用于研磨和测试齿轮的装置 |
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| 申请号 | CN201410858395.9 | 申请日 | 2014-11-20 | 公开(公告)号 | CN104722852B | 公开(公告)日 | 2017-09-29 |
| 申请人 | 克林格伦贝格股份公司; | 发明人 | H·穆勒; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及用于 研磨 或测试 齿轮 (T、R)的装置(100)，其具有：第一 主轴 组(111)，其用于卡特第一齿轮(T)，由此第一齿轮(T)能够安装在第一主轴组(111)上，从而能够绕着第一旋 转轴 (TA)旋转；第二主轴组(112)，其用于卡持第二齿轮(R)，由此第二齿轮(R)能够安装在第二主轴组(112)上，从而能够绕着第二 旋转轴 (RA)旋转；第一线性轴(LA1)，其用于实施第一齿轮(T)与第一主轴组(111)相对于第二齿轮(R)与第二主轴组(112)的第一线性位移；以及第二线性轴(LA2)，其用于实施第一齿轮(T)与第一主轴组(111)相对于第二齿轮(R)与第二主轴组(112)的第二线性位移，其中所述装置(100)还包括：回转轴(SA)，用于使第一齿轮(T)与第一主轴组(111)或者第二齿轮(R)与第二主轴组(112)绕着该回转轴(SA)枢转。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种用于研磨或测试齿轮(T、R)的装置(100)，其包括至少五个轴，所述装置具有： |
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| 说明书全文 | 用于研磨和测试齿轮的装置技术领域背景技术[0002] 存在许多的被用于与齿轮传动系的制造相关联的测量和测试方法。 [0004] 为了能够在螺旋齿轮上实施该测量和测试方法，通常，除了啮合旋转，还施加一个或多个相对位移运动(这里称为附加运动)。 [0005] 因此，在螺旋齿轮上实施该测量和测试方法需要具有相应轴的特定机器构造。该机器在此一般称为测试机器或简称为测试仪。在图1中，以非常概要的方式示出了示例性的测试仪10。合适的测试仪10具有用于接收冠状齿轮T的第一主轴11，其中处于卡持状态的冠状齿轮T安装成使得它可以绕着齿轮轴TA旋转。此外，还具有设计成用以接收小齿轮R的第二主轴12。第二主轴12便于小齿轮R绕着小齿轮轴RA旋转。 [0006] 相应的测试仪10包括总共五个自由度，以便实现在小齿轮R与冠状齿轮T之间的啮合旋转和所提及的附加运动。总而言之，这里提供有五个轴，即用于啮合旋转的两个旋转轴TA、RA(在测试仪10的情况下，这些装备有相应的传感器，例如角编码器)和三个线性轴LA1、LA2、LA3。 [0007] 测试仪10实现在冠状齿轮轴TA方向上的相对运动LA1以及在小齿轮轴RA方向上的相对运动LA2。通常，另外还可以调节在冠状齿轮轴TA与小齿轮轴RA之间的距离(平行于LA3)，将其称为第三自由度。还可以使用相应的线性位移以调节安装距离。 [0008] 除了提及的测试机器10，还有研磨机器20，其具有带五个自由度的类似的轴群排列(constellation)。研磨是一种用于对锥齿轮对(锥齿轮传动系)的齿侧面进行精加工步骤(在淬火之后的精加工步骤)的方法。在冠状齿轮T安装到第一主轴21上且将要与其配对的小齿轮R安装到第二主轴22上之后，通常使得小齿轮R旋转，同时与小齿轮R啮合的冠状齿轮T运动离开或者减慢。当两个轮R和T正在实施连续的啮合旋转时，采用研磨流体(例如具有碳化硅的油)作为研磨部件手段。在研磨期间，实施附加运动以便将研磨动作延伸到两个轮T和R的整个齿侧面的表面。 [0010] 机器由基本上由于不同设计的附加运动而彼此不同的研磨机器的生产者提供。