1. Branchenhintergrund und Herausforderungen bei der Messung
Kürzlich fragte ein Kunde: „Können Steigung, Flankenwinkel, Flankendurchmesser und Überdrahtabstand eines Miniaturgewindes in einer einzigen Aufspannung gemessen werden – ohne die Flanke zu berühren?“ Diese scheinbar einfache Anfrage birgt drei branchenweite Probleme: Flankenverdeckung und -verzerrung, Beschädigung durch berührungslose Messung und Parameter, die auf mehrere Messgeräte verteilt sind. Um diese Herausforderung zu meistern, nutzt die optische Wellenmessmaschine der DSMY-Serie von DILAMA einen um ±18° neigbaren optischen Strahlengang, um den Steigungswinkel anzupassen und so eine vollständige, berührungslose Gewindemessung in einer einzigen Aufspannung zu ermöglichen.
Gewinde sind die am weitesten verbreiteten Übertragungs- und Befestigungselemente in der mechanischen Fertigung – von Automobilbefestigungen und medizinischen Knochenschrauben bis hin zu Miniatur-Gewindespindeln, Schneckengetrieben und den Planetenrollengewindetrieben, die das Herzstück moderner humanoider Roboter bilden. Die Genauigkeit aller Parameter eines Gewindebauteils bestimmt direkt die Passgenauigkeit, den Wirkungsgrad der Kraftübertragung und die Lebensdauer. Die spiralförmige Geometrie eines Gewindes stellt jedoch die gemeinsame technische Herausforderung für optische und taktile Messungen dar, und herkömmliche Methoden stoßen bei miniaturisierten, hochpräzisen Gewinden an ihre Grenzen.
Flankenverdeckung und -verzerrung machen Flankenwinkel und Wurzelprofil unmessbar. Der Helixwinkel führt dazu, dass sich die Flankenwände bei einem festen, senkrechten optischen Pfad gegenseitig verdecken. Dadurch lassen sich Profile wie Flankenwinkel und Wurzelradius nur schwer klar abbilden, was die Messwerte für Teilung, Steigung und Teilungsdurchmesser verfälscht. Optische Projektoren und Werkzeugmachermikroskope können das Flankenprofil nicht vollständig darstellen und sind auf manuelle Fokussierung angewiesen, wodurch Abweichungen im Mikrometerbereich schrittweise verstärkt werden.
Die taktile Messung von Miniatur- und Weichgewinden ist anfällig für Beschädigungen und auf einen einzigen Parameter beschränkt. Gewindelehren, die Dreidrahtmethode und Gewindemikrometer berühren die Flanke direkt und verursachen dadurch leicht Kratzer und Verformungen an Miniatur-, beschichteten oder Weichgewinden. Darüber hinaus erfasst eine einzelne Lehre nur einen Parameter – die Lehre, die den Flankenwinkel misst, kann ihn nicht erfassen, und die Lehre, die die Steigung misst, kann den Gewindeüberstand nicht bestimmen.
2. Lösung: DSMY-Serie
Die DSMY-Serie ist die optische Wellenmessmaschine von DILAMA für miniaturisierte rotierende Körper und Gewindegetriebekomponenten mit einem Messbereich von 220 × 30 mm . Dank einer Reihe von Kerntechnologien ermöglicht sie die vollständige optische Gewindemessung in einer einzigen Aufspannung.
±18° neigbarer optischer Pfad
Der optische Pfadwinkel passt sich dynamisch dem Helixwinkel an, sodass die Flanke ohne Verdeckung oder Projektionsverzerrung abgebildet wird und Flankenwinkel und Wurzelprofil klar wiedergegeben werden. Dies ermöglicht die präzise Messung von Teilung, Steigung, Flankenwinkel, Zahnprofil, Teilungsdurchmesser und Überdrahtabstand in einem einzigen Durchgang – und ersetzt die Einzelmessung an mehreren Messgeräten.
Bi-telezentrische Optik + 25-Megapixel-Flächenabtastkamera
Die Kamera scannt in einer einzigen Umdrehung über 1000 unabhängige Kreise und schließt die Messung innerhalb weniger Sekunden mit gleichbleibender Punktdichte ab. Die Kantenerkennung im Subpixelbereich ermöglicht eine Erkennung im 0,1-µm-Bereich und liefert mit einer Auflösung von 0,0001 mm eine Durchmesser-Messgenauigkeit von 0,9 + D/100 µm .
Granit-Maschinengehäuse + Haycise-Datenschleife
Der Granitsockel und die Granitsäule weisen einen Wärmeausdehnungskoeffizienten von nur 4,6 × 10⁻⁶/°C auf, wodurch Mikroverformungen minimiert und langfristige, wiederholbare und hochpräzise Messungen ermöglicht werden. Die Daten werden automatisch archiviert und manipulationssicher gespeichert. Dies unterstützt die SPC-Prozessanalyse und die Integration in MES/Q-DAS-Systeme. Berichte werden in den Formaten PDF, DFQ und CSV bereitgestellt.
3. Ergebnisse der Umsetzung
Präzision. Der um ±18° neigbare optische Strahlengang eliminiert Flankenverdeckung und Verzerrungen, sodass Steigung, Leitungslänge, Flankenwinkel, Steigungsdurchmesser und Drahtabstand in einer einzigen Klemmung gemessen werden – mit einer Durchmessermessgenauigkeit von 0,9 + D/100 μm und einer Subpixel-Erkennung im 0,1-μm-Bereich. Die Ergebnisse sind reproduzierbar und rückführbar.
Effizienz. Eine einzige Klemmung und wenige Sekunden genügen für eine vollständige Parametermessung. Dadurch entfällt die aufwendige Rotation mehrerer Messgeräte und Stationen mit Dreileitermessung, optischen Projektoren und Koordinatenmessgeräten – die Einzelteilprüfung verkürzt sich von Minuten auf Sekunden. Ein Barcode-Scan mit nur einem Fingertipp schaltet die Programme ohne erneutes Einrichten der Vorrichtung um und eignet sich somit ideal für die Kleinserienfertigung mit unterschiedlichen Bauteilvarianten.
