. Derart führt der Messmaschinenkörper 1 die Profilmessung nur durch die autonome abtastende Messung durch.
Wenn die „den Nennwert abtastende Messung“ in dem Schritt S3 erhalten wird, berechnet die Messpfad-Berechnungseinrichtung 23 den Bewegungspfad des abtastenden Fühlers 12 basierend auf dem Nennwert und gibt den Messbefehl und den Bewegungspfad an den Messmaschinenkörper 1 aus.
Es sollte festgehalten werden, dass die Profilmessung nur durch die autonome abtastende Messung und die Profilmessung nur durch die den Nennwert abtastende Messung, welche dieselben wie diejenigen in dem typischen Profilmessverfahren sind, hierin nicht im Detail erörtert werden.
Wenn die „zusammengesetzte Messung“ in dem Schritt S3 erhalten wird, berechnet die Messpfad-Berechnungseinrichtung 23 den Bewegungspfad des abtastenden Fühlers 12 (Schritt S4: Pfad-Berechnungsschritt).
In dem Schritt S4 (das erste Mal) wird der Bewegungspfad des abtastenden Fühlers 12 basierend auf dem Nennwert berechnet, welcher in dem Schritt S2 berechnet wurde. Mit anderen Worten wird der Bewegungspfad für die Zahnprofil-Abschnitte 41 lediglich basierend auf dem Nennwert des Zahns 41 berechnet.
Als nächstes berechnet die Messpfad-Berechnungseinrichtung 23, ob der Bewegungspfad bestimmt bzw. eindeutig ist (Schritt S5). Spezifisch beurteilt die Messpfad-Berechnungseinrichtung 23, ob der erzeugte bzw. generierte Bewegungspfad einen Abschnitt eines unbekannten Profils beinhaltet. In dem Schritt S4 (das erste Mal) wird nur der Bewegungspfad für die Zahnprofil-Abschnitte 41 berechnet und es wird der Bewegungspfad für den Zahnwurzel-Abschnitt 42 nicht berechnet. Demgemäß ist die Beurteilung der Messpfad-Berechnungseinrichtung 23 in dem Schritt S5 „Nein“.
In Antwort auf die „Nein“ Beurteilung in dem Schritt S5 gibt die Messpfad-Berechnungseinrichtung 23 einen Befehl einer autonomen abtastenden Messung bzw. einen autonomen abtastenden Messbefehl an den Messmaschinenkörper 1 aus. Dann stellt die Messungs-Umschalteinrichtung 141 der Messmaschinen-Regel- bzw. -Steuereinrichtung 14 das Flag eines autonomen Abtastens bzw. das autonome abtastende Flag auf „Ein“, wodurch die Profilmessung für einen der Zahnwurzel-Abschnitte 42 durch die autonome abtastende Messeinheit 143 durchgeführt wird (Schritt S6: autonomer abtastender Messschritt bzw. Schritt einer autonomen abtastenden Messung). Zu dieser Zeit waren Profile von Enden der benachbarten der Zahnprofil-Abschnitte 41 aus dem Nennwert bekannt, welcher in dem Schritt S2 berechnet wurde. Demgemäß ist es für die Messpfad-Berechnungseinrichtung 23 nur erforderlich, den Messbefehl auszugeben, so dass die autonome abtastende Messung für die Region zwischen den Enden der Zahnprofil-Abschnitte 41 durchgeführt wird, wodurch ein einziger der Zahnwurzel-Abschnitte 42 gemessen wird.
Nach dem Schritt S6 kehrt der Prozess zu dem Schritt S4 zurück.
Spezifisch werden in dem Schritt S6 die Messdaten der autonomen abtastenden Messung an die Regel- bzw. Steuereinrichtung 2 eingegeben. In Antwort darauf berechnet die Messresultat-Berechnungseinrichtung 24 die Profildaten des Zahnwurzel-Abschnitts 42 basierend auf den Messdaten und gibt die berechneten Profildaten an die Messpfad-Berechnungseinrichtung 23 aus. In dem Schritt S4 (das zweite Mal und nachfolgende Male) synthetisiert die Messpfad-Berechnungseinrichtung 23 die Designdaten der Zahnprofil-Abschnitte 41, welche in dem Schritt S2 erhalten wurden, und die Profildaten der Zahnwurzel-Abschnitte 42, welche in dem Schritt S6 erhalten wurden, um den Bewegungspfad des abtastenden Fühlers 12 zu berechnen, in welchem der Bewegungspfad für die Zahnprofil-Abschnitte 41 kontinuierlich bzw. durchgehend mit dem Bewegungspfad für den Zahnwurzel-Abschnitt 42 ist.
Zu dieser Zeit bzw. zu diesem Zeitpunkt füllt die Messpfad-Berechnungseinrichtung 23 die Spalte bzw. Abstände zwischen jeweiligen Paaren der Zahnprofil-Abschnitte 41, welche basierend auf den Designdaten bestimmt wurden, mit den Profildaten, welche in dem Schritt S6 erhalten bzw. erfasst wurden, um den Bewegungspfad zu berechnen. Demgemäß ist es in dem Schritt S6 nicht erforderlich, die autonome abtastende Messung an allen der Zahnwurzel-Abschnitte 42 durchzuführen, sondern es ist die oben beschriebene Messung nur an einem der Zahnwurzel-Abschnitte 42 ausreichend.
