DE20314680U1

DE20314680U1 - Schleifmaschine mit Messsystem und Steuerung zum Bereitstellen eines Meistermessers

Info

Publication number: DE20314680U1
Application number: DE20314680U
Authority: DE
Original assignee: Oerlikon Geartec AG
Current assignee: Klingelnberg AG
Priority date: 2003-09-20
Filing date: 2003-09-20
Publication date: 2003-11-20
Anticipated expiration: 2013-09-21
Also published as: US6955584B2; US20050064795A1

Description

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0K-03-G-004

Oerlikon Geartec AG, Zürich, Schweiz

SCHLEIFMASCHINE MIT MESSSYSTEM UND STEUERUNG ZUM BEREITSTELLEN EINES MEISTERMESSERS

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft Vorrichtungen, die eine

Schleifmaschine und eine Messsystem umfassen, wobei die Vorrichtung dazu ausgelegt ist Stabmesser zu bearbeiten. Die Vorrichtung ist speziell dazu ausgelegt, um geschliffene Messer zu korrigieren oder Meistermesser bereitzustellen.

Stand der Technik

[0002] Es gibt Schleifmaschinen, die anhand eines Datensatzes numerisch

gesteuert ein Stabmesser bearbeiten, um dem Stabmesser die gewünschte Form zu geben oder die Form des Messers wiederherzustellen. Um die Genauigkeit der Schleifbearbeitung des Stabmessers nach dem Schleifen prüfen zu können, kann das Stabmesser zum Beispiel aus der Schleifmaschine entnommen und in ein spezielles Messsystem eingespannt werden, wo es mittels Sensoren abgetastet und vermessen wird.

[0003] Dieses bekannten Verfahren, das heutzutage in verschiedenster

Form eingesetzt wird, weist zahlreiche Nachteile auf. Ein gravierender Nachteil bekannter Vorrichtungen ist in der Tatsache zu sehen, dass derartige Vorrichtungen aus Einzelkomponenten bestehen, die nicht dafür ausgelegt sind miteinander zu interoperieren. Falls mehrere Bearbeitungs- und Messschritte notwendig werden, was häufig der Fall ist, ist ein mehrfacher Wechsel von dem einen System in das andere notwendig.

[0004] Es ist Gegenstand der Erfindung eine Vorrichtung als Gesamtsystem

bereit zu stellen, das die bekannten Nachteile reduziert bzw. ganz umgeht.

[0005] Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Gesamtsystem

bereit zu stellen, das insbesondere zum Bearbeiten und Bereitstellen eines Meistermessers geeignet ist.

[0006] Die Aufgaben werden erfindungsgemäss durch eine Vorrichtung

gemäss Schutzanspruch 1 gelöst.

[0007] Es ist ein Vorteil der erfindungsgemässen Vorrichtung, dass das

Vermessen und Korrigieren der Stabmesser in einem geschlossenen System stattfindet. Dadurch können zahlreiche Fehler vermieden werden, die zum Teil bei herkömmlichen Systemen auftreten. Es ist gemäss Erfindung möglich, unmittelbar eine Anpassung der theoretisch berechneten Daten vorzunehmen.

[0008] Es ist ein weiterer Vorteil der Erfindung, dass - je nach Anwendung -

keine Probenlücke mehr gefräst werden muss, da eine automatisierte Anpassung der Ist und Soll-Werte erfolgt.

[0009] Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemässen Vorrichtung

bilden die Gegenstände der Schutzansprüche 2 bis 8.

ZEICHNUNGEN

[0010] Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden unter

Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:

FIG. 1 eine Seitenansicht einer ersten Vorrichtung gemäss der vorliegenden Erfindung;

FIG. 2 den mechanischen Aufbau einer ersten Messerschleifmaschine

gemäss der vorliegenden Erfindung;
FIG. 3 den schematischen Aufbau eines ersten Msssystems gemäss der vorliegenden Erfindung.

Detaillierte Beschreibung

[0011] Eine erste Ausführungsform der Erfindung wird im Zusammenhang

mit der Fig. 1 beschrieben. Die Vorrichtung 10 umfasst eine Messerschleifmaschine 11 und ein Messsystem 12. Beide Systeme 11 und 12 sind über eine Datenleitung 13 oder einen Bus miteinander verbunden, um Datensätze austauschen zu können. Die Messerschleifmaschine 11 weist zum Beispiel eine Türe 11.1 auf, die geöffnet werden kann, um das zu bearbeitende Stabmesser in der Maschine einzuspannen. Auch das Messsystem 12 besitzt in der gezeigten Ausführungsform eine Türe 12.1 zum Beladen mit dem Stabmesser.