大多数的研磨机器能够实施三种线性运动，其中两个水平运动LA1、LA2是必需的，原因在于否则如果冠状齿轮T不能相应在旁边运动，那么小齿轮R的移动会快速用完齿隙，并且因此导致卡夹。需要用于研磨准双曲面齿轮的竖直轴LA3，以便调节轴向偏移，并且它当然可以用来在研磨期间对支承方式进行更换。 [0011] 准备被自动进给的那些机器，至少其中一个线性轴(例如在图2中的线性轴LA2)必须具有较长的位移范围，以便能够首先移除小齿轮R，然后移除冠状齿轮T。为了移除齿轮R和T，要在齿轮R和T之间提供足够大的距离。 [0012] 为了能够保证较高的精度和硬度，必须在构造上复杂地且精确地实施该测试仪10和研磨机器20的线性轴。这样导致技术的复杂和昂贵的机器。 发明内容[0013] 本发明的目的在于提供一种机器群排列，其足够硬以便能够使用于齿轮对的测量/检查(测试)以及用于齿轮对的研磨。 [0014] 本发明旨在实现齿轮(例如包括小齿轮和冠状齿轮的齿轮对)的精确和可靠的测量/检查(测试)。 [0015] 具体地，涉及将要被测试和/或研磨的螺旋锥齿轮。 [0018] 本发明的具有两个线性轴和至少一个回转轴的装置或设备的构造是非常有利的，原因在于它保证较高的内部硬度并且由此保证精度。此外，有利的是，由于两个齿轮中的一个齿轮的枢转运动，使得对齿轮简单的装载和移除变得可能。附图说明 [0019] 在下面借助于实施例并且参考附图描述本发明的进一步的细节和优点。 [0020] 图1表示常规测试仪的示例性俯视图，该测试仪被设计为用于将小齿轮和冠状齿轮带入啮合并且使得它们一起滚动； [0021] 图2表示常规机器的示例性俯视图，该机器被设计为用于将小齿轮和冠状齿轮带入啮合并且使得它们一起滚动； [0022] 图3A表示本发明第一装置的示例性俯视图，该装置被设计为用于将小齿轮和冠状齿轮带入啮合并且使得它们一起滚动； [0023] 图3B表示图3A的第一装置的示例性俯视图，其中小齿轮借助于绕着回转轴的枢转运动而从工作区域移出； [0024] 图4表示本发明的另一个装置的示例性俯视图， [0025] 图5表示本发明的另一个装置的示例性俯视图，所述装置包括一入口，其装备有两个便于装载和移除冠状齿轮和小齿轮的可运动的夹钳组。 具体实施方式[0026] 与本说明书关联，所使用的术语也被发现在相关公布和专利中所使用。然而，应该注意，这些术语的使用仅仅用于更好的理解。专利权利要求的创造性构思和保护范围不应当受到关于对这些具体选择的术语进行阐释的限制。本发明可以在不另外费力的情况下转用到其它专业术语的系统和/或技术领域。在其它技术领域，这些术语有相似的运用。 [0027] 在本文中，研磨是指两个齿轮元件(例如冠状齿轮T和小齿轮R)相互一起的啮合旋转，从而在齿轮元件T与R的齿侧面之间产生接触，并且在那里引入研磨剂以便导致在齿轮元件T与R上的移除。用于引入研磨剂的部件在附图中未示出，因为该技术方案是本领域的技术人员已知的。 [0028] 本发明的装置100专门设计用于研磨或测试齿轮。它包括用于卡持第一齿轮T的第一主轴组111(优选地为主轴头101的形式，主轴102可旋转地安装在该主轴头中)。第一齿轮T绕着第一旋转轴TA可旋转地安装在第一主轴组111中轴。第一旋转轴TA平行于附图的平面延伸；因此它是水平轴。 [0029] 装置100包括用于卡持第二齿轮R的第二主轴组112(优选地为主轴头103的形式，主轴104可旋转地安装在该主轴头中)，从而第二齿轮R能够绕着第二旋转轴RA可旋转地安装在第二主轴组112中轴。在图示的位置中，第二旋转轴RA也平行于附图的平面行进。 [0030] 主轴组111和112的所有实施例可以装备有用于卡持齿轮T、R的安装部件(例如为卡盘的形式)。主轴组112的示例性卡盘115可在图5中大概地看出。 [0031] 优选地，本发明的所有实施例的主轴组111和112每个由独立的旋转受控的电动马达M1和M2所驱动。电动马达M1和M2可以借助于电子变速箱30(也称为电子轴)在时间上相互关联地同步连接/耦连。