DE69119762T2

DE69119762T2 - Mehrfunktionsmesssystem

Info

Publication number: DE69119762T2
Application number: DE69119762T
Authority: DE
Inventors: Richard Johnstone
Original assignee: Gleason Works
Current assignee: Gleason Works
Priority date: 1990-04-20
Filing date: 1991-02-04
Publication date: 1996-10-24
Anticipated expiration: 2011-02-05
Also published as: US5297055A; CA2206718A1; JP3302013B2; CA2206718C; DE69119762D1; EP0524943B1; WO1991016673A1; CA2079334A1; EP0524943A1; KR930700816A; AU7335691A; KR0162906B1; JP2000512378A; CA2079334C; AU649023B2

Description

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und Verfahren zum Überwachen der Genauigkeit eines Maschinenwerkzeugs zur Herstellung von Kegelrädern und Hypoidrädern und zum Messen der Genauigkeit von Kegelrad- und Hypoidradwerkstücken, die auf solchen Maschinen erzeugt werden.

Hintergrund der Erfindung

Die Hochgeschwindigkeits-Kraftübertragung leistungsstarker Autos und Flugzeuge erfordert oft die Verwendung von präzisen Kegelrädern und/oder Hypoidrädern. Solche Präzisionsräder werden derzeit durch ein langwieriges und aufwendiges Verfahren hergestellt, das mit der Erzeugung eines rohen Zahnradwerkstücks beginnt, wobei die Zähne dieses rohen Zahnrads Flanken besitzen, die weniger als 0,1 mm größer als die erwünschten Dimensionen im Endzustand sind. Dieses rohe Werkstück wird wärmebehandelt, um die Oberflächen der Zähne zu härten, und dann in folgender Weise endbehandelt: (a) ein Endbearbeitungsgerät wird eingestellt, um die rohen Zähne auf ihre Endform zurechtzuschleifen; (b) vor dem Montieren auf dem Endbearbeitungsgerät wird jedes rohen Werkstück auf größere Einkerbungen, Grate oder sehr auffällige Dimensionsfehler hin untersucht, die eine richtige Endbearbeitung verhindern könnten; (c) das erste rohe Werkstück jeder wärmebehandelten Charge wird auf dem Endbearbeitungsgerät montiert und endbearbeitet; (d) dieses erste Zahnrad wird dann aus dem Endbearbeitungsgerät entfernt und zu einem Prüfgerät gebracht, wo seine Genauigkeit sorgfältig kontrolliert wird; (e) die Einstellung des Endbearbeitungsgeräts wird dann gemäß den Prüfergebnissen modifiziert; (f) das geprüfte erste Zahnrad wird dann zum Gerät zurückgebracht und unter Verwendung der korrigierten Einstellungen erneut endbearbeitet; und (g) der erneut endbearbeitete erste Teil wird entnommen und wieder geprüft. In vielen Fällen müssen Schritte (d) bis (g) mehrfach wiederholt werden, bevor die Maschineneinstellungen ein Zahnrad von annehmbarer Form erzeugen. Wenn die Form des Prüfteils als annehmbar erachtet wird, werden die verbleibenden Zahnräder jeder wärmebehandelten Charge geschliffen und einzeln vor und nach der maschinellen Bearbeitung kontrolliert. Während der Verarbeitung der verbleibenden Räder der Charge werden die Dimensionen nach der maschinellen Bearbeitung überwacht und die Einstellung der Maschine nach den jeweiligen Erfordernissen modifiziert, um allfällige Genauigkeitsvariationen aufgrund von Wärmeänderungen usw. zu berücksichtigen.
Bei jedem Montieren oder Wiedermontieren eines Werkstücks auf dem Maschinenwerkzeug muß es eingerichtet werden (d. h. das Schleif- oder Schneidwerkzeug muß relativ zu den vorgeschnittenen Zähnen des Werkstücks geeignet positioniert werden). Ein derartiger Vorgang wird üblicherweise durch einen Bediener durchgeführt, wenn die Präzisionsräder endbearbeitet werden. Es gibt auch bekannte automatische Einrichtsysteme. Einige dieser bekannten Systeme sehen nichtkontaktierende Sonden vor, um die Position der Zahnflanken des zahnradförmigen Werkstücks zu erfassen. Da man jedoch der Ansicht ist, daß diese nichtkontaktierenden Systeme für die Endbearbeitung von Präzisionsrädern zu ungenau sind, werden zur automatischen Einrichtung oft kontaktierende Sonden verwendet. Eine genaue Einrichtung erfordert es, daß die Flanken mehrerer Zähne gemessen werden, wobei diese Mehrfachmessungen durch eine Kontaktsonde recht zeitaufwendig sind.
Während des Endbearbeitungsvorgangs muß die Schleifscheibe (die zum Formen der Zähne des Werkstücks dient) in regelmäßigen Abständen abgerichtet werden, um ihre Genauigkeit sicherzustellen und eine ausreichend scharfe Schleiffläche aufrechtzuerhalten. Bei jedem Abrichtvorgang der Scheibe ändert sich jedoch ihre Größe und Form, wodurch die Werkzeug- und Arbeitsträger nach jedem dieser Abrichtvorgänge sorgfältig nachgestellt werden müssen, um eine genaue Positionierung der Schleifscheibe relativ zum Werkstück zu gewährleisten, bevor weitere Schleifvorgänge begonnen werden.
Man wird zustimmen, daß diese Mehrfachbearbeitung und -prüfung sehr zeitaufwendig ist und qualifizierte Maschinenbediener erfordert, wodurch jedes Präzisionszahnrad zu einem relativ teuren Produkt wird.
Die derzeit zur Endbearbeitung von Kegelrädern und Hypoidrädern verwendeten Maschinen sind recht komplex, wobei die Schleifscheibe oder das Schneidwerkzeug in einer Spindel montiert werden, die selbst exzentrisch in einem Drehgestell bewegt wird, das im Werkzeugträger gelagert ist. Außerdem wird die Werkzeugspindel oft in einem weiteren Mechanismus gelagert, der die Spindel relativ zu ihrem Träger neigt, um die Winkelposition der Werkzeugachse in bezug auf die Gestellachse einzustellen. Solche herkömmlichen Maschinen zur Kegelrad- und Hypoidraderzeugung erfordern neun oder mehr Maschineneinstellungen (auch als "Einstellungsachsen" bekannt) zur richtigen Positionierung des Werkzeugs in bezug auf das zahnradförmige Werkstück, wobei die allgemeine Ausrichtung der Werkzeug- und Werkstückköpfe dieser traditionellen Maschinen mehr als ein halbes Jahrhundert lang relativ unverändert blieb.
Kürzlich wurde jedoch eine völlige neue Maschine zur Erzeugung von Kegelrädern und Hypoidrädern entwickelt. Diese neue Maschine ist in PCT-Anmeldung PCT/U587/02083 und in der US-Patentanmeldung Seriennummer 104.012, eingereicht am 24. August 1987, geoffenbart, und ihr Betrieb ist im Vergleich zu den gerade beschriebenen herkömmlichen Maschinen bemerkenswert einfach. Während nämlich die neue Maschine zu allen komplexen relativen Bewegungen herkömmlicher Maschinen fähig ist, werden diese Bewegungen durch das Bewegen der Werkstück- und Werkzeugträger der neuen Maschine relativ zueinander und unter numerischer Computer-Steuerung ("CNC") entlang oder um nur sechs Bewegungsachsen durchgeführt. Diese außergewöhnlichen Freiheitsgrade, die man durch diese neue Maschine erhält, sind sicherlich ein Segen für die Kegelrad- und Hypoidrad-Erzeugungsindustrie. Da es jedoch die komplexen relativen Bewegungen zur Herstellung dieser Räder erfordern, daß die Werkzeug- und Werkstückträger der neuen Maschine gleichzeitig entlang vieler der zahlreichen Maschinenachsen bewegt werden, ist es wichtig, daß die Genauigkeit dieser zahlenmäßig verringerten Achsen regelmäßig überwacht wird, insbesondere bei der Herstellung von Kegelrädern und Hypoidrädern. Natürlich ist eine solche Überwachung durch hochqualifizierte Bediener zeitaufwendig und macht einen Teil der Kosten des komplexen oben beschriebenen Herstellungsverfahrens aus. US-A-382215 offenbart ein System zur Steuerung einer Drehmaschine mit Spannfutter mit einem in zwei Dimensionen beweglichen Werkzeugträger, dessen Position durch Codiereinrichtungen überwacht wird, sowie mit einem statischen Spannfutter, worin die Bearbeitungsflächen nach dem Kalibrieren gegen einen zentralen Punkt des Spannfutters neu positioniert werden, wobei eine periodische Neukalibrierung des Systems die Verbiegung des Spannfutters, z. B. unter Belastung während der Verwendung ausgleicht.
Die vorliegende Erfindung erleichtert die Verwendung der oben beschriebenen Sechsachsenmaschine zur Herstellung von Präzisionskegelrädern und -hypoidrädern und zielt darauf ab, die Genauigkeit der auf der neuen Maschine hergestellten Zahnradprodukte zu steigern bzw. zu gewährleisten und gleichzeitig die Zeit und die Kosten dieses komplexen Herstellungsverfahrens zu verringern.