Es sollte festgehalten werden, dass, wenn die Genauigkeit der Profilmessung an dem Zahnwurzel-Abschnitt 42 in der Profilmessung in dem Schritt S6 aufgrund eines Auftretens von Messfehlern oder dgl. abnimmt, die Designdaten des benachbarten bzw. anschließenden Paars der Zahnprofil-Abschnitte 41 nicht durch die Profildaten verbunden werden können. In diesem Fall wird der Bewegungspfad für die Zahnprofil-Abschnitte 41 diskontinuierlich zu bzw. von dem Bewegungspfad für den Zahnwurzel-Abschnitt 42. Demgemäß wird wiederum „Nein“ in dem Schritt S5 beurteilt, und es wird eine andere bzw. weitere autonome abtastende Messung an dem Zahnwurzel-Abschnitt 42 durchgeführt.
Weiters sind, obwohl der Spalt zwischen den Designdaten der benachbarten der Zahnprofil-Abschnitte 41 mit den Profildaten entsprechend dem einzelnen bzw. einzigen Zahnwurzel-Abschnitt 42 gefüllt wird, um den Bewegungspfad in der ersten beispielhaften Ausführungsform zu berechnen, die Profildaten nicht notwendigerweise an alle der Spalte bzw. Abstände zwischen den Zahnprofil-Abschnitten 41 einpassbar. Beispielsweise können der Bewegungspfad basierend auf den Designdaten und der Bewegungspfad basierend auf den Profildaten diskontinuierlich werden, selbst wenn die Designdaten des gemessenen Zahnwurzel-Abschnitts 42 in einige Paare der Zahnprofil-Abschnitte eingepasst werden. In diesem Fall, in welchem die Beurteilung in dem Schritt S5 auch „Nein“ ist, kann die autonome abtastende Messung für den Zahnwurzel-Abschnitt 42 entsprechend den einigen Paaren der Zahnprofil-Abschnitte durchgeführt werden. Mit anderen Worten kann die Bewegungspfad-Berechnungseinrichtung 23 konfiguriert sein, um den Bewegungspfad basierend auf den Designdaten für die Zahnprofil-Abschnitte 41 und den Profildaten des Zahnwurzel-Abschnitts 42 zu berechnen, welche in der ursprünglichen bzw. anfänglichen autonomen abtastenden Messung erhalten wurden, und den Bewegungspfad unter Verwendung der Profildaten zu berechnen, welche durch eine zusätzliche autonome abtastende Messung nur für den (die) Zahnwurzel-Abschnitt(e) 42 erhalten wurden, dessen (deren) Profildaten nicht einpassbar sind.
Dann gibt, wenn die Beurteilung in dem Schritt S5 „Ja“ ist, die Messpfad-Berechnungseinrichtung 23 den Messbefehl für die den Nennwert abtastende Messung basierend auf dem Bewegungspfad aus, welcher für den Messmaschinenkörper 1 berechnet wurde (Schritt S7).
In Antwort darauf wird in dem Messmaschinenkörper 1 das Flag eines autonomen Abtastens bzw. Scannens auf „Aus“ durch die Messungs-Umschalteinrichtung 141 umgeschaltet, so dass die den Nennwert abtastende Messeinheit 142 die den Nennwert abtastende Messung durch ein Bewegen des abtastenden Fühlers 12 in Übereinstimmung mit dem eingegebenen Bewegungspfad startet (Schritt S8).
Weiters überwacht die den Nennwert abtastende Messeinheit 142 die Messdaten, welche durch die Messung erhalten bzw. erfasst werden, und gibt das Messfehlersignal aus, wenn die Schiebe- bzw. Druckgröße der Spitzenkugel 122 außerhalb des vorbestimmten tolerierbaren Bereichs ist bzw. liegt. Die Messungs-Umschalteinrichtung 141 beurteilt, ob das Messfehlersignal durch die den Nennwert abtastende Messeinheit 142 ausgegeben ist bzw. wird (Schritt S9).
Dann schaltet, wenn das Messfehlersignal ausgegeben wird und die Beurteilung in dem Schritt S9 „Ja“ ist, die Messungs-Umschalteinrichtung 141 das Flag der autonomen abtastenden Messung auf „Ein“ , um die autonome abtastende Messung durch die autonome abtastende Messeinheit 143 an einem Teil durchzuführen, bei welchem das Messfehlersignal ausgegeben wird (Schritt S10). In diesem Fall kehrt der Prozess zu dem Schritt S4 zurück, wo der Bewegungspfad wiederum basierend auf den Designdaten und den Profildaten, welche durch die autonome abtastende Messung erhalten werden, auf dieselbe Weise wie die autonome abtastende Messung in dem Schritt S6 berechnet.
Wenn die Beurteilung in dem Schritt S9 „Nein“ ist, beurteilt die Messmaschinen-Regel- bzw. -Steuereinrichtung 14, ob die Messung an dem Werkstück W abgeschlossen ist (Schritt S11). Wenn die Beurteilung in dem Schritt S11 „Nein“ ist, wird die Messung fortgesetzt und es kehrt der Prozess zu dem Schritt S9 zurück.