两个马达M1和M2和相应的变速箱30的这些连接/耦连在图3A和图3B中以单纯示意性的形式示出。将两个电动马达M1和M2与电动控制系统、相应的电子变速箱同步连接是众所周知的(例如参见专利说明书CH 582 038和EP 0 263 947)。 [0032] 此外，提供了第一线性轴LA1，其用来执行包括第一齿轮T的第一主轴组111相对于包括第二齿轮R的第二主轴组112的第一线性运动。在如图3A所示的实施例中，实际上可以水平线性地放置包括第一齿轮T的第一主轴组111的主轴102。第一线性轴LA1能够实现平行于第一旋转轴TA的位移。第一线性轴LA1可以实现为滑块的形式，例如，其被沿着轨道或凹槽114引导，如图3A所示。轨道或凹槽114在此沿着平行于旋转轴TA的机床或机架120延伸。 [0033] 此外，提供了第二线性轴LA2，其用来执行包括第一齿轮T的第一主轴组111相对于包括第二齿轮R的第二主轴组112的第二线性运动。在如图3A和图3B所示的实施例中，包括第二齿轮R的第二主轴组112可以通过第二线性轴LA2而平行于第二施转轴RA移动。在该具体实施例中，第二线性轴LA2设计为由回转轴SA承载的辅助轴。在下面描述了回转轴SA的细节。 [0034] 根据实施例，线性运动可以实现为使得主轴头作为整体进行移动位移(例如类似于在图3A中的第一主轴组111)或者仅仅主轴自身进行移动位移(例如类似于在图3A中的第二主轴组112)。在后一种情况下，相应线性轴(在此例如线性轴LA2)位于回转轴(在此例如回转轴SA)上。 [0035] 为了在不能够调节轴间角的情况下操作研磨机或测试仪，需要至少五个轴。根据本领域的目前状态，如一开始参考图1和图2描述的，这些轴是三个线性轴(例如LA1、LA2、LA3)以及用于小齿轮R和冠状齿轮T旋转的两个旋转轴(例如RA和TA)。如果轴间角可调节，那么将提供为旋转轴形式的第六轴，以便能够实现例如小齿轮主轴头的旋转。 [0036] 替代如在图1和图2的示例中的情况提供第三线性轴(例如LA3)的是，本发明提供回转轴SA，其设计成用于包括第一齿轮T的第一主轴组111或包括第二齿轮R的第二主轴组112绕着该回转轴SA的枢转。在图3A和图3B所示的实施例中，实际上，具有包括第二齿轮R的第二主轴组112的第二线性轴LA2可以绕着回转轴SA枢转。这里，回转轴SA平行于附图平面并且平行于轴TA延伸。 [0037] 因此，本发明的所有实施例具有五个轴，其中两个轴实施为线性轴，以便小齿轮R和轮T可以在加工或测试位置中水平地移动。在所有实施例中，三个轴实施为旋转轴以便实现小齿轮R(绕着轴RA)的旋转和轮T(绕着轴TA)的旋转以及齿轮R或T中的一个的枢转。相应的旋转轴在此称为回转轴SA。 [0038] 此外，如果在本发明的实施例中轴间角是可调节的，那么轮T可以具有附加回转轴。如果轴间角为零，那么两个轴都垂直向上朝向。 [0039] 回转轴SA与主轴104和一体的线性运动轴LA2的实施例可选地能够与轮T的所有实施例相关联地被实施，正如它实施用于小齿轮R一样。 [0040] 所有实施例的回转轴SA可以实施为承载至少一个辅助轴的轴(在此为了更好地区分而称为主轴)(在图3A和图3B中，第二线性轴LA2和旋转轴RA设计为由作为主轴的回转轴SA承载的辅助轴)。 [0041] 在图3A和图3B的实施例中，旋转轴TA和回转轴SA可以投射到公共平面E。 [0042] 装置100在图3A中示出为处于加工位置中，在该加工位置中，两个齿轮T和R出现在有效(加工)区域aB(也称为加工区域)中。测量、检查(测试)或研磨发生在该有效区域aB中。 [0043] 根据本发明，可以实施绕着回转轴SA的枢转运动，以便将齿轮R和/或齿轮T引入有效区域aB中或者从该有效区域aB移除齿轮R和/或齿轮T。其中一个齿轮(在图3A和图3B的情况下为小齿轮R)通过使它绕着回转轴SA枢转而被引导出有效区域aB。相应的位置在此称为处理位置。 [0044] 图3B示出第一装置100的示意性俯视图，其中小齿轮R通过绕着回转轴SA枢转而被从有效区域aB移除。