Zusammenfassung der Erfindung

Gemäß einem ersten Aspekt bietet die vorliegende Erfindung ein Verfahren nach Anspruch 1 zur Steuerung des Betriebs einer Maschine zur Herstellung von Kegelrädern oder Hypoidrädern. Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft eine Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 13 zur Verwendung im Verfahren des ersten Aspekts.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfaßt eine Sonde, die auf dem Werkzeugträger des Maschinenwerkzeugs montiert ist. Das Modul enthält eine Kontaktsonde, die von einer zurückgezogenen zu einer ausgezogenen Position beweglich ist, in der die Spitze der Sonde aus der Vorderfläche des Werkzeugträgers ragt. In der bevorzugten Ausführungsform enthält das Sondenmodul auch eine nichtkontaktierende Sonde, die ebenfalls von einer zurückzogenen zu einer ausgezogenen Position beweglich ist, wobei die empfindliche Fläche der nichtkontaktierenden Sonde aus der Vorderfläche des Werkzeugträgers ragt.
Das gleiche Sondenmodul dient dazu, eine Vielzahl an Messungen als Teil des multifunktionalen Systems der Erfindung durchzuführen, das (a) die Maschineneinstellung erleichtert, (b) eine automatische Werkstückeinrichtung ermöglicht, (c) die Werkstückpräzision "auf der Maschine" zum Prüfen vor der maschinellen Bearbeitung, während des Verfahrens und nach der maschinellen Bearbeitung überwacht und (d) auch die Maschine selbst nachkalibriert.
Als Teil der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind spezielle Aufnahme- bzw. Festpunkte an mehreren Stellen auf den seitlichen und vorderen Flächen der Arbeitsträgereinheit und auf der im Arbeitsträger montierten Arbeitsspindeleinheit positioniert. Das Sondenmodul ist einstückig mit dem CNC-System des Maschinenwerkzeugs ausgebildet, das gemäß dem Verfahren der Erfindung programmiert ist, die Arbeits- und Werkzeugträger des Maschinenwerkzeugs hintereinander zu einer Vielzahl an Prüfpositionen zu bewegen. In jeder dieser aufeinanderfolgenden Prüfpositionen wird die Spitze der Kontaktsonde mit verschiedenen Festpunkten in Kontakt gebracht, und die Positionen des Arbeitskopfes und der Arbeitsspindel relativ zum Werkzeug werden in jeder Prüfposition identifiziert. Diese Prüfverfahren werden je nach Bedarf von Zeit zu Zeit wiederholt, wobei die durch diese Prüfverfahren gesammelten Positionsinformationen dazu dienen, die Kalibrierung der Maschinenvorgänge zu aktualisieren und zu korrigieren.
Wenn das erfindungsgemäße Sondenmodul dazu verwendet wird, eine automatische Einrichtung des Werkstücks zu erzielen, werden sowohl die nichtkontaktierende als auch die kontaktierende Sonde in Kombination verwendet, um eine Präzision zu bieten, die mit jener der Kontaktsondensysteme des Stands der Technik vergleichbar ist; dies geschieht jedoch mit viel höherer Geschwindigkeit, wodurch die Zeit und die Kosten der notwendigen Einrichtverfahren der Präzisionsendbearbeitung von Zahnrädern verkürzt bzw. gesenkt werden. Das vorliegende Einrichtsystem sieht zuerst die Verwendung der nichtkontaktierenden Sonde vor, um die Position aller Zahnflanken rasch zu messen. Diese Messungen werden mit vorbestimmten oder theoretisch korrekten Messungen verglichen, um anzuzeigen, welche Zahnschlitze die größten Fehler aufzuweisen scheinen. Die Kontaktsonde wird dann programmiert, sehr genaue Messungen an nur diesen Flanken "des schlechtesten Falls" vorzunehmen, wobei diese genauen Messungen herangezogen werden, die Maschine vor Beginn des Endschleifens in viel kürzerer Zeit als in Systemen des Stands der Technik zu justieren. Sollten natürlich solche Messungen Flanken anzeigen, die unkorrigierbar fehlerhaft sind, wird das Werkstück nicht akzeptiert.
Unter den erfindungsgemäßen Nachkalibrierungsvorgängen wird das Sondenmodul auch in Verbindung mit einem Opferprüfplättchen verwendet, um eine automatische Neupositionierung der schalenförmigen Schleifscheibe relativ zum Werkstück nach jedem Abrichtvorgang der Schleifscheibe zu ermöglichen. Das Prüfplättchen ist ein dünner Streifen aus relativ weichem Stahl, und die neuabgerichtete Schleifscheibe wird damit in Kontakt gebracht und in eine vorbestimmte Tiefe abgesenkt, wodurch sich ein Schnitt im Plättchen bildet, der dem Profil der Arbeitsflächen der Schleifscheibe entspricht. Die Kontaktsonde wird dann mit den Oberflächen des Schnitts in Kontakt gebracht, um die exakte Position der neuabgerichteten Oberfläche des Schleifscheibe anzuzeigen. Diese neuen Positionsinformationen dienen dazu, die Schleifscheibe relativ zum Werkstück nachzustellen.
Neben den Kontrollen hinsichtlich der Genauigkeit der verarbeiteten Werkstücke bei der maschinellen Vorbearbeitung, während des Verfahrens und bei der maschinellen Nachbearbeitung verwendet die vorliegende Erfindung das Sondenmodul auch für die Prüfverfahren "des ersten Teils", die zur richtigen anfänglichen Maschineneinstellung erforderlich sind. Alle diese teilkontrollierenden Aktivitäten erfolgen ohne Entfernung des Werkstücks von der Maschine, wobei dieses Prüfen des Werkstücks "auf der Maschine" Stunden wertvoller Verarbeitungszeit einspart.
Demzufolge sorgt die hierin geoffenbarte Erfindung für eine deutliche Steigerung der Genauigkeit des Radendbearbeitungsverfahrens und gleichzeitig für eine beträchtliche Verringerung der Zeit und Kosten, die mit der Herstellung von Präzisionskegelrädern und -hypoidrädern verbunden sind.

Abbildungen

Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht der neuen zahnraderzeugenden Maschine, für die die vorliegende Erfindung beabsichtigt ist, wobei die erfindungsgemäße Vorrichtung in dieser Ansicht aus Gründen der Übersichtlichkeit weggelassen wurde;
Fig. 2 ist eine Draufsicht der in Fig. 1 dargestellten Maschine;
Fig. 3 ist eine schematische Darstellung der in Fig. 1 und 2 dargestellten Maschine, wobei die beweglichen Strukturen der Maschine stark vereinfacht sind, um ein besseres Verständnis der Bewegungen der Maschinenachsen zu ermöglichen;
Fig. 4 ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht eines Abschnitts der in Fig. 1 und 2 dargestellten Maschine, die das erfindungsgemäße Sondenmodul zeigt (das in Fig. 1 und 2 weggelassen war), wobei sowohl die kontaktierende als auch die nichtkontaktierende Sonde des Moduls in ihrer ausgezogenen Position dargestellt sind;
Fig. 5 ist eine Fig. 4 ähnelnde Ansicht aus einer anderen Perspektive, die ein Opferprüfplättchen (in Fig. 1 und 2 nicht dargestellt) zeigt, das auf der Arbeitsspindel des Maschinenwerkzeugs montiert ist, wobei das Prüfplättchen in seiner zurückgezogenen Position gezeigt wird;
Fig. 6 ist eine schematische Draufsicht der Maschine mit den Werkzeug- und Arbeitsträgern in einer der aufeinanderfolgenden Prüfpositionen gemäß der Erfindung, wobei die Spitze der Kontaktsonde mit einem der Festpunkte auf der Seitenfläche des Arbeitsträgers in Kontakt steht;
Fig. 7 ist eine weitere schematische Draufsicht der Maschine, die die Werkzeug- und Arbeitsträger in einer weiteren der aufeinanderfolgenden Prüfpositionen gemäß der Erfindung zeigt, wobei die Spitze der Sonde mit einem Festpunkt auf der Fläche der Arbeitsspindel positioniert ist;
Fig. 8 ist eine schematische Vorderansicht des Arbeitsträgerkopfes der Maschine, die die Position der Festpunkte auf der Vorderfläche des Arbeitsträgers und auf der im Arbeitsträger montierten Arbeitsspindel zeigt.

