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Fertigungskette von Si-Kugeln und interferometrische Bestimmung des Kugelvolumens

Industrieller Ringvergleich am Großverzahnungsnormal

01.12.2014


Das in der PTB entwickelte Großverzahnungsnormal (Bild 1) ist als Segment eines ganzen Zahnrades ausgeführt. Diese besondere Ausführungsform ermöglicht, dass das Normal ein großes Rad von 1 m Durchmesser verkörpert und gerade noch auf den etablierten Messeinrichtungen innerhalb der PTB kalibriert werden kann. An dem Normal lassen sich sowohl Profil- als auch Flankenlinienmessungen durchführen. Unterschiedliche Steigungen und Steigungsrichtungen machen das Normal universell einsetzbar [1].

Im Jahr 2012 wurde ein nationaler Vergleich an dem Großverzahnungsnormal durch die PTB initiiert [2]. Neun Partner, darunter Messgerätehersteller, Großgetriebekomponenten-Hersteller sowie Kalibrierlaboratorien nahmen teil. Gemessen wurde auf Koordinatenmessgeräten ohne Drehtisch und auf Verzahnungsmessgeräten mit Drehtisch. Um eine gleichmäßige Verteilung der Last bei Messungen mit einem Drehtisch zu gewährleisten, wurde zusätzlich zum Normal ein Gegengewicht und ein Unterbau zur Verfügung gestellt (Bild 1, rechts). Letzteres ist für die Zugänglichkeit des unteren Prüfbundes bei Benutzung des Gegengewichtes erforderlich. Die Ausrichtung dieser beiden Zusatzelemente zur Drehachse erfolgte mithilfe einer Positionierschablone. Jeder Partner hatte etwa sechs Wochen Zeit für den Transport, die Klimatisierung und die Messung des Normals. Es waren insgesamt 36 Messgrößen nach den einschlägigen Normen (ISO 1328 1, 2013; DIN ISO 21771:2012; DIN ISO 21772:2012) und Richtlinien (VDI/VDE 2607, 2000; VDI/VDE 2612, 2000) zu ermitteln:
Als Referenzwerte wurden die Kalibrierergebnisse der PTB herangezogen. Von den Teilnehmern wurden keine Angaben der Messunsicherheit erwartet, da es bislang keine Möglichkeit der metrologischen Rückführung gab.

Die Ergebnisse sind in den Bildern 2 und 3 dargestellt. Abgesehen von einigen wenigen Ausreißern liegen die Messergebnisse der meisten Partner in guter Übereinstimmung mit den Kalibrierwerten der PTB unter Beachtung der dazugehörigen Messunsicherheit.

     
Bild 1: links: Großverzahnungsnormal, rechts: Skizze des Messaufbaus auf Drehtisch mit Gegengewicht, Unterbau und Positionierschablone



Bild 2: Differenzen der anonymisierten Teilnehmerwerte (x) zu den PTB-Kalibrierwerten aufgetragen für alle Profil-Messgrößen. Der jeweilige Balken stellt die Messunsicherheit der PTB-Kalibrierwerte dar. Gefüllte Kreise zeigen Messwerte, die außerhalb dieses Bereiches liegen.



Bild 3: Differenzen der anonymisierten Teilnehmerwerte (x) zu den PTB-Kalibrierwerten aufgetragen für alle Flankenlinien-Messgrößen. Der jeweilige Balken stellt die Messunsicherheit der PTB-Kalibrierwerte dar. Gefüllte Kreise zeigen Messwerte, die außerhalb dieses Bereiches liegen.

[1] Kniel K., Franke M., Härtig F., Wendt K.: Dimensionelle Messung großer Bauteile. VDI-Fachtagung Koordinatenmesstechnik 2010: Technologien für eine wirtschaftliche Produktion, VDI-Berichte: 2120, (2010), 195 - 205

[2] Kniel K., Härtig F.: Nationale und internationale Vergleichsmessungen in der Verzahnung. 5. VDI-Fachtagung Verzahnungsmesstechnik 2014, VDI-Berichte: 2236, (2014), 175 - 186

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