Schnelle optische Drallmessung

Zusammenfassung Um die Dichtheit einer drehenden Welle ohne Leckage oder Trockenlaufen sicherzustellen, muss die Wellenoberfläche im Dichtungsbereich drallfrei sein. Drall ist eine Oberflächenstruktur, die die Rauheit der Wellenoberfläche wie eine mikroskopische Schraubenstruktur überlagert und somit zu einem Öltransport führt. Schneidet man die Drallstruktur in axialer Richtung, so besitzt sie die Form einer periodischen Welligkeit. Durch angepasste kohärente Beleuchtung der Wellenoberfläche kann die Drallstruktur im reflektierten Licht deutlich visualisiert werden. Der angepasste Beleuchtungsprozess wirkt wie ein optischer Filter, der das optische Rauschen der Rauheitsstrukturen im reflektierten Streulicht reduziert und die Lichtbeugung an der Drallstruktur verstärkt anregt. Es entsteht innerhalb der reflektierten Streulichtverteilung ein deutliches Beugungsmuster. Mit Hilfe eines rigorosen Beugungsmodells berechnen wir die gemessenen Beugungseffizienzen in bester Näherung und bestimmen somit die Periodenlänge und Dralltiefe der Drallstruktur. Wir stellen ein Streulichtmessgerät vor, das schnell und reproduzierbar Drallstrukturen auf Wellenoberflächen ermittelt. Anhand von produktionstypischen Wellenoberflächen mit unterschiedlichen Drallstrukturen testen wir diese optische Drallmessung und vergleichen die Ergebnisse mit taktilen Messungen. Es werden die Grenzen des optischen Messverfahrens diskutiert und die zukünftigen Entwicklungsschritte aufgezeigt.