Ausführliche Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen

Fig. 1 und 2 sind eine perspektivische bzw. eine Draufsicht eines Mehrachsen- Maschinenwerkzeugs zur Herstellung von Kegel- und Hypoidrädern, das jenem ähnelt, das in der PCT-Anmeldung PCT/U587/02083 und in der US-Patentanmeldung Seriennummer 104.012, eingereicht am 24. August 1987, geoffenbart ist. Die Maschine besitzt eine Basis 10, auf der eine Werkzeugträgervorrichtung 12 und eine Arbeitsträgervorrichtung 14 montiert sind. Der Werkzeugträger 12 umfaßt einen Schlitten 18, der auf einer in der Basis 10 ausgebildeten Gleitschiene 16 montiert ist, um die geradlinige Bewegung des Schlittens 18 über die Breite der Basis 10 zu ermöglichen. Ein Werkzeugkopf 22 wird auf Gleitschienen 20 im Schlitten 18 getragen, um die Bewegung des Werkzeugkopfes 22 vertikal im Verhältnis zur Basis zu ermöglichen. Eine Werkzeugspindel 24 ist im Werkzeugkopf 22 gelagert, um ein sich drehendes Werkzeug mit materialabtragenden Oberflächen, die aus einer Vorderfläche des Werkzeugs ragen, drehbar zu montieren. Wie in dieser Offenbarung dargestellt, ist das sich drehende Werkzeug eine schalenförmige Schleifscheibe 28, doch es kann, wie dies auf dem Gebiet allgemein bekannt ist, auch ein Mehrklingenstirnfräser oder -walzfräser sein. (Man beachte: Auf dem Werkzeugkopf 22 ist auch ein Sondenmodul montiert, das in den Fig. 4 und 5 dargestellt und unten beschrieben, nicht jedoch in Fig. 1 und 2 dargestellt ist.)
Der Arbeitsträger 14 enthält einen Tisch 32, der auf in der Basis 10 ausgebildeten Gleitschienen 30 montiert ist, um die Bewegung des Tisches 32 entlang der Basislänge zu ermöglichen. Ein Arbeitskopf 38 ist auf einer bogenförmigen Gleitschiene 34 und einem Drehzapfen 36 auf dem Tisch 32 montiert, um eine bogenförmige Bewegung des Arbeitskopfes 38 um den Drehzapfen 36 zu ermöglichen. Eine Arbeitsspindel 40 ist im Arbeitskopf 38 gelagert, um ein Zahnradwerkstück 42 drehbar zu montieren, das für die Zwecke der vorliegenden Offenbarung ein grob geschnittenes Kegel- oder Hypoidrad ist, das zu einer fertigen Form geschliffen wird. (Man beachte: Auf dem Arbeitsträger 14 ist auch ein Opferprüfplättchen montiert, das in Fig. 5 dargestellt und unten beschrieben, nicht jedoch in Fig. 1 und 2 dargestellt ist.)
Nun wird auf Fig. 3 Bezug genommen, um eine bessere Vorstellung der relativen Maschinenbewegungen zu geben, die dazu dienen, (a) alle Arbeitsgänge durchzuführen, (b) Messungen zu erhalten, die zur Nachkalibrierung der Maschine herangezogen werden und (c) die Genauigkeit der auf der Maschine endbearbeiteten Zahnräder zu kontrollieren. Fig. 3 ist eine schematische Darstellung der Mindestanzahl an Achsen, die zur Durchführung aller dieser Maschinenvorgänge beansprucht werden.
Man sieht aus Fig. 3, daß die Werkzeugachse "T" und die Arbeitsachse "W" relativ zueinander entlang dreier geradliniger Achsen "X", "Y" und "Z" sowie um eine Schwenkachse "P" beweglich sind. Achsen X, Y und Z sind zueinander rechtwinkelig. Die Arbeitsachse W ist um die Schwenkachse P schwenkbar, die sich in Richtung Y erstreckt, die sowohl senkrecht zur Arbeitsachse W als auch zur Werkzeugsachse T verläuft. Die Schwenkachse P schneidet die Arbeitsachse W in einer Position entlang Achse W in der Nähe des Werkstücks 42, obwohl sie aus Gründen der Übersichtlichkeit getrennt sind. Die Schleifscheibe 28 und das Werkstück 42 sind jeweils um ihre zugehörigen Achsen T und W drehbar, die durch die jeweiligen Mittelpunkte des Werkzeugs und des Werkstücks verlaufen.
Durch einen Vergleich der schematischen Darstellung von Fig. 3 mit Fig. 1 und 2 sieht man, daß die Achsen T und W den Drehachsen der Schleifscheibe 28 und des Werkstücks 42 auf der Werkzeugspindel 24 bzw. der Arbeitsspindel 40 entsprechen. Die Bewegung des Schlittens 18 über die Breite der Basis 10 entspricht der Bewegung der Werkzeugachse T in Richtung X. Die Bewegung des Werkzeugkopfes 22 vertikal zur Basis und die Bewegung des Arbeitskopfes 38 entlang der Länge der Basis stimmen jeweils mit den Bewegungen der Werkzeugachse T in Richtung Y und der Arbeitsachse W in Richtung Z überein. Die Schwenkachse P erstreckt sich durch den Drehzapfen 36 auf Tisch 32 in einer Richtung, die parallel zur Bewegung des Werkzeugkopfes 22 in Richtung Y verläuft.
Die geradlinige Bewegung des Werkzeugträgers 12 und des Arbeitsträgers 14 wird durch jeweilige Antriebsmotoren veranlaßt, die durch geschwindigkeitsverringernde Getriebe- und Kugelumlaufspindelantriebe einwirken. Beispielsweise wird die Bewegung des Tisches 32 in Richtung Z entlang der Länge der Basis durch den Antriebsmotor 60 bewirkt, der mit einer Gewindekugelumlaufspindel 66 durch ein Untersetzungsgetriebe 64 operativ verbunden ist. Gemäß der herkömmlichen Praxis steht die Kugelumlaufspindel 66 mit einer nicht dargestellten Kugelmutter, die im Tisch 32 festgehalten wird, in Gewindeeingriff. Die Gewindekugelumlaufspindel 66 ist axial an der Basis 10 befestigt, und ihre Drehung wird durch die Kugelmutter zu einer geradlinigen Bewegung des Tisches 32 umgewandelt.
Die geradlinige Bewegung des Schlittens 18 in Richtung X wird durch den Antriebsmotor 44 veranlaßt, der durch ein Untersetzungsgetriebe 48 und die Kugelumlaufspindel 50 einwirkt. Der Werkzeugkopf 22 wird durch den Antriebsmotor 52, ein nicht dargestelltes Untersetzungsgetriebe und die Kugelumlaufspindel 58 in Richtung Y bewegt. Die bogenförmige Bewegung des Arbeitskopfes 38 wird durch den Antriebsmotor 68 veranlaßt, der durch die Reibungsscheibe 72 einwirkt, die die Außenfläche 74 der Gleitschiene 34 kontaktiert, die den Drehzapfen 36 in einer fixen radialen Entfernung teilweise umkreist. Die Achse der Reibungsscheibe 72 ist am Arbeitskopf 38 befestigt, und die Drehung der Reibungsscheibe im Kontakt mit der Außenfläche 74 der Gleitschiene 34 bewegt ein Ende des Arbeitskopfes um den Drehzapfen 36 vorwärts. Antriebsmotoren 76 und 80 sind auch zum Drehen der Schleifscheibe bzw. der Abrichtwalze vorgesehen.
Jeder der jeweiligen Antriebsmotoren steht entweder mit einer linearen oder mit einer rotierenden Codiereinrichtung als Teil eines CNC-Systems in Verbindung, das den Betrieb der Antriebsmotoren in Einklang mit den in einen Computer eingegebenen Anweisungen steuert. Die Codiereinrichtungen leiten Signale an den Computer, die die tatsächlichen Positionen jeder der beweglichen Maschinenachsen betreffen.
Beispielsweise wird die Bewegung des Schlittens 18 auf den Gleitschienen 16 durch die lineare Codiereinrichtung 46 gemessen, die Bewegung des Werkzeugkopfes 22 in den Gleitschienen 20 wird durch die lineare Codiereinrichtung 54 gemessen, und die Bewegung des Tisches 32 auf Gleitschienen 30 wird durch die lineare Codiereinrichtung 62 gemessen. Die bogenförmige Bewegung des Arbeitskopfes 38 um den Drehzapfen 36 wird durch die rotierende Codiereinrichtung 70 gemessen. Rotierende Codiereinrichtungen 78 und 82 sind auch zum Messen der Drehpositionen der Arbeitsspindel 40 bzw. der Werkzeugspindel 24 vorgesehen.
