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Rundlaufmesssystem mittels Lasertriangulation

: EHR


Getriebewellen mit Steckverzahnungen, Kegelräder mit Hypoidverzahnungen und ähnliche Werkstücke können sich während der Herstellung verziehen. Daher ist eine Prüfung/Messung des Rundlaufs nötig. Gegebenenfalls muss das Werkstück nachgerichtet werden. Dazu muss das Maß der „Unrundheit“ und die Richtung ermittelt werden. Zur Ermittlung dieser Parameter hat die Fa. EHR GmbH ein optisches Messsystem entwickelt, das schnell und äußerst präzise ein automatisiertes Richten der Werkstücke ermöglicht.

EHR-Rundlaufmesssystem.jpg
Scanvorrichtung, zur 3D-Digitalisierung der Hypoidverzahnung eines Kegelrades. In die Zahnflanken der 3D-Punktwolke werden nun digitale Kugeln eingeführt und deren Eintauchtiefe rechnerisch ermittelt. Aus den Eintauchtiefen aller Kugeln werden dann Ausmaß und Richtung der Unwucht bestimmt.

Scanvorrichtung, zur 3D-Digitalisierung der Hypoidverzahnung eines Kegelrades....

Stand der bisherigen Technik zur Rundlaufermittlung ist ein taktiles „Messen“ der Zahnstrukturen, indem eine Kugel radial zwischen alle Zähne eingeführt und der zurückgelegte Weg mit einer Messuhr bestimmt wird. Dazu wird das Werkstück per Hand gedreht, die Kugel mit der anderen Hand eingeführt und die Messuhr via Auge abgelesen. Damit bei diesem subjektiven Vorgehen nicht übermäßig viele systematische Fehler gemacht werden, bedarf es einer geschulten Hand und einem guten Augenmaß.

Zur objektiven Messung der Rundlaufeigenschaften setzt EHR einen Lasertriangulations-Sensor ein, der die 3D-Struktur des Zahnbereichs digitalisiert (Bild 1). Die damit gemessene 3D-Punktewolke kann nun nach Kundenwunsch ausgewertet werden. Um eine Vergleichbarkeit zum taktilen Auskugeln herzustellen, werden nun rein rechnerisch, also digital, Kugeln zwischen die Zahnflanken gelegt (Bild 2). Gerade die Vergleichbarkeit beider Messmethoden ist besonders wichtig für die Akzeptanz der Kunden.

Ein weiterer Vorteil beim „digitalen Auskugeln“ ist das einfache Wechseln des Kugeldurchmessers: Durch einfaches Parametrieren können alle Kugeldurchmesser ausgewählt werden, die zwischen die Zähne passen. Durch diese Erhöhung der Zahl von Auswerteergebnissen wird eine Messunsicherheit von etwa 5µm erreicht, die unter der Messauflösung des Laserscanners liegt.

Nach welchen Aspekten nun ausgewertet und gerichtet werden soll, liegt im Ermessen des Kunden. Die Einen legen Wert auf die Ermittlung des höchsten Zahnes, damit z.B. ein Getriebe sehr leise läuft und die Anderen
auf die Unwucht, ermittelt aus allen Zahnhöhen, damit das Getriebe wenig vibriert. Je nach Präferenz wird neben dem „Maß der Unwucht“ auch die Richtung oder der Drehwinkel ausgegeben, der angibt, in welcher Drehposition gerichtet (oder gedrückt) werden muss.

Bild 3 zeigt das Messergebnis der Rundheitsmessung eines Kegelrades. Die Abweichungen zum optimalen Kreis wurden mit einem Faktor versehen, um den Rundlauffehler sichtbarer zu machen.
Scanvorrichtung, zur 3D-Digitalisierung der Hypoidverzahnung eines Kegelrades. In die Zahnflanken der 3D-Punktwolke werden nun digitale Kugeln eingeführt und deren Eintauchtiefe rechnerisch ermittelt. Aus den Eintauchtiefen aller Kugeln werden dann Ausmaß und Richtung der Unwucht bestimmt.
Datei: EHR Kugel zw Zähnen.gif Darstellung des Scans eines Zahnflankenpärchens mit einer digital eingeführten Kugel.
Grafische Darstellung der Eintauchtiefen aller digitaler Kugeln relativ zur Einspannachse der Richtmaschine. Die Abweichung zur optimalen, gewünschten Position (grüner Kreis) wurde zwecks besserer Sichtbarkeit mit dem Vergrößerungsfaktor 100 versehen. Das grüne Kreuz in der Mitte gibt Richtung und Ausmaß der Unwucht an.



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