Wenn die Beurteilung in dem Schritt S11 „Ja“ ist, misst bzw. vermisst die Messresultat-Berechnungseinrichtung 24 das Profil des Werkstücks W basierend auf den Messdaten, welche durch den Messmaschinenkörper 1 eingegeben werden. Dann ist, nachdem die Messresultate durch die Messresultat-Auswerteeinrichtung 25 ausgewertet bzw. evaluiert und durch die Messresultat-Ausgabeeinheit 26 ausgegeben wurden, die Profilmessung an dem Werkstück W abgeschlossen.
Es sollte festgehalten werden, dass, obwohl das Werkstück W in dem obigen Profilmessverfahren beispielhaft das Zahnrad 40 ist, das Profil eines Gegenstands, welcher eine Mehrzahl von Abschnitten mit bekanntem Profil und eine Mehrzahl von Abschnitten mit unbekanntem Profil aufweist, welche zwischen der Mehrzahl von Abschnitten mit bekanntem Profil zwischengeschaltet sind (z.B. eine Zahnstange, welche linear angeordnete Zahnprofil-Abschnitte und Zahnwurzel-Abschnitte aufweist), auf dieselbe Weise gemessen werden kann.
Effekte und Vorteile der ersten beispielhaften Ausführungsform
Die Profilmessmaschine 100 gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform ist konfiguriert, um das Profil des Werkstücks W zu messen, welches eine Mehrzahl von Abschnitten mit bekanntem Profil (Zahnprofil-Abschnitten 41) und eine Mehrzahl von Abschnitten mit unbekanntem Profil (Zahnwurzel-Abschnitten 42) aufweist, wobei die Abschnitte mit bekanntem Profil (Zahnprofil-Abschnitte 41) zyklisch über die jeweiligen Abschnitte mit unbekanntem Profil (Zahnwurzel-Abschnitte 42) angeordnet sind. Der Messmaschinenkörper 1 der Profilmessmaschine 100 beinhaltet den abtastenden Fühler 12, welcher den Spitzenball bzw. die Spitzenkugel 122 aufweist, welche(r) mit der Oberfläche des Werkstücks W kontaktierbar bzw. in Kontakt bringbar ist, den Antriebsmechanismus 13 für ein Bewegen des abtastenden Fühlers 12, und die Messmaschinen-Regel- bzw. -Steuereinrichtung 14 für ein Regeln bzw. Steuern des Antriebsmechanismus 13, um das Werkstück W zu messen bzw. zu vermessen. Weiters beinhaltet die Messmaschinen-Regel- bzw. -Steuereinrichtung 14 die autonome abtastende Messeinheit 143 bzw. Einheit für eine autonome abtastende Messung für ein Messen des Profils des Werkstücks W durch die autonome abtastende Messung und die den Nennwert abtastende Messeinheit 142 bzw. Einheit für die den Nennwert abtastende Messung für ein Bewegen des abtastenden Fühlers 12 entlang des Bewegungspfads basierend auf den Designdaten, um das Profil des Werkstücks W durch die den Nennwert abtastende Messung zu messen. Zusätzlich beinhaltet die Regel- bzw. Steuereinrichtung 2 der Profilmessmaschine 100 die Messpfad-Berechnungseinrichtung 23 für ein Berechnen des Bewegungspfads des abtastenden Fühlers 12 bei einem Durchführen der den Nennwert abtastenden Messung an dem Werkstück W. Die Messpfad-Berechnungseinrichtung 23 berechnet den Bewegungspfad des abtastenden Fühlers 12 für das Werkstück W basierend auf den Profildaten basierend auf den Messresultaten der Abschnitte mit unbekanntem Profil (Zahnwurzel-Abschnitte 42), welche durch die autonome abtastende Messeinheit 143 gemessen werden, und den Designdaten der Abschnitte mit bekanntem Profil (Zahnprofil-Abschnitte 41).
Demgemäß kann in der ersten beispielhaften Ausführungsform der Bewegungspfad bestimmt werden, selbst wenn die Abschnitte mit unbekanntem Profil (Zahnwurzel-Abschnitte 42) auf dem Werkstück W vorhanden sind, wodurch erlaubt wird, dass die den Nennwert abtastende Messeinheit 142 die den Nennwert abtastende Messung an der Gesamtheit des Werkstücks W durchführt.
Weiters ist es in der ersten beispielhaften Ausführungsform nicht notwendig, die untersuchende Messung unter Verwendung einer einachsigen Sonde bzw. eines einachsigen Fühlers an den Abschnitten mit unbekanntem Profil (Zahnwurzel-Abschnitten 42) wie in typischen Messmaschinen durchzuführen, wodurch das Erfordernis für ein Austauschen der Fühler bzw. Sonden eliminiert wird. Weiters kann, da es ausreichend ist, dass die autonome abtastende Messung nur an einem Teil der Zahnwurzel-Abschnitte 42 durchgeführt werden sollte, die Zeit, welche für die Profilmessung erforderlich ist, signifikant bzw. beträchtlich verglichen mit einem Fall reduziert werden, wo die Gesamtheit des Werkstücks W durch die autonome abtastende Messung gemessen wird.
In der ersten beispielhaften Ausführungsform führt die autonome abtastende Messeinheit 143 die autonome abtastende Messung an einem einzigen der Abschnitte mit unbekanntem Profil (Zahnwurzel-Abschnitte 42) durch und die Messpfad-Berechnungseinrichtung 23 berechnet den Bewegungspfad basierend auf den Profildaten basierend auf den Messresultaten des einzigen einen der Abschnitte mit unbekanntem Profil (Zahnwurzel-Abschnitte 42) und den Designdaten.