Obwohl das dargestellte Maschinenwerkzeug eine bestimmte Anordnung an beweglichen Strukturen zur relativen Positionierung der Schleifscheibe und des Werkstücks enthält, eignen sich auch andere Anordnungen zur Schaffung der gleichen Freiheitsgrade bei der relativen Justierung. Beispielsweise wäre es möglich, für eine Bewegung entweder des Arbeitsträgers oder des Werkzeugträgers relativ zueinander entlang einer beliebigen der vorgeschriebenen Achsen zu sorgen; jede der geradlinigen Achsen könnte mit den Bewegungen des Werkzeug- oder Arbeitsträgers verbunden werden; und es könnte entweder der Werkzeug- oder der Arbeitsträger im Verhältnis zum anderen geschwenkt werden.
Ein geeignetes CNC-System (nicht dargestellt) zum Steuern des Betriebs der jeweiligen Antriebsmotoren ist mit zweckmäßiger Computerhardware und -software zur Steuerung der einzelnen Arbeitsgänge der Maschine ausgestattet. Positions- und Bewegungssignale, die in und aus numerischen Messungen umgewandelt werden, können so programmiert werden, daß die Arbeitsabläufe der Maschine zur Gänze automatisch sind.
Bezug nehmend auf Fig. 4 und 5 ist ein Sondenmodul 82 auf dem Werkzeugkopf 22 montiert und trägt eine Kontaktsonde 84 und eine nichtkontaktierende Sonde 86 auf einem bewegten Arm 88. Die Kontaktsonde 84 ist eine Sonde des bekannten "Berührungsauslösungs"-Typs (d. h. wie in US-A-4.755.950) mit einer sehr kleinen kugelförmigen Spitze 92; sie löst jedes Mal ein Signal aus, wenn die Spitze 92 mit einer anderen Oberfläche in Kontakt gebracht wird. Die nichtkontaktierende Sonde 86 ist vorzugsweise eine beliebige Sonde des bekannten kapazitiven, magnetischen oder pneumatischen Typs (siehe z. B. US-A-3.522.524 und GB-A-2.005.597), die einen empfindlichen Düsen- bzw. Vorderflächenabschnitt 94 aufweist und jedes Mal ein Auslösersignal aussendet, wenn die Nähe ihres Vorderflächenabschnitts 94 relativ zu einer weiteren Oberfläche zu einer vorbestimmten Änderung in einer zugehörigen kapazitiven, magnetischen oder pneumatischen Schaltung führt.
Das Sondenmodul 82 ist mit Sonden 84 und 86 in ihrer ausgezogenen Position dargestellt, worin sich die Spitze 92 und der empfindliche Vorderflächenabschnitt 94 der jeweiligen Sonden über die Vorderfläche des Werkzeugkopfes 22 und über die Vorderkante der Schleifscheibe 28 hinaus erstrecken. Der Gelenkssondenarm 88 ist um die Achse 90 drehbar, um die Sonden in eine zurückgezogene Position zu schwenken, wenn sie nicht verwendet werden.
Bezug nehmend auf Fig. 6, 7 und 8 ist eine Vielzahl an Festpunkten 100, 102, 104 und 106 jeweils auf der Seitenfläche 118 und der Vorderfläche 119 des Arbeitskopfes 38 positioniert. Während diese Festpunkte - wie aus den Figuren ersichtlich - auf Auflagen positioniert sind, die sich oberhalb der Vorder- und Seitenflächen des Arbeitskopfes 38 erstrecken, können sie in der Praxis einfach nur speziell hergestellte und genau positionierte ebene Flächen auf der Oberfläche des Arbeitskopfgusses sein.
Die Festpunkte werden gemeinsam mit der Kontaktsonde 84 verwendet, um die Koordinatenwerte und die geometrischen Beziehungen der Maschinenachse zum Zweck der Nachkalibrierung der Maschineneinstellungen periodisch zu überprüfen, um durch Wärme und Reibung erzeugte Fehler auszugleichen. Beispielsweise wird die Genauigkeit der Winkelposition des Arbeitskopfes 38 bei seiner Bewegung um den Drehzapfen 36 und entlang der Gleitschiene 34 durch aufeinanderfolgende Prüfverfahren kontrolliert, worin der Arbeitskopf 38 zuerst zu einer "0º"-Position (dargestellt in Fig. 6) und anschließend zu seiner "90º"-Position (dargestellt in Fig. 7) bewegt wird. Die Genauigkeit jeder dieser Positionen wird dadurch bestimmt, indem die Spitze 92 der Kontaktsonde 84 in Kontakt mit den Festpunkten 100 und 102 (für die "0º"-Position) und den Festpunkten 104 und 106 (für die "90º"-Position) gebracht wird. Man beachte, daß der Schlitten 18 und der Arbeitstisch 32 sowie der Werkzeugkopf 22 entlang ihrer jeweiligen X-, Y- und Z-Achsen bewegt werden, um die Sonde 84 hintereinander mit den jeweiligen Festpunkten in Kontakt zu bringen.
Wenn die Spitze 92 jeden der jeweiligen Punkte berührt, wird ein Auslösersignal vom Sondenmodul 82 an das CNC-System der Maschine übermittelt, und das System speichert die Momentablesungen der Codiereinrichtung für jede der Achsen zum Zeitpunkt des Empfangs des Auslöserimpulses. Diese Moment-Positionssignale werden dann mit vorbestimmten Positionssignalen für jede der Achsen relativ zum überwachten Festpunkt verglichen, und es werden Fehlersignale erzeugt, die allfällige Unterschiede zwischen den momentanen und vorbestimmten Gruppen an Positionssignalen anzeigen. Diese Gruppen an Fehlersignalen dienen dann dazu, die 0º-Position und die 90º-Position des Arbeitskopfes 38 nachzukalibrieren und den Entfernungswert, der durch jede Einheit der durch die rotierende Codiereinrichtung 70 erzeugten Winkelbewegung dargestellt wird, nachzukalibrieren.
Die Genauigkeit der X-Achse und der Y-Achse der Arbeitsspindel 40 wird mittels der Kontaktsonde 84 in Verbindung mit den Festpunkten 108, 110, 112 und 114 kontrolliert und nachkalibriert. In Fig. 8 sieht man, daß diese Punkte jeweils an wesentlichen Punkten um die Bohrung der Spindel 40 angeordnet sind. Man beachte allerdings, daß bei einem korrekten Montieren der das Werkstück einspannenden Vorrichtung in der Spindelbohrung die Punkte 108, 110, 112 und 114 in ähnlicher Weise innerhalb der Bohrung einer Spannzange bzw. auf dem Außendurchmesser eines Spanndorns positioniert sind. Ein weiterer Auflagepunkt 116, der auf der Vorderfläche des Spindelgehäuses angeordnet ist, dient zur Kalibrierung der Z-Achsenposition der Spindel.
Die verschiedenen soeben beschriebenen Kalibrierverfahren werden in jeder beliebigen oder zweckmäßigen Reihenfolge hintereinander programmiert. Das gesamte Nachkalibrierungsverfahren wird von Zeit zu Zeit während der Herstellung aufeinanderfolgender Werkstücke wiederholt, und/oder es können auch zu jedem beliebigen Zeitpunkt nur Abschnitte des Nachkalibrierungsverfahrens durchgeführt werden. Während z. B. die Maschine oder ihre Umgebung ungewöhnlichen Temperaturschwankungen ausgesetzt ist, wählt der Bediener Programme aus, in denen die Nachkalibrierungsverfahren öfter als normal automatisch wiederholt werden, um sicherzustellen, daß die Genauigkeit aufgrund übermäßiger Wärmeveränderungen in der Maschine keine Einbußen erleidet. In diesen Sonderphasen kann die Nachkalibrierung der Maschine während der Endbearbeitung eines einzigen Werkstücks mehrmals wiederholt werden, sollte dies als notwendig erachtet werden.
