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Zahnflankenmessung auf ein Mikrometer genau

Eine Messmaschine für Zahnflankengeometrie, bei der ein Bediener den Sensor in unter fünf Minuten ohne Werkzeug wechselt und danach nie mehr als ein Mikrometer daneben liegt.

Sensorik & Messtechnik

Zahnflankenmessung auf ein Mikrometer genau

Sensorik & Messtechnik

01Ausgangslage

Zahnradqualität zeigt sich an der Flanke, gemessen mit einem induktiven Kopf mit 50 bis 70 µm Messbereich. Extrem fein und genau deshalb extrem empfindlich gegen jede Bewegung. Für jede Zahngeometrie braucht es einen eigenen Messzahn, den ein Bediener von Hand tauscht: kein Werkzeug, unter fünf Minuten, mehrmals pro Schicht. Verschiebt sich der Sensor dabei um mehr als ±1 µm in x, y oder Drehung, ist die Messung hinüber. Und das über Zahnräder von Ø 0 bis 300 mm, Zahnhöhe bis 150 mm, Modul 1.25 bis 5 mm und Schrägungswinkel ±45 Grad.

02Vorgehen

Nicht mit engeren Toleranzen, sondern indem wir die Freiheitsgrade getrennt haben. Jede Bewegungsrichtung bekommt ihre eigene, klar definierte Auflage, statt alles zusammen zu verklemmen. Dazu zwei direktangetriebene Achsen ohne Getriebe, eine für die radiale Zustellung, eine fürs Werkstück, beide auf ±1 µm. Bevor wir konstruiert haben, haben wir gerechnet: Verbindungselemente verglichen, zwei Varianten abgeleitet, sechs Konfigurationen durchgerechnet und die zwei besten in FEM verifiziert. Erst dann ging das Angebot raus.

03Ergebnis

Die Sensorposition ist ab jetzt eine bekannte Grösse und keine Annahme mehr. Damit lassen sich mehrere Einheiten in einer Linie betreiben, alle mit derselben Schnittstelle, und die Resultate bleiben vergleichbar. Der Messzahn-Wechsel kostet praktisch keine Stillstandzeit, weil er ohne Nachjustage funktioniert. Bedienen lässt sich die Maschine direkt am Touchscreen oder von einem übergeordneten System aus: Zustände und Achsen sind adressierbare Objekte, keine Blackbox.

Was steckt drin

Drei komplette Systeme: geschweisster, pulverbeschichteter Stahlunterbau mit höhenverstellbaren Füssen, fein geläppte Granitplatte nach DIN 876/00, Antriebe und Steuerung in einem 19-Zoll-Schrank, 17-Zoll-Touchscreen auf Schwenkarm. Fussabdruck 0.86 × 0.66 m, Höhe 1.26 m, Gesamtmasse 370 kg, davon 130 kg Granit. Die Schubladen sind kein Möbelstück, sie halten den Satz Messzähne direkt neben der Maschine, die sie braucht.

Und wie ging es weiter

Konstruiert haben wir das einmal, bezahlt wurde es auch nur einmal. Die erste Maschine haben wir selbst montiert, die zweite und dritte hat der Kunde gebaut, mit Material, das wir beschafft haben, nach Unterlagen, die für jemanden geschrieben waren, der die erste Maschine noch nie gesehen hatte.

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