[0012] Die Messerschleifmaschine 11 umfasst, wie in Fig. 2 gezeigt, eine

Einspannvorrichtung 11.2 zum Einspannen eines Stabmessers und eine Schleifscheibe 11.3 zum profilierenden Schleifen des eingespannten Stabmessers. Die Einspannvorrichtung 11.2 zum Einspannen des Stabmessers ist vorzugsweise mit hydraulisch betätigbaren Klemmbacken ausgestattet, um das Einspannen des Stabmessers zu automatisieren. Die Schleifscheibe 11.3 sitzt auf einer Schleifspindel 11.4, die über einen Y-Achsantrieb und einen Z-Achsantrieb bewegt werden kann. Das Stabmesser sitzt auf einem Schlitten 11.5, der durch

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einen X-Achsantrieb und mittels weiterer Antriebe um die A- und C Achse gedreht werden kann. Zu diesem Zweck wird das Stabmesser am Messerschaft auf dem Schlitten 11.5 eingespannt. Je nach Ausführungsform der Messerschleifmaschine 11, kann das Stabmesser manuell oder automatisch (zum Beispiel mittels eines Roboters, auch Messer-Handlingsstation genannt) an dem Schlitten 11.5 eingespannt werden. In Fig. 2 ist eine Messer-Handlingsstation 11.6 gezeigt. Die Messer-Handlingsstation 11.6 erlaubt ein automatisches Zuführen und Handhaben des Stabmesssers. Die Messer-Handlingsstation 11.6 hat vorzugsweise eine 4-Achsensteuerung. Ein Stabmesser kann zum Beispiel von der Messer-Handlingsstation 11.6 in ein Magazin 11.7 abgegeben werden. Von dort kann das Stabmesser in das Messsystem 12 überführt werden.

[0013] Das Messsystem 12 umfasst ebenso eine Einspannvorrichtung 12.2

zum Einspannen des Stabmessers, und mindestens einen Sensor 12.3 zum dreidimensionalen Vermessen (3D-Tastsystem) des in dem Messsystem 12 eingespannten Stabmessers 15, wie in Fig. 3 stark vereinfacht dargestellt. Vorzugsweise ist das Messsystem 12 ein vollautomatisches CNC-gesteuertes Messzentrum. Neben den mechanischen Komponenten des Messsystems 12, wie das Bett, der Stabmesserdrehantrieb zur Drehung um die C-Achse, die horizontalen, vertikalen und tangentialen Messachsen X, Y, und Z, und dem 3D-Tastsystem 12.3, gewährleistet eine mehrachsige Bahnsteuerung in Verbindung mit einem Rechner die Funktionen dieses Messsystems 12.

[0014] Weiterhin weist die Vorrichtung 10 eine Steuerung 14 auf, die einen

Datenaustausch zwischen der Messerschleifmaschine 11 und dem Messsystem ermöglicht, um das Stabmesser abwechselnd zu schleifen und zu vermessen bis es zum Beispiel als Meistermesser geeignet ist. Die Steuerung 14 kann zum Beispiel, wie in Fig. 1 gezeigt, in einem seitlich angeordneten Schaltschrank untergebracht sein. Die Vorrichtung 10 ist insgesamt als geschlossenes System ausgeführt ist in dem der Datenaustausch automatisiert ist.

[0015] Die Steuerung 14 kann auch in Form eines separaten Rechners oder

Servers ausgeführt sein, der über eine Datenverbindung mit der Vorrichtung 10 in Verbindung steht. Die Steuerung 14 kann auch als verteiltes Rechnersystem

realisiert sein, bei dem verschiedene Rechner oder Prozessoren die Steuerungsaufgabe und/oder die Umwandlung und Anpassung der Daten gemeinsam übernehmen.