Gemäß der Erfindung wird das Sondenmodul 82 auch für die automatische Einrichtung der Zahnradwerkstücke verwendet, wenn sie anfangs auf die Arbeitsspindel 40 aufgebracht werden. Zur Erzielung einer solchen Einrichtung wird der Gelenksarm 88 zur in Fig. 4 und 5 dargestellten Position bewegt, wobei sich die Spitze 92 und der empfindliche Vorderflächenabschnitt 94 der Sonden vor der Schleifscheibe 28 erstrecken. Die Werkzeug- und Arbeitsträger der Maschine werden dann auf eine Position eingestellt, die der in Fig. 1 und 2 gezeigten ähnelt, außer daß der Sondenarm 88 zwischen dem Werkzeug und dem Werkstück angeordnet ist. Als erstes wird der empfindliche Vorderflächenabschnitt 94 der nichtkontaktierenden Sonde 86 in relativ unmittelbare Nähe mit den Oberflächen des zahnradförmigen Werkstücks 42 bewegt, und die Spindel 40 wird gedreht, um die Zähne des Werkstücks 42 am Vorderflächenabschnitt 94 der nichtkontaktierenden Sonde 86 vorbeizubewegen. Wenn die Flanke jedes aufeinanderfolgenden Zahns innerhalb eines vorbestimmten Abstands den Vorderflächenabschnitt 94 passiert, sendet die nichtkontaktierende Sonde 86 ein Auslösersignal aus, und das CNC-System zeichnet die Position der Codiereinrichtung 78 auf, die die momentane Winkelposition der Spindel 40 bei jedem Passieren der Flanke anzeigt. Diese momentan erzeugten Winkelpositionen der Spindel 40 werden zu geeigneten numerischen Meßsignalen umgewandelt und dann mit ähnlichen numerischen Signalen verglichen, die zuvor im Computersystem der Maschine gespeichert wurden, wobei diese zuvor gespeicherten Signale die vorbestimmten Positionen der Zahnflanken eines Werkstücks richtiger Größe darstellen. Auf der Grundlage dieses Vergleichs erzeugt der Computer Fehlersignale für jede jeweilige Zahnflanke des Werkstücks 42. Die Position der einzelnen Flanken, die den größten Fehler aufweisen, wird registriert, und dann werden die Arbeits- und Werkzeugträger justiert, um die Kontaktsonde 84 mit der Oberfläche der vorausgewählten Flanken "des schlechtesten Falls" (d. h. mit jenen Oberflächen mit dem größten Fehler) in Kontakt zu bringen.
Im Verlauf des soeben beschriebenen Einrichtverfahrens vergleicht das CNC-System auch die erzeugten Fehlersignale mit im Computerspeicher gespeicherten vorbestimmten Grenzwerten. Sollte das Fehlersignal für eine beliebige Flanke den vorbestimmten Grenzwert übersteigen und somit anzeigen, daß es vielleicht nicht möglich ist, den Fehler während der Endbearbeitung zu korrigieren, wird das Verfahren abgebrochen und das Werkstück nicht angenommen. Ein solcher unkorrigierbarer Fehler kann vorliegen, wenn eine Zahnflanke weniger Material hat als für ein fertiges Zahnrad erforderlich ist, oder wenn eine Zahnflanke mehr Material hat als zuverlässig durch ein Endbearbeitungswerkzeug usw. entfernt werden kann.
Die nichtkontaktierende Sonde 86 liefert ihre Messungen sehr schnell, d. h. innerhalb des Zeitraums, den die Spindel 40 benötigt, um eine relativ rasche Umdrehung durchzuführen; die durch die Sonde 86 ausgelösten Positionssignale bieten eine gültige und nützliche Aufzeichnung der relativen Messungen jeder der verschiedenen Zahnflanken. Man beachte jedoch, daß bei den derzeit im Handel erhältlichen Sonden die durch die Kontaktsonde 84 vorgenommenen Messungen um eine ganze Größenordnung genauer sind als jene der nichtkontaktierenden Sonde 86. Wenn jede Flanke des Werkstücks 42 aber durch eine Kontaktsonde 84 gemessen würde, würden solche Messungen Dutzende Minuten in Anspruch nehmen, während die Messungen durch die nichtkontaktierende Sonde 86 innerhalb weniger Sekunden vorliegen. Durch eine Kombination der Verwendung beider Sonden sorgt die Erfindung für eine deutliche Verringerung der zur Einrichtung erforderlichen Zeit, während sie sich ebenso die größere Genauigkeit der Kontaktsonde für die endgültigen Präzisionsmessungen zunutze macht, auf deren Grundlage das Werkstück relativ zum Werkzeug positioniert wird.
Gemäß der Erfindung ist das CNC-System der Maschine auch programmiert, das Sondenmodul 82 für die Kontrolle der Zahnflanken des Werkstücks vor der maschinellen Bearbeitung, während des Verfahrens und nach der maschinellen Bearbeitung zu verwenden. Solche programmierten Kontrollen können folgendermaßen stattfinden: (a) unter Verwendung der Sonde 84, um einen oder mehrere vorgewählte Punkte auf mehreren oder allen Flanken des Werkstücks zu berühren oder (b) in ähnlicher Weise wie soeben in Zusammenhang mit der Einrichtung beschrieben, um anfangs die Zahnflanken "des schlechtesten Falls" zu bestimmen und dann die Sonde 84 zu kontaktieren, um eine sehr genaue Messung jener bestimmten Zahnflanken zu liefern, die mehr oder weniger Material aufweisen, als es die vorbestimmten idealen Messungen für ein Präzisionszahnrad angeben.
Die automatische Einrichtung und das Zahnflankenmeßverfahren sowie die Vorrichtung der Erfindung wurden zwar in Zusammenhang mit einer Kegel- und Hypoidrad- Endbearbeitungsmaschine beschrieben, doch es ist zu beachten, daß diese Aspekte der Erfindung ebenso auf die Einrichtung und die Zahnflankenmessung aller Arten zahnradförmiger Werkstücke, einschließlich der Stirnrad- und Schrauben radgetriebe, übertragbar sind.
Es ist für Fachleute auf dem Gebiet offenkundig, daß die Arbeitsflächen der schalenförmigen Schleifscheibe 28 periodisch nachgerichtet werden müssen. Dies wird durch eine bekannte Vorrichtung automatisch durchgeführt, die allgemein an 119 in Fig. 4 und 5 gekennzeichnet ist (in Fig. 1-3 nicht dargestellt). Ein derartiges Nachrichten verändert die Größe und Form der Arbeitsflächen der Scheibe und erfordert es, daß die relative Position zwischen Schleifscheibe 28 und Werkstück 42 nach jedem Nachrichten neu justiert wird. Zur Automatisierung des Neujustierungsvorgangs und zur gleichzeitigen Aufrechterhaltung der zur Herstellung von Präzisionszahnrädern erforderlichen Genauigkeit wird ein Opferplättchen 120 (Fig. 5) an einer Stange 122 montiert, die in ihrer zurückgezogenen Position dargestellt ist. Nach jedem Nachrichten der Schleifscheibe 28 wird die Montierstange 122 um 90º in Richtung des Pfeils 124 gedreht und dann in Pfeilrichtung 126 gedreht. Dies bringt das Plättchen 120 in eine Position, in der es von den Arbeitsflächen der Schleifscheibe 28 berührt werden kann, die dann relativ entlang der Z-Achse über eine vorbestimmte Entfernung abgesenkt wird, um einen Schnitt 128 in der Plättchenoberfläche zu bilden. Als nächstes wird die Scheibe 28 zurückgezogen, der Sondenarm 88 wird geschwenkt, um die Kontaktsonde 84 zu ihrer ausgezogenen Position zu bringen, und die Spitze 92 der Sonde 84 wird mit der Oberfläche des Schnitts 128 in Kontakt gebracht, wodurch Positionsablesungen der exakten Lage der Oberfläche des Schnitts 128 möglich sind. Diese Ablesungen werden mit ähnlich erzeugten früheren Ablesungen verglichen, um allfällige Änderungen des Profils oder der Größe der Arbeitsflächen der Schleifscheibe 28, die auf das Nachrichten zurückzuführen sind, anzuzeigen.
Man beachte, daß die zahlreichen oben angeführten Meßverfahren solcherart durch den Maschinenbediener programmiert werden können, daß sie in jeder beliebigen Reihenfolge und vor bzw. nach jedem der verschiedenen Arbeitsgänge erfolgen können, die für das Belasten, Prüfen und Endbearbeiten von Präzisionswerkstücken erforderlich sind.

