DE102019101027A1

DE102019101027A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Prüfen und/oder Messen von Zahnrädern

Info

Publication number: DE102019101027A1
Application number: DE102019101027.6A
Authority: DE
Inventors: Alexander Landvogt
Original assignee: Klingelnberg GmbH
Current assignee: Klingelnberg GmbH
Priority date: 2019-01-16
Filing date: 2019-01-16
Publication date: 2020-07-16
Also published as: CN111442718A; US20200225027A1; US11441894B2; JP2020110912A; CN111442718B; CZ202010A3

Abstract

Vorrichtung (210) zum Prüfen- und/oder Messen eines Zahnrad-Werkstücks (10), die umfasst:- eine erste Werkstückspindel zum Befestigen und Drehantreiben des Zahnrad-Werkstücks (10),- einen Drehantrieb (M1) zum Drehantreiben des Zahnrad-Werkstücks (10), wenn dieses an der ersten Werkstückspindel befestigt ist,- Messmittel (40) zum Prüfen und/oder Messen des Zahnrad-Werkstücks (10), wenn dieses an der ersten Werkstückspindel befestigt ist, wobei der Drehantrieb (M1) dazu ausgelegt ist- das Zahnrad-Werkstück (10) samt der ersten Werkstückspindel während einer Meß- und/oder Prüfphase drehanzutreiben, während die Messmittel (40) zum Prüfen und/oder Messen des Zahnrad-Werkstücks (10) eingesetzt werden,- das Zahnrad-Werkstück (10) samt der ersten Werkstückspindel während einer Schleuderphase drehanzutreiben, um eine Flüssigkeit abzuschleudern.

