本发明涉及一种用于测量齿部的方法。
背景技术：
1、对具有齿部的构件、例如齿轮进行测量，以便检测所制成的齿部的质量。测量齿部可以在各个加工步骤之间进行、也就是说可以在软加工和/或硬精加工之后进行。
2、de102016006957a1描述一种用于进行接触测量齿部的方法。接触测量齿部借助于测量头实施，该测量头例如具有触球。在接触测量期间，使测量头的触球与要测量的齿部的齿侧面置于贴靠，以便探测单个测量值或者以使测量路径沿着相应的齿侧面。
3、根据de102016066957a1，进给痕迹(其由于通过滚铣软加工齿部而形成)使对这种经滚铣加工的、经预切齿的构件的接触测量变得困难。根据de102016066957a1，特别是对于非常窄的齿部形成如下危险：被有针对性地在进给痕迹的谷中引导的测量头在测量期间被侧向地从齿接触引导出来并且丧失与齿侧面的接触。为了避免这一点，根据de102016066957a1设计跳跃运动，所述跳跃运动使测量头返回到齿中央地进入到相应齿侧面的相邻进给痕迹的相邻谷中，以便避免测量头从齿槽移出。
4、在文献de102016066957a1中描述的处理方式具有如下缺点：跳跃运动的实施是非常耗时的并且视齿形而定需要大量附加的测量运动。
5、已知的是：使用光学测量系统取代接触齿部测量，以便能实现对齿部的较流畅的测量。源于本技术人的文献de102019107188a1和ep4012329a1描述用于光学测量齿部的方法，所述方法说明光学测量与齿部的适配以及对经光学检测的测量值的优化评估。
6、在光学测量方面假设：在de102016066957a1中对于接触测量讨论的测量头引导要求对于根据de102019107188a1和ep4012329a1的光学测量解决方案没有意义，因为在光学测量的范围内在齿部与光学测值传感器之间不存在接触。
7、然而已经证实：光学测量也被软加工的或者说或预切齿的进给痕迹妨碍，使得需要超出文献de102019107188a1和ep4012329a1的教导地进一步适配光学测量，以便能实现对预切齿的构件的可靠的光学测量。
8、本技术人的研究已经表明：光学测量例如被由进给痕迹的槽形轮廓产生的变化的探测角度妨碍。也就是说，视光学测量射线在哪个部位射到相应的进给痕迹上而定，分别产生由齿侧面的表面与光学测量系统的光轴形成的不同探测角度。
9、探测角度对借助于光学测量系统成像测量点的质量有决定性的影响，使得成像不同测量点的质量剧烈变化并且测量值视在相关测量点的进给痕迹的哪个高度位置上进行检测而定可能是不可用的。
10、根据要检测的测量变量，测量结果还被进给痕迹篡改，这时不知道相关测量值应配设给相应进给痕迹的峰还是谷。因此，例如可能混淆齿距测量的结果。
11、类似问题还在所谓的包络切割偏差上产生。在技术文件中，对于滚铣经常在包络切割偏差与进给痕迹之间进行区分。包络切割偏差与进给痕迹之间的区别在附图描述中进一步阐释。
12、原则上，包络切割偏差和进给痕迹都由如下原因产生：由于刀刃的数量有限在连续的切齿法中利用几何形状确定的刀刃不能实现、而仅能接近完美的例如渐开线齿形。因此，总是留有偏差，该偏差由沿着要制造的齿侧面排列刀刃的有限数量的单切产生。
13、包络切割偏差和进给痕迹在下文中统称为上位概念“加工痕迹”。在此，上位概念加工痕迹不仅包括进给痕迹和包络切割偏差的通常配设给滚铣的概念、而且还包括齿侧面的所有如下结构或偏差，所述结构或偏差由利用几何形状确定的刀刃进行其他连续的切齿法、如滚刨产生。
技术实现思路
1、本发明基于如下技术问题：提供一种改进的用于光学测量具有加工痕迹的齿部的方法。
2、前述技术问题通过一种根据权利要求1的方法得以解决。本发明的其他设计方案由从属权利要求和以下描述中得出。