Demgemäß ist es nur erforderlich, die autonome abtastende Messung durch die autonome abtastende Messeinheit 143 nur an einem der Mehrzahl von Abschnitten mit unbekanntem Profil (Zahnwurzel-Abschnitten 42) durchzuführen, wodurch weiter die Zeit reduziert wird, welche für die Profilmessung erforderlich ist.
Weiters gibt in der ersten beispielhaften Ausführungsform die den Nennwert abtastende Messeinheit 142 das Messfehlersignal aus, wenn die Schiebe- bzw. Druckgröße des abtastenden Fühlers 12 außerhalb eines vorbestimmten tolerierbaren Bereichs liegt, wenn der abtastende Fühler 12 entlang des Bewegungspfads bewegt wird. Dann führt die autonome abtastende Messeinheit 143 wiederum die autonome abtastende Messung durch, wenn das Messfehlersignal ausgegeben wird.
Demgemäß wird, wenn das Messfehlersignal ausgegeben wird, die autonome abtastende Messung wiederum an dem Abschnitt mit unbekanntem Profil (Zahnwurzel-Abschnitt 42) durchgeführt, bei welchem das Messfehlersignal ausgegeben wird, und es wird der Bewegungspfad wiederum durch die Messpfad-Berechnungseinrichtung 23 basierend auf den Resultaten der autonomen abtastenden Messung berechnet. Demgemäß wird die Profilmessung des Werkstücks W nicht durch das Messfehlersignal unterbrochen, und es kann eine rasche Messung durch die autonome abtastende Messung und die den Nennwert abtastende Messung durchgeführt werden, während die Messgenauigkeit beibehalten wird.
Zweite beispielhafte Ausführungsform
Als nächstes wird eine zweite beispielhafte Ausführungsform unten beschrieben werden.
In der ersten beispielhaften Ausführungsform wird der Zahnwurzel-Abschnitt 42 durch die autonome abtastende Messung gemessen, um die Profildaten des Zahnwurzel-Abschnitts 42 zu berechnen, und die Messpfad-Berechnungseinrichtung 23 berechnet den Bewegungspfad des abtastenden Fühlers 12 unter Verwendung der Profildaten des ZahnwurzelAbschnitts 42 und der Designdaten der Zahnprofil-Abschnitte 41.
Im Gegensatz dazu ist die zweite beispielhafte Ausführungsform verschieden von der ersten beispielhaften Ausführungsform dahingehend, dass die Messpfad-Berechnungseinrichtung 23 nur die Profildaten basierend auf den Messresultaten der autonomen abtastenden Messung verwendet, um den Bewegungspfad des Werkstücks W zu bestimmen, ohne die Designdaten der Zahnprofil-Abschnitte 41 zu verwenden.
Es sollte festgehalten werden, dass in der nachfolgenden Beschreibung die Merkmale, welche bereits beschrieben wurden, durch dieselben Bezugszeichen bezeichnet werden, um die Erläuterung davon wegzulassen oder zu vereinfachen.
Eine Profilmessmaschine 100, welche eine Anordnung ähnlich zu derjenigen in der ersten beispielhaften Ausführungsform aufweist, welche in 1 und 2 gezeigt ist, beinhaltet den Messmaschinenkörper 1 und die Regel- bzw. Steuereinrichtung bzw. den Controller 2.
Die Messpfad-Berechnungseinrichtung 23 in der ersten beispielhaften Ausführungsform erfordert die Designdaten für die Zahnprofil-Abschnitte 41 bei einem Durchführen der zusammengesetzten Messung. Im Gegensatz dazu erfordert die Messpfad-Berechnungseinrichtung 23 der zweiten beispielhaften Ausführungsform nicht die Designdaten für das Werkstück W. Spezifisch ist die autonome abtastende Messeinheit 143 der zweiten beispielhaften Ausführungsform konfiguriert bzw. aufgebaut, um die autonome abtastende Messung an dem Zahnprofil-Abschnitt 41 und dem Zahnwurzel-Abschnitt 42 für einen der Zähne des Zahnrads 40 durchzuführen. Derart ist die Messresultat-Berechnungseinrichtung 24 konfiguriert, um die Profildaten für den einen der Zähne basierend auf den Messresultaten von dem Zahnprofil-Abschnitt 41 bis zu dem Zahnwurzel-Abschnitt 42 für einen der Zähne zu erzeugen bzw. zu generieren. Dann ist die Messpfad-Berechnungseinrichtung 23 konfiguriert, um das Profil des Zahnrads 40 durch ein Kombinieren der Profildaten für den einen der Zähne zu berechnen, um den Bewegungspfad des abtastenden Fühlers 12 zu berechnen.
5 ist ein Flussdiagramm, welches das Profilmessverfahren unter Verwendung der Profilmessmaschine 100 gemäß der zweiten beispielhaften Ausführungsform zeigt.
Die Profilmessmaschine 100 gemäß der zweiten beispielhaften Ausführungsform, welche den Schritt S3 wie in der ersten beispielhaften Ausführungsform durchführt, erlaubt einem Benutzer, das Messverfahren, welches an dem Werkstück W durchgeführt wird, aus (1) der autonomen abtastenden Messung, (2) der den Nennwert abtastenden Messung und (3) der zusammengesetzten Messung auswählen. Es sollte festgehalten werden, dass die Fälle, wo die autonome abtastende Messung oder die den Nennwert abtastende Messung als das Messverfahren ausgewählt wird, hierin nicht beschrieben werden.