小齿轮R处于以水平取向示出的移除位置中。小齿轮轴RA垂直于附图平面。由于枢转，第二线性轴LA2也已经进入空间中的另一个取向。第二线性轴LA2现在也垂直于附图平面。 [0045] 在图4中示出了设计用于研磨或测试齿轮T、R的另一个实施例。装置100包括用于卡持第一齿轮T的第一主轴组111，从而第一齿轮T绕着第一旋转轴TA可旋转地安装在第一主轴组111上。此外，提供了用于卡持第二齿轮R的第二主轴组112，从而第二齿轮R绕着第二旋转轴RA可旋转地安装在第二主轴组112上。 [0046] 在图4的实施例中，第一线性轴LA1的作用目的在于实施包括第一齿轮T的第一主轴组111的线性运动。第一主轴组111可以相对于第二主轴组112位移。第一线性轴LA1可以包括滑块113和两个导轨或凹槽114，如图4所示(对应于图3A和图3B)。 [0047] 在图4的实施例中，第二线性轴LA2的作用目的在于实施包括第二齿轮R的第二主轴组112的第二线性运动。第一主轴组111可以相对于第二主轴组112位移。第二线性轴LA2可以包括滑块116和两个导轨或凹槽117，如图4所示(这里与图3A和图3B相比，存在差异)。 [0048] 装置100包括用于包括第二齿轮R的第二主轴组112进行枢转的回转轴SA。第二线性轴LA2并不枢转，这与图3A和图3B的实施例不同。第二线性轴LA2实质上用作主轴，而回转轴SA设计为该主轴的辅助轴。 [0049] 在图4的实施例中，如果像在小齿轮R一侧上那样在轮T一侧上设置轴群排列或构建模块(building module)，那么我们可以获得具有附加回转轴和具有两个相同构建模块的创新的装置100(在单独的图中未示出)。 [0050] 在本发明的在单独的图中未示出的进一步实施例中，两个线性轴LA1和LA2可以例如布置在第一主轴组111的区域中，而第二主轴组112不能够进行线性运动，和/或反之亦然。 [0051] 用于两个主轴组111或112中的一个进行枢转的回转轴SA优选地在所有实施例中实施为回转滚筒118的形式。用于执行绕着回转轴SA的枢转运动的驱动发动机(例如电动马达M3，如图4示例性所示)优选地定位在装置100的背离有效区域aB的一侧上，并且经由未示出的机械传动装置与所述主轴组111或112连接。机械结构选择成使得绕着回转轴SA的枢转基本上无间隙地发生。 [0052] 优选地，所有实施例的回转轴SA设计为使得其至少便于进行90度的枢转运动(例如从图3A的0度位置到图3B的90度位置)。 [0054] 在图5中示出了本发明的进一步实施例，其包括具有螺纹主轴119的主轴驱动器。如果该螺纹主轴119受马达驱动而旋转，那么滑块113水平地位移，如由双箭头LA1所示。 [0055] 本发明的装置100特别有利的是集成到半自动或全自动设备200中。在这种情况下，这样的设备200包括可控制夹钳310和至少一个装置100。可控制夹钳310能够相对于装置100位移，如图5的示意性俯视图所示。在所示示例中提供了(水平的)入口300，其桥接该装置100的至少一部分。 [0056] 为了能够更好地描述示例性实施例，在图5中示出了x-y-z坐标系。(水平)入口300平行于x-y平面放置并且沿着y轴延伸。为了能够齿轮T和/或R中的一个进给到装置100中或者将它从装置100中移除，夹钳310装备有用于处理第一齿轮T的第一装置301和/或用于处理第二齿轮R的第二装置302。 [0057] 优选地，本发明的所有实施例的装置301和/或302都可以沿着入口300进行位移，并且它可以平行于z轴上下运动。 [0058] 图5示出了专用设备200，其夹钳310包括用于处理第一齿轮T的第一装置301以及用于处理第二齿轮R的第二装置302。 [0059] 为了加快齿轮R的装载和移除，在所有实施例中，第一装置301优选地设计为可以同时处理两个小齿轮R1和R2的双装置。 [0060] 图5中示出了在小齿轮R1从主轴组112移除之后的时刻。在该时刻，第一装置301承载小齿轮R1以及小齿轮R2。