Claims

1. Verfahren zum Steuern der Arbeitsgänge einer Maschine zur Herstellung von Kegelrädern oder Hypoidrädern (42), wobei die Maschine computergesteuert ist und einen Werkzeugträger (12), einen Arbeitsträger (14) und eine Vielzahl an Codiermitteln (46, 54, 62, 70, 78, 82) aufweist, die jeweilige Meßsignale liefern, die über die Position jeder der zwei Träger (12, 14) Aufschluß geben, und die mit Maschinenantriebsmitteln (44, 52, 60, 68, 76, 80) zur Bewegung der Träger (12, 14) verbunden sind, wobei der Werkzeugträger eine Spindel (24) aufweist, die auf seiner Vorderfläche montiert ist, um ein Werkzeug (28) zur Formung von Zähnen auf einem Werkstück (42) drehbar zu halten, das drehbar in einer Arbeitsspindel (40) gehalten ist, die auf einer Vorderfläche des Arbeitsträgers montiert ist, wobei der Arbeitsträger auch eine Seitenfläche besitzt und wobei beide Träger (12, 14) entlang einer Anzahl an Betriebsachsen, nämlich zumindest entlang dreier zueinander rechtwinkeliger Achsen (X, Y, Z) und einer Schwenk- bzw. Drehachse (P), bewegbar sind, wobei die Codiermittel (46, 54, 62, 70, 78, 82) jeweilige Meßsignale liefern, die Aufschluß über die Positionen der Träger (12, 14) im Verhältnis zueinander geben; wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfaßt:

a) das Montieren einer Kontaktsonde (84) auf dem Werkzeugträger (12), so daß eine mit der Kontaktsonde verbundene empfindliche Spitze (92) von einer zurückgezogenen Position zu einer ausgezogenen bzw. ausgefahrenen Position bewegbar ist, in der die Spitze über die Vorderfläche des Werkzeugträgers hinausragt bzw. gegenüber dieser vorsteht;

b) das Positionieren einer Vielzahl an Aufnahme- bzw. Festpunkten (100, 102, 104, 106) auf den Seiten- und Vorderflächen des Arbeitsträgers (14);

c) das Speichern von Gruppen vorbestimmter Positionssignale, die der theoretisch korrekten relativen Position jedes der Aufnahme- bzw. Festpunkte entsprechen, wenn sich der Werkzeug- und der Arbeitsträger (12, 14) in jeder einer Vielzahl an vorbestimmten relativen Ausrichtungen befinden;

d) das Erzeugen eines Kontaktauslösersignals, wenn die empfindliche Spitze (92) der Kontaktsonde (84) mit jedem der jeweiligen Aufnahme- bzw. Festpunkte (100, 102, 104,106) auf dem Arbeitsträger (14) in Kontakt tritt;

e) das Sammeln einer Gruppe momentaner Positionssignale aus den Codiermitteln (46, 54, 62, 70, 78, 82), die über die relative Lage des Werkzeug- und Arbeitsträgers in bezug auf die Achsen Aufschluß geben, zum Zeitpunkt, wenn das Auslösersignal durch die Kontaktsonde (84) erzeugt wird;

f) das Vergleichen der Gruppen von momentanen und vorbestimmten Positionssignalen für jede der Vielzahl an Ausrichtungen;

g) das Erzeugen von Fehlersignalen auf der Grundlage der Differenz zwischen den jeweiligen Signalgruppen; und

h) das Steuern des Betriebs der Maschinenantriebsmittel (44, 52, 60, 68, 76, 80) in Einklang mit den Fehlersignalen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, weiters umfassend die folgenden Schritte:

a) Montieren einer nichtkontaktierenden Sonde (86) auf dem Werkzeugträger, so daß ein empfindlicher Flächenabschnitt (94) der nichtkontaktierenden Sonde von einer zurückgezogenen Position zu einer ausgezogenen Position bewegbar ist, in der die Fläche der Sonde (94) über die Vorderfläche des Werkzeugträgers (12) hinausragt, und so daß die nichtkontaktierende Sonde (86) justiert ist, jedes Mal ein Nichtkontakt- Auslösersignal zu liefern, wenn sich die Fläche der Sonde innerhalb eines vorbestimmten Abstands von einer weiteren Oberfläche befindet;

b) das Speichern von Gruppen vorbestimmter Arbeitsspindel-Positionssignale, die der theoretisch korrekten relativen Position der Zahnflanken des Werkstücks (42) entsprechen, das an der Arbeitsspindel (40) der Maschine montiert ist;

c) das Speichern von Gruppen momentaner Arbeitsspindel-Positionssignale, die Aufschluß über die Position der Arbeitsspindel geben, sooft Auslösersignale durch das nichtkontaktierende (86) bzw. kontaktierende (84) Sondenmittel beim Passieren der Zahnflanken innerhalb einer vorbestimmten Entfernung und beim Kontakt mit der Oberfläche der Zahnflanken geliefert werden; und

d) das Programmieren des Computers, um:

i) die Gruppen theoretischer und momentaner Arbeitsspindel-Positionssignale zu vergleichen, die den Zahnflanken des Werkstücks entsprechen,

ii) Fehlersignale auf der Grundlage der Differenzen zwischen den Zahnflankensignalen zu erzeugen, und

iii) den Betrieb der Maschinenantriebsmittel (44, 52, 60, 68, 76, 80) zur Positionierung der Werkzeug- und der Arbeitsspindel (24, 40) in Übereinstimmung mit den Zahnflanken-Fehlersignalen zur Materialeinteilung des Werkstücks (42) relativ zum Werkzeug (28) und zur anschließenden Formung der Zähne des Werkstücks durch das Werkzeug zu steuern.

3) Verfahren nach Anspruch 1, worin das Werkzeug eine schalenförmige Schleifscheibe ist und die Maschine auch eine Vorrichtung zum Nachrichten der Schleifscheibe umfaßt, weiters umfassend die folgenden Schritte:

a) das Speichern vorbestimmter Positionssignale, die einer zuvor gemessenen Lage der Arbeitsfläche der Schleifscheibe entsprechen;

b) das Montieren eines Opferprüfplättchens (120) auf der Arbeitsspindel (40);

c) das Steuern der Maschinenantriebsmittel (44, 52, 60, 68, 76, 80) nach dem Nachrichten der Schleifscheibe, um die Scheibe mit dem Prüfplättchen (120) in Kontakt zu bringen, um einen geformten Schnitt (128) im Plättchen zu bilden;

d) das Bewegen der Spitze der Kontaktsonde (84), bis sie mit der Oberfläche des Schnitts im Plättchen in Kontakt tritt;

i) das Vergleichen der durch die Codiermittel (46, 54, 62, 70, 78, 82) gelieferten momentanen Positionssignale, wenn die Sondenspitze (92) den Plättchenschnitt (128) berührt, mit den zuvor gespeicherten Positionssignalen, und das Erzeugen von Differenzsignalen auf der Grundlage dieses Vergleichs, und

ii) das Justieren der Maschinenantriebsmittel (44, 52, 60, 68, 76, 80) in Einklang mit den Differenzsignalen.