[0016] Im Wesentlichen umfasst die Messerschleifmaschine 11 einen

Messerhalter 11.2 (auch Einspannvorrichtung genannt) zum manuellen oder automatischen (zum Beispiel mittels eines Roboters) Einspannen des zu bearbeitenden Stabmessers und eine Schleifscheibe 11.3 zum Bearbeiten des Stabmessers. Die Schleifscheibe 11.3 wird vorzugsweise von einer CNC Steuerung und verschiedenen Motoren in Rotation versetzt und bewegt. Bei der Schleifscheibe 11.3 handelt es sich vorzugsweise um eine gehärtete Profilschleifscheibe (zum Beispiel eine sogenannte Dualscheibe). Wird ein Stabmesser bearbeitet, so lädt die Messerschleifmaschine 11 einen sogenannten Datensatz, der das Stabmesser in drei Dimensionen definiert. Vorzugsweise wird das Stabmesser mittels maschinenunabhängigen Neutraldaten definiert, respektive charakterisiert. Die Verwendung von Neutraldaten hat den Vorteil, dass sie sowohl in der Messerschleifmaschine 11 als auch in dem Messsystem 12, das im folgenden Absatz beschrieben wird, zur Anwendung kommen können. Die Messerschleifmaschine 11 umfasst vorzugsweise Mittel (zum Beispiel ein Softwaremodul), welche den Datensatz (zum Beispiel die Neutraldaten) umwandelt in maschinenspezifische Maschinendaten. Diese maschinenspezifische Maschinendaten werden auch Maschineneinstelldaten genannt, da sie die Soll-Geometrie des Stabmessers in Abhängigkeit von Maschinenkonstanten beschreiben.

[0017] Im Wesentlichen umfasst das Messsystem 12 einen Messerhalter

12.2 (auch Einspannvorrichtung genannt) und zwei oder drei Schlitten für die Vermessung des Stabmessers 15 in einem geeigneten Koordinatensystem (zum Beispiel in einem X-Y-Z-Koordinatensystem). Vorzugsweise trägt einer der Schlitten oder ein Drehtisch 12.4 die Einspannvorrichtung 12.2 und das zu prüfende Stabmesser 15. Je nach Ausführungsform des Messsystems 12, kann das Stabmesser 15 manuell oder automatisch (zum Beispiel mittels eines Roboters) an dem Schlitten oder Drehtisch 12.4 eingespannt werden. Ein anderer Schlitten 12.5 trägt die Messfühler 12.3. Der Schlitten oder der Drehtisch 12.4

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mit dem zu prüfende Stabmesser 15 positioniert dieses und die Messfühler 12.3 werden durch Bewegung des Schlittens 12.5 mit dem Messerprofil in Berührung gebracht. Damit kann die 3-dimensionale Messergeometrie ermittelt werden. Vorzugsweise sind das Messsystem 12 mit einem digitalen Messsystem ausgerüstet, dass über Kabel oder dergleichen mit den Sensoren 12.3 verbunden ist.

[0018] Wird ein Stabmesser 15 geprüft, wird der Schlitten oder Drehtisch

12.4 mit dem Stabmesser 15 nacheinander auf eine Reihe von vorberechneten Positionen, bezogen auf einen vorgegebenen Punkt des Stabmessers (zum Beispiel die Messerspitze), eingestellt. An jeder der vorberechneten Positionen werden die Messfühler 12.3 mit dem Messerprofil in Berührung gebracht. Die Position der Messfühler 12.3, respektive der Messfühlerschlitten 12.5, wird dann mit einem berechneten (theoretischen) Wert verglichen. Daraus ergeben sich sogenannte Ist-Daten (zum Beispiel Ist-Neutraldaten).

[0019] Nachdem das Stabmesser in der Messerschleifmaschine 11

entsprechend vorgegebener Soll-Neutraldaten geschliffen wurde, wird es in dem Messsystem 12 in allen drei Dimensionen vermessen, wie beschrieben. Das Messsystem 12 stellt die aktuelle Form des Stabmesser zum Beispiel in Form von Ist-Neutraldaten dar, um sie von den theoretische berechneten Soll-Neutraldaten zu unterscheiden. Als Ergebnis des Messprozesses wird der Unterschied zwischen den Soll-Neutraldaten und den Ist-Neutraldaten ermittelt. Aus diesem Unterschied ergeben sich Korrekturdaten, mit denen die Soll-Neutraldaten korrigiert werden. Die durch diese Korrektur gewonnenen Daten werden als korrigierte Neutraldaten bezeichnet. Nachdem die korrigierten Neutraldaten der Messerschleifmaschine 11 über die Datenleitung 13 zur Verfügung gestellt wurden, wird das Stabmesser erneut durch profilierendes Schleifen in der Messerschleifmaschine 11 bearbeitet. Dann wird das Stabmesser wieder durch das Messsystem 12 vermessen, um neue Ist-Neutraldaten zu ermitteln. Gegebenenfalls werden diese Bearbeitungs- und Messschritte mehrfach wiederholt, um abschliessend ein Stabmesser bereitstellen zu können, das den Vorgaben entspricht.