Description

Gebiet der Erfindung
Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Prüfen und/oder Messen von Zahnrädern.
Hintergrund der Erfindung, Stand der Technik
Es gibt verschiedene Ansätze zum automatisierten Bearbeiten von Zahnrad-Werkstücken. Im Folgenden stehen Anlagen im Vordergrund, bei denen mehrere Abläufe oder Vorgänge an und um ein Zahnrad-Werkstück in einem Bauraum oder in Form einer Baugruppe zusammengefasst sind. Derartige Anlagen werden hier als Bearbeitungszentren bezeichnet, wobei dieser Begriff breit zu verstehen ist.
Ein solches Bearbeitungszentrum umfasst mindestens einen Bereich, der dem Bearbeiten des Zahnrad-Werkstücks dient. Beim Bearbeiten des Zahnrad-Werkstücks kann es sich z.B. um das Vorverzahnen und/oder um das Verzahnen und/oder um das Nachbearbeiten von Zahnrad-Werkstücken handeln.
In 1 sind die Elemente des Bearbeitungsbereichs eines beispielhaften Bearbeitungszentrums 100 gezeigt, das die Elemente einer Schleifmaschine umfasst. Es sind in dieser Darstellung lediglich die wesentlichen Elemente beschriftet, und zwar sind dies die Werkzeugspindel 1 samt eines Schleifwerkzeugs 2 und eine Werkstückspindel 3 mit einem Zahnrad-Werkstück 10. Außerdem sind in dieser Darstellung einige der Achsen gezeigt, die beim Wälzschleifen des Werkstücks 10 zum Einsatz kommen können. Es handelt sich hier um drei NC-steuerbare Linearachsen X, Y und Z. Außerdem gibt es eine Rotationsachse B (Werkzeugrotationsachse genannt), um das Schleifwerkzeug 2 drehantreiben zu können. Die Werkzeugspindel 1 samt des Schleifwerkzeugs 2 kann um eine Schwenkachse A geschwenkt werden, um die Steigung der Schleifschnecke 2 mit dem Schrägungswinkel des Werkstücks 10 in Einklang zu bringen. Weiterhin gibt es eine Rotationsachse C (auch Werkstückachse genannt), um das Werkstück 10 drehantreiben zu können. Anhand der 1 ist zu erkennen, dass eine ganze Reihe von koordinierten, NC-gesteuerten Linear-, Dreh- und Schwenkbewegungen erforderlich sind, um ein Werkstück 10 mit einem Schleifwerkzeug 2 wälzschleifen zu können.
Ein Bearbeitungszentrum kann zusätzlich zu einem Bearbeitungsbereich, wie beispielweise in 1 gezeigt, weitere Bearbeitungsbereiche und/oder einen oder mehrere Meß- oder Prüfbereiche umfassen. Ein Meß- oder Prüfbereich umfasst eine Meß- oder Prüfvorrichtung.
Ein Bearbeitungszentrum oder eine Meß- oder Prüfvorrichtung kann, falls die einzelnen Abläufe automatisiert ablaufen sollen, eine Handlingvorrichtung zum Be- und Entladen von Zahnrad-Werkstücken umfassen.
Bei solchen Bearbeitungszentren und Meß- oder Prüfvorrichtungen hat der Durchsatz pro Zeiteinheit eine große Bedeutung, da die Wirtschaftlichkeit vom Durchsatz abhängt. Der Durchsatz ergibt sich als Summe der einzelnen Bearbeitungszeiten, Prüf- oder Messzeiten und der gesamten Nebenzeiten.
Man setzt daher seit einiger Zeit auf eine Parallelisierung einzelner Vorgänge, um der Durchsatz pro Zeiteinheit zu erhöhen. Während z.B. ein erstes Zahnrad-Werkstück in dem Bearbeitungsbereich des Bearbeitungszentrums verzahnt wird, kann z.B. ein zweites Zahnrad-Werkstück in einem Meß- oder Prüfbereich des Bearbeitungszentrums einer Qualitätskontrolle unterzogen werden. Das Messen oder Prüfen eines Zahnrad-Werkstücks kann vor, während oder nach dem Bearbeiten erfolgen.
Es besteht der Bedarf das Bearbeiten von Zahnrad-Werkstücken in einem Bearbeitungszentrum und das Messen oder Prüfen von Zahnrad-Werkstücken in einer Meß- oder Prüfvorrichtung weiter zu optimieren, wobei ein Hauptaugenmerk auf die Produktivität gerichtet ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren bereit zu stellen, das effizient ist und das sich besonders für den Einsatz in einer Serienproduktion von Zahnrad-Werkstücken eignet. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine entsprechende Meß- oder Prüfvorrichtung bereit zu stellen.
Ein entsprechendes Verfahren der Erfindung zeichnet sich durch die Merkmale des Patentanspruchs 17 aus.
Eine entsprechende Vorrichtung der Erfindung zeichnet sich durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 aus.
Das Messen oder Prüfen eines Zahnrad-Werkstücks kann bei allen Ausführungsformen der Erfindung entweder vor, während oder nach dem Bearbeiten erfolgen.
Die Vorrichtung der Erfindung kann bei allen Ausführungsformen als Bearbeitungszentrum mit zwei oder mehr als zwei Werkstückspindeln (Mehrspindelausführung genannt) ausgelegt sein, bzw. die Vorrichtung der Erfindung kann bei allen Ausführungsformen Bestandteil eines Bearbeitungszentrums sein.
Die Vorrichtung und das Verfahren der Erfindung zeichnen sich durch optimierte Verfahrwege aus, die kurz sind und/oder die eine schnelle Übergabe eines Zahnrad-Werkstücks von einer Werkstückspindel, oder von einer von mehreren Werkstückspindeln an eine andere Werkstückspindel der Vorrichtung ermöglichen.
Die Vorrichtung der Erfindung kann bei allen Ausführungsformen automatisierte Spannsysteme an einer oder an mehreren Werkstückspindeln umfassen.
Das Bearbeitungszentrum umfasst vorzugsweise an allen Werkstückspindeln automatisch betätigbare Spannmittel (z.B. in Form von Spannbacken), um z.B. ein Zahnrad-Werkstück lösen und durch die Handlingvorrichtung entnehmen zu können und um z.B. ein Zahnrad-Werkstück mittels der Handlingvorrichtung zuführen und an einer Werkstückspindeln einspannen zu können.
Das Bearbeitungszentrum umfasst vorzugsweise bei allen Ausführungsformen eine Handlingvorrichtung, die zum direkten Be- und Entladen der Zahnrad-Werkstücke an einer oder an mehreren Werkstückspindeln des Bearbeitungszentrums ausgelegt ist.
Das Bearbeitungszentrum umfasst vorzugsweise bei allen Ausführungsformen eine Handlingvorrichtung, die einen direkten Zugriff auf mindestens ein Förderband - vorzugsweise ein umlaufendes Förderband - hat, um von dort Zahnrad-Werkstücke aufzunehmen und später wieder abzulegen.
Vorzugsweise werden sämtliche Abläufe, inklusive der Bewegungen der Handlingvorrichtung von einer gemeinsamen Maschinensteuerung kontrolliert und ausgeführt, wobei das Bearbeitungszentrum getaktet die einzelnen Bearbeitungs-, Prüf- oder Messvorgänge und das Handling abarbeitet.
Bei mindestens einem Teil der Ausführungsformen kann das Bearbeitungszentrum so ausgelegt sein, dass sowohl der Bearbeitungsbereich des Bearbeitungszentrums, als auch die Prüfvorrichtung des Bearbeitungszentrum und/oder die Handlingvorrichtung des Bearbeitungszentrum jeweils eine eigene Steuerung besitzen, wobei diese über eine Kommunikationsschnittstelle orchestriert werden, um das Zusammenspiel von Bearbeitungsbereich, Prüfvorrichtung und Handlingvorrichtung zu steuern.
Die Vorrichtung und das Verfahren der Erfindung können bei allen Ausführungsformen so ausgelegt sein, dass die Handhabung eines Zahnrad-Werkstücks mehrere Phasen umfasst. Die Reihenfolge der einzelnen Phasen kann beliebig sein. Im Folgenden sind einige der Phasen beispielhaft genannt. Manche der Ausführungsformen können alle der im Folgenden genannten Phasen umfassen, andere Ausführungsformen wiederum umfassen nur eine Teilmenge der genannten Phasen:

- Zuführphase zum Einbringen und Einspannen eines Werkstücks in die Vorrichtung;
- Bearbeitungsphase zum Vorverzahnen und/oder Verzahnen und/oder Nachbearbeiten eines Zahnrad-Werkstücks mit einem Werkzeug der Vorrichtung;
- Meß- oder Prüfphase zum Messen und/oder Prüfen eines Zahnrad-Werkstücks in der Vorrichtung;
- Schleuderphase zum Abschleudern einer Flüssigkeit, die zuvor (z.B. beim Bearbeiten und/oder Messen/Prüfen) auf das Zahnrad-Werkstück aufgebracht wurde;
- Entnahmephase zum Ausspannen und Entnehmen eines Werkstücks aus der Vorrichtung.

