Klingelnberg Hybrid Metrology

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Technik-Newsletter

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Seit langer Zeit ist es ein Wunsch, optische Messverfahren in der Zahnrad-Prüfung einzusetzen. Die kurze Messzeit, die Unabhängigkeit von einer perfekt runden Rubinkugel und überhaupt das Entfallen sämtlicher Messgestänge mit der komplizierten Kalibrierung sind in der Tat verlockende Aussichten, wenn optische Zahnrad-Messtechnik genauso sicher und präzise wie die taktile Messtechnik funktionieren würde...

Auf einen Blick:

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  • Klingelnberg Optical Metrology fokussiert konsequent auf kürzere Messzeiten.
  • Mit der optischen Teilungsmessung können bis zu 80 Prozent der Teilungsmesszeit eingespart werden.
  • Mit der hybriden Zahnradmessung kann die Gesamtmesszeit in einem Ablauf um bis zu 40 Prozent reduziert werden und das ohne Kompromisse bei der Messgenauigkeit.

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Standen bei den ersten Entwicklungsstufen der optischen Messtechnik Anwendungen im Fokus, die im Labor ihren Haupteinsatz haben, so ist die jetzt verfügbare Lösung konsequent auf den Serieneinsatz der Messung von Stirnrädern ausgerichtet. Der wesentliche Vorteil ist dabei eine höhere Wirtschaftlichkeit durch eine Messzeitreduzierung von bis zu 40 Prozent.

Klingelnberg hat bei der Entwicklung der optischen Messtechnik den Fokus auf eine Reduzierung der Messzeit gelegt

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Bei der Messung eines Stirnrads werden im Serienbetrieb typischerweise an drei oder vier Zähnen Profil- und Flankenlinie gemessen und an allen Zähnen die Teilungsmessung durchgeführt. Diese taktile Teilungsmessung muss zwangsläufig durch Eintauchen des Taststifts in jede Zahnlücke durchgeführt werden – bei der optischen Messung hingegen entfällt das Eintauchen in die Zahnlücken. Entsprechend bietet die Teilungsmessung das größte Potenzial für eine Messzeitreduzierung: Durch die optische Messung der Teilung über eine kontinuierliche, unterbrechungsfreie Bewegung mit nur einer Umdrehung des Bauteils steigt der Messzeitvorteil bei hohen Zähnezahlen auf bis zu 80 Prozent.

Diese optische Teilungsmessung wird mit der taktilen Messung der Profil- und Flankenlinie kombiniert. In Summe reduziert sich damit die Gesamtmesszeit um bis zu 40 Prozent. Bei einer hohen Auslastung der Messmaschine haben sich die Kosten für die Option der optischen Messung also schnell amortisiert.

Damit leistet die Technologie einen wesentlichen Beitrag zur Reduzierung der Qualitätskosten im ersten Schritt.

Entscheidend ist aber nicht allein die Messzeitreduzierung

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Sondern ebenso die hohe erreichbare Genauigkeit der Messergebnisse, auch bei sehr anspruchsvollen Verzahnungen mit geschliffenen Oberflächen und steilen Antastwinkeln. Das ist das Ergebnis der intensiven Optimierung der Sensorik, der Auswertealgorithmen und der Messstrategie.

Die Bedienung ändert sich nur in der Form, dass in der bekannten Stirnradmesssoftware die optische Teilungsmessung angewählt werden muss. Der Messablauf wird daraufhin automatisch angepasst, und die Teilungsmessung wird mit dem optischen Sensor durchgeführt. Der Wechsel zwischen dem taktilen Tastsystem 3D NANOSCAN und dem optischen Sensor HISPEED OPTOSCAN erfolgt dabei vollautomatisch innerhalb von ca. 1,5 Sekunden im Zusammenspiel mit dem gesamten Messablauf.

Für den erreichbaren Messzeitvorteil gilt: Mit zunehmender Zähnezahl steigt natürlich auch der Vorteil.

Vergleich der Messzeiten für die Teilungsmessung an unterschiedlichen Zahnrädern

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Zähnezahl [z] Normalmodul [m] Messzeit taktil* [s] Messzeit optisch* [s] Messzeiteinsparung [%]
63 1,52 114 27,5 75,9
29 2,197 71 20 71,8
21 2,2 47 11,8 74,9
75 1,9189 133 37,3 72,0
36 4,0 74 28,2 61,8
95 1,4 164 45 72,6
67 1,529 126 37 70,6
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