Geräusch und Rundlaufprüfungen von Verzahnungen

Image

Geräusch und Rundlaufprüfungen von Verzahnungen

Bei der schnellen Einflanken- und Zweiflankenwälzprüfung bzw. Drehfehlerdiagnose und Geräuschprüfung von Verzahnungen, Getrieben und Antriebssträngen mit LiTW-Anlagen kann die Messung unter den Bedingungen erfolgen, wie sie beim späteren Einsatz des Prüfobjekts herrschen.
Prüfdrehzahlen und kurze Auswertezeiten lassen eine 100%-Serienkontrolle in der Produktion zu. Beim Abrollen erzeugt die Verzahnung typische, messbare Verhaltensmuster, die über akustische und/oder geometrische Sensoren erfasst und von Prüfprogrammen durch Rechenverfahren ausgewertet werden. Die Ergebnisse geben Aufschluss über die Zusammensetzung des Fehlersignals und ermöglichen so die exakte Identifikation der Fehlerursache (z.B. Klopfer, Summenteilungsfehler, Exzentrizität, Taumelfehler, Eingriffswinkelfehler). Ebenso sind Rückschlüsse auf vorhergehende Arbeitsschritte möglich, bei denen die Geometrie des Prüflings durch fehlerhafte oder falsch eingestellte Spannmittel beziehen.
  Zweiflankenwälzprüfung Einflankenwälzprüfung
  Geometrieprüfung Geräuschprüfung TAC-Prüfung
(Torsional-Acceleration-Test)
Merkmale
  • Achsabstand a ≠ const.
  • Prüfdrehzahl ~25U/min
  • Kompensation des Rundlauffehlers der Bauteilaufspannung
  • Achsabstand a ≠ const.
  • Prüfdrehzahl ~300U/min
  • Rechts- und Linkslauf wird getestet
  • Achsabstand a = const.
  • Prüfdrehzahl ~600-6000U/min
  • Prüfung unter wechselnder Last (6-23Nm)
Prüfmerkmale
  • Achsabstand a
  • Rundlauf Fr
  • Wälzsprung fi‘‘
  • Wälzabweichung Fi‘‘
  • Zweikugelmaß MdK
  • Peak
  • Rms
  • Peak/Rms
  • Peak
  • Rms
  • Peak/Rms
Sensorik
  • Linearer Wegaufnehmer
  • Nullimpuls
  • Schwingungsaufnehmer
  • Drehzahlaufnehmer
  • Drehbeschleunigungsaufnehmer
Prüfsystem LiTW Prüfprogramm Discom Rotas ZP Discom Rotas TAS
Dazu wurden neue Funktionen zur Qualitätsbewertung von Verzahnungen und Getrieben integriert. Die Anlagen analysieren das Abrollgeräusch und führen eine Einflanken- & Zweiflankenwälzprüfung/ Drehfehlerdiagnose durch, bei der Drehzahl (bis Nenndrehzahl) und Lastmoment variabel einstellbar sind. Zusätzlich wird das Zahnspiel bestimmt und der Rundlauffehler im Zweiflankenkontakt ermittelt. Defekte Zähne werden detektiert und mit einer speziellen Markiersystemen (Laser-, Farb-, Tintenstrahlmarkierungen) zur Nacharbeit markiert. Die Nacharbeit kann unmittelbar an der Prüfanlage erfolgen und das Teil anschließend wieder der Prüfung automatisch zugeführt werden. Weitere Prüfverfahren – wie z.B. Durchmesserüberwachung, Achsabstandskontrolle, etc. – können integriert werden. Die Prüfanlagen sind entweder für den verketteten vollautomatischen Betrieb bzw. für manuelle Be- und Entladung ausgelegt und verwenden gleiche Spannmittel wie vorgeschaltete Bearbeitungsmaschinen. Eine Erweiterung ist daher schnell und kostengünstig umzusetzen.

Eine Reihe namhafter Automobilhersteller und -zulieferer, bedeutende Maschinenbauunternehmen und Elektrokonzerne haben unsere Anlagen und Diagnosesysteme erfolgreich und zuverlässig im Einsatz.

Mit den ermittelten Daten der verschiedenen Verfahren werden Aussagen über die produzierte Qualität getroffen, Störquellen bzw. Fehlerverursacher (akustische Fehler, konstruktiv bedingte Schwachstellen, Montage-, Funktions- oder Fertigungsfehler und Beschädigungen) identifiziert und Qualitätsnachweise erstellt. Statistische Auswertungen erlauben es, Veränderungen und Trends des Fertigungsprozesses schon im Ansatz zu erkennen, steuern, sortieren und mit Nacharbeits- und Glättmaschinen zu korrigieren. Zahngenaue Fehler können dabei erfasst, markiert und behandelt werden. Durch Rückfluss dieser Informationen werden in besonderem Maße industrielle Fertigungsprozesse bezüglich der Produktqualität, Fertigungssicherheit und Kosteneffizienz, zeitlich und zielorientiert optimiert. Zeitintensive und teure Ausfälle werden mit Hilfe der LiTW-Anlagen rechtzeitig vermieden.

