用于齿轮的精加工的机器和方法技术领域
本申请涉及一种用于齿轮的精加工的机器和方法。
特别地，本申请涉及一种用于尺寸减少的齿轮的精加工的机器和方
法；例如，涉及一种用于头部直径小于80-100mm的齿轮的精加工的机器
和方法。
背景技术
典型的精加工操作是研磨，并且已知通过竖直轴线的研磨机研磨齿
轮，在该研磨机中，研磨时间相对较短、并处于十分之几秒的数量级，因
此，精加工机器的互锁时间特别影响生产时间和成本。
为了减少互锁时间，从DE19857592-A1已知的是，上述类型的研磨机
具有工作站和装载-卸载站、并且包括转动供给台，两个工件运载主轴安
装在转动供给台上。供给台将工件运载主轴从装载-卸载站循环地输送到
工作站，并且反之亦然。因此，当安装在工件运载主轴上的一个齿轮在工
作站处被处理的同时，另一工件运载主轴被布置在装载-卸载站处、以卸
载任何研磨后的齿轮以及装载待被研磨的齿轮。
此外，在上述类型的研磨机中，已知的是，在工作站的外部或者在从
装载-卸载站向工作站的输送期间，使待研磨的齿轮与研磨轮一起转动并
同步。因此，用于将齿轮互锁于工作站的时间被显著地减少。
上述的研磨机的缺点是，由于站的体积的原因，必须在一个齿轮更换
与另一齿轮更换期间将研磨轮移开。因此，在这种类型的互锁系统中，虽
然使齿轮与磨轮同步，但是工作站的互锁时间又显著地影响整个研磨时
间。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于齿轮的精加工的机器和方法，其允许减
少工作站的互锁时间，并且因而减少生产时间。
根据本发明，根据在所附权利要求中所要求保护的内容而提供了一种
机器和方法。
附图说明
现在将参照附图描述本发明，附图示出了本发明的非限制性实施例，
其中：
-图1和2分别以平面图示出了处于第一和第二操作构造中的根据本
发明的精加工机器的示图，并且为了清楚起见而移除了一些部件；
-图3和4分别以平面图示出了处于第一和第二操作构造中的根据本
发明的精加工机器的第一变型的示图，并且为了清楚起见而移除了一些部
件；以及，
-，图5和6分别以平面图示出了处于第一和第二操作构造中的根据
本发明的精加工机器的第二变型的示图，并且为了清楚起见而移除了一些
部件。
具体实施方式
图1和2中的附图标记1表示用于齿轮的精加工的机器的整体，该机
器包括适于搁置在水平平面P上的基座2，并具有工作站L、装载-卸载站
S1和装载-卸载站S2。机器1是竖直轴线类型的机器。
机器1包括工件运载主轴3、电机4、和精加工工具5，工件运载主轴
被安装成围绕轴线A1转动，电机用于使工件运载主轴3转动。如图所示，
精加工工具是研磨轮5，并且机器1适于进行研磨操作。根据未示出的实
施方式，精加工工具5是滚铣刀(hob)。
研磨轮5围绕工件运载主轴3装配、并且沿转动轴线A1与工件运载
主轴3形成一体。研磨轮5是螺杆研磨(screwgrinding)轮，并且在使用
中，研磨轮适于与待被研磨的齿轮I啮合。研磨轮5具有用于处理齿轮I
的研磨轮廓8，研磨轮廓适于获得精加工齿轮I的确定的轮廓。
机器1还包括角位置传感器6(已知类型并且示意地示出)，该角位置
传感器适于在工件运载主轴3围绕轴线A1转动期间即刻检测它的角位置。
例如，角位置传感器6是编码器。
机器1包括激活系统7(已知类型并且示意地示出)，工件运载主轴3
安装在激活系统上。激活系统7适合于在研磨和修整过程期间激活和定位
研磨轮5。如下文更好地解释的，激活系统7将研磨轮5从工作站L平移
至修整站R，并且反之亦然。
