Koordinatenmesstechnik als Schlüssel- technologie der - PTB

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PTB-Mitteilungen 117 (2007), Heft 4 Themenschwerpunkt • 415 In Bild 10 ist ein Blockschaltbild des Virtuellen Koordinatenmessgerätes dargestellt. Das System besteht aus drei voneinander unabhängigen Modulen: der Messgeräteherstellersoftware, dem Virtuellen Treiber und der PTB-Auswertesoftware. Das zentrale Modul für die Simulation ist der Virtuelle Treiber. Er kommuniziert über eine Schnittstelle mit der Messgeräteherstellersoftware. Über diese werden die Koordinaten jedes Messpunktes an den Virtuellen Treiber übergeben. Diese Messpunkte werden mittels Monte- Carlo-Simulation mehrfach verrauscht. Grundlage hierfür ist ein kinematisches Fehlermodell, in dem das Tasterverhalten, die Geometriefehler, die Langzeit-Stabilität, die Umgebungsbedingungen und die Werkstückeigenschaften bereits heute berücksichtigt sind. Das Modul der Messgerätehersteller-Software ist für die Aufnahme der Messpunkte und für die Berechnung der Messgrößen zuständig. Die PTB-Auswertesoftware erhält sowohl den angezeigten als auch die n simulierten Messwerte und berechnet hieraus das vollständige Messergebnis. Innerhalb des Forschungsvorhabens werden die Einflüsse zur dynamischen Messpunkteaufnahme, der Werkstückaufspannung und des Drehtisches modelliert. Sie stehen dann auch der allgemeinen Koordinatenmesstechnik zur Verfügung. 6 Zusammenfassung und Ausblick Die PTB hat in den vergangenen Jahren die Forderungen der Industrie aufgegriffen und ein Konzept realisiert, mit dem die Rückführbarkeit von Verzahnungsmessungen mit einer geringen Messunsicherheit bis hin zum Produkt möglich ist. Als Ergebnis dieser Anstrengungen kann heute eine hochgenaue Normalmesseinrichtung eingesetzt werden, die es ermöglicht, die klassischen Verzahnungsnormale künftig durch produktähnliche Normale zu ersetzen. Darüber hinaus werden in Zukunft weltweit alle führenden Messgerätehersteller, die Verzahnungsmessungen anbieten, ihre Auswertealgorithmen über die Testdaten der PTB validiert haben. In enger Kooperation mit der Industrie wird es dann das Ziel sein, die grundlegend neuen Erkenntnisse in nationale und internationale Normen und Richtlinien einfließen zu lassen. Neben den beschriebenen Aktivitäten wird in Kürze das erste Mikroverzahnungsnormal und die zugehörigen Kalibrier- und Auswerteverfahren realisiert sein und voraussichtlich einen Standard setzen, mit dem Verzahnungsmessungen bis zu einem Durchmesser von 500 µm oder auch kleiner zuverlässig rückgeführt werden können. Parallel dazu laufen erste viel versprechende Untersuchungen mit neuen Messverfahren, wie Bild 10: Blockschaltbild des Virtuellen Koordinatenmessgerätes
416 • Themenschwerpunkt PTB-Mitteilungen 117 (2007), Heft 4 beispielsweise der Computertomographie, die Aufschluss darüber geben, inwieweit sich diese Verfahren für Verzahnungsmessungen eignen. Wirtschaftlich von größerer Bedeutung ist die Rückführung großer Zahnräder. Sie ist nicht nur durch den rapide wachsenden Markt der Windkraftanlagen begründet, sondern schon lange ein Wunsch der Industrie, z.B. bei der Herstellung von Schiffsgetrieben. Derzeit laufen Anstrengungen, um hier einen der nächsten Schwerpunkte zu setzen. Literatur [1] Leupold, J.: „Theatrum machinarum“ in 10 Bänden. Faksimile-reprint of the original edition 1724–1739. Edition libri rari, T. Schäfer, Hannover 1982 [2] Härtig, F., Schwenke, H., Weiskirch, C.: Messung von Mikroverzahnungen. VDI-Berichte 1673, VDI-Verlag Düsseldorf, 2002, ISBN: 3-18-091673-7, S. 247–257 [3] Goch, G.: Gear Metrology. Annals of the CIRP Vol. 52/2/2003, pp. 659–695 [4] Härtig, F., Wäldele, F.: Verzahnungsmessung auf KMG. VDI-Berichte 1618, VDI-Verlag Düsseldorf, 2001, S. 169–180 [5] Zierpke, K.: Zahnräder. VEB Fachbuchverlag Leipzig, 1989 [6] DIN 3960: Begriffe und Bestimmungsgrößen für Stirnräder und Stirnradpaare mit Evolventenverzahnung. Beuth Verlag Berlin, 1987 [7] Lotze, W.: Zahnradmessungen mit Koordinatenmessgeräten. 3. Auflage, Eigenverlag Dresden, ISBN 3-00-015962-2, 2005 [8] Günther, A, Peters, J., Goch, G.: Flächenhafte numerische Beschreibung, Ausrichtung und Auswertung von Zylinderrädern. tm-Technisches Messen, 2001 [9] Beyer, W.: Traceable Calibration of Master Gears at PTB. Technical Paper, American Gear Manufacturers Association (AGMA), 96FTM4, 1996, ISBN 1-5589-671-5 [10] Härtig, F., Wäldele, F.: Traceability of Gearings – New ideas, recent developments. AGMA Fall Technical Meeting, Detroit, Michigan (USA), 2001 [11] Härtig, F., Jusko, O., Richter, O., Wäldele, F.: Evolventischer Prüfkörper mit überlagerten periodischen Strukturen (Wellen) zur Beurteilung von Messgeräten und Werkzeugmaschinen. Aktenzeichen Patentamt 10 2005 018 582.7, Anmeldung 04/2005 [12] Härtig, F., Krystek, M.: Verfahren zur Genauigkeitssteigerung an Formmessungen. VDI-Berichte 1945, VDI-Verlag GmbH, 2006, S. 83–91 [11] Buschhoff, K., Härtig, F.: Zertifizierung von Verzahnungssoftware. Verzahnungsmess- technik, VDI-Berichte 1880, 2005, S. 187–198 [13] Härtig, F., Keck, C., Kniel, K., Schwenke, H., Wäldele, F., Wendt, K.: Development of a Novel Gear Measuring Device of High Accuracy. Proceedings of ASME/AGMA Conference, Chicago / USA, 2003, [CD-ROM] [14] Härtig, F., Kniel, K., Wäldele, F.: High Accurate Gear Measuring Machine. Proceedings of the 8 th International Sym- posium on Measurement and Quality Control in Production, Erlangen/Deutschland, 2004, pp. 409–415 [15] Härtig, F., Keck, C., Kniel, K., Schwenke, H., Wäldele, F., Wendt, K.: A Novel Concept for High Accurate Gear Calibration. Gear Technology, May/June 2005, pp. 16–20 [16] Kniel, K., Schwenke, H.: Genauigkeitssteigerung und Kalibrierung von Koordinatenmessgeräten mit dem LaserTRACER. PTB Mitteilungen 117, S. 24–29 (in diesem Heft) [17] Trapet, E., Wäldele, F.: The Virtual CMM Concept. Advanced Mathematical Tools in Metrology, World Scientific Publ. Comp., 1996, pp. 238–247
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