3、根据本发明给出一种方法，所述方法具有如下方法步骤：提供构件，所述构件具有齿部，所述齿部的齿侧面具有加工痕迹，所述加工痕迹通过借助于连续的切削切齿法如滚铣、滚刨或类似方法在使用具有几何形状确定的刀刃的刀具的情况下制造所述齿侧面来产生，所述加工痕迹在每个所述齿侧面上构造具有峰和谷的相应的表面型廓，所述表面型廓分别通过所述刀刃在所述连续的切削切齿法期间的周期性啮合而在相应的齿侧面上产生，所述加工痕迹的峰和谷沿齿宽方向的相应位置是齿侧面特定的，相邻齿侧面的峰和谷在其沿齿宽方向的齿侧面特定位置方面相对于彼此具有错位，并且所述错位由于在所述连续的切削切齿法期间所述刀具沿齿宽方向的轴向进给而产生；确定所述加工痕迹的至少一个几何特征，如所述峰和谷的齿侧面特定位置、所述错位等；实施对所述构件的齿部的光学测量，用于所述光学测量的测量路径的走向和/或用于所述光学测量的测量点的位置在考虑所述加工痕迹的几何特征的情况下限定，并且/或者对所述光学测量的测量值的评估在考虑所述加工痕迹的几何特征的情况下进行。
4、通过以根据本发明的方式对于光学测量或其评估考虑所述加工痕迹的所述至少一个几何特征的方式，光学测量和/或其评估因而在考虑加工痕迹的情况下得到适配，可以在光学上可靠地测量具有加工痕迹的齿部。
5、根据本发明的方法特别是能实现对具有加工痕迹的齿部的较快测量，因为光学测量与接触测量相比在实施测量期间允许较流畅的相对运动并且此外可以每单位时间、也就是说例如每秒或每分检测数量大得多的测量点。
6、特别是可以规定：确定所述加工痕迹的所述至少一个几何特征包括确定所述加工痕迹的多个几何特征、更确切地说确定所述峰和谷的齿侧面特定位置和所述错位。
7、此外可以规定：用于所述光学测量的测量路径的走向和/或用于所述光学测量的测量点的位置在考虑加工痕迹的几何特征的情况下限定、更确切地说在考虑所述峰和谷的齿侧面特定位置和所述错位的情况下限定。
8、备选地或补充地可以规定：评估所述光学测量的测量值在考虑所述加工痕迹的几何特征的情况下进行、更确切地说在考虑所述峰和谷的齿侧面特定位置和所述错位的情况下进行。
9、如果在本文中提到一个加工痕迹的“一个谷”和“一个峰”或者说多个加工痕迹的“多个谷”和“多个峰”，则涉及的是相应加工痕迹的垂直于齿侧面的要产生的理论几何形状测量的相应最小延伸尺寸、即谷和相应最大延伸尺寸、即峰。在此，理论几何形状描述齿部的齿侧面的要制造的几何形状，其在齿部设计的范围内理论上已被预给定并且应能借助于实际切齿法尽可能精确地产生。当前，在连续的切削切齿法中在使用具有确定几何形状的刀刃的刀具的情况下要产生的理论几何形状作为用于确定所述峰和谷的参考基础。
10、可以规定：相邻齿侧面的峰和谷的齿侧面特定位置的错位在所述齿部的整周上观察产生所述加工痕迹的螺旋形布置结构，确定所述加工痕迹的所述至少一个几何特征包括确定所述加工痕迹的螺旋形布置结构的斜度和取向，实施所述光学测量包括预设所述测量路径，所述测量路径至少区段性地限定为围绕所述齿部环绕的测量螺旋线，所述测量螺旋线具有取向和斜度，并且所述测量螺旋线的斜度和取向至少区段性地与所述加工痕迹的螺旋形布置结构的斜度和取向一致地限定和/或至少区段性地与所述加工痕迹的螺旋形布置结构的斜度和/或取向不同地限定。
11、如果单独测量螺旋线的斜度和取向区段性地与所述加工痕迹的螺旋形布置结构的斜度和取向一致地限定，则在这个区域中可以保证：有针对性地在加工痕迹的限定高度位置上记录所检测的测量值，以便在测量期间就已经避免由加工痕迹引起的测量误差。特别是可以规定：至少要检测的测量点的部分量沿着测量螺旋线以相对于彼此等距的间距设置、特别是以相对于彼此等距的角距设置。
