Fachartikel: Hybrid Metrology

Seit langer Zeit besteht der Wunsch, optische Messverfahren in der Zahnradprüfung einzusetzen. Kurze Messzeiten, die Unabhängigkeit von einer perfekt runden Rubinkugel und das Entfallen sämtlicher Messgestänge mit komplizierter Kalibrierung sind in der Tat verlockende Aussichten - wenn optische Zahnrad-Messtechnik genauso sicher und präzise wie die taktile Technologie funktionieren würde… Klingelnberg geht exakt diesen Weg.
Teilungsmessung mit dem Hispeed Optoscan-Sensor
Teilungsmessung mit dem Hispeed Optoscan-SensorBild: Klingelnberg GmbH

Messzeitreduzierung im Fokus

Klingelnberg legte bei der Entwicklung der optischen Messtechnik den Fokus auf eine Verkürzung der Messzeit. Bei der Messung eines Stirnrads werden im Serienbetrieb typischerweise an drei oder vier Zähnen Profil- und Flankenlinie gemessen sowie an allen Zähnen die Teilungsmessung durchgeführt. Diese taktile Teilungsmessung ist zwangsläufig durch Eintauchen des Taststifts in jede Zahnlücke durchzuführen – 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.

Profil- und Flankenlinienmessung mit taktilem Sensor Nanoscan   Bild: Klingelnberg GmbH
Profil- und Flankenlinienmessung mit taktilem Sensor Nanoscan Bild: Klingelnberg GmbH

Diese optische Teilungsmessung wird mit dem taktilen Messen der Profil- und Flankenlinie kombiniert. In Summe verkürzt sich damit die Gesamtmesszeit um bis zu 40 Prozent. Bei einer hohen Auslastung der Messmaschine amortisieren sich also rasch die Kosten für die Option der optischen Messung. Damit leistet die Technologie einen wesentlichen Beitrag zur Reduzierung der Qualitätskosten im ersten Schritt.

Weitere Vorteile

Entscheidenden Nutzen bringt aber nicht allein die Messzeitreduzierung, sondern ebenso die hohe erreichbare Genauigkeit der Messergebnisse – auch bei besonders anspruchsvollen Verzahnungen mit geschliffenen Oberflächen und steilen Antastwinkeln. Das ist das Ergebnis der intensiven Optimierung von Sensorik, Auswerte-Algorithmen und Messstrategie. Die Bedienung ändert sich nur in der Form, dass das Personal in der bekannten Stirnradmesssoftware die optische Teilungsmessung anwählt. Der Messablauf wird daraufhin automatisch angepasst und die Teilungsmessung mit dem optischen Sensor durchgeführt. Der Wechsel zwischen dem taktilen Tastsystem 3D Nanoscan und dem optischen Sensor Hispeed Optoscan geschieht dabei vollautomatisch innerhalb von circa 1,5 Sekunden im Zusammenspiel mit dem gesamten Messablauf. Für den erreichbaren Messzeitvorteil gilt dabei: Mit zunehmender Zähnezahl steigt dementsprechend auch der Vorteil.

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