通过执行绕着回转轴SA1的90度枢转运动，小齿轮R2可以被带入向下指向的位置。如果现在第一装置301正好定位在主轴组112上方并且实施平行于负z轴的下降运动，那么小齿轮R2的轴W2可以插入到主轴组112的卡盘115中并且被夹持在该卡盘中。 [0061] 为了加快齿轮T的装载和移除，在所有实施例中第二装置302优选地设计为可以同时处理两个冠状齿轮T1和T2的双装置。图5中示出了刚好在第一冠状齿轮T1从主轴组111移除之前的时刻。第二装置302的夹钳臂311已经包围第一冠状齿轮T1。第一冠状齿轮T1仍然处于竖直取向，而接下来将要夹持在主轴组111中的第二冠状齿轮T2处于水平取向。可在图5中见到正夹持第二冠状齿轮T2的三个夹钳臂312中的两个。通过实施绕着回转轴SA2的90度枢转运动，第二冠状齿轮T2可以被带入第一冠状齿轮T1的当前位置。然后，第一冠状齿轮T1处于入口300上方的水平取向。 [0062] 参考图5，应当提及的是，设备200的装置100不是在加工位置中而是在处理位置中。装置已经通过绕着回转轴SA的枢转运动而被从加工位置带入到处理位置。在卡盘115枢转之后，主轴组112在处理位置中取向成使得小齿轮R2的轴W2可以插入到卡盘115的开口中。 [0063] 在所有实施例中，本发明的装置100可以包括机床或机架120，其承载装置100的各个元件，并且其给整个群排列提供足够的硬度。如果存在，则设备的所有实施例的夹钳310可以连接到机床或机架120，或者可以与机床或机架分开实施。 [0064] 优选地，装置100以及相应地设备200的所有实施例包括数控(NC)驱动系统S。在图3A至图5的所有图中，NC驱动系统S仅由椭圆形表示。NC驱动系统S与装置以及设备200的所有主要元件可操作性地连接。在这种情况下，在所有实施例中，至少两个线性轴LA1和LA2以及回转轴是数控轴。 [0065] 如果必要，则可以对夹钳301的控制提供独立的控制。但是NC驱动系统S也可以用来控制夹钳310的运动。 [0066] 在所有实施例中，回转轴SA1和/或SA2可以与图5中所示不同地进行定位。 [0068] 优选地装置100的所有实施例包括两个旋转轴RA和TA，两个线性轴LA1、LA2以及一个回转轴SA。 [0069] 优选地，装置100的所有实施例包括传感器(例如角度编码器或路径编码器)，以便监视和控制该测试和/或研磨。 [0070] 优选地，装置100的所有实施例包括两个主轴的轴SA，从而其中一个回转轴被分配给第一主轴组111，并且其中一个回转轴被分配给第二主轴组112。在具有两个回转轴的这样的装置100中，当磨削齿轮T和R时可以调节不等于90度的轴间角。如果两个主轴组111和112已经枢转90度，以便旋转轴TA和RA互相平行于彼此地延伸并且垂直于平面E，那么还可以在该装置100中测试直齿轮对。 [0071] 附图标记 [0072]测试机器/测试仪 10 第一主轴 11 第二主轴 12 研磨机器 20 第一主轴 21 第二主轴 22 电子变速箱 30 装置/机器 100 主轴头 101 主轴 102 主轴头 103 主轴 104 第一主轴组 111 滑块 113 轨道 114 第二主轴组 122 卡盘 115 [0073]滑块 116 轨道 117 回转滚筒 118 螺纹主轴 119 机床或机架 120 设备 200 入口 300 1.夹钳组 301 2.夹钳组 302 夹钳 310 夹钳臂 311 夹钳臂 312 有效区域 aB 平面/投影到平面 E 小齿轮 R 小齿轮 R1，R2 小齿轮轴 RA 第一线性轴(G轴) LA1 第二线性轴(H轴) LA2 第三线性轴(V轴) LA3 电动马达 M1 电动马达 M2 电动马达 M3 NC驱动系统 S 回转轴 SA 回转轴 SA1 [0074]回转轴 SA2 冠状齿轮 T 冠状齿轮 T1，T2 冠状齿轮轴 TA 小齿轮R2的轴 W2 |
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