Eine Zahnradprüfung kann auf vielfältigem Wege wie z.B. durch Analyse des Geräuschverhaltens bzw. auf mechanischem Wege wie z.B. durch eine Achsabstandsmessung, Bestimmung der Drehbeschleunigung, oder durch einen Soll-Ist Vergleich der theoretischen und tatsächlichen Stellung einer Zahnradpaarung) oder aus einer Kombination aus akustischer und mechanischer Prüfverfahren erfolgen. Die Verzahnungsprüfungen basieren dabei auf Einflanken- und Zweiflanken-Wälzprüfung.

Die Zweiflanken-Wälzprüfung

Der Prüfling und das Abrollrad haben einen dynamischen Achsabstand zueinander, bei dem die beiden Komponenten in einem Zweiflankenkontakt stehen. Der Prüfling wird angetrieben und das Abrollrad fährt mit einem definierten Federdruck auf Zweiflankenkontakt mit dem Prüfling. Durch geometrische Fehler oder Beschädigungen am Prüfling bewegt sich der Prüfschlitten mit dem Abrollrad um die Länge ∆a.
Zweiflanken-Wälzprüfung
Zweiflanken-Wälzprüfung Draufsicht
Dieser Ausschlag wird für die Geometrieprüfung mit einem linearen Wegaufnehmer aufgezeichnet. Für die Geräuschprüfung ist ein Schwingungsaufnehmer auf dem Prüfschlitten montiert. Bei der Zweiflankenprüfung können sowohl einzelne Zahnräder, als auch ganze Wellen geprüft werden.
Auswertung Verzahnung

Auswertung der Verzahnungsprüfung

Prüfauswertung mit Fehlererkennung und Empfehlung
Auswertung der Geräuschprüfung mit Fehlererkennung und Ermittlung zur Korrekturmaßnahme. Mit Hilfe von Nacharbeits- und Glättstationen werden Fehler vollautomatisiert beseitigt.

Die Einflanken-Wälzprüfung

Einflanken Wälzprüfung
Der Prüfling und das Abrollrad haben einen festen Achsabstand zueinander, bei dem die beiden Komponenten in einem Einflanken-Kontakt stehen. Der Prüfling wird abermals angetrieben, und das Abrollrad wird durch einen weiteren Antrieb gebremst, um das gewünschte Drehmoment / Drehzahl –Verhältnis aufzubringen.

An der Antriebswelle des Prüflings ist ein rotierender Drehbeschleunigungsaufnehmer (TAC-Sensor) für die Prüfung montiert. Dieser nimmt die Beschleunigungsunterschiede, welche durch Teilungsfehler, Beschädigungen o.ä. entstehen, auf und wertet diese anhand der entsprechenden Software von Discom aus.
Auswertung der TAC-Prüfung – gute Verzahnung / Teil i.O.
Auswertung der TAC-Prüfung – gute Verzahnung / Teil i.O.
Auswertung der TAC-Prüfung – beschädigte Verzahnung – Teil n.i.O
Auswertung der TAC-Prüfung – beschädigte Verzahnung – Teil n.i.O
Exzentrische Verzahnung mit Tragbildfehler
Exzentrische Verzahnung mit Tragbildfehler

Optische Oberflächenprüfung

Optische Oberflächenprüfung
Mit der optischen Oberflächenprüfung werden die Messdaten aufgenommen und über eine Schnittstelle an einen Systemcontroller ausgegeben. Zusätzlich verfügt der Sensor über einen Trigger Eingang, über welchen automatische Messungen gestartet und zugeordnet werden können. Dadurch können Rattermarken und Rundheitsfehler erkannt und die die Oberflächengüte Beurteilt werden. Die Oberflächenprüfung arbeitet schnell, wartungsarm, robust und präzise.
Optische Oberflächenprüfung: Oberflächengüte und Rattermarken
Optische Oberflächenprüfung: Oberflächengüte und Rattermarken
Optische Oberflächenprüfung: Rundheitsfehler
Optische Oberflächenprüfung: Rundheitsfehler

Markier- und Kennzeichnungssysteme

Aufbringung eines Data-Matrix-Codes mit Hilfe eines Lasermarkiersystems
Um den Automatisierungsgrad zu erhöhen und die Handhabung zu verbessern, bieten wir Markier- und Kennzeichnungssysteme an. Diese dienen dazu, bestimmte Bereiche der Verzahnungen an Zahnräder und Getriebewellen zu markieren und zu klassifizieren. Insgesamt werden 4 Systeme (Laser-, Tintenstrahl-, Nadelpräge- und Farbmarkierungssystem) angeboten. Bei der Prüfung können Gut- und Schlecht-Teile optisch gekennzeichnet und die Stelle der größten Beschädigungen zahngenau markiert werden. Auch sind Imprägnierungen von einem winzig kleinen Data-Matrix-Code möglich. Mit Hilfe einer Kameraüberprüfung können dadurch alle Angaben (Geometrie-, Bauteileigenschaften, sowie Bauteil- und Chargennummern), Prüfeigenschaften und Unebenheiten der Teile wieder ausgelesen werden.