Das Verfahren der Erfindung kann bei allen Ausführungsformen speziell zum Messen und/oder Prüfen eines Zahnrad-Werkstücks ausgelegt sein, wobei das Zahnrad-Werkstück vor und/oder nach dem Messen und/oder Prüfen während einer Schleuderphase abgeschleudert wird, um eine Flüssigkeit von dem Zahnrad-Werkstück abzuschleudern.
Es kann sich um eine Flüssigkeit handeln, die das Zahnrad-Werkstück mindestens teilweise benetzt oder die an dem Zahnrad-Werkstück anhaftet. Die Flüssigkeit (z.B. ein Schleiföl) kann aus einer vorausgegangenen Bearbeitungsphase stammen und/oder die Flüssigkeit (z.B. ein Getriebeöl) kann vor oder während der Meß- oder Prüfphase auf das Zahnrad-Werkstück aufgebracht worden sein.
Das Messen und/oder Prüfen erfolgt gemäß Erfindung in derselben Aufspannung wie das Abschleudern, d.h. das Zahnrad-Werkstück muß vor der Schleuderphase nicht entnommen und an einer anderen Werkstückspindel eingespannt werden.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen sind den jeweiligen Unteransprüchen zu entnehmen.
Figurenliste
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen und mit Bezug auf die Zeichnung beschrieben.