Wenn die „zusammengesetzte Messung“ als das Messverfahren in dem Schritt S3 ausgewählt wird, gibt die Messpfad-Berechnungseinrichtung 23 anfänglich einen Messbefehl für die autonome abtastende Messung an den Messmaschinenkörper 1 aus.
In Antwort darauf setzt die Messungs-Umschalteinrichtung 141 der Messmaschinen-Regel- bzw. -Steuereinrichtung 14 das Flag eines autonomen Abtastens bzw. Scannens auf „Ein“, wodurch die Profilmessung für den Zahnprofil-Abschnitt 41 und den Zahnwurzel-Abschnitt 42 für einen der Zähne durch die autonome abtastende Messeinheit 143 durchgeführt wird (Schritt S12: Schritt einer autonomen abtastenden Messung).
Wenn die Messdaten der autonomen abtastenden Messung an die Regel- bzw. Steuereinrichtung 2 in dem Schritt S12 eingegeben werden, berechnet die Messresultat-Berechnungseinrichtung 24 die Profildaten des Zahnprofil-Abschnitts und des Zahnwurzel-Abschnitts 42 basierend auf den Messdaten und gibt die berechneten Profildaten an die Messpfad-Berechnungseinrichtung 23 aus.
Dann synthetisiert die Messpfad-Berechnungseinrichtung 23 eine Vielzahl von Profildaten für den Zahnprofil-Abschnitt 41 und den Zahnwurzel-Abschnitt 42 für einen der Zähne, um den Bewegungspfad des abtastenden Fühlers 12 zu berechnen (Schritt S4A: Pfadberechnungsschritt).
Nachfolgende Schritte sind dieselben wie diejenigen in der ersten beispielhaften Ausführungsform.
Effekte und Vorteile der zweiten beispielhaften Ausführungsform
Die Profilmessmaschine 100 gemäß der zweiten beispielhaften Ausführungsform beinhaltet, wie in der ersten beispielhaften Ausführungsform, den Messmaschinenkörper 1 und die Regel- bzw. Steuereinrichtung bzw. den Controller 2, wobei der Messmaschinenkörper 1 den abtastenden Fühler 12, den Antriebsmechanismus 13 und die Messmaschinen-Regel- bzw. -Steuereinrichtung 14 beinhaltet, welche als die den Nennwert abtastende Messeinheit 142 und die autonome abtastende Messeinheit 143 dient. Weiters beinhaltet die Regel- bzw. Steuereinrichtung 2 die Messpfad-Berechnungseinrichtung 23. In der zweiten beispielhaften Ausführungsform berechnet die Messpfad-Berechnungseinrichtung 23 den Bewegungspfad des abtastenden Fühlers 12 für das Werkstück W unter Verwendung der Profildaten basierend auf den Messresultaten des Abschnitts mit unbekanntem Profil (Zahnwurzel-Abschnitt 42) und des Abschnitts mit bekanntem Profil (Zahnprofil-Abschnitt 41), welche durch die autonome abtastende Messeinheit 143 gemessen werden.
Demgemäß kann in der zweiten beispielhaften Ausführungsform, selbst wenn die Designdaten des Werkstücks W nicht verfügbar sind, der Bewegungspfad des abtastenden Fühlers 12 für ein Durchführen der den Nennwert abtastenden Messung durch ein Durchführen der autonomen abtastenden Messung nur an einem Teil der Abschnitte mit bekanntem Profil (Zahnprofil-Abschnitte 41) und der Abschnitte mit unbekanntem Profil (Zahnwurzel-Abschnitte 42) des Werkstücks W berechnet werden. Derart kann die Zeit, welche für die Messung erforderlich ist, im Vergleich zu dem Fall reduziert werden, in welchem die Gesamtheit des Werkstücks W durch die autonome abtastende Messung gemessen wird.
In der zweiten beispielhaften Ausführungsform führt die autonome abtastende Messeinheit 143 die autonome abtastende Messung an dem Paar des Abschnitts mit bekanntem Profil (Zahnprofil-Abschnitt 41) und des Abschnitts mit unbekanntem Profil (Zahnwurzel-Abschnitt 42) durch und die Messpfad-Berechnungseinrichtung 23 berechnet den Bewegungspfad unter Verwendung der Profildaten basierend auf den Messresultaten des Paars des Abschnitts mit bekanntem Profil (Zahnprofil-Abschnitt 41) und des Abschnitts mit unbekanntem Profil (Zahnwurzel-Abschnitt 42).
Demgemäß kann die Messzeit im Vergleich zu einem Fall reduziert werden, wo eine Mehrzahl von Paaren der Abschnitte mit bekanntem Profil (Zahnprofil-Abschnitte 41) und der Abschnitte mit unbekanntem Profil (Zahnwurzel-Abschnitte 42) durch die autonome abtastende Messeinheit 143 gemessen wird.