4. Verfahren nach Anspruch 1, worin die Gruppen an momentanen Positionssignalen durch die weiteren folgenden Schritte erzeugt werden:

a) das Positionieren der Kontaktsonde (84), so daß sie hintereinander den ersten und den zweiten Aufnahmepunkt (100, 102) berührt, die sich auf der Seitenfläche des Arbeitsträgers (12) befinden; und

b) das Positionieren der Kontaktsonde (84), so daß sie hintereinander eine Vielzahl an Aufnahmepunkten (104, 106) berührt, die sich auf der Vorderfläche des Arbeitsträgers befinden.

5. Verfahren nach Anspruch 4, umfassend die folgenden weiteren Schritte:

a) das Positionieren einer Vielzahl an Aufnahmepunkten (108, 110, 112, 114) auf Oberflächen der Arbeitsspindel (40); und

b) das Positionieren der Kontaktsonde (84), so daß ihre Spitze (92) hintereinander jeden der Aufnahmepunkte berührt.

6. Verfahren nach Anspruch 2, worin die Zahnflankenmeßschritte in Verbindung mit dem folgenden weiteren Schritt stattfinden:

a) Kontrollieren eines Werkstücks (42) nach seinem anfänglichen Anbringen auf der Arbeitsspindel.

7. Verfahren nach Anspruch 2, worin die Zahnflankenmeßschritte in Verbindung mit dem folgenden weiteren Schritt stattfinden:

a) Überwachen des Werkstücks (42) nach dem Beginn der Formgebung, doch vor Abschluß des Formgebungsverfahrens.

8. Verfahren nach Anspruch 2, worin die Zahnflankenmeßschritte in Verbindung mit dem folgenden weiteren Schritt stattfinden:

a) Messen des ersten Teils jeder Charge an Werkstücken nach dem Abschluß ihrer Formgebung durch das Maschinenwerkzeug, doch vor ihrer Entfernung aus der Arbeitsspindel (40).

9. Verfahren nach Anspruch 2, worin die Zahnflankenmeßschritte in Verbindung mit dem folgenden weiteren Schritt stattfinden:

a) Messen jedes Werkstücks (42) nach dem Abschluß seiner Formgebung durch das Maschinenwerkzeug (28), doch vor seiner Entfernung aus der Arbeitsspindel (40).

10. Verfahren nach Anspruch 5, worin die Aufnahmepunkte (108, 110, 112, 114) an wesentlichen Punkten um die Bohrung der Arbeitsspindel (40) positioniert sind.

11. Verfahren nach Anspruch 5, worin eine Spannzange als Spannfutter in der Bohrung der Spindel (40) montiert ist und die Aufnahmepunkte an wesentlichen Punkten um die Bohrung des Spannfutters positioniert sind.

12. Verfahren nach Anspruch 5, worin ein Spanndorn in der Bohrung der Spindel (40) montiert ist und die Aufnahmepunkte an wesentlichen Punkten um den Spanndorn des Spannfutters positioniert sind.

13. Überwachungsvorrichtung für eine Maschine zur Herstellung von Kegelrädern und Hypoidrädern (42), wobei die Maschine computergesteuert ist und einen Werkzeugträger (12) mit einer Spindel (24) besitzt, die an seiner Vorderfläche montiert ist, um ein Werkzeug (28) drehbar zu halten, das zum Formen von Zähnen auf einem Werkstück (42) geeignet ist, das drehbar in einer Arbeitsspindel (14) gehalten ist, die an der Vorderfläche eines Arbeitsträgers (14) montiert ist, wobei der Arbeitsträger auch eine Seitenfläche besitzt und beide Träger (12, 14) relativ zueinander entlang einer Mindestanzahl an Betriebsachsen, nämlich entlang dreier zueinander rechtwinkeliger geradliniger Achsen (X, Y, Z) und einer Schwenk- bzw. Drehachse (P), beweglich sind, wobei die Maschine auch eine Vielzahl an Codiermitteln (46, 54, 62, 70, 78, 82) aufweist, die mit Maschinenantriebsmitteln (44, 52, 60, 68, 76, 80) zur Bewegung der Träger verbunden sind, wobei die Codiermittel (46, 54, 62, 70, 78, 82) jeweilige Meßsignale liefern, die Aufschluß über die Positionen der Träger (12, 14) zueinander geben; wobei die Überwachungsvorrichtung folgendes umfaßt:

a) eine Kontaktsonde (24), die auf dem Werkzeugträger (12) montiert und von einer zurückgezogenen Position zu einer ausgezogenen Position bewegbar ist, in der eine empfindliche Spitze (92), die mit dem Kontaktsondenmittel verbunden ist, über die Vorderfläche des Werkzeugträgers (12) hinausragt, wobei die Kontaktsonde (84) ein Kontaktauslösersignal erzeugt, sooft die Oberfläche der Spitze (92) eine andere Oberfläche berührt;

b) eine Vielzahl an Aufnahme bzw. Festpunkten (100, 102, 104, 106), die an vorbestimmten Stellen auf den Seiten- und der Vorderflächen des Arbeitsträgers (14) positioniert sind;

c) ein Speichermittel (2) zum Empfang und zum Speichern von:

i) Gruppen vorbestimmter Positionssignale, die der theoretisch korrekten relativen Position jedes der Aufnahme- bzw. Festpunkte (100, 102, 104, 106) entsprechen, wenn sich der Werkzeug- und der Arbeitsträger (12, 14) in jeder einer Vielzahl vorbestimmter relativer Ausrichtungen befinden; und

ii) Gruppen momentaner Positionssignale aus den Codiermitteln (46, 54, 62, 70, 78, 82), die Aufschluß über die relative Position des Werkzeug- und des Arbeitsträgers in bezug auf die Achsen geben, zum Zeitpunkt, wenn das Auslösersignal durch die Kontaktsonde erzeugt wird;

d) wobei der Computer programmierbar ist, um:

i) Gruppen der momentanen und vorbestimmten Positionssignale für jede der Vielzahl an Ausrichtungen zu vergleichen;

ii) Fehlersignale auf der Grundlage der Differenz zwischen den jeweiligen Signalgruppen zu erzeugen; und

iii) den Betrieb der Maschinenantriebsmittel (44, 52, 60, 68, 76, 80) zur Positionierung des Werkzeug- und des Arbeitsträgers in Übereinstimmung mit den Fehlersignalen zu steuern.

14. Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 13, weiters umfassend:

a) eine nichtkontaktierende Sonde (86), die am Werkzeugträger (12) montiert und von einer zurückgezogenen Position zu einer ausgezogenen Position beweglich ist, in der ein empfindlicher Flächenabschnitt (94), der mit der nichtkontaktierenden Sonde verbunden ist, über die Vorderfläche des Werkzeugträgers hinausragt, wobei das nichtkontaktierende Sondenmittel ein Nichtkontakt-Auslösersignal liefert, sooft sich die Fläche (94) innerhalb eines vorbestimmten Abstands von einer weiteren Oberfläche befindet;

und worin:

das Speichermittel auch folgendes empfängt und speichert:

i) Gruppen vorbestimmter Arbeitsspindel-Positionssignale, die der theoretisch korrekten relativen Position der Zahnflanken des in der Arbeitsspindel montierten zahnradförmigen Werkstücks entsprechen; und

ii) Gruppen momentaner Arbeitsspindel-Positionssignale, die Aufschluß über die Position der Arbeitsspindel (40) geben, sooft die Auslösersignale durch die nichtkontaktierende bzw. kontaktierende Sonde (84) beim Passieren der Zahnflanken innerhalb der vorbestimmten Entfernung bzw. beim Kontakt mit der Oberfläche der Zahnflanken erzeugt werden;

c) wobei der Computer auch programmierbar ist, um:

i) die theoretischen und momentanen Arbeitsspindel-Positionssignale zu vergleichen, die mit den Zahnflanken des Werkstücks übereinstimmen,

iii) den Betrieb der Maschinenantriebsmittel (44, 52, 60, 68, 78, 80) zur Positionierung der Werkzeug- (24) und der Arbeitsspindel (40) in Übereinstimmung mit den Zahnflankenfehlersignalen zur Materialeinteilung des Werkstücks (42) relativ zum Werkzeug (28) und zur anschließenden Formung der Zähne des Werkstücks durch das Werkzeug zu steuern.

15. Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 13, worin das Werkzeug (28) eine schalenförmige Schleifscheibe ist und die Maschine auch eine Vorrichtung zum Nachrichten der Schleifscheibe umfaßt, worin das Speichermittel auch vorbestimmte Signale empfängt und speichert, die den zuvor gemessenen Positionen der Arbeitsfläche der Schleifscheibe entsprechen, und worin die Überwachungsvorrichtung weiters folgendes umfaßt:

ein Opferprüfplättchen (120), das auf der Arbeitsspindel montiert ist;

b) wobei der Computer auch programmierbar ist, um:

i) die Maschinenantriebsmittel (44, 52, 60, 68, 78, 80) so zu steuern, um die Schleifscheibe mit dem Prüfplättchen nach dem Nachrichten der Scheibe in Kontakt zu bringen, um das Plättchen zu schneiden,

ii) die Spitze (92) des Kontaktsondenmittels (84) in den Kontakt mit der Oberfläche des Schnitts im Plättchen zu bewegen,

iii) die momentanen Positionssignale, die durch die Codiereinrichtung (46, 54, 62, 70, 78, 82) erzeugt werden, wenn die Spitze (92) des Sondenmittels den Plättchenschnitt berührt, mit den zuvor gespeicherten Positionssignalen zu vergleichen und die Differenzsignale auf der Grundlage dieses Vergleichs zu erzeugen, und

iv) die Maschinenantriebsmittel (44, 52, 60, 68, 76, 80) in Übereinstimmung mit den Differenzsignalen zu justieren.

16. Verfahren zur Steuerung der Arbeitsgänge einer Maschine an Zahnflanken eines kegelrad- oder hypoidradförmigen Werkstücks (42), das drehbar in einer Arbeitsspindel (40) einer computergesteuerten Maschine mit einem Werkzeugträger (12) montiert ist, wobei die Maschine auch Codiermittel (46, 54, 78, 82) besitzt, die mit den Antriebsmitteln (45, 52, 76, 80) verbunden sind, um die Spindel (40) zu drehen und den Werkzeugträger (12) zu positionieren, wobei die Codiermittel (46, 54, 78, 82) Meßsignale liefern, die Aufschluß über die relative Position zwischen der Spindel und dem Werkzeugträger geben, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfaßt:

a) das Montieren einer nichtkontaktierenden Sonde (86) auf dem Werkzeugträger (12), so daß ein empfindlicher Flächenabschnitt (94) der nichtkontaktierenden Sonde in der Nähe der Oberfläche der Werkstück-Zahnflanken positioniert ist;

b) das Montieren einer Kontaktsonde (84) mit einer empfindlichen Spitze (92) auf dem Werkzeugträger (12);

c) das Speichern von Gruppen von vorbestimmten Arbeitsspindel-Positionssignalen, die den theoretisch korrekten relativen Positionen der Zahnflanken des Werkstücks zum Werkzeugträger entsprechen;

d) das Erzeugen eines Nichtkontakt-Auslösersignals, wenn sich der Flächenabschnitt (94) der nichtkontaktierenden Sonde innerhalb eines vorbestimmten Abstands von den Zahnflankenoberflächen befindet, und das Erzeugen eines Kontaktauslösersignals, wenn die Oberfläche der Spitze (92) der Kontaktsonde eine Zahnflankenfläche des Werkstücks berührt;

e) das Sammeln von Gruppen momentaner Arbeitsspindel-Positionssignale aus den Codiermitteln (46, 54, 78, 82), die nach der Erzeugung der Auslösersignale durch die nichtkontaktierende oder die kontaktierende Sonde Aufschluß über die relative Position der Arbeitsspindel (40) am Werkzeugträger (12) geben;

f) das Vergleichen der Gruppen theoretischer und momentaner relativer Arbeitsspindel- Positionssignale, die den Zahnflanken des Werkstücks entsprechen; und

g) das Erzeugen von Fehlersignalen auf der Grundlage der Differenzen zwischen den theoretischen und momentanen relativen Positionssignalen zur Steuerung des Betriebs der Maschine.

17. Verfahren nach Anspruch 16, worin die Fehlersignale, die in bezug auf die momentanen, durch die nichtkontaktierende Sonde (86) ausgelösten Signale erzeugt werden, dazu verwendet werden, bestimmte Zahnflanken auszuwählen, die durch die Kontaktsonde (84) berührt werden sollen.

18. Verfahren nach Anspruch 17, worin der Werkzeugträger (12) auch mit einer Spindel (24) zum drehbaren Halten eines Werkzeugs (28) zum Formen der Zahnflächen des Werkstücks (42) versehen ist, und worin die Maschine weiters Codiermittel (46, 54, 78) umfaßt, die mit den Antriebsmitteln (44, 52, 76) verbunden sind, um den Werkzeugträger (12) zu positionieren und die Werkzeugspindel (24) zu drehen, wobei das Verfahren den weiteren folgenden Schritt umfaßt:

a) das Steuern des Betriebs des Antriebsmittels (44, 52, 76) zur Positionierung der Werkzeug- und der Arbeitsspindel (24, 40) in Übereinstimmung mit den Zahnflanken- Fehlersignalen zur Materialeinteilung des Werkstücks (42) relativ zum Werkzeug (28).

19. Vorrichtung zur Messung der Zahnflanken eines zahnradförmigen Werkstücks (42), das in der Arbeitsspindel (40) einer computergesteuerten Maschine mit einem Werkzeugträger (12) drehbar montiert ist, wobei die Maschine auch Codiermittel (62, 70, 82), die mit den Antriebsmitteln (60, 68, 80) zum Drehen der Spindel verbunden sind, aufweist, wobei die Codiermittel Meßsignale liefern, die Aufschluß über die Winkelposition der Spindel geben, wobei die Vorrichtung folgendes umfaßt:

a) eine nichtkontaktierende Sonde (86), die auf dem Werkzeugträger (12) montiert ist und einen empfindlichen Flächenabschnitt (94) besitzt, der in der Nähe der Oberfläche der Werkstück-Zahnflanken positioniert ist, wobei das nichtkontaktierende Sondenmittel (86) ein Nichtkontakt-Auslösersignal liefert, sooft sich die Fläche (94) innerhalb eines vorbestimmten Abstands von der Oberfläche eines der Werkstück-Zahnflanken befindet;

b) eine Kontaktsonde (84), die auf dem Werkzeugträger montiert und zu einer Position bewegbar ist, in der eine empfindliche Spitze (92), die mit dem Kontaktsondenmittel verbunden ist, jedes Mal ein Kontaktauslösersignal liefert, wenn die Oberfläche der Spitze (92) die Oberfläche einer der Zahnflanken kontaktiert;

c) ein Speichermittel zum Empfangen und Speichern von:

i) Gruppen vorbestimmter Arbeitsspindel-Positionssignale, die der theoretisch korrekten relativen Position der Zahnflanken des zahnradförmigen Werkstücks (42) entsprechen; und

ii) Gruppen momentaner Arbeitsspindel-Positionssignale, die bei der Erzeugung der Auslösersignale durch die nichtkontaktierende oder die kontaktierende Sonde Aufschluß über die Position der Arbeitsspindel (40) geben;

d) wobei der Computer programmierbar ist, um:

i) die theoretischen und momentanen Arbeitsspindel-Positionssignale zu vergleichen, die den Zahnflanken des Werkstücks entsprechen, und

ii) die Fehlersignale auf der Grundlage der Differenzen zwischen den Zahnflankensignalen zu erzeugen.

20. Vorrichtung nach Anspruch 19, worin die Fehlersignale, die beim Vergleich der momentanen, durch die nichtkontaktierende Sonde (86) ausgelösten Positionssignale erzeugt werden, dazu verwendet werden, bestimmte Zahnflanken auszuwählen, die durch die Kontaktsonde (84) kontaktiert werden sollen.

21. Vorrichtung nach Anspruch 20, worin:

a) der Werkzeugträger (12) auch mit einer Spindel (24) zum drehbaren Halten eines Werkzeugs (28) zur Formung der Zahnfläche des Werkstücks (42) versehen ist,

b) die Maschine weiters Codiermittel (46, 54, 78) besitzt, die mit den Antriebsmitteln (44, 52, 76) verbunden sind, um den Werkzeugträger (12) zu positionieren und die Werkzeugspindel (24) zu drehen, und

c) die Antriebsmittel (44, 52, 76) auf den Computer reagieren, um die Werkzeug- (24) und die Arbeitsspindel (40) in Übereinstimmung mit den Zahnflanken-Fehlersignalen zur Materialeinteilung des Werkstücks relativ zum Werkzeug zu positionieren.