1 zeigt eine schematische Perspektivansicht eines Bearbeitungszentrums gemäß Stand der Technik, die einen Bereich zum (Wälz-)Schleifen eines Zahnrad-Werkstücks ausgelegt ist;
2A zeigt eine schematische Draufsicht einer ersten Ausführungsform einer Meß- oder Prüfvorrichtung der Erfindung in einer ersten Momentaufnahme, wobei die entsprechende Vorrichtung zur Einflanken-Wälzprüfung und/oder zur Zweiflanken-Wälzprüfung und/oder zur Helixprüfung und/oder zur Körperschallprüfung und/oder zur Drehbeschleunigungsprüfung eingesetzt werden kann und wobei in der ersten Momentaufnahme lediglich ein Lehrzahnrad montiert ist;
2B zeigt eine schematische Draufsicht der ersten Ausführungsform der 2A in einer zweiten Momentaufnahme, wobei in der zweiten Momentaufnahme ein Zahnrad-Werkstück und das Lehrzahnrad miteinander abrollen;
2C zeigt eine schematische Draufsicht der ersten Ausführungsform der 2A in einer dritten Momentaufnahme, wobei in der dritten Momentaufnahme das Zahnrad-Werkstück geschleudert wird;
3A zeigt eine schematische Draufsicht einer ersten Ausführungsform eines Bearbeitungszentrums mit einer Meß- oder Prüfvorrichtung der Erfindung in einer ersten Momentaufnahme, wobei das Bearbeitungszentrum zum Wälzschleifen und zur Einflanken-Wälzprüfung und/oder zur Zweiflanken-Wälzprüfung und/oder zur Helixprüfung und/oder zur Körperschallprüfung und/oder zur Drehbeschleunigungsprüfung eingesetzt werden kann und wobei in der ersten Momentaufnahme lediglich ein Lehrzahnrad und eine Schleifschnecke montiert sind;
3B zeigt eine schematische Draufsicht der ersten Ausführungsform der 3A in einer zweiten Momentaufnahme, wobei in der zweiten Momentaufnahme ein Zahnrad-Werkstück mit der Schleifschnecke zum Zwecke des Wälzschleifens in Eingriff gebracht wird;
3C zeigt eine schematische Draufsicht der ersten Ausführungsform der 3A in einer dritten Momentaufnahme, wobei in der dritten Momentaufnahme das Zahnrad-Werkstück nach dem Wälzschleifen auf eine Spindel der Meß- oder Prüfvorrichtung transferiert wurde, um dort mit dem Lehrzahnrad abzurollen;
3D zeigt eine schematische Draufsicht der ersten Ausführungsform der 3A in einer vierten Momentaufnahme, wobei in der vierten Momentaufnahme das Zahnrad-Werkstück geschleudert wird;
4 zeigt eine schematische Draufsicht einer zweiten Ausführungsform einer Meß- oder Prüfvorrichtung der Erfindung in einer ersten Momentaufnahme, wobei die Meß- oder Prüfvorrichtung mit einer Handlingvorrichtung ausgestattet ist;
5 zeigt eine schematische Draufsicht einer zweiten Ausführungsform eines Bearbeitungszentrums mit einer Meß- oder Prüfvorrichtung der Erfindung, die mit einer Handlingvorrichtung ausgestattet ist.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Im Zusammenhang mit der vorliegenden Beschreibung werden Begriffe verwendet, die auch in einschlägigen Publikationen und Patenten Verwendung finden. Es sei jedoch angemerkt, dass die Verwendung dieser Begriffe lediglich dem besseren Verständnis dienen soll. Der erfinderische Gedanke und der Schutzumfang der Patentansprüche soll durch die spezifische Wahl der Begriffe nicht in der Auslegung eingeschränkt werden. Die Erfindung lässt sich ohne weiteres auf andere Begriffssysteme und/oder Fachgebiete übertragen. In anderen Fachgebieten sind die Begriffe sinngemäß anzuwenden.
2A zeigt eine schematische Draufsicht einer ersten Vorrichtung 210, die zum Prüfen- und oder Messen eines Zahnrad-Werkstücks 10 ausgelegt ist. Es sind hier jeweils nur die wesentlichen Komponenten und Elemente in schematisierte Form gezeigt.
Die Vorrichtung 210 umfasst eine erste Werkstückspindel 11 zum Befestigen und Drehantreiben des Zahnrad-Werkstücks 10. Diese Spindel 11 umfasst eine vertikale Drehachse, die z.B. auf einem Maschinenbett angeordnet ist. Es ist ein Drehantrieb M1 zum Drehantreiben des Zahnrad-Werkstücks 10 vorgesehen, um dieses mit einer Winkelgeschwindigkeit ω1 um die vertikale Drehachse drehen zu können, wenn das Zahnrad-Werkstück 10 an der ersten Spindel 11 befestigt ist.
Die Vorrichtung 210 umfasst weiterhin Messmittel 40 zum Prüfen und/oder Messen des Zahnrad-Werkstücks 10, wenn dieses an der ersten Spindel 11 befestigt ist.
Hier können bei allen Ausführungsformen der Erfindung verschiedenste Messmittel zum Einsatz kommen, wie z.B. Mittel zur Einflanken- oder Zweiflanken-Wälzprüfung und/oder zur Helixprüfung und/oder zur Körperschallprüfung und/oder zur Drehbeschleunigungsprüfung oder optische oder andere berührungslos arbeitende Messmittel (z.B. ein Laserscanner).
Die Vorrichtung 220 kann bei allen Ausführungsformen eine Flüssigkeitszufuhr 60 umfassen, um das Zahnrad-Werkstück 10 mit einer Flüssigkeit F1 zu beaufschlagen, bevor dieses an der ersten Spindel 11 befestigt wird (z.B. ein Schleiföl F1, das während einer Wälzschleifbearbeitung zum Einsatz kommt).
Die Vorrichtung 210 kann bei allen Ausführungsformen eine Flüssigkeitszufuhr 61 umfassen, um das Zahnrad-Werkstück 10 mit einer Flüssigkeit F2 zu beaufschlagen wenn das Zahnrad-Werkstück 10 an der ersten Spindel 11 befestigt ist. Die Flüssigkeit F2 (z.B. ein Getriebeöl) kann vor der Meß- oder Prüfphase oder während der Meß- oder Prüfphase zum Einsatz kommen.
Es sind auch Ausführungsformen möglich, bei denen die Vorrichtung 220 eine Flüssigkeitszufuhr 60 und die die Vorrichtung 210 eine Flüssigkeitszufuhr 61 umfassen, wobei diese unterschiedliche Flüssigkeiten F1 und F2 aufbringen können.
Die Handhabung eines Zahnrad-Werkstücks 10 in einer Vorrichtung 210 umfasst bei allen Ausführungsformen mehrere Phasen. Die Reihenfolge der einzelnen Phasen kann beliebig sein. Im Folgenden sind einige der Phasen beispielhaft genannt. Manche der Ausführungsformen können alle der im Folgenden genannten Phasen umfassen, andere Ausführungsformen wiederum umfassen nur eine Teilmenge der genannten Phasen:

- Zuführphase: diese Phase dient dem Einbringen und Einspannen eines Werkstücks 10 in die Vorrichtung 210. Das Einbringen kann manuell, teilautomatisiert oder vollautomatisiert erfolgen.
- Bearbeitungsphase: diese Phase dient dem Vorverzahnen und/oder dem Verzahnen und/oder den Nachbearbeiten eines Zahnrad-Werkstücks 10 mit einem Werkzeug 22 der Vorrichtung 220.
- Meß- oder Prüfphase: diese Phase dient dem Messen und/oder Prüfen eines Zahnrad-Werkstücks 10 in der Vorrichtung 210. In der Meß- oder Prüfphase kann das Zahnrad-Werkstück 10 unter Einsatz der Mittel 40 z.B. einer Einflankenwälzprüfung, einer Zweiflankenwälzprüfung, einer Helixprüfung, einer Körperschallprüfung im Einflanken- oder im Zweiflankenkontakt, einer Drehbeschleunigungsprüfung im Einflankenkontakt oder einer optischen oder anderen, berührungslos arbeitenden Messung oder Prüfung (z.B. mit einem Laserscanner) unterzogen werden.

- Schleuderphase: diese Phase dient dem Abschleudern einer Flüssigkeit F1 und/oder F2, die zuvor auf das Zahnrad-Werkstück 10 aufgebracht wurde.
- Entnahmephase: diese Phase dient dem Ausspannen und Entnehmen eines Werkstücks 10 aus der Vorrichtung 210. Das Entnehmen kann manuell, teilautomatisiert oder vollautomatisiert erfolgen.

Der Drehantrieb M1 kann bei allen Ausführungsformen dazu ausgelegt sein das Zahnrad-Werkstück 10 samt der ersten Spindel 11 während einer Meß- oder Prüfphase um die vertikale Drehachse drehanzutreiben, während die Messmittel 40 zum Prüfen und/oder Messen des Zahnrad-Werkstücks 10 eingesetzt werden.
Diese Meß- oder Prüfphase ist in 2B dargestellt. Es kommt hier beispielsweise ein Lehrzahnrad 12 zum Einsatz, das mit dem Zahnrad-Werkstück 10 während einer Einflanken- oder Zweiflanken-Wälzprüfung und/oder zur Helixprüfung und/oder zur Körperschallprüfung und/oder zur Drehbeschleunigungsprüfung abrollt. Zu diesem Zweck kann das Zahnrad-Werkstück 10 z.B. mit einer ersten Winkelgeschwindigkeit ω1 drehangetrieben werden.
Der Drehantrieb M1 kann bei allen Ausführungsformen auch dazu ausgelegt sein, um das Zahnrad-Werkstück 10 samt der ersten Spindel 11 während einer Schleuderphase drehanzutreiben, um eine Flüssigkeit F1 und/oder F2 abzuschleudern, die zuvor aufgebracht wurde. Diese zweite Phase ist in 2C dargestellt.
Die Schleuderphase kann allen Ausführungsformen auch beispielsweise vor und/oder nach der Meß- oder Prüfphase zur Anwendung kommen.
Bei der Flüssigkeit F1 und/oder F2 kann es sich bei allen Ausführungsformen um einen Kühlstoff, einen Schmierstoff (z.B. ein Getriebeöl), einen Kühlschmierstoff, ein Schleifmittel (z.B. ein Schleiföl), ein Kontrastmittel oder dergleichen handeln.
Die Flüssigkeit F1 und/oder F2 kann bei allen Ausführungsformen z.B. mittels einer Flüssigkeitszufuhr 60 und/oder 61, die in den Figuren durch eine einfache Düse symbolisiert ist, zugeführt werden.
Vorzugsweise ist der Drehantrieb M1 bei allen Ausführungsformen dazu ausgelegt das Zahnrad-Werkstück 10 samt der ersten Spindel 11 während der Meß- oder Prüfphase oder während der Bearbeitungsphase mit einer ersten Drehgeschwindigkeit ω1 und während der Schleuderphase mit einer zweiten Drehgeschwindigkeit ω2 drehanzutreiben, wobei die zweite Drehgeschwindigkeit ω2 grösser ist als die erste Drehgeschwindigkeit ω1.
Vorzugsweise umfasst der Drehantrieb M1 bei allen Ausführungsformen einen Boost-Modus, um das Zahnrad-Werkstück 10 samt der ersten Spindel 11 für einen kurzen Moment schnell hoch zu beschleunigen, um die Flüssigkeit F1 und/oder F2 während der Schleuderphase zuverlässig und schnell abzuschleudern.
Vorzugsweise umfasst die Vorrichtung 210 bei allen Ausführungsformen eine Haube 31 und/oder einen Schutzschild 30, die/der so beweglich gelagert sind/ist, dass sie/er vor der Schleuderphase in eine Schutzposition bringbar sind/ist. In 2C ist ein Schutzschild 30 angedeutet, das das Zahnrad-Werkstück 10 mindestens teilweise umgibt. In 3D ist eine Haube 31 angedeutet, die das Zahnrad-Werkstück 10 komplett seitlich umgibt.
Vorzugsweise sind die Haube 31 und/oder das Schutzschild 30 bei allen Ausführungsformen so in einem Maschinenbett oder in einem Bereich unterhalb der ersten Spindel 11 angeordnet, dass sie bei Bedarf nach oben bewegt werden können.
Vorzugsweise umfasst die Vorrichtung 210 bei allen Ausführungsformen im Bereich der ersten Spindel 11 einen Ablauf für die abgeschleuderte Flüssigkeit F1 und/oder F2.
Anhand der 3A bis 3D wird eine weitere Ausführungsform beschrieben. Die Vorrichtung 210 dieser weiteren Ausführungsform ist ein Bestandteil eines Bearbeitungszentrums 200. Das Bearbeitungszentrum 200 umfasst einen Bearbeitungsbereich 220 mit mindestens einer zweiten Werkstückspindel 21 zum Befestigen und Drehantreiben des Zahnrad-Werkstücks 10.
Diese Spindel 21 umfasst eine vertikale Drehachse, die z.B. auf einem Maschinenbett angeordnet ist. Es ist ein Drehantrieb M2 zum Drehantreiben des Zahnrad-Werkstücks 10 vorgesehen, um dieses mit einer Winkelgeschwindigkeit ω2 drehen zu können, wenn das Zahnrad-Werkstück 10 an der Spindel 21 befestigt ist.
Hier sind Ausführungsformen gezeigt und beschrieben, die ein Maschinenbett aufweisen, das im Wesentlichen horizontal ausgerichtet ist. Die Spindeln 11 und 21 umfassen Drehachsen, die vertikal im Raum stehen. Es sind jedoch auch andere Achskonstellationen (z.B. mit horizontalen oder schräg stehenden Spindelachsen) möglich. Die gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen sind daher nicht einschränkend in Bezug auf die Achskonstellation zu verstehen.
Im Bearbeitungsbereich 220 ist ein drehantreibbares Verzahnungswerkzeug 22 (hier eine bespielhaft gezeigte Schleifschnecke) angeordnet. Das Verzahnungswerkzeug 22 kann mittels eines Drehantriebs M3 um eine Achse B drehangetrieben werden.
Das Bearbeitungszentrum 200 kann weiterhin bei allen Ausführungsformen mehrere Achsen (z.B. Linearachsen X, Y, Z) umfassen, die z.B. zum Ausführen von Bearbeitungsbewegungen des Verzahnungswerkzeugs 22 relativ zum Zahnrad-Werkstück 10 während der Bearbeitungsphase ausgelegt sind, während das Zahnrad-Werkstück 10 an der zweiten Spindel 21 befestigt ist.
Bearbeitungszentrum 200 kann weiterhin bei allen Ausführungsformen mehrere Achsen (z.B. Linearachsen X, Y, Z) umfassen, die alternativ oder zusätzlich auch zum Ausführen von anderen Bewegungen ausgelegt sind.
Die Mess- oder Prüfvorrichtung 210 kann bei allen Ausführungsformen, die einen separaten Bearbeitungsbereich 220 umfassen, neben diesem Bearbeitungsbereich 220 angeordnet sein, wie in den 3A bis 3D angedeutet.
3A zeigt das Bearbeitungszentrum 200 vor dem Bestücken mit einem Zahnrad-Werkstück 10. D.h. es ist eine Momentaufnahme vor der Zuführphase gezeigt.
3B zeigt das Bearbeitungszentrum 200 nach dem Bestücken der zweiten Spindel 21 mit einem Zahnrad-Werkstück 10, d.h. es ist eine Momentaufnahme nach der Zuführphase und vor dem Beginn der Bearbeitungsphase gezeigt. Der Doppelpfeil P soll eine relative Bearbeitungsbewegung bzw. Zustellbewegung andeuten.
3C zeigt das Bearbeitungszentrum 200 nach einer Übergabe des Zahnrad-Werkstücks 10 von der zweiten Spindel 21 an die erste Spindel 11 und während der Durchführung einer Messung und/oder Prüfung, d.h. es ist eine Momentaufnahme während der Meß- oder Prüfphase gezeigt.
Der Doppelpfeil P1 deutet an, dass das Zahnrad-Werkstück 10 bei der Messung und/oder Prüfung mit einem Lehrzahnrad 21 in Eingriff gebracht wird. ω1 ist die Winkelgeschwindigkeit bei der Messung und/oder Prüfung.
3D zeigt das Bearbeitungszentrum 200 nach der Messung oder Prüfung. Das Zahnrad-Werkstück 10 wurde vom Lehrzahnrad 21 separiert und es ist eine Haube 31 in Position gebracht worden, um die Flüssigkeit F1 und/oder F2 abzufangen, die beim Abschleudern ansonsten andere Bereiche verschmutzen würde. 3D zeigt somit die Schleuderphase.
Die Vorrichtung 210 kann bei allen Ausführungsformen eine Handlingvorrichtung 50 umfassen, wie in 4 schematisch gezeigt, die zum Übergeben des Zahnrad-Werkstücks 10 von einer Werkstückzufuhr 51 (z.B. von einem umlaufenden Förderband) an die erste Spindel 11 ausgelegt ist. Es kann zu diesem Zweck z.B. ein Greifer 52 zum Einsatz kommen, der mindestens in der y-z Ebene bewegt werden kann. Die Handlingvorrichtung 50 der 4 kann z.B. im Rahmen der Zuführphase eingesetzt werden.
Die Vorrichtung 210 kann bei allen Ausführungsformen eine Handlingvorrichtung 50 umfassen, wie in 5 schematisch gezeigt, die zum Übergeben des Zahnrad-Werkstücks 10 von einer Werkstückzufuhr 51 (z.B. von einem umlaufenden Förderband) an die zweite Spindel 21 und/oder zum Übergeben des Zahnrad-Werkstücks 10 Zahnrad-Werkstücks 10 von der zweiten Spindel 21 an die erste Spindel 11 ausgelegt ist. Es kann zu diesem Zweck bei allen Ausführungsformen z.B. ein Greifer 52 zum Einsatz kommen, der mindestens in der y-z Ebene bewegt werden kann.
Der Greifer 52 kann bei allen Ausführungsformen durch eine Portalanordnung bewegt werden, oder er kann bei allen Ausführungsformen Teil eines Robotersystems sein.
Die Vorrichtung 210 kann bei allen Ausführungsformen eine Handlingvorrichtung umfassen, die nicht nur als Werkstückzufuhr dient, sondern die z.B. mehrere Zu- und Abführbänder aufweist, um z.B. nach einer Messung und/oder Prüfung Zahnrad-Werkstücke 10 durch verschiedene Abführbänder nach Qualitätsklassen sortiert abführen zu können.
Vorzugsweise kommt die Schleuderphase spätestens vor der Entnahmephase zum Einsatz, um beim Entnehmen eines Werkstücks 10 aus der Vorrichtung 210 zu verhindern, dass die Flüssigkeit nachgelagerte Anlagen oder Vorrichtungen verschmutzt. Die Vorrichtung 210 kann bei allen Ausführungsformen einen Antrieb M1 umfassen, der der Werkstückspindel 11 zugeordnet ist und der dazu ausgelegt ist das Zahnrad-Werkstück 10 mit einer Drehzahl größer als 300 U/min, vorzugsweise größer als 1‘000 U/min drehanzutreiben, um die Flüssigkeit F1 und/oder F2 während der Schleuderphase möglichst vollständig abzuschleudern.
Bezugszeichenliste

1: Werkzeugspindel
2: Schleifwerkzeug
3: Werkstückspindel
10: Zahnrad-Werkstück
11: erste Werkstückspindel / erste Spindel
12: Lehrzahnrad
21: Zweite Werkstückspindel / zweite Spindel
22: Bearbeitungswerkzeug/Verzahnungswerkzeug / Schleifwerkzeug
30: Schutzschild
31: Haube
40: Messmittel
50: Handlingvorrichtung
51: Werkstückzufuhr
52: Greifer
60: Flüssigkeitszufuhr
61: Flüssigkeitszufuhr
100: Bearbeitungszentrum
200: Vorrichtung / Meßzentrum / Bearbeitungszentrum
210: Mess- oder Prüfbereich / Mess- oder Prüfvorrichtung
220: Bearbeitungsbereich
A: Schwenkachse
Rotationsachse: B
Rotationsachse: C
Flüssigkeit: F1
Flüssigkeit: F2
Bearbeitungsbewegung: P
Bewegung / Meß- und/oder Prüfbewegung: P1
Drehantrieb: M1, M2, M3
erste Drehgeschwindigkeit/: ω1
Winkelgeschwindigkeit zweite Drehgeschwindigkeit/: ω2
Winkelgeschwindigkeit weitere Drehgeschwindigkeit/: ω3
Winkelgeschwindigkeit NC-steuerbare (Linear-)Achsen: X, Y, Z
Koordinaten: y, z

Claims

Vorrichtung (210) zum Prüfen- und/oder Messen eines Zahnrad-Werkstücks (10), die umfasst: - eine erste Spindel (11) zum Befestigen und Drehantreiben des Zahnrad-Werkstücks (10), - einen Drehantrieb (M1) zum Drehantreiben des Zahnrad-Werkstücks (10), wenn dieses an der ersten Spindel (11) befestigt ist, - Messmittel (40) zum Prüfen und/oder Messen des Zahnrad-Werkstücks (10), wenn dieses an der ersten Spindel (11) befestigt ist, wobei der Drehantrieb (M1) dazu ausgelegt ist - das Zahnrad-Werkstück (10) samt der ersten Spindel (11) während einer Meß- und/oder Prüfphase drehanzutreiben, während die Messmittel (40) zum Prüfen und/oder Messen des Zahnrad-Werkstücks (10) eingesetzt werden, - das Zahnrad-Werkstück (10) samt der ersten Spindel (11) während einer Schleuderphase drehanzutreiben, um eine Flüssigkeit (F1, F2) abzuschleudern, die das Zahnrad-Werkstück (10) mindestens teilweise benetzt oder die an dem Zahnrad-Werkstück (10) anhaftet.
Vorrichtung (210) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehantrieb (M1) dazu ausgelegt ist - das Zahnrad-Werkstück (10) samt der ersten Spindel (11) während der Meß- und/oder Prüfphase mit einer ersten Drehgeschwindigkeit (ω1) drehanzutreiben, und - das Zahnrad-Werkstück (10) samt der ersten Spindel (11) während der Schleuderphase mit einer zweiten Drehgeschwindigkeit (ω2) drehanzutreiben, die grösser ist als die erste Drehgeschwindigkeit (ω1).
Vorrichtung (210) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Haube (31) und/oder einen Schutzschild (30) umfasst, die/der so beweglich ist, dass sie/er vor der Schleuderphase in eine Schutzposition bringbar ist.
Vorrichtung (210) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Messmittel (40) zum Durchführen - einer Einflanken-Wälzprüfung und/oder - einer Zweiflanken-Wälzprüfung und/oder - einer Helixprüfung und/oder - einer Körperschallprüfung und/oder einer Drehbeschleunigungsprüfung und/oder - einer berührungslosen Messung oder Prüfung ausgelegt sind.
Vorrichtung (210) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Messmittel (40) ein Lehrzahnrad (12) umfassen, das zum Durchführen der Einflanken-Wälzprüfung und/oder der Zweiflanken-Wälzprüfung und/oder zur Helixprüfung und/oder zur Körperschallprüfung und/oder zur Drehbeschleunigungsprüfung mit dem Zahnrad-Werkstück (10) in Eingriff bringbar ist.
Vorrichtung (210) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Flüssigkeit (F1, F2) um ein Schmiermittel und/oder Kühlmittel und/oder Kontrastmittel handelt.
Vorrichtung (210) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Messmittel (40) zum Durchführen einer berührungslosen Prüfung des Zahnrad-Werkstücks (10) ausgelegt sind, wobei das Zahnrad-Werkstück (10) während der Meß- und/oder Prüfphase drehangetrieben wird.
Vorrichtung (210) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Messmittel (40) um ein optisches Messmittel handelt.
Vorrichtung (210) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Flüssigkeit (F) um ein Kontrastmittel handelt.
Vorrichtung (210) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass sie Bestandteil eines Bearbeitungszentrums (200) ist, das einen Bearbeitungsbereich (220) umfasst: - mit mindestens einer zweiten Spindel (21) zum Befestigen und Drehantreiben des Zahnrad-Werkstücks (10), - mit einem drehantreibbaren Verzahnungswerkzeug (22), - mit mehreren Achsen (X, Y, Z, B), die zum Ausführen von Bearbeitungsbewegungen des Verzahnungswerkzeugs (22) relativ zum Zahnrad-Werkstück (10) ausgelegt sind, während das Zahnrad-Werkstück (10) an der zweiten Spindel (21) befestigt ist, und - eine Flüssigkeitszufuhr (60), um das Zahnrad-Werkstück (10) mit einer Flüssigkeit (F1) zu beaufschlagen.
Vorrichtung (210) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeitszufuhr (60) dazu ausgelegt ist, um das Zahnrad-Werkstück (10) im Bearbeitungsbereich (220) mit der Flüssigkeit (F1) zu beaufschlagen.
Vorrichtung (210) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Flüssigkeitszufuhr (61) umfasst, die dazu ausgelegt ist das Zahnrad-Werkstück (10) mit einer Flüssigkeit (F2) zu beaufschlagen bevor dieses an der ersten Spindel (11) befestigt wird, und/oder wenn das Zahnrad-Werkstück (10) an der ersten Spindel (11) befestigt und mit dem Messmittel (40) geprüft und/oder gemessen wird.
Vorrichtung (210) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass sie umfasst: - eine Handlingvorrichtung (50), die zum Übergeben des Zahnrad-Werkstücks (10) von einer Werkstückzufuhr (51) an die erste Spindel (11) ausgelegt ist.
Vorrichtung (210) nach einem der Ansprüche 10 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass sie umfasst: - eine Handlingvorrichtung (50), die zum Übergeben des Zahnrad-Werkstücks (10) von einer Werkstückzufuhr (51) an die zweite Spindel (21) und zum Übergeben des Zahnrad-Werkstücks (10) von der zweiten Spindel (21) an die erste Spindel (11) ausgelegt ist.
Vorrichtung (210) nach einem der Ansprüche 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Handlingvorrichtung (50) mindestens ein umlaufendes Band als Werkstückzufuhr (51) und einen Greifer (52) umfasst.
Vorrichtung (210) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Spindel (11) dazu ausgelegt ist das Zahnrad-Werkstück (10) mit einer Drehzahl größer als 300 U/min, vorzugsweise größer als 1000 U/min drehanzutreiben, um die Flüssigkeit (F1, F2) während der Schleuderphase von dem Zahnrad-Werkstück (10) abzuschleudern.
Verfahren zum Messen und/oder Prüfen eines Zahnrad-Werkstücks (10), wobei das Zahnrad-Werkstück (10) vor und/oder nach dem Messen und/oder Prüfen während einer Schleuderphase abgeschleudert wird, um eine Flüssigkeit (F1, F2) von dem Zahnrad-Werkstück (10) abzuschleudern, wobei das Messen und/oder Prüfen in derselben Aufspannung erfolgt wie das Abschleudern.
Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass - das Zahnrad-Werkstück (10), während es an einer ersten Spindel (11) befestigt ist, während des Messens- und/oder Prüfens mit einer ersten Drehgeschwindigkeit (ω1) drehangetrieben wird, und dass - das Zahnrad-Werkstück (10), während es an einer ersten Spindel (11) befestigt ist, während der Schleuderphase mit einer zweiten Drehgeschwindigkeit (ω2) drehangetrieben wird, wobei die zweite Drehgeschwindigkeit (ω2) grösser ist als die erste Drehgeschwindigkeit (ω1).
Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass während der Schleuderphase eine Drehzahl zur Anwendung kommt, die größer als 300 U/min, vorzugsweise größer als 1‘000 U/min ist, um die Flüssigkeit (F1, F2) während der Schleuderphase von dem Zahnrad-Werkstück (10) abzuschleudern.