Modifikationen
Es sollte festgehalten werden, dass der Rahmen bzw. Geltungsbereich der Erfindung nicht auf die oben beschriebene(n) beispielhafte(n) Ausführungsform(en) beschränkt bzw. begrenzt ist, sondern Modifikationen bzw. Abänderungen, Verbesserungen und dgl. umfasst bzw. einschließt, welche mit einem Ziel bzw. Gegenstand der Erfindung kompatibel bzw. vereinbar sind.
In der ersten beispielhaften Ausführungsform wird, wenn das Messfehlersignal ausgegeben wird, nachdem die den Nennwert abtastende Messung in dem Schritt S8 gestartet wird, das Messverfahren zu der autonomen abtastenden Messung wie in dem Schritt S10 umgeschaltet, wo die Messpfad-Berechnungseinrichtung 23 den Bewegungspfad, welcher in dem Schritt S4 erhalten bzw. erfasst wurde, basierend auf den Messresultaten durch die autonome abtastende Messung in dem Schritt S10 neu berechnet.
Alternativ wird, wenn das Messfehlersignal durch die den Nennwert abtastende Messeinheit 142 in einigen Ausführungsformen ausgegeben wird, der nachfolgende Messschritt zu der autonomen abtastenden Messung umgeschaltet. In diesem Fall werden die Messdaten, welche durch die den Nennwert abtastende Messung erhalten werden, verwendet, bis das Messfehlersignal ausgegeben wird, und es werden, nachdem das Messfehlersignal ausgegeben wird, die Messdaten, welche durch die autonome abtastende Messung erhalten bzw. erfasst werden, verwendet, um das Profil des Werkstücks W zu messen.
Dasselbe gilt für die zweite beispielhafte Ausführungsform, wo, nachdem das Messfehlersignal ausgegeben wird, die Profilmessung durch die autonome abtastende Messung ohne ein Rückkehren zu dem Schritt S4A fortgesetzt werden kann.
In der ersten beispielhaften Ausführungsform wird die autonome abtastende Messung an dem einzelnen bzw. einzigen Zahnwurzel-Abschnitt 42 in dem Schritt S6 durchgeführt, und in dem Schritt S4 berechnet die Messpfad-Berechnungseinrichtung 23 den Bewegungspfad unter Verwendung der Designdaten der Mehrzahl von Zahlprofil-Abschnitten 41 und der Profildaten für den einzelnen Zahnwurzel-Abschnitt 42 basierend auf den Messresultaten durch die autonome abtastende Messung. Im Gegensatz dazu wird die autonome abtastende Messung in einigen Ausführungsformen an einigen der gesamten Zahnwurzel-Abschnitte 42 des Zahnrads 40 in dem Schritt S6 durchgeführt. Dasselbe gilt für den Schritt S12 in der zweiten beispielhaften Ausführungsform, wo die autonome abtastende Messung an einigen der gesamten Paare der Zahnprofil-Abschnitte 41 und der Zahnwurzel-Abschnitte 42 des Zahnrads 41 in einigen Ausführungsformen durchgeführt wird.
In den oben beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen beinhaltet der Messmaschinenkörper 1 den Antriebsmechanismus 13 für ein Halten des abtastenden Fühlers 12, so dass der abtastende Fühler 12 in der X-, Y- und Z-Richtung bewegbar ist. Jedoch ist der Antriebsmechanismus 13 nicht notwendigerweise wie in den obigen beispielhaften Ausführungsformen konfiguriert. Beispielsweise wird der abtastende Fühler 12 durch einen Mehrfachgelenk-Arm oder dgl. gehalten, dessen Winkel automatisch geregelt bzw. gesteuert wird, um den abtastenden Fühler 12 in einigen Ausführungsformen zu bewegen. Jedoch ist der abtastende Fühler 12, welcher in der X-Richtung, der Y-Richtung und der Z-Richtung in den obigen beispielhaften Ausführungsformen bewegbar ist, beispielsweise nur biaxial (z.B. in der X-Richtung und der Z-Richtung) in einigen Ausführungsformen bewegbar.
In der ersten beispielhaften Ausführungsform ist der Zahnwurzel-Abschnitt 42 in beispielhafter Weise der Abschnitt mit unbekanntem Profil und es ist der Zahnprofil-Abschnitt 41 in beispielhafter Weise der Abschnitt mit bekanntem Profil. Jedoch ist eine derartige Anordnung nicht erschöpfend. Beispielsweise wird in einem Fall, wo der Zahnprofil-Abschnitt 41 der Abschnitt mit unbekanntem Profil ist und der Zahnwurzel-Abschnitt 42 der Abschnitt mit bekanntem Profil ist, der Bewegungspfad des abtastenden Fühlers 12 in einigen Ausführungsformen unter Verwendung der Messresultate der autonomen abtastenden Messung, welche an dem Zahnprofil-Abschnitt 41 durchgeführt wird, und dem Profil-Nennwert des Zahnwurzel-Abschnitts 42 basierend auf den Designdaten berechnet. Dasselbe gilt für einen Fall, wo nur ein Teil des Zahnprofil-Abschnitts 41 der Abschnitt mit unbekanntem Profil ist und/oder nur ein Teil des Zahnwurzel-Abschnitts 42 der Abschnitt mit unbekanntem Profil ist. In diesem Fall kann der Bewegungspfad des abtastenden Fühlers 12 auch unter Verwendung der Messresultate der autonomen abtastenden Messung, welche an dem Abschnitt mit unbekanntem Profil durchgeführt wird, und des Profil-Nennwerts des Abschnitts mit bekanntem Profil berechnet werden.

