Skip to main content
Top

2023 | OriginalPaper | Chapter

Function-Orientated Adaptive Assembly of Micro Gears Based on Machine Learning

Authors : V. Schiller, G. Lanza

Published in: Production at the Leading Edge of Technology

Publisher: Springer International Publishing

Activate our intelligent search to find suitable subject content or patents.

search-config
loading …

Abstract

The complexity of products is increasing and key functions can often only be realized by using micro components. The requirements of high-precision components often reach technological manufacturing limits. This is of particular importance for micro components with complex geometries, such as micro gears, where manufacturing deviations are relatively large compared to the component size and therefore have a large influence on the functional characteristics of the assembled product. In this paper, an approach is presented to predict and optimize the functional characteristics of assembled micro gear pairs in terms of Noise, Vibration and Harshness (NVH), based on optical in-line measurements of the entire topography of the gears. The overall quality is optimized by individually selecting the gears to be assembled with regard to minimising predefined NVH parameters. For implementation, a large number of possible combinations must be predicted. It is proposed to develop a meta-model with machine learning (ML) methods, which enables the near-real-time prediction of the NVH parameters of micro gear pairs, based on the optical in-line measurements.

Dont have a licence yet? Then find out more about our products and how to get one now:

Springer Professional "Wirtschaft+Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft+Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 102.000 Bücher
  • über 537 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Maschinenbau + Werkstoffe
  • Versicherung + Risiko

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Springer Professional "Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 67.000 Bücher
  • über 390 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Maschinenbau + Werkstoffe




 

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Springer Professional "Wirtschaft"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 67.000 Bücher
  • über 340 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Versicherung + Risiko




Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Literature
1.
go back to reference Arndt, O., Hennchen, S.: Wertschöpfungs-und Wettbewerberanalyse für den Spitzen-cluster. MicroTEC Südwest 8 (2011) Arndt, O., Hennchen, S.: Wertschöpfungs-und Wettbewerberanalyse für den Spitzen-cluster. MicroTEC Südwest 8 (2011)
2.
go back to reference Slatter, R.: Mikroantriebe für präzise Positionieranwendungen. Antriebstechnik 42(6) (2003) Slatter, R.: Mikroantriebe für präzise Positionieranwendungen. Antriebstechnik 42(6) (2003)
3.
go back to reference VDI 2731: Microgears—Basic Principles. Beuth Verlag, Berlin (2014) VDