DE102013003585A1 - Method for gearing measurement of workpiece on machine tool, involves distinguishing measuring methods by prolonged tangential measuring way of pressure foot and short radial measuring way of pressure foot - Google Patents

Abstract

The method involves executing two profile measurements of a gear wheel (10) at a tooth flank according to first and second measuring methods. The first measuring method is distinguished by a prolonged tangential measuring way of a pressure foot (6). The second measuring method is distinguished by a short radial measuring way of the pressure foot. Comparison of two profile measurements is determined with a standard gear value and a correction function value in a small measuring range. A measuring probe is mounted in a vicinity of a machining head. An independent claim is also included for a measuring unit.

Description

Translated fromGerman

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verzahnungsvermessung eines Werkstückes in einer Verzahnmaschine sowie eine Messeinrichtung und eine Verzahnmaschine zur Durchführung eines derartigen Verfahrens.The invention relates to a method for gearing measurement of a workpiece in a gear cutting machine and to a measuring device and a gear cutting machine for carrying out such a method.

Die Anforderungen an moderne Getriebe hinsichtlich ihrer Baugröße, Geräuschverhalten oder der übertragbaren Leistungen nehmen stetig zu. Damit wachsen auch die Anforderungen an die Fertigungsgenauigkeit einzelner Getriebekomponenten, wie beispielsweise der darin verbauten Zahnräder. Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, wird die Flankengeometrie der Zahnräder bei der Herstellung gezielt modifiziert, wodurch sich Abweichungen gegenüber der reinen evolventischen Flankengeometrie ergeben. Diese Modifikationen sind so ausgelegt, dass sie unter Lasteingriffsbedingungen die Laufruhe und das Übertragungsverhalten des Getriebes positiv beeinflussen.The requirements for modern gearboxes in terms of their size, noise behavior or the transferable services are steadily increasing. This also increases the demands on the manufacturing accuracy of individual transmission components, such as the gears installed therein. In order to meet these requirements, the flank geometry of the gears is selectively modified during production, which results in deviations from the pure involute flank geometry. These modifications are designed so that they positively influence the smoothness and transmission characteristics of the transmission under load-engagement conditions.

Der Wunsch nach einer modifizierten Flankengeometrie macht auch technische Innovationen bei den Werkzeugmaschinen, insbesondere der Maschinensteuerung, wünschenswert bzw. notwendig. Die Modifizierung der Flankengeometrie soll möglichst einfach in die Maschinensteuerung eingebbar sein, um sodann die Ansteuerung der Maschinenachsen zur Werkstückherstellung automatisch erfolgen. Zudem ist es wünschenswert, diese Modifikationen möglichst innerhalb der Maschine kontrollieren und Korrekturmöglichkeiten innerhalb der Maschine anbieten zu können.The desire for a modified edge geometry also makes technical innovations in the machine tools, in particular the machine control, desirable or necessary. The modification of the flank geometry should be as simple as possible be entered into the machine control, then the control of the machine axes for workpiece production then take place automatically. In addition, it is desirable to control these modifications as possible within the machine and to be able to offer correction options within the machine.

Aus diesem Grund werden vermehrt Verzahnungsmesseinrichtungen in Verzahnmaschinen bzw. Werkzeugmaschinen integriert, um den geometrischen Zustand an den Zahnflanken zu kontrollieren, zu dokumentieren bzw. um gegebenenfalls in den Fertigungsprozess regelnd eingreifen zu können. Sinnvoll ist es, dass der Fertigungsprozess möglichst zeitnah überprüft und falls erforderlich eine Modifizierung der Maschineneinstellung vorgenommen wird. Hierdurch lässt sich der Nacharbeitsaufwand bzw. der Ausschuss von Werkstücken effizient vermeiden. Mögliche Störungen werden nämlich noch im Fertigungsprozess frühzeitig erkannt, um rechtzeitig geeignete Abhilfemaßnahmen treffen zu können. Durch die maschinenintegrierte Messung ist die Rückführung von Fehlern auf die Ursache einfacher. Dies kann unter Umständen durch geeignete Softwarehilfen weiter unterstützt werden oder durch integrierte Korrektursoftware „closed loop” lässt sich die Korrektur weitestgehend selbsttätig umsetzen. Nicht erkannt werden bei dieser Art der Messung jedoch solche Fehler, die vom Spannmittel selbst verursacht werden.For this reason, gear measuring devices are increasingly integrated in gear cutting machines or machine tools in order to control the geometric condition on the tooth flanks, to document them and, if appropriate, to be able to intervene in the production process. It makes sense that the manufacturing process is checked as soon as possible and, if necessary, a modification of the machine setting is made. As a result, the reworking effort or the rejection of workpieces can be efficiently avoided. In fact, possible malfunctions are detected early in the production process in order to be able to take suitable corrective measures in good time. Machine-integrated measurement makes it easier to trace errors back to the cause. Under certain circumstances, this can be further supported by suitable software aids, or the correction can be implemented automatically as far as possible by means of integrated correction software "closed loop". In this type of measurement, however, errors that are caused by the clamping device itself are not recognized.

Bei großen, schweren Verzahnungen werden Korrekturen in der Maschine vor dem abschließenden letzten Genauigkeitsschnitt in die Maschine eingegeben. So kann eine Ausschussfertigung dieser üblicherweise recht teuren Teile vermieden werden. Weiterhin kann auch vermieden werden, dass diese Räder zu Korrekturmaßnahmen wieder in der Maschine aufgenommen werden müssen, was mit einem recht hohen zeitlichen Ausrichtaufwand für das Werkstück verbunden ist.For large, heavy gearings, corrections in the machine are entered into the machine before the last final precision cut. Thus, a scrap production of these usually quite expensive parts can be avoided. Furthermore, it can also be avoided that these wheels must be taken to corrective measures back into the machine, which is associated with a fairly high temporal Ausrichtaufwand for the workpiece.

Wie jeder Messvorgang unterliegen auch diese Prüfmessungen einer gewissen Messunsicherheit. Nachteilig wirken sich ebenfalls äußere Einflüsse auf die Messgenauigkeit aus, wie z. B. die Erwärmung der Maschine durch Eindringen von Zerspanungswärme sowie der Einfluss der Umgebungswärme. Diese äußeren Einflüsse spielen insbesondere bei Werkzeugmaschinen eine große Rolle, da diese anders als reine Verzahnungsmessmaschinen nicht innerhalb eines klimatisierten Messraums stehen.Like any measuring process, these test measurements are subject to a certain degree of uncertainty. Disadvantages also affect external influences on the measurement accuracy, such. As the heating of the machine by penetration of Zerspanungswärme and the influence of ambient heat. These external influences play a major role, in particular in machine tools, since, unlike pure gear measuring machines, they do not stand within an air-conditioned measuring space.

Nachdem sich die Toleranzen beim Schleifen von Verzahnungen im Bereich weniger Mikrometer bewegen und die Messunsicherheiten nur Bruchteile der Fertigungstoleranzen betragen dürfen, stellt dies extrem hohe Anforderungen an die Messeinrichtung und den Messvorgang selbst. Hierzu ist es notwendig, vor dem eigentlichen Messvorgang die Messeinrichtung in regelmäßigen Abständen zu kalibrieren. Dazu wird die Messeinrichtung üblicherweise mit Messnormalen, wie z. B. Messkugeln, Messzylindern oder geschliffenen Meisterrädern kalibriert.Since the tolerances for grinding gears are in the range of a few micrometers, and the uncertainties of measurement may only amount to fractions of the manufacturing tolerances, this places extremely high demands on the measuring device and the measuring process itself. For this, it is necessary to have the measuring device at regular intervals before the actual measuring process to calibrate. For this purpose, the measuring device is usually with measuring standards, such. B. measuring balls, measuring cylinders or ground master wheels calibrated.

In derDE 32 12 082 C2 wird beispielsweise ein Gerät zur Prüfung von gerade oder schräg verzahnten evolventen Zahnrädern beschrieben. Die Messung verwendet einen Messfühler, der auf einem Schlitten tangential zum Zahnrad verschiebbar ist. Währenddessen wird nach den Gesetzmäßigkeiten der Evolventenerzeugung korrespondierend der Prüfling durch einen Drehgeber bewegt. Mit dieser Messanordnung kann das Profil eines evolventenförmigen Zahnrades gemessen werden. Soll weiterhin noch die Flankenlinie der Verzahnung vermessen werden, ist ein weiterer Schlitten für den Messfühler erforderlich, der sich parallel zur Achse des Prüflings erstreckt. Zur Messung einer Schrägverzahnung wird der Tragschlitten für den Messfühler mit einer weiteren, winkeleinstellbaren Geradeführung entsprechend des Schrägungswinkels der Verzahnung quer zur Achse des Prüflings verschoben, während sich der Messfühler entlang der Zahnflanke bewegt.In the DE 32 12 082 C2 For example, a device for testing straight or helical involute gear wheels is described. The measurement uses a sensor which is displaceable on a slide tangential to the gear. In the meantime, according to the laws of involute production, the test object is correspondingly moved by a rotary encoder. With this measuring arrangement, the profile of an involute gear can be measured. If you still want to measure the flank line of the toothing, another slide for the probe is required, which extends parallel to the axis of the specimen. To measure a helical gearing, the supporting slide for the measuring probe is displaced transversely to the axis of the test object with a further, angularly adjustable straight guide corresponding to the helix angle of the gearing, while the measuring probe moves along the tooth flank.

Ein großer Vorteil dieser Messmethode liegt in der Unempfindlichkeit hinsichtlich von Kalibrierungsfehlern, da die Verfahrwege zum Abtasten einer kompletten Evolvente quer zur Achse des Zahnrades und außerdem recht lang sind und daher eine lange Messstrecke notwendig ist. Bei dieser Methode erfolgt die Messung normal zur Werkstückoberfläche. Mit einem hochauflösenden Winkelmesssystem am Werkstücktisch lassen sich, in Verbindung mit einem langen Linearmaßstab, sehr präzise Messungen durchführen.A major advantage of this measurement method is the insensitivity to calibration errors, since the travels to scan a complete involute transverse to the axis of the gear and also are quite long and therefore a long measurement distance is necessary. At this Method is the measurement normal to the workpiece surface. With a high-resolution angle measuring system on the workpiece table, very precise measurements can be carried out in conjunction with a long linear scale.

Ein Nachteil dieser Messmethode ist jedoch der mechanische Aufwand zur Realisierung des entsprechend langen Messweges quer zur Achse des Prüflings, insbesondere dann, wenn auch noch die rechte und linke Flanke der Verzahnung gemessen werden soll. Bei einer idealen Evolvente ist der Weg des Tasters proportional zum Wälzwinkel. Bei großen Verzahnungen können daher Messlängen von mehreren hundert Millimetern zustande kommen. Aus diesem Grund sind bei der Messeinrichtung gemäß derDE 32 12 082 C2 zwei Messfühler eingebaut, mit jeweils einem Messbereich für die linke und rechte Flanke der Verzahnung. Bei Innenverzahnungen sind jedoch spezielle Messfühler erforderlich, da diese ansonsten während des Messvorgangs mit der Verzahnung kollidieren würden.However, a disadvantage of this method of measurement is the mechanical complexity for realizing the correspondingly long measuring path transversely to the axis of the test object, in particular if the right and left flank of the toothing are also to be measured. For an ideal involute, the travel of the probe is proportional to the rolling angle. With large gears, therefore, measuring lengths of several hundred millimeters can be achieved. For this reason, in the measuring device according to the DE 32 12 082 C2 Two measuring sensors installed, each with a measuring range for the left and right flank of the toothing. For internal gears, however, special probes are required as they would otherwise collide with the toothing during the measuring process.

Ein demgegenüber verbessertes Messprinzip mit reduzierten Fahrwegen tangential zum Werkstück ist aus derDE 37 17 666 bekannt. Durch die dort eingesetzte NC-Steuerung ist es möglich, die Messbewegungen in mehrere Richtungen aufzuteilen. Der tangentialen Bewegung des Messfühlers wird eine dazu senkrechte, radiale Bewegung überlagert, wodurch sich eine kontinuierliche, schräg zur tangentialen Richtung stehende Bewegung ergibt. Dies verkürzt den für den einzelnen Prüfvorgang erforderlichen tangentialen Bewegungsbereich. Zusätzlich kann die Lage des Prüfbereichs mittig zum Werkstück angeordnet werden.On the other hand, an improved measuring principle with reduced travel paths tangential to the workpiece is known from US Pat DE 37 17 666 known. Due to the NC control used there, it is possible to divide the measuring movements in several directions. The tangential movement of the probe is superimposed on a perpendicular, radial movement, resulting in a continuous, inclined to the tangential direction movement. This shortens the tangential movement range required for the individual test procedure. In addition, the position of the test area can be arranged centrally to the workpiece.

Wie weiter oben beschrieben, müssen die Messeinrichtungen zur Erzielung eines präzisen Messergebnisses vorab kalibriert werden. Dies gilt unabhängig davon, ob die Messeinrichtung auf einer Werkzeugmaschine oder in einer Verzahnungsmesseinrichtung verbaut ist. Für die Kalibrierung wird üblicherweise mit einem vorvermessenen Messnormal gearbeitet, welches auf der Messeinrichtung vermessen wird und die Abweichungen von den gemessenen Werten als Korrekturwerte von der Steuerung übernommen werden.As described above, the measuring devices must be pre-calibrated to obtain a precise measurement result. This applies regardless of whether the measuring device is installed on a machine tool or in a gearing measuring device. The calibration is usually done with a premeasured measurement standard, which is measured on the measuring device and the deviations from the measured values are taken over by the control as correction values.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein bestehendes Verfahren zur Verzahnungsvermessung eines Werkstücks auf einer Werkzeugmaschine hinsichtlich der erwünschten Messpräzision zu optimieren.The invention is based on the object of optimizing an existing method for the toothing measurement of a workpiece on a machine tool with regard to the desired measurement precision.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This object is achieved by a method according to the features of claim 1. Advantageous embodiments of the method according to the invention are the subject of the dependent claims.

Gemäß Anspruch 1 wird also ein Verfahren zur Verzahnungsvermessung eines Werkstückes auf einer Werkzeugmaschine mit einer einen Messtaster aufweisenden Messeinrichtung vorgeschlagen. Der Messtaster ist beispielsweise scannend oder schaltend ausgeführt und liefert bei einer Berührung mit dem zu vermessenen Werkstück ein Messsignal.In accordance with claim 1, therefore, a method for gearing measurement of a workpiece on a machine tool with a measuring device having a measuring probe is proposed. The probe is designed, for example, scanning or switching and provides a measurement signal in contact with the workpiece to be measured.

Eingangs wurde bereits darauf hingewiesen, dass zur Erhöhung der Messgenauigkeit sowie der Korrektur von betriebsbedingten Messungenauigkeiten ein Kalibrierungsverfahren vor dem eigentlichen Messvorgang notwendig ist. Das Kalibrierungsverfahren kann regelmäßig, beispielsweise vor jedem Messvorgang, oder einmalig bzw. in unregelmäßigen Abständen ausgeführt werden. Erfindungsgemäß ist für das Verzahnungsvermessungsverfahren ein Kalibriervorgang vorgesehen, bei dem wenigstens zwei Profilmessungen an einer Zahnflanke eines Zahnrades, d. h. des zu vermessenden Werkstückes, ausgeführt werden. Wesentlich hierbei ist es, dass die wenigstens zwei Profilmessungen nach unterschiedlichem Messverfahren ausgeführt werden, wobei sich ein erstes Messverfahren durch einen langen Messweg tangential zum Werkstück des Messtasters auszeichnet und das zweite Messverfahren durch einen kurzen, radialen Messweg gekennzeichnet ist.It has already been pointed out at the beginning that in order to increase the measuring accuracy and to correct operational inaccuracies, a calibration procedure is necessary before the actual measuring process. The calibration procedure can be performed regularly, for example before each measurement, or once or at irregular intervals. According to the invention, a calibration process is provided for the gear measuring method, in which at least two profile measurements on a tooth flank of a toothed wheel, i. H. of the workpiece to be measured, executed. It is essential here that the at least two profile measurements are carried out according to different measuring methods, wherein a first measuring method is characterized by a long measuring path tangential to the workpiece of the measuring probe and the second measuring method is characterized by a short, radial measuring path.

Grundsätzlich lässt sich das erfindungsgemäße Verfahren bei allen Verzahnungsmessungen auf einer Werkzeugmaschine einsetzen, sofern die für den Messvorgang notwendigen Achsen und Messsysteme auf der Maschine vorhanden sind. Die Messeinrichtung dient vorrangig zur Messung von Evolventenverzahnungen, jedoch lassen sich alle anderen kurvenförmigen Flächen, die im Abwälzverfahren hergestellt werden können, vermessen.In principle, the method according to the invention can be used on all machine measurements on a machine tool, provided that the axes and measuring systems necessary for the measuring process are present on the machine. The measuring device is primarily used for the measurement of involute gears, but all other curved surfaces that can be produced in the rolling process, can be measured.

Zur Erhöhung der Präzision des Messergebnisses des Zahnprofils ist ein möglichst langer, zum Werkstück tangentialer Messweg, vorzugsweise mit einem besonders langen linearen Verfahrweg des Messtasters, erforderlich. Die Erkenntnis aus diesem präzisen Kalibrierungsergebnis lässt sich durch den Abgleich ebenfalls auf die Profilmessung mit kurzem Messweg übertragen. Damit steht eine Korrekturfunktion sowohl für Messverfahren mit langem als auch mit kurzem Messweg zur Verfügung. Folglich kann auch für die nachfolgende Verzahnungsvermessung ein Messverfahren mit möglichst kurzem Messweg gewählt werden, um den notwendigen Zeitaufwand für die Vermessung des Werkstückes in Grenzen zu halten. Durch den erfindungsgemäßen Kalibrierungsvorgang muss jedoch nicht ein ungenaueres Messergebnis in Kaufgenommen werden.To increase the precision of the measurement result of the tooth profile as long as possible, tangential to the workpiece measuring path, preferably with a particularly long linear travel of the probe is required. The result of this precise calibration result can also be transferred to the profile measurement with a short measuring path. Thus, a correction function is available for both long and short measurement path measurement methods. Consequently, a measuring method with the shortest possible measuring path can also be selected for the subsequent gearing in order to keep the necessary time required for the measurement of the workpiece within limits. Due to the calibration process according to the invention, however, an inaccurate measurement result does not have to be accepted.

In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens weist das erste Messverfahren für die erste Profilmessung einen langen tangentialen Messweg auf. Der lange lineare und tangential zum Zahnrad orientierte Verfahrweg des Messtasters erhöht die Präzision des Messergebnisses. Vorzugsweise wird der Messtaster rein tangential zur Werkstückachse bewegt, während das Zahnrad entsprechend den Gesetzmäßigkeiten der Evolventenverzahnung gedreht wird. Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn das zweite Messverfahren keinen oder nur einen stark reduzierten tangentialen Messweg aufweist.In a particularly preferred embodiment of the method according to the invention, the first measuring method for the first profile measurement a long tangential measuring path. The long linear and tangential to the gear oriented travel of the probe increases the precision of the measurement result. Preferably, the probe is moved purely tangential to the workpiece axis while the gear is rotated in accordance with the laws of involute. Furthermore, it is advantageous if the second measuring method has no or only a greatly reduced tangential measuring path.

Anstatt des tangentialen Verfahrweges wird beim zweiten Messverfahren eine radiale Zustellung gewählt, da hierdurch der kürzeste Messweg für die Profilvermessung erzielt werden kann. Denkbar ist eine Kombination aus tangentialem und radialem Verfahrweg. Der geringste Zeitaufwand für die Dauer des zweiten Kalibrierungsmessverfahrens wird jedoch durch eine ausschließliche radiale Zustellung ohne tangentiale Verfahrung des Messtasters erreicht.Instead of the tangential travel, a radial delivery is selected in the second measurement method, since this allows the shortest measurement path for the profile measurement to be achieved. Conceivable is a combination of tangential and radial travel. However, the least amount of time for the duration of the second calibration measurement process is achieved by exclusive radial feed without tangential movement of the probe.

Denkbar ist es, wenn das Zahnrad entsprechend den Gesetzmäßigkeiten der Evolventenverzahnung gedreht wird, während der Messtaster radial vom Zahnrad Weg- oder radial zum Zahnrad hinbewegt wird.It is conceivable if the gear is rotated in accordance with the laws of involute, while the probe is moved radially away from the gear away or radially to the gear.

Weiterhin kann es vorteilhaft sein, wenn sich die beiden Messverfahren durch eine entgegengesetzte Flankenrichtung ihres Messweges auszeichnen.Furthermore, it may be advantageous if the two measuring methods are distinguished by an opposite flank direction of their measuring path.

Für das nachfolgende Messverfahren zur Vermessung der Verzahnung eines Werkstückes wird sinnvollerweise ein Messverfahren analog dem zweiten Kalibrierungsmessverfahren mit kurzem Messweg gewählt. In diesem Zusammenhang ist es zweckmäßig, wenn das Messverfahren zur Verzahnungsvermessung ausschließlich eine radiale Zustellung des Messtasters vorsieht. Hierdurch lässt sich die kürzeste Messdauer erzielen. Denkbar ist es, dass wenigstens eine, zweckmäßigerweise ein Großteil bzw. alle Zahnflanken ausschließlich oder mehrheitlich mittels des radialen Messverfahrens mit ausschließlicher radialer Zustellung vermessen werden.For the subsequent measuring method for measuring the toothing of a workpiece, a measuring method analogous to the second calibration measuring method with a short measuring path is expediently selected. In this context, it is expedient if the measuring method for gear measuring exclusively provides radial delivery of the measuring probe. This allows the shortest measurement time to be achieved. It is conceivable that at least one, expediently a large part or all tooth flanks are measured exclusively or mostly by means of the radial measuring method with exclusively radial infeed.

Auch bei dem radialen Messverfahren wird das Werkstück entsprechend den Gesetzmäßigkeiten der Evolventenverzahnung gedreht, während der Messtaster radial vom Werkstück weg- oder zu diesem hinbewegt wird.In the case of the radial measuring method as well, the workpiece is rotated in accordance with the laws of involute toothing, while the measuring probe is moved radially away from the workpiece or toward it.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird während des ersten Kalibrierungsmessverfahrens der lineare tangentiale Verfahrweg des Messtasters und/oder der Drehwinkel des Zahnrades erfasst, wobei während des zweiten Kalibrierungsmessverfahrens die radiale Zustellung des Messtasters und/oder der Drehwinkel des Zahnrades erfasst wird.According to an advantageous embodiment of the method according to the invention, the linear tangential travel of the probe and / or the rotation angle of the gear is detected during the first calibration measuring method, wherein during the second Kalibrierungsmessverfahrens the radial delivery of the probe and / or the rotation angle of the gear is detected.

Durch die Kalibrierungsmessung kann durch Vergleich der Messwerte mit hinterlegten Normwerten für das Zahnrad der tatsächliche Messfehler während der Durchführung der Kalibrierungsmessung bestimmt und ein Korrekturfaktor berechnet werden, der allen nachfolgenden Messungen der Zahnflanken des Werkstückes zugrundegelegt werden kann.The calibration measurement can be used to determine the actual measurement error during the calibration measurement by comparing the measured values with stored standard values for the gear, and to calculate a correction factor which can be used as a basis for all subsequent measurements of the tooth flanks of the workpiece.

Der Messtaster ist vorzugsweise am oder in der Nähe des Bearbeitungskopfes montiert, wobei das zu vermessende Werkstück auf dem Werkstücktisch bzw. in seiner Aufspannung selbst vermessen wird. Ein zeitaufwendiger Positionswechsel ist nicht erforderlich.The probe is preferably mounted on or in the vicinity of the machining head, wherein the workpiece to be measured on the workpiece table or in its clamping itself is measured. A time-consuming position change is not required.

Für die Durchführung des Verfahrens können vorzugsweise ein oder mehrere Bearbeitungsachsen der Werkzeugmaschine für die notwendigen Bewegungen des Messtasters verwendet werden. Beispielsweise kann der Messtaster in der Werkzeugaufnahme montiert sein. Sofern das zu vermessende Werkstück in seiner Werkstückaufnahme während des Messvorgangs verbleibt, lassen sich selbstverständlich auch die Maschinenachsen der Werkstückaufnahme für die Durchführung des Kalibrierungs- bzw. Messverfahrens verwenden.For carrying out the method, preferably one or more machining axes of the machine tool can be used for the necessary movements of the probe. For example, the probe can be mounted in the tool holder. If the workpiece to be measured remains in its workpiece holder during the measuring process, it is of course also possible to use the machine axes of the workpiece holder for carrying out the calibration or measuring method.

Alternativ oder zusätzlich können separate Bewegungsachsen für die Messeinrichtung zur Ausführung des Kalibrierungs- bzw. Messverfahrens vorgesehen sein. In diesem Fall existiert eine separate Achssteuerung für den Kalibrierungs- und/oder Messablauf.Alternatively or additionally, separate axes of movement for the measuring device for carrying out the calibration or measuring method can be provided. In this case, there is a separate axis control for the calibration and / or measurement process.

Die Erfindung betrifft zudem eine Messeinrichtung zur Verzahnungsmessung auf einer Werkzeugmaschine. Die Messeinrichtung weist offensichtlich Mittel zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf. Hierzu zählt ein Messtaster, der sich entlang der notwendigen Bewegungsachsen zur Durchführung des Mess- bzw. Kalibrierungsverfahrens verfahren lässt. Die Durchführung der Verfahrensschritte übernimmt eine Steuerung.The invention also relates to a measuring device for gear measurement on a machine tool. The measuring device obviously has means for carrying out the method according to the invention. This includes a probe, which can be moved along the necessary axes of motion to carry out the measurement or calibration process. The process steps are carried out by a controller.

Zum Verfahren des Messtasters können separate Bewegungsachsen der Messeinrichtung zur Verfügung stehen. Alternativ oder zusätzlich können ein oder mehrere Maschinenachsen der Werkzeugmaschine zur Verfahrensdurchführung genutzt werden. Die Messeinrichtung kann eine eigene Steuerung aufweisen oder auf die Steuerung der Werkzeugmaschine zurückgreifen.To move the probe, separate axes of movement of the measuring device may be available. Alternatively or additionally, one or more machine axes of the machine tool can be used for carrying out the method. The measuring device may have its own control or rely on the control of the machine tool.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass die Messeinrichtung ein innerhalb der Verzahnmaschine anordenbarer Roboter zur Durchführung des Kalibrierungs- und/oder Messverfahrens ist.In an advantageous embodiment of the invention, it may be provided that the measuring device is a within the gear cutting machine Anordernbarer robot for performing the calibration and / or measurement method is.

Der Messtaster kann als schaltender Messtaster oder alternativ als scannender Messtaster ausgeführt sein.The probe can be designed as a switching probe or alternatively as a scanning probe.

Die Vorteile und Eigenschaften der erfindungsgemäßen Messeinrichtung entsprechen offensichtlich denen des erfindungsgemäßen Verfahrens, weshalb an dieser Stelle nicht näher auf diese eingegangen werden soll.The advantages and properties of the measuring device according to the invention obviously correspond to those of the method according to the invention, which is why at this point not to be discussed in more detail.

Die Erfindung betrifft weiterhin eine Verzahnmaschine mit einer derartigen Messeinrichtung. Denkbar ist es, dass die Maschine ein Fünf-Achs-Bearbeitungszentrum ist.The invention further relates to a gear cutting machine with such a measuring device. It is conceivable that the machine is a five-axis machining center.

Weitere Vorteile und Eigenschaften der Erfindung sollen im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.Further advantages and features of the invention will be explained in more detail below with reference to an embodiment.

Es zeigen:Show it:

1: eine schematische Darstellung einer Messeinrichtung zur Ausführung eines rein tangentialen Messverfahrens zur Verzahnungsmessung und 1 : a schematic representation of a measuring device for carrying out a purely tangential measuring method for gear measurement and

2: eine schematische Darstellung zur Erläuterung eines rein radialen Messverfahrens zur Verzahnungsmessung. 2 : A schematic representation for explaining a purely radial measurement method for gear measurement.

Zunächst sollen zwei unterschiedliche Profilmessverfahren zur Verzahnungsmessung vorgestellt werden, die der Kalibrierungsmessung bzw. der Verzahnungsvermessung gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren als Grundlage dienen.First of all, two different profile measuring methods for gear measuring will be presented, which serve as a basis for the calibration measurement or the gear measurement according to the method according to the invention.

In1 ist ein rein tangentiales Messverfahren zur Profilmessung einer Flanke eines Zahnes dargestellt. Dabei wird der Messtaster60 durch einen Antrieb20 rein tangential zur Werkstückachse bewegt, während das Zahnrad10 durch einen weiteren Antriebsmotor entsprechend den Gesetzmäßigkeiten der Evolventenverzahnung gedreht wird. Dazu ist ein langer tangentialer Verfahrweg für den Messtaster erforderlich, wie es an der Messstrecke s zu erkennen ist Bisher erfolgt, nach dem Stand der Technik, die Messung der rechten und linken Zahnflanke in dem die Messrichtungen entlang der Messtrecke s jeweils einmal nach links und einmal nach rechts, ausgehend von der Mittelachse abgefahren wird. Hierfür sind sehr lange Messwege notwendig, die häufig in der Verzahnmaschine dann nur für die Messzyklus benötigt würden.In 1 is a purely tangential measuring method for measuring the profile of a flank of a tooth shown. At the same time the measuring probe becomes 60 by adrive 20 purely tangential to the workpiece axis moves while thegear 10 is rotated by a further drive motor according to the laws of involute. For this purpose, a long tangential travel for the probe is required, as can be seen on the measuring section s. So far, according to the prior art, the measurement of the right and left tooth flank in which the measuring directions along the measuring section s once each to the left and once to the right, starting from the middle axis. This requires very long measuring paths, which would then often only be required in the gear cutting machine for the measuring cycle.

Gemäß der Erfindung ist es nun ausreichend wenn der Messweg s nur in einer Richtung zu Verfügung steht, da dieser nur zum Kalibieren der Messeinrichtung abgefahren wird. Hierdurch kann die Verzahnmaschine kompakter gebaut werden.According to the invention, it is now sufficient if the measuring path s is available only in one direction, since this is traversed only for calibrating the measuring device. As a result, the gear cutting machine can be made more compact.

Die Messwege werden über den tangentialen Linearmaßstab30 und das Winkelmesssystem40 aufgezeichnet und an die Steuerung der Werkzeugmaschine zur Auswertung übergeben. Durch einen Vergleich mit den bekannten Normwerten des Zahnrades10 können Messungenauigkeiten erkannt und für die Aufstellung einer Korrekturfunktion herangezogen werden.The measuring paths are via the tangentiallinear scale 30 and theangle measuring system 40 recorded and passed to the control of the machine tool for evaluation. By comparison with the known standard values of thegear 10 Measuring inaccuracies can be detected and used for the creation of a correction function.

Das in der2 gezeigte radiale Messverfahren zur Profilmessung einer Zahnflanke unterscheidet sich gegenüber dem Verfahren aus1 durch die Richtung der Messbewegung des Messtasters60. Diese ist bei der Darstellung radial auf das Zentrum des Zahnrades10 gerichtet. Auch bei dieser Darstellung dreht ein Antriebsmotor das Zahnrad10 entsprechend den Gesetzmäßigkeiten der Evolventenverzahnung während der Messtaster60 durch den Antrieb20 radial vom Zahnrad10 wegbewegt wird. Das Messsignal des Tasters60 wird dabei ebenfalls als Abweichung von der idealen Evolvente aufgezeichnet. Dieser Wert wird von der Steuerung50 als Abweichung von der idealen Evolvente berechnet und zusammen mit den Werten der zwei Messsysteme30,40 in ein Messdiagramm umgewandelt und ausgegeben.That in the 2 shown radial measuring method for measuring the profile of a tooth flank differs from the method 1 by the direction of the measuring movement of theprobe 60 , This is in the representation radially on the center of thegear 10 directed. Also in this illustration, a drive motor rotates thegear 10 according to the laws of involute gearing during theprobe 60 through thedrive 20 radially from thegear 10 is moved away. The measuring signal of thebutton 60 is also recorded as a deviation from the ideal involute. This value is from thecontroller 50 calculated as a deviation from the ideal involute and together with the values of the two measuringsystems 30 . 40 converted into a measurement diagram and output.

Das erfindungsgemäße Kalibrierungsverfahren kombiniert die beiden Messverfahren gemäß den1 und2 und ermöglicht so den Aufbau einer maschinenintegrierten Verzahnungsmesseinrichtung mit möglichst mikrometergenauer Kalibrierung der Messeinrichtung mit einem verzahnten Werkstück10 bzw. einem verzahnten Meisterrad10. Die anschließende Verzahnungsmessung basiert auf dem Messverfahren gemäß2, das sich durch eine möglichst kurze Messzeit auszeichnet bzw. einen geringen mechanischen Verfahrweg. Dadurch wird der eigentliche Verzahnungsherstellungsprozess nicht unnötig lange für den Messvorgang unterbrochen, wobei dennoch eine zufriedenstellende Messgenauigkeit erreicht wird.The calibration method according to the invention combines the two measuring methods according to FIGS 1 and 2 and thus enables the construction of a machine-integrated gearing measuring device with as accurate as possible a micrometer calibration of the measuring device with atoothed workpiece 10 or atoothed master wheel 10 , The subsequent gearing measurement is based on the measuring method according to 2 , which is characterized by a shortest possible measuring time or a low mechanical travel. As a result, the actual gear manufacturing process is not interrupted unnecessarily long for the measuring process, yet a satisfactory measurement accuracy is achieved.

Im Einzelnen wird zur Kalibrierung der Messeinrichtung zunächst an einem Zahn des Zahnrades10 eine Profilmessung durchgeführt. Dazu wird der Messtaster60 einflankig, wälzend tangential zur Werkstückachse bewegt, wie dies bereits anhand1 erläutert wurde. Hierdurch wird ein sehr genaues Profil erzeugt, da tangential gemessen wird.In detail, the calibration of the measuring device is first on a tooth of the gear 10 a profile measurement performed. This is theprobe 60 one-sided, rolling tangentially moved to the workpiece axis, as already described 1 was explained. This produces a very accurate profile since it is measured tangentially.

Im Anschluss wird diese Messung mit dem gleichen Messtaster60 auf der gleichen Flanke radialtastend wiederholt, wie dies anhand2 beschrieben wurde. Aus dem Abgleich dieser zwei Kalibrierungsmessungen kann dann für den anschließenden eigentlichen Messvorgang eine Korrekturfunktion für die radiale Messung nach2 ermittelt werden. Bei Bedarf kann diese Messung auf weiteren Zähnen auf der gleichen Flanke wiederholt werden. Die gegenüberliegende Flanke wird dann nur noch radialtastend gemessen. Dadurch kann der tangentiale notwendige Verfahrbereich auf eine Flanke (links oder rechts) beschränkt werden.This measurement is then performed with thesame probe 60 repeated radial scanning on the same flank, as shown 2 has been described. From the comparison of these two calibration measurements can then for the subsequent actual measurement a Correction function for the radial measurement after 2 be determined. If necessary, this measurement can be repeated on additional teeth on the same flank. The opposite flank is then measured only radially keying. As a result, the tangential necessary travel range can be limited to one flank (left or right).

Für die anschließende Vermessung des Werkstückes ist nur noch ein radialer Messweg gemäß2 erforderlich, was den diesbezüglichen Zeitaufwand auf ein Minimum reduziert.For the subsequent measurement of the workpiece is only a radial measuring path according to 2 required, which reduces the time required in this regard to a minimum.

Da bei der Verzahnungsmessung auf der Verzahnmaschine für die Messung die Maschinenachsen und deren Messsysteme verwendet werden sollen, können bei der Messmethode nach diesem Verfahren das Messlineal und die Verfahrwege des Bearbeitungskopfes tangential zur Werkstückachse einseitig ausgeführt werden, ohne eine Beeinträchtigung der Messgenauigkeit in Kauf nehmen zu müssen, da die Kalibrierung der Messeinrichtung nach dem tangentialen Messverfahren durchgeführt wurde. Auch die Messzeit ist geringer, da der Messvorgang hauptsächlich nach der radialen Messmethode erfolgt.Since the machine axes and their measuring systems are to be used for measuring on the gear cutting machine in the measuring method according to this method, the measuring ruler and the travel paths of the machining head can be carried out on one side tangentially to the workpiece axis, without having to put up with any impairment of the measuring accuracy since the calibration of the measuring device was carried out according to the tangential measuring method. Also, the measuring time is lower, since the measuring process mainly takes place according to the radial measuring method.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

• DE 3212082 C2[0008, 0010]DE 3212082 C2[0008, 0010]
• DE 3717666[0011]DE 3717666[0011]

Claims (15)

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Verfahren zur Verzahnungsvermessung eines Werkstückes auf einer Werkzeugmaschine mit einer einen Messtaster aufweisenden Messeinrichtung und die Messeinrichtung einmalig oder regelmäßig kalibriert wird, indem wenigstens zwei Profilmessungen an wenigstens einer Zahnflanke eines Zahnrades nach unterschiedlichen Messverfahren ausgeführt werden, wobei sich ein erstes Messverfahren durch einen langen tangentialen Messweg des Messtasters und das zweite Messverfahren durch einen kurzen radialen Messweg des Messtasters auszeichnet.Method for gearing measurement of a workpiece on a machine tool with a measuring device having a measuring probe and the measuring device is calibrated once or regularly by at least two profile measurements are performed on at least one tooth flank of a gear according to different measuring methods, wherein a first measuring method by a long tangential measuring path Probe and the second measurement method characterized by a short radial measuring path of the probe.Verfahren nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, dass aus dem Abgleich der wenigstens zwei Profilmessungen, insbesondere mit den Werten eines Normzahnrades, eine Korrekturfunktion für das zweite Messverfahren mit kleinem radialen Messweg bestimmt und der nachfolgenden Verzahnungsvermessung überlagert wird.A method according to claim 1,characterized in that from the adjustment of the at least two profile measurements, in particular with the values of a standard gear, a correction function for the second measurement method with a small radial measurement path determined and superimposed on the subsequent gearing measurement.Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,dadurch gekennzeichnet, dass das erste Messverfahren einen langen tangentialen Messweg und das zweite Messverfahren keinen oder einen stark reduzierten tangentialen Messweg aufweist.Method according to one of the preceding claims,characterized in that the first measuring method has a long tangential measuring path and the second measuring method has no or a greatly reduced tangential measuring path.Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,dadurch gekennzeichnet, dass die Messverfahren in gegenteiliger Flankenrichtung ausgeführt werden.Method according to one of the preceding claims,characterized in that the measuring methods are carried out in the opposite flank direction.Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Messverfahren zumindest überwiegend oder ausschliesslich einen radialen Messweg aufweist.Method according to one of the preceding claims,characterized in that the second measuring method has at least predominantly or exclusively a radial measuring path.Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,dadurch gekennzeichnet, dass für die Verzahnungvermessung ein oder mehrere Zahnflanken überwiegend oder ausschliesslich mittels eines radialen Messverfahrens vermessen werden, wobei der Messtaster vorzugsweise ausschliesslich eine radiale Zustellbewegung ausführt.Method according to one of the preceding claims,characterized in that for the toothing measurement one or more tooth flanks are predominantly or exclusively measured by means of a radial measuring method, the probe preferably executing exclusively a radial feed movement.Verfahren nach einem der Ansprüche,dadurch gekennzeichnet, dass während des ersten Messverfahrens der lineare tangentiale Verfahrweg des Messtasters und/oder die Drehwinkel des Zahnrades und während des zweiten Messverfahrens die radiale Zustellung des Messtasters und/oder der Drehwinkel des Zahnrades erfasst wird.Method according to one of the claims,characterized in that the linear tangential travel of the probe and / or the rotation angle of the gear and during the second measurement method, the radial delivery of the probe and / or the rotational angle of the gear is detected during the first measurement method.Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,dadurch gekennzeichnet, dass der Messtaster am oder in der Nähe des Bearbeitungskopfes montiert ist und das zu vermessende Werkstück auf dem Werkstücktisch bzw. seiner Aufspannung vermessen wird.Method according to one of the preceding claims,characterized in that the measuring probe is mounted on or in the vicinity of the machining head and the workpiece to be measured on the workpiece table or its clamping is measured.Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitungsachsen der Maschine für die notwendigen Bewegungen des Messtasters und/oder des Werkstückes während der Kalibrierungs- und/oder Verzahnungsmessung genutzt werden.Method according to one of the preceding claims,characterized in that the machining axes of the machine are used for the necessary movements of the probe and / or the workpiece during the calibration and / or gearing measurement.Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtungen zumindest teilweise separate Bewegungsachsen und/oder eine separate Achssteuerung für den Kalibrierungs- und/oder Messablauf verwendet.Method according to one of the preceding claims,characterized in that the measuring means at least partially uses separate axes of motion and / or a separate axis control for the calibration and / or measurement procedure.Messeinrichtung zur Verzahnungsmessung auf einer Werkzeugmaschine zur Durchführung des Kalibrierungs- und/oder Messverfahrens gemäß einem der vorgenannten Ansprüche.Measuring device for gear measurement on a machine tool for performing the calibration and / or measuring method according to one of the preceding claims.Messeinrichtung nach Anspruch 11,dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung ein innerhalb der Verzahnmaschine anordenbarer Roboter zur Durchführung des Kalibrierungs- und/oder Messverfahrens ist.Measuring device according to claim 11,characterized in that the measuring device is an arrangeable within the gear cutting robot for performing the calibration and / or measuring method.Messeinrichtung nach einem der Ansprüche 11 oder 12,dadurch gekennzeichnet, dass der Messtaster ein schaltender oder ein scannender Messtaster ist.Measuring device according to one of claims 11 or 12,characterized in that the probe is a switching or a scanning probe.Verzahnmaschine mit einer Messeinrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13.Gear cutting machine with a measuring device according to one of claims 11 to 13.Verzahnmaschine nach Anspruch 14,dadurch gekennzeichnet, dass die Maschine ein Fünf-Achs-Bearbeitungszentrum ist.Gear cutting machine according to claim 14,characterized in that the machine is a five-axis machining center.

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