Claims

Profilmessmaschine (100), welche konfiguriert ist, um ein Profil eines Werkstücks (W) zu messen, welches eine Vielzahl von Abschnitten (41) mit bekanntem Profil umfasst, deren Profile bekannt sind, wobei die Abschnitte (41) mit bekanntem Profil zyklisch über jeweilige Abschnitte (42) mit unbekanntem Profil angeordnet sind, deren Profile nicht bekannt sind, wobei die Profilmessmaschine umfasst: einen abtastenden Fühler (12), welcher ein Kontaktstück (122) umfasst, welches konfiguriert ist, um in Kontakt mit dem Werkstück (W) zu sein; einen Antriebsmechanismus (13), welcher konfiguriert ist, um den abtastenden Fühler (12) zu bewegen; eine autonome abtastende Messeinheit (143), welche konfiguriert ist, um den Antriebsmechanismus (13) zu regeln bzw. zu steuern, um eine autonome abtastende Messung durchzuführen, in welcher der abtastende Fühler (12) entlang des Werkstücks bewegt wird, um das Profil des Werkstücks (W) zu messen, während der abtastende Fühler (12) gegen das Werkstück (W) um eine vorbestimmte Schiebe- bzw. Druckgröße gedrückt wird; eine Messpfad-Berechnungseinrichtung (23), welche konfiguriert ist, um einen Bewegungspfad des abtastenden Fühlers (12) für ein Durchführen einer abtastenden Messung auf dem Werkstück (W) zu berechnen; und eine einen Nennwert abtastende Messeinheit (142), welche konfiguriert ist, um den Antriebsmechanismus (13) zu regeln bzw. zu steuern, um eine einen Nennwert abtastende Messung durchzuführen, in welcher der abtastende Fühler (12) entlang des Bewegungspfads bewegt wird, um das Profil des Werkstücks (W) zu messen, wobei die Messpfad-Berechnungseinrichtung (23) konfiguriert ist, um den Bewegungspfad für das Werkstück (W) basierend auf Messresultaten von wenigstens einem der Abschnitte (42) mit unbekanntem Profil, welche durch die autonome abtastende Messeinheit (143) gemessen werden, und Designdaten der Abschnitte (41) mit bekanntem Profil zu berechnen.
Profilmessmaschine (100) nach Anspruch 1, wobei die autonome abtastende Messeinheit (143) konfiguriert ist, um die autonome abtastende Messung an einem der Abschnitte (42) mit unbekanntem Profil durchzuführen, und die Messpfad-Berechnungseinrichtung (23) konfiguriert ist, um den Bewegungspfad basierend auf den Messresultaten des einen der Abschnitte (42) mit unbekanntem Profil und den Designdaten der Abschnitte (41) mit bekanntem Profil zu berechnen.
Profilmessmaschine (100), welche konfiguriert ist, um ein Profil eines Werkstücks (W) zu messen, welches eine Vielzahl von Abschnitten (41) mit bekanntem Profil umfasst, deren Profile bekannt sind, wobei die Abschnitte (41) mit bekanntem Profil zyklisch über jeweilige Abschnitte (42) mit unbekanntem Profil angeordnet sind, deren Profile nicht bekannt sind, wobei die Profilmessmaschine umfasst: einen abtastenden Fühler (12), welcher ein Kontaktstück (122) umfasst, welches konfiguriert ist, um in Kontakt mit dem Werkstück (W) zu sein; einen Antriebsmechanismus (13), welcher konfiguriert ist, um den abtastenden Fühler (12) zu bewegen; eine autonome abtastende Messeinheit (143), welche konfiguriert ist, um den Antriebsmechanismus (13) zu regeln bzw. zu steuern, um eine autonome abtastende Messung durchzuführen, in welcher der abtastende Fühler (12) entlang des Werkstücks bewegt wird, um das Profil des Werkstücks (W) zu messen, während der abtastende Fühler (12) gegen das Werkstück (W) um eine vorbestimmte Schiebe- bzw. Druckgröße gedrückt wird; eine Messpfad-Berechnungseinrichtung (23), welche konfiguriert ist, um einen Bewegungspfad des abtastenden Fühlers (12) für ein Durchführen einer abtastenden Messung auf dem Werkstück (W) zu berechnen; und eine einen Nennwert abtastende Messeinheit (142), welche konfiguriert ist, um den Antriebsmechanismus (13) zu regeln bzw. zu steuern, um eine einen Nennwert abtastende Messung durchzuführen, in welcher der abtastende Fühler (12) entlang des Bewegungspfads bewegt wird, um das Profil des Werkstücks (W) zu messen, wobei die Messpfad-Berechnungseinrichtung (23) konfiguriert ist, um den Bewegungspfad für das Werkstück (W) basierend auf Messresultaten einer Kombination von wenigstens einem der Abschnitte (41) mit bekanntem Profil und wenigstens einem der Abschnitte (42) mit unbekanntem Profil zu berechnen, welche durch die autonome abtastende Messeinheit (143) gemessen werden.
Profilmessmaschine (100) nach Anspruch 3, wobei die autonome abtastende Messeinheit (143) konfiguriert ist, um die autonome abtastende Messung an einem Paar von einem der Abschnitte (42) mit unbekanntem Profil und einem der Abschnitte (41) mit bekanntem Profil durchzuführen, und die Messpfad-Berechnungseinrichtung (23) konfiguriert ist, um den Bewegungspfad basierend auf den Messresultaten des Paars von einem der Abschnitte (42) mit unbekanntem Profil und einem der Abschnitte (41) mit bekanntem Profil zu berechnen.
Profilmessmaschine (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die den Nennwert abtastende Messeinheit (142) konfiguriert ist, um ein Messfehlersignal auszugeben, wenn die Schiebegröße des abtastenden Fühlers (12) außerhalb eines vorbestimmten tolerierbaren Bereichs in der Messung entlang des Bewegungspfads liegt, und die autonome abtastende Messeinheit (143) konfiguriert ist, um die autonome abtastende Messung wiederum durchzuführen, wenn das Messfehlersignal ausgegeben wird.
Profilmessverfahren, welches konfiguriert ist, um ein Profil eines Werkstücks (W) unter Verwendung einer Profilmessmaschine (100) zu messen, umfassend: einen abtastenden Fühler (12), welcher ein Kontaktstück (122) umfasst, welches konfiguriert ist, um in Kontakt mit dem Werkstück (W) zu sein; und einen Antriebsmechanismus (13), welcher konfiguriert ist, um den abtastenden Fühler (12) zu bewegen, wobei das Werkstück (W) eine Mehrzahl von Abschnitten (41) mit bekanntem Profil umfasst, deren Profile bekannt sind, wobei die Abschnitte (41) mit bekanntem Profil zyklisch über jeweilige Abschnitte (42) mit unbekanntem Profil angeordnet sind, deren Profile unbekannt sind, wobei das Profilmessverfahren umfasst: einen Schritt einer autonomen abtastenden Messung eines Regelns bzw. Steuerns des Antriebsmechanismus (13), um eine autonome abtastende Messung durchzuführen, in welcher das Profil des Werkstücks (W) durch ein Bewegen des abtastenden Fühlers (12) entlang des Werkstücks (W) gemessen wird, während der abtastende Fühler (12) gegen das Werkstück (W) um eine vorbestimmte Schiebe- bzw. Druckgröße gedrückt wird; einen Bewegungspfad-Berechnungsschritt, in welchem ein Bewegungspfad des abtastenden Fühlers (12), wenn eine abtastende Messung an dem Werkstück (W) durchgeführt wird, berechnet wird; und einen Schritt einer einen Nennwert abtastenden Messung eines Regelns bzw. Steuerns des Antriebsmechanismus (13), um eine einen Nennwert abtastende Messung durchzuführen, in welcher der abtastende Fühler (12) entlang des Bewegungspfads bewegt wird, um das Profil des Werkstücks (W) zu messen, wobei in dem den Messpfad berechnenden Schritt der Bewegungspfad für das Werkstück (W) basierend auf Messresultaten von wenigstens einem der Abschnitte (42) mit unbekanntem Profil, welche in dem Schritt der autonomen abtastenden Messung gemessen werden, und Designdaten der Abschnitte (41) mit bekanntem Profil berechnet wird.
Profilmessverfahren, welches konfiguriert ist, um ein Profil eines Werkstücks (W) unter Verwendung einer Profilmessmaschine (100) zu messen, umfassend: einen abtastenden Fühler (12), welcher ein Kontaktstück (122) umfasst, welches konfiguriert ist, um in Kontakt mit dem Werkstück (W) zu sein; und einen Antriebsmechanismus (13), welcher konfiguriert ist, um den abtastenden Fühler (12) zu bewegen, wobei das Werkstück (W) eine Mehrzahl von Abschnitten (41) mit bekanntem Profil umfasst, deren Profile bekannt sind, wobei die Abschnitte (41) mit bekanntem Profil zyklisch über jeweilige Abschnitte (42) mit unbekanntem Profil angeordnet sind, deren Profile unbekannt sind, wobei das Profilmessverfahren umfasst: einen Schritt einer autonomen abtastenden Messung eines Regelns bzw. Steuerns des Antriebsmechanismus (13), um eine autonome abtastende Messung durchzuführen, in welcher das Profil des Werkstücks (W) durch ein Bewegen des abtastenden Fühlers (12) entlang des Werkstücks (W) gemessen wird, während der abtastende Fühler (12) gegen das Werkstück (W) um eine vorbestimmte Schiebe- bzw. Druckgröße gedrückt wird; einen Bewegungspfad-Berechnungsschritt, in welchem ein Bewegungspfad des abtastenden Fühlers (12), wenn eine abtastende Messung an dem Werkstück (W) durchgeführt wird, berechnet wird; und einen Schritt einer einen Nennwert abtastenden Messung eines Regelns bzw. Steuerns des Antriebsmechanismus (13), um eine einen Nennwert abtastende Messung durchzuführen, in welcher der abtastende Fühler (12) entlang des Bewegungspfads bewegt wird, um das Profil des Werkstücks (W) zu messen, wobei in dem Messpfad-Berechnungsschritt der Bewegungspfad für das Werkstück (W) basierend auf Messresultaten einer Kombination von wenigstens einem der Abschnitte (41) mit bekanntem Profil und wenigstens einem der Abschnitte (42) mit unbekanntem Profil berechnet wird, welche in dem Schritt der autonomen abtastenden Messung gemessen werden.