12、如果所述测量螺旋线的斜度和取向区段性地与所述加工痕迹的螺旋形布置结构的斜度和取向不同地限定，则在这个区域中可以保证：有针对性地在加工痕迹的限定高度位置上记录所测的测量值，以便在测量期间就已经避免由加工痕迹引起的测量误差。特别是可以规定：至少要检测的测量点的部分量沿着测量螺旋线以相对于彼此等距的间距设置、特别是以相对于彼此等距的角距设置。也就是说，如果已知加工痕迹的螺旋形布置结构，则也可以给出与螺旋形布置结构不同地限定的测量螺旋线，沿着该测量螺旋线可以记录测量值，这些测量值总是在加工痕迹的所限定高度位置上被检测，以便在测量期间已经避免由加工痕迹引起的测量误差。特别是可以规定：至少要检测的测量点的部分量沿着测量螺旋线以相对于彼此等距的间距设置、特别是以相对于彼此等距的角距设置。
13、确定所述加工痕迹的螺旋形布置结构的斜度和取向在计算上借助评估所述切削切齿法的制造参数进行。因此，例如对于滚铣法或滚刨法可以借助刀具几何形状、齿部和所设定的相对运动如所设定的进给等齿侧面特定地计算切割的位置、即加工痕迹。
14、备选地或补充地可以规定：确定所述加工痕迹的螺旋形布置结构的斜度和取向在测量技术上借助评估测量数据进行。可以在光学测量之前或在光学测量期间检测用于确定螺旋形布置结构的斜度和取向的测量数据。也就是说，可以首先实施单独的测量、更确切地说光学测量和/或接触测量，以便在实施对所述构件的齿部的光学测量之前在测量技术上检测所述加工痕迹的螺旋形布置结构的斜度和取向。备选地可以规定：确定所述加工痕迹的螺旋形布置结构的斜度和取向在光学测量所述构件的齿部期间进行，在评估所述光学测量的测量值时考虑所述加工痕迹的螺旋形布置结构的斜度和取向。
15、备选地或补充地可以规定：确定所述加工痕迹的螺旋形布置结构的斜度和取向在计算上借助评估同类构件的切削切齿法的制造参数进行。因此，可以借助制造方法以同类工艺参数估计：齿部的加工痕迹的螺旋形布置结构可能具有哪种斜度和取向，以便实施对构件的齿部的第一光学测量。
16、可以规定：所述测量螺旋线的斜度至少区段性地大于所述加工痕迹的螺旋形布置结构的斜度的二倍，或者所述测量螺旋线的斜度至少区段性地小于所述加工痕迹的螺旋形布置结构的斜度的一半。因此，可以将测量螺旋线有针对性地与所述加工痕迹的螺旋形布置结构的斜度非常不同地选择。
17、根据所述方法的一种设计方案可以规定：所述测量螺旋线关于所述齿部的旋转轴线覆盖1080°或更小的角度范围，特别是所述测量螺旋线关于所述齿部的旋转轴线覆盖720°或更小的角度范围。因此，可以实现对齿部的流畅的光学测量。
18、备选地或补充地可以规定：所述测量螺旋线关于所述齿部的齿宽覆盖所述齿部的齿宽的50％或更多、特别是覆盖所述齿部的齿宽的75％或更多。
19、如果将前述方面组合，则例如可以规定：所述测量螺旋线关于所述齿部的旋转轴线覆盖720°或更小的角度范围或者覆盖所述齿部的齿宽的75％或更多，以便实现对基本上整个齿部的快速光学测量或者说沿着齿部的整周沿着齿宽的大部分流畅地检测测量值。
20、根据所述方法的一种设计方案可以规定：所述峰和谷相对于彼此具有高度差，沿垂直于所述齿侧面的要在所述切削切齿法中产生的理论几何形状的方向测量所述高度差，沿着所述进给痕迹的高度差观察，在相应齿侧面的相应加工痕迹的相同高度位置上对于每个所述加工痕迹进行对测量点的从齿侧面到齿侧面的评估。以这种方式可以消除或者说至少强烈降低在评估测量点期间加工痕迹对测量结果的影响。
21、备选地或补充地可以规定：沿着所述加工痕迹的高度差观察，在相应齿侧面的相应加工痕迹的相同高度位置上对于每个所述加工痕迹进行对测量点的从齿侧面到齿侧面的检测。通过这种方式可以消除或者至少大大减小在检测测量点期间加工痕迹对测量结果的影响。
22、可以规定：确定所述加工痕迹的所述至少一个几何特征包括确定所述峰和谷的高度差。
23、可以规定：确定所述加工痕迹的所述至少一个几何特征在计算上借助评估所述切削切齿法的制造参数进行。因此，例如对于滚铣法或滚刨法可以借助刀具几何形状、齿部和所设定的相对运动如所设定的进给等齿侧面特定地计算切割的位置、即加工痕迹。还可以计算加工痕迹的尺寸、也就是说其高度差、宽度和长度。
