Innovative Messtechnik für mittelgroße Verzahnungen

Auf der diesjährigen Control stellt Klingelnberg innovative Lösungen für mittelgroße Verzahnungen vor. Darüber hinaus präsentiert Klingelnberg auf dem Präzisionsmesszentrum P 40 die optische Messtechnik, das Präzisionsmesszentrum P 26 zeigt das preisgekrönte Done-in-One Prinzip für verschiedene Messprozesse in einem Arbeitsgang. 

Klingelnberg Präzisionsmesszentren (P-Serie) folgen konsequent dem Ansatz, möglichst viele Messaufgaben auf einer Maschine zu ermöglichen. Sie realisieren den gesamten Prozess in einem automatisierten, produktionsnahen Ablauf. Gerade in der Produktion größerer Serien von rotationssymmetrischen Antriebselementen mit ihren vielen GD&T-Merkmalen ist es wichtig, den Prozess sowohl zeitnah als auch möglichst nah an der Produktion zu überwachen. Genau in diesem produktionsnahen Einsatz hat sich die P-Serie bewährt. Klingelnberg Präzisionsmesszentren werden dabei weltweit nicht nur von vielen Kunden, sondern auch von namhaften Metrologie-Instituten als Referenz eingesetzt. Für die Done-in-One-Lösung erhielt Klingelnberg in 2021 den German Innovation Award. Der German Innovation Award zeichnet branchenübergreifend Produkte und Lösungen aus, die sich vor allem durch Nutzerzentrierung und einen Mehrwert gegenüber bisherigen Lösungen unterscheiden. Initiiert und durchgeführt wird die Vergabe des German Innovation Award vom Rat für Formgebung, der 1953 vom Deutschen Bundestag ins Leben gerufen und vom Bundesverband der Deutschen Industrie gestiftet wurde. 

Klingelnberg Hybrid Metrology steht für eine intelligente Kombination aus taktiler und optischer Messtechnik.  Eine speziell für die Verzahnungsmessung entwickelte optische Sensorik sowie der schnelle Wechsel zwischen dem taktilen Tastsystem 3D Nanoscan und dem optischen Sensor Hispeed Optoscan erlauben eine flexible, schnelle und hochgenaue Messwertaufnahme unter allen Bedingungen. Mit der aktuellen Ausführung dieser Option ist es möglich, die Messung von Teilung, Zahndicke und Verzahnungsrundlauf an Stirnrädern optisch durchzuführen. Dadurch kann die Anzahl der Messungen für die produktionsnahe Qualitätskontrolle pro Schicht und Maschine um durchschnittlich 20 % erhöht werden. Die Attraktivität der Option steigt mit der Anzahl der Zähne der zu prüfenden Verzahnung. Im Bereich der für die Automobilindustrie interessanten Verzahnungen können pro Verzahnung etwa 2 min bei der Qualitätskontrolle eingespart werden. Bei Zahnrädern in der Elektromobilität, mit häufig einer großen Zähnezahl, ist dieser Gewinn an Messzeit noch größer. Dabei erfolgt die optische Teilungsmessung, analog zur taktilen Teilungsmessung, gemäß VDI/VDE 2613 Gruppe I. Die Messung und die Auswertung werden mit der bekannten Klingelnberg Stirnradsoftware durchgeführt. Eine vermischte Nutzung von taktilen und optischen Präzisionsmesszentren im vernetzten Betrieb ist mit der aktuellsten Version der Software problemlos möglich. Das von Klingelnberg eingesetzte optische Messsystem arbeitet hochgenau an nahezu beliebigen metallischen Oberflächen, sodass aus einem typischen Portfolio von Stirnrädern ca. 90 % für die optische Messung geeignet sind. Alle Klingelnberg Präzisionsmesszentren der Reihen P 26 bis P 100 können optional mit einer optischen Lösung aus- bzw. nachgerüstet werden. Mit dem Ziel, die Messzeiten weiter zu verkürzen, entwickelt Klingelnberg die optische Messtechnik kontinuierlich weiter. Um an diesen Weiterentwicklungen zu partizipieren, ist in vielen Fällen ein Softwareupdate ausreichend. Hierzu bietet sich ein Wartungsvertrag an, der kontinuierlich den Zugriff auf die nächsten Entwicklungsschritte ermöglicht. 

Der zunehmende Kostendruck bei Großbauteilen für die Windkraft erfordert neue  Technologien, um bewährte Prinzipien der Großserien- und Massenfertigung kleinerer Bauteile jetzt auch auf Großbauteile zu übertragen. Entsprechend hat Klingelnberg ein neues Präzisionsmesszentrum entwickelt. Die P 152 ist das jüngste Mitglied in der Familie der Klingelnberg Präzisionsmesszentren. Sie kann Bauteile bis zu einem Außendurchmesser von maximal 1.520 mm sowie einem Werkstückgewicht bis 8.000 kg mit der gewohnten Präzision  messen. Trotz dieses hohen Werkstückgewichtes ist kein besonderes Fundament erforderlich, denn den Klingelnberg Konstrukteuren ist es gelungen, das Maschinenkonzept der kleinen und mittleren Baureihe auf die großen Bauteildimensionen zu erweitern. Eine wesentliche Rolle spielt dabei das eigensteife Maschinenbett mit einer Dreipunktauflage. Dabei sind Bettkonstruktion und Bodenauflage so geschickt ausgewählt, dass sich auch bei einer Beladung mit Werkstückgewichten von bis zu 8.000 kg die Winkellage der einzelnen Maschinenachsen zueinander nicht signifikant verändert. Mit ihrem weiten Spektrum an unterschiedlichsten Werkstückdurchmessern und Messaufgaben bietet das Messgerät auch ideale Eigenschaften für Lohnverzahner. So ist über das gesamte Bauteilspektrum von kleineren bis hin zu größeren Verzahnungen, aber auch bei Dimensions- und Formmessungen, eine hohe Präzision gewährleistet. Die Dreipunktauflage ermöglicht die Integration einer aktiven Schwingungsplattform in das Maschinenbett. Damit können auch die niederfrequenten Schwingungen aus dem Hallenboden sicher abgefangen werden. Die Isolation der Maschine gegen diese Schwingungen ermöglicht es, die P 152 auf den normalen Hallenboden zu setzen, ohne ein in sich schwingungsisoliertes Fundament errichten zu müssen. Und trotzdem ist sichergestellt, dass alle in den Messergebnissen sichtbaren Veränderungen auch wirklich aus dem Bauteil kommen und nicht durch die Umgebungsbedingungen induziert werden. Die P 152 schlägt also für mittelgroße Verzahnungen wie Planetenräder aus der Windkraft eine Brücke und verbindet Maß-, Form und Lagemessungen mit der Verzahnungsmessung, um die Arbeitsprinzipien aus der Großserien- und Massenfertigung auch für Großverzahnungen anwendbar zu machen. Formmessungen, wie Rundheits- und Zylindrizitätsmessungen, bekommen an Maschinenelementen eine immer höhere Bedeutung. Die P 152 bietet auch im mittleren Durchmesserbereich alle Möglichkeiten des „Done-in-One“ Prinzips.

ak