如在这些图中所示，机器1分别包括两个工件运载滑动部10和11以
及两个线性引导装置12和13。每个引导装置12、13包括线性引导部(已
知类型并且未示出)和电机(已知类型并且未示出)，电机适于沿所述线
性引导部平移工件运载滑动部10、11。引导装置12和13可彼此独立地
被激活。
从装载-卸载站S1到工作站L，工件运载滑动部10可滑动地安装于引
导装置12(已知类型并且示意地示出)上，并且反之亦然。从装载-卸载
站S2至工作站L，工件运载滑动部11可滑动地安装于引导装置13(已知
类型并且示意地示出)上，并且反之亦然。
机器1包括两个工件运载主轴14和15，工件运载主轴中的每一个分
别安装在相应的工件运载滑动部10和11上。特别地，工件运载主轴14
安装在工件运载滑动部10上，以便围绕竖直轴线B1转动。类似地，工件
运载主轴15安装在工件运载滑动部11上，以围绕竖直轴线B2转动。机
器1包括两个激活装置(已知类型并且未示出)，该两个激活装置中的每
一个分别适于转动工件运载主轴14和工件运载主轴15。例如，用于激活
工件运载主轴14和15的装置是伺服电动机。
此外，当需要使正在被研磨的齿轮I硬化时，机器1可包括两个尾座
(已知类型并且未示出)，该两个尾座中的每一个在相应的工件运载滑动
部14、15处安装于相应的工件运载主轴10、11上。
机器1包括转动传感器16，其适合于检测工件运载主轴14在围绕轴
线B1转动期间的角位置。机器1包括转动传感器17，其适于检测相应的
工件运载主轴15在围绕轴线B2转动期间的角位置。转动传感器16和17
是角位置传感器。特别地，转动传感器16和17是编码器。
机器1还包括与工件运载主轴14相关联的定心传感器18。类似地，
机器1还包括与工件运载主轴15相关联的定心传感器19。
一旦齿轮I1、I2装配并锁阻于工件运载主轴14、15上，定心传感器
18、19适于检测齿轮I1、I2的侧面，以便确定齿轮I1、I2围绕工件运载
主轴14、15的角位置。
如图1和2中所示，每个定心传感器18、19安装在相应的工件运载
滑动部10、11上。换句话说，定心传感器18、19安装在相应的工件运载
滑动部10、11上、并且可与相应的工件运载滑动部一起从装载-卸载站S1、
S2移动到工作站L。
根据一个变型(未示出)，定心传感器18、19以固定方式安装在装载
-卸载站S1、S2处。
机器1包括控制单元23，该控制单元以已知的方式且如示意性地示出
地与角位置传感器6、激活系统7、每个引导装置12和13、转动传感器
16和17、以及定心传感器18和19连接。
控制单元23适于在工作站的外部或在装载-卸载站S1、S2到工作站L
的行程(stroke)期间使每个齿轮I1、I2与研磨轮5同步，从而使得通过
进入工作站L，齿轮I1、I2在没有碰撞的情况下自动地与研磨轮5啮合。
换句话说，控制单元23适于使每个齿轮I1、I2与精加工工具5同步，以
便使它们在其行程期间彼此啮合。
机器1还包括用于研磨轮5的轮廓加工系统26，轮廓加工系统包括安
装在工件运载滑动部10上的臂27。臂27安装成在第一端处围绕垂直于搁
置平面P的轴线C1从搁置位置(图1中示出)向工作位置(图2中所示)
枢转，并且反之亦然。
此外，轮廓加工系统26包括轮廓加工主轴28和轮廓加工辊29，轮廓
加工主轴安装成围绕横向于轴线C1的轴线C2转动，轮廓加工辊被装配在
所述轮廓加工主轴28上。最后，轮廓加工系统26包括用于激活臂27的
装置(已知类型并且未示出)。
如图2中所示，当臂27处于工作位置中时，轮廓加工辊29在修整站
