3D-Mikrotaster zur Messung von Mikroverzahnungen

Im Rahmen des DFG-Projekts „Konzeption, Herstellung, Erprobung und Spezifikation eines steifigkeitsangepassten Mikrotasters aus Kunststoff zur Verwendung in einem dreidimensionalen Koordinatenmessgerät“ wurde erstmals ein 3D-Mikrotaster in ein kommerzielles Verzahnungsmessgerät zur Messung von Mikroverzahnungen integriert.

Diese Einbindung ermöglicht die vollautomatisierte Messung von Mikroverzahnungen mit Modulen kleiner als 1 mm. Der eingesetzte 3D-Mikrotaster wurde am Institut für Mikrotechnik (IMT) der TU Braunschweig entwickelt [1] und besteht aus einem Silizium-Kraftsensor und einem meist gerade ausgerichteten Taststift mit Tastkugeldurchmessern zwischen 50 und 300 µm (Bild 1). Der Kraftsensor wird mit Verfahren der Mikrotechnologie hergestellt. Die kleinen Außenabmessungen des Mikrotasters und die Montage in einem kompakten Gehäuse erlauben einen Aufbau des Tastsystems mit einem Außendurchmesser von maximal 16 mm sowie eine gute Handhabbarkeit des Systems. Umfangreiche Untersuchungen und Messungen wurden mit dem Mikrotaster in der PTB bereits durchgeführt. Die Empfindlichkeit und das mechanische Verhalten des Mikrotasters wurden mithilfe einer entwickelten Einmessstrategie an einer Einmesskugel mit einem Durchmesser von 2,0 mm bestimmt. An einem kalibrierten Stirnrad mit einem Normalmodul von 1 mm wurden erste Profil- und Flankenlinienmessungen durchgeführt. Die gemessenen Verzahnungsparameter sind im Rahmen weniger Sub-Mikrometer mit den Kalibrierergebnissen vergleichbar. Hierauf aufbauend sollen nun Messungen mit Tastkugeldurchmessern von 50 µm zur Messung von Zahnrädern mit einem Modul von 0,2 mm durchgeführt werden.


Bild 1: a) 3D-Mikrotastkopf, b) Anbringung auf Messgeräte-Wechselteller

[1] N. Ferreira, T. Krah, D.C. Jeong, D. Metz, K. Kniel, A. Dietzel, S. Büttgenbach, F. Härtig: Integration of a silicon based microprobe into a gear measuring instrument for accurate measurement of micro gears. Proc. of 11th International Symposium of Measurement Technology and Intelligent Instruments, Aachen, Germany, July 1-5, 2013