[0020] Die Vorrichtung 10 mit Messerschleifmaschine 11 und Messsystem

12, gemäss Erfindung, ist besonders dazu geeignet sogenannte Meistermesser herzustellen. Ein Meistermesser ist ein Stabmesser, dass in einer Fräsemaschine eingesetzt werden kann, um in einem Zerspanprozess die Sollgeometrie eines vorgegebenen Getriebes mit hoher Präzision zu fräsen. Mit dem Meistermesser ist man in der Lage die &ldquor;richtige" Flankengeometrie am Getriebe zu fräsen. Das Meistermesser ist nicht alleine das Ergebnis exakter mathematischer Berechnungen, sondern es fliessen gemäss Erfindung auch andere Aspekte der Bearbeitung mit ein. So hat zum Beispiel die Messerschleifmaschine 11, die zum Bearbeiten des Meistermessers verwendet wird, einen nicht zu vernachlässigenden Einfluss auf die endgültige Messergeometrie. Somit ist das Meistermesser nicht ein reines EDV (Daten) Objekt, sondern ein physikalisches Objekt. Jede wesentliche Facette des Stabmessers ist, nach Bearbeitung in einer erfindungsgemässen Vorrichtung, geometrisch und technologisch genauestens definiert und in seiner Form durch Verwendung des Messsystems verifiziert.

[0021] Man kann mittels der erfindungsgemässen Vorrichtung quasi ein

EDV-Meistermesser erzeugen. Dieses EDV-Meistermesser ist in Form von Daten definiert und kann problemlos dupliziert werden.

[0022] Die beanspruchte Vorrichtung eignet sich besonders zum

profilierenden Schleifen (Erzeugungsschleifen und/oder Formschleifen) von Hartmetall-Stabmessern und von hochlegierten Schnellarbeitsstählen.

[0023] Mit der erfindungsgemässen Vorrichtung werden hauptsächlich die

Hauptfreifläche, die Nebenfreifläche und die Spanfläche des Stabmessers profilierend geschliffen.

[0024] Die beanspruchte Vorrichtung erlaubt es Stabmesser mit hoher

Qualität bezüglich der Messergeometrie und Formhaltigkeit zu schleifen. Ausserdem bietet die Vorrichtung eine verbesserte Wirtschaftlichkeit im Vergleich zu herkömmlichen Vorrichtungen. Mit der erfindungsgemässen Vorrichtung lassen sich auch die Werkzeugkosten optimieren.

Claims

1. Vorrichtung (10) mit einer Messerschleifmaschine (11), einem Messsystem (12) und einer Steuerung (14) zum Bereitstellen eines Stabmessers (15), das für das Fräsen von Werkstücken geeignet ist, wobei die Messerschleifmaschine (11) umfasst:

- eine Einspannvorrichtung (11.2) zum Einspannen eines Stabmessers (15),

- eine Schleifscheibe (11.3) zum Schleifen des eingespannten Stabmessers (15),

wobei das Messsystem (12) umfasst:

- eine Einspannvorrichtung (12.2) zum Einspannen des Stabmessers (15),

- mindestens einen Sensor (12.3) zum dreidimensionalen Vermessen des in dem Messsystem (12) eingespannten Stabmessers (15),

und wobei die Steuerung (14) einen Datenaustausch zwischen der Messerschleifmaschine (11) und dem Messsystem (12) ermöglicht, um das Stabmesser (15) abwechselnd zu schleifen und zu vermessen, wobei die Vorrichtung (10) als geschlossenes System ausgeführt ist in dem der Datenaustausch automatisiert ist.

2. Vorrichtung (10) nach Anspruch 1, wobei das Schleifen des Stabmessers (15) anhand von Messerschleifdaten erfolgt, die vorgegeben sind.

3. Vorrichtung (10) nach Anspruch 1, wobei der Datenaustausch in Form von Neutraldaten erfolgt und nach dem dreidimensionalen Vermessen korrigierte Neutraldaten bereitgestellt werden, die dann als neue Messerschleifdaten für das weitere Schleifen des Stabmessers (15) dienen.

4. Vorrichtung (10) nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei die Steuerung (14) ein Rechnersystem und/oder ein Kommunikationsnetzwerk (13) umfasst.

5. Vorrichtung (10) nach Anspruch 1, mit einem Roboter (11.6) zum automatischen Beladen der Messerschleifmaschine (11) und/oder des Messsystems (12) mit dem Stabmesser (15).

6. Vorrichtung (10) nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei die Schleifscheibe (11.3) eine Profilschleifscheibe, vorzugsweise eine Dualscheibe ist.

7. Vorrichtung (10) nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei die Steuerung (14) ein Softwaremodul umfasst.

8. Vorrichtung (10) nach Anspruch 7, wobei die Messerschleifmaschine (11) eine NC-Steuerung umfasst, die von dem Softwaremodul Maschineneinstelldaten erhält, die mit Messerschleifdaten korreliert sind.