R处被布置成与研磨轮5接触。轮廓加工辊29适于修整研磨轮廓8，以便
使用研磨轮5再次用于进一步的加工周期。
机器1还包括机器人臂32(已知类型并且示意地示出)，机器人臂适
于在装载-卸载站S1和S2处装载-卸载齿轮I。机器人臂32适于从机器1
外部的平台更换齿轮I，并且反之亦然。
值得注意的是，引导装置12是适于平移工件运载滑动部10，使得工
件运载主轴14的轴线B1沿线性路径T1滑动。类似地，引导装置13适于
平移工件运载滑动部11，使得工件运载主轴15的轴线B2沿线性路径T2
滑动。
如在图1和2中所示，路径T1和T2在工作站L处相交(incident)。
根据一个变型(未示出)，该精加工机器具有三个或更多个装载-卸载
站，工件运载滑动部的路径彼此相交于装载-卸载站中。例如，装载-卸载
站围绕工作站以星形布置。
图3和4示出了图1和2中所示的机器1的变型101；应注意的是，
处于一百数量级的相同标号被保留在图3和4中以用于共同部件。
机器101包括共同的引导件120，工件运载滑动部110的引导装置112
和工件运载滑动部111的引导装置113两者均被滑动地安装在该引导件
上。引导件120是直线形的、并且沿平行于主轴103的轴线A1的路径T3
延伸。
装载-卸载站布置在机器101中的引导件120的端部。
图4示出了轮廓加工辊129，而它在修整站R处与研磨轮105啮合。
如图3和4中所示，每个定心传感器118、119以固定的方式安装在
相应的装载-卸载站S1、S2处。根据一个未示出的变型，每个定心传感器
安装在相应的工件运载滑动部上、并且可与相应的工件运载滑动部一起从
装载-卸载站S1、S2移动到工作站L，并且反之亦然。
图5和6示出了图1和2中所示的机器1的变型201；应注意的是，
处于二百数量级的相同标号被保留在图5和6中以用于共同部件。机器201
包括两个引导装置212和213，该两个引导装置适于分别沿两个路径T4
和T5平移工件运载滑动部210和211，所述两个路径是直线形的且平行。
每个引导装置212、213包括线性引导部(已知类型并且未示出)和电机
(已知类型并且未示出)，所述电机适于沿所述引导件平移相应的工件运
载滑动部210、211。此外，机器201具有两个工作站L1和L2和精加工工
具205(具体为研磨轮)。激活系统207适于选择性地在工作站L1和L2之
间平移精加工工具205。激活系统207进而包括位置传感器221，该位置
传感器与控制单元223连接(以已知的方式且如示意地示出)并且适于检
测精加工工具205沿机器201的一个或多个轴线的位置。特别地，位置传
感器221适于检测精加工工具205沿轴线A1的位置。除了连接(以类似
于以上对于机器1的控制单元23所描述的方式)于传感器206、216、217、
218、219，控制单元223还连接于位置传感器223。
根据一个未示出的变型，机器201可包括更多数量的工件运载滑动部，
该更多数量的工件运载滑动部因而具有更多数量的工作站，精加工工具
205可在所述更多数量的工作站之间平移。
下面是图1和2中所示的在精加工过程期间的机器1的描述。在使用
中，当精加工过程被激活时，每个工件运载滑动部10、11均被布置在相
应的装载-卸载站S1、S2处。
研磨轮5被带动围绕其纵向轴线A1转动。
齿轮I1安装并固定于工件运载主轴14上。
定心传感器18检测齿轮I1的相对于所述工件运载主轴14的角位置。
特别地，齿轮I1通过机器人臂32而装配在工件运载主轴14上。