24、对峰和谷的高度差的计算例如在klocke，fritz；brecher，christian著作的《zahnrad-und getriebetechnik》2016年第1版，hanser出版社，isbn978-3-446-43068-6，在第193和194页上描述。在这本专业书中将高度差称为进给痕迹深度。
25、备选地或补充地可以规定：确定所述加工痕迹的所述至少一个几何特征在测量技术上借助评估测量数据进行。可以在光学测量之前或光学测量期间检测用于确定所述加工痕迹的所述至少一个几何特征的测量数据。也就是说，可以首先实施单独的测量、更确切地说光学式测量和/或接触测量，以便在实施对所述构件的齿部的光学测量之前在测量技术上检测所述加工痕迹的所述至少一个几何特征。备选地可以规定：确定所述加工痕迹的所述至少一个几何特征在光学测量构件的齿部期间进行，在评估光学测量的测量值时考虑所述加工痕迹的所述至少一个几何特征。特别是可以齿侧面特定地测量切割的位置、即加工痕迹。还可以计算加工痕迹的尺寸、也就是说其高度差、宽度和长度。
26、备选地或补充地可以规定：确定所述加工痕迹的所述至少一个几何特征在计算上借助评估同类构件的切削切齿法的制造参数进行。
27、可以规定：将用于光学测量距离的光学距离传感器用于所述光学测量，所述光学距离传感器是点式传感器、如彩色共焦距离传感器等。
28、根据所述方法的一种设计方案可以规定：借助于光学测量检测所述齿侧面的型线，并且借助所述型线例如确定所述齿部的齿距。根据所述方法的一种设计方案可以规定：借助于光学测量检测所述齿侧面的型线。根据所述方法的一种设计方案可以规定：借助于光学测量检测相应齿侧面上的测量格和/或单个测量点。不言而喻，备选或补充于确定齿距地确定如下齿部偏差中的一个或多个：齿距偏差(如齿距单偏差、齿距总偏差、齿距跳跃等)、齿厚偏差，同心度偏差，圆度偏差；轴向跳动偏差；平整度偏差；扭曲/交叠。
29、根据所述方法的一种设计方案可以规定：借助于光学测量可以检测以下列出中的一个或多个：型廓偏差(如型廓总偏差、型廓形状偏差、型廓角度偏差、啮合角度偏差等)和/或一个或多个齿侧面修正沿型廓方向的偏差(如高度凸度的偏差、尖部和/或根部反馈、型廓角度修正、型廓交叠等)、型线偏差(如型线总偏差、型线形状偏差、型线角偏差、螺旋角偏差等)和/或一个或多个齿侧面修正沿侧面方向的偏差(如宽度凸度的偏差、端部反馈、齿向角度修正、齿向交叠等)。
30、可以规定：所述切削切齿法是软加工，并且/或者对所述构件的齿部的光学测量在硬化和/或硬精加工所述齿部之前进行，并且/或者所述齿部是斜齿部。
1.用于测量齿部的方法，所述方法具有如下方法步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，
3.根据权利要求2所述的方法，
4.根据上述权利要求2或3中任一项所述的方法，
5.根据上述权利要求2至4中任一项所述的方法，
6.根据上述权利要求中任一项所述的方法，
7.根据权利要求6所述的方法，
8.根据上述权利要求中任一项所述的方法，
9.根据上述权利要求中任一项所述的方法，
10.根据上述权利要求中任一项所述的方法，
11.根据上述权利要求中任一项所述的方法，
12.用于测量齿部的坐标测量机(100)，所述坐标测量机具有用于接触测量齿部的接触测量设备(110)和用于光学测量齿部的光学测量设备(120)，所述坐标测量机(100)具有用于使要测量的齿轮(2)绕其自身的轴线旋转的转动轴线(c)和三个线性轴线(x、y、z)，所述光学测量设备(120)和所述接触测量设备(110)能够相对于所述齿轮(2)沿三个正交的空间方向平移移动，其特征在于，所述坐标测量机(100)具有控制系统(130)，所述控制系统设立为用于实施根据上述权利要求中任一项所述的方法。