然后，工件运载主轴14执行运送行程，并且通过引导装置12而从装
载-卸载站S1平移到工作站L。在运送行程期间，齿轮I1通过工件运载主
轴14而转动。
在运送行程期间，控制单元23基于与以下部件交换的数据来调整研
磨轮5和齿轮I1的转动：角位置传感器6、激活系统7、引导装置12、转
动传感器16和定心传感器18。特别地，控制单元23使研磨轮5的转动
与齿轮I1的转动同步，从而只要齿轮I1进入工作站L，则齿轮就与研磨轮
5在没有碰撞的情况下啮合。换句话说，控制单元23适于使齿轮I1和研
磨工具5同步，以便在齿轮I1的行程期间使它们彼此啮合。
因此，齿轮I1通过研磨轮5而被研磨(以已知的方式并且未被示出)。
一旦研磨齿轮I1的操作已经结束，则工件运载滑动部10执行返回行
程、并且通过引导装置12而被从工作站L平移到装载-卸载站S1。换句话
说，齿轮I1从精加工工具5脱离。
在齿轮I1的运送行程和/或研磨步骤和/或返回行程期间，齿轮I2被装
配并固定于工件运载主轴15上。特别地，齿轮I2通过机器人臂32而被装
配在工件运载主轴15上。
定心传感器19检测齿轮I2在工件运载主轴15上的角位置。然后，工
件架滑动件15执行运送行程、并且通过引导装置13而被从装载-卸载站
S2平移到工作站L。
由于所描述的体系结构，工件运载滑动部10和11的运动可同时执行，
特别地，在滑动部10从工作站L到装载站S1的同时，滑动部11从装载
站S2移至工作站L。
在该平移期间，齿轮I2通过工件运载主轴15而转动。控制单元23
基于与以部件交换的数据来调整研磨轮5和齿轮I2的转动：角位置传感器
6、激活系统7、引导装置13、转动传感器17和定心传感器19。特别地，
控制单元23使研磨轮5的转动与齿轮I2的转动同步，从而只要齿轮I2进
入工作站L，则齿轮就在没有碰撞的情况下与研磨轮5啮合。换句话说，
控制单元23适于使精加工工具5和齿轮I2同步，以便在齿轮I2的行程期
间使它们彼此啮合。
当用齿轮I2更换齿轮I1时，研磨轮5保持在工作站L处。换句话说，
在替换待被研磨的齿轮I期间，研磨轮5保持在工作站L处。
优选地，只要齿轮I1在研磨结束时远离研磨轮5移动，则齿轮I2就
被引入到工作站L中。
然后，齿轮I2通过研磨轮5而被研磨。一旦研磨齿轮I2的操作已经
结束，则工件运载滑动部15就执行返回行程、并被从工作站L平移到装
载-卸载站S2。换句话说，齿轮I2从精加工工具5脱离。
循环地重复上述步骤。因此，在齿轮I2的运送行程和/或研磨步骤和/
或返回行程期间，另一齿轮(未示出)被装配在工件运载主轴14上，并
且上述的用于齿轮I1的所有步骤(为了简洁起见而未指出)被再次执行。
通常来说，重复上述步骤，直到研磨轮5的研磨轮廓能够再次确保齿轮I
的适当研磨。
当研磨轮5的研磨轮廓8不再适合于齿轮I的适当加工时，工件运载
滑动部10被布置在工作站L处，同时研磨轮5通过激活系统7而被布置
在修整站R中。轮廓加工系统26的臂27被布置在工作位置中，使得轮廓
加工辊29与研磨轮5的研磨轮廓8接触。因此，轮廓加工操作被执行(已
知类型的且未被示出)，以更新研磨轮5的研磨轮廓8、进而允许用研磨轮
5再次对其它齿轮I进行加工。
一旦轮廓加工操作结束，则研磨轮5被带回到工作站L中，并且上面
描述的研磨步骤重新开始。
图3和4中所示的机器101执行与如上所述的相同的研磨步骤(为了
简洁起见未指出)。值得注意的是，机器101上的轮廓加工系统126被安
装在工件运载滑动部110上，但是除了工件运载滑动部110代替工件运载
滑动部111布置在工作站L处之外，研磨轮105的轮廓加工操作相对于上
述那些轮廓加工操作基本上保持不变。
如上所指出的，在运送行程和返回行程期间，齿轮I执行线性路径，
并且研磨轮5、105在更换齿轮的步骤期间保持在工作站L处。因此，因
为不再需要在齿轮I的一个更换与另一更换期间移动研磨轮5、105，所以
互锁时间显著减少。
通常，仅仅因为路径T4和T5是平行的、并且具有多个工作站L1和
L2，精加工工具205根据需要被从一个工作站L1(L2)平移到另一工作站
L2(L1)，图5和6中所示出的机器201就能执行与如上所公开的相同的
研磨步骤。特别地，在工件运载滑动部210(211)从装载/卸载站S1(S2)
到所述工作站L1(L2)的运送行程之前和/或期间，控制单元223使精加
工工具205的转动和平移与齿轮I1(I2)的转动和平移同步，从而通过进
入工作站L1(L2)，齿轮I1(I2)在没有碰撞的情况下与精加工工具205
啮合。换句话说，控制单元223使精加工工具205的平移和转动与齿轮I1
(I2)的平移和转动同步，从而使得它们在行程期间在工作站L1(L2)处
彼此啮合。为了精加工工具205与齿轮I1(I2)的同步，控制单元检测以
下数据：
-角位置传感器206，以确定精加工工具205的角位置；
-激活系统207的位置传感器221，以确定精加工工具205相对于机
器201的一个或多个轴线的位置；
-转动传感器216和217，所述转动传感器中的每一个均被安装在相
应的工件运载主轴214和215处；以及
-定心传感器218、219，所述定心传感器中的每一个与相应的工件运
载滑动部210和211相关联、并且适于在使用中检测被装配在相应的工件
运载主轴214、215上的每个齿轮I1、I2的侧面，每个齿轮I1、I2在使用
中以确定的角位置固定在相应的工件运载主轴214和215上。
值得注意的是，图5示出了齿轮I1，同时该齿轮在工作站L1处与精
加工工具205啮合；而图6示出了齿轮I2，而该齿轮在工作站L2处与精
加工工具205啮合。
精加工工具205和工件运载滑动部210和211的移动在机器201中的
插入基本上复制了机器1的结构。换句话说，机器1和201具有等同的操
作。
由上述公开内容可推断，通过具有独立地被激活的两个工件运载滑动
部10、11；110、111；210、211，所以其可在停止于装载-卸载站的S1中
的一个工件运载主轴14；114；214上操作，而另一工件运载主轴15；115；
215执行运送和/或返回行程。这在已知类型的精加工机器中是不可能的，
在所述已知类型的精加工机器中，存在用于所有主轴的一个工件运载台，
结果是所有主轴在同一时间被激活。
因此，用于将齿轮从装载-卸载站供应到处理站的时间被显著地减少。
此外，多个装载-卸货站S1和S2的存在允许齿轮的装载-卸载操作在
掩藏的时间执行，从而显著地减少了互锁时间。
最后，在从装载-卸载站到工作站L、L1、L2的运送期间每个齿轮I与
研磨轮5、105、205之间的同步允许齿轮I和研磨轮5、105、205在工作
站L、L1、L2处在没有碰撞的情况下自动地啮合。换句话说，每个齿轮I
与研磨轮之间的同步允许研磨轮5、105、205在行程期间在工作站L、L1、
L2处与每个齿轮啮合。因此，省去了当前在已知类型的精加工机器上在工
作站L处研磨轮5、105、205与齿轮I之间的调整和啮合操作所需要的时
间。
因此，从上述公开内容可推断，上述类型的用于齿轮的精加工的机器
和方法允许互锁时间被显著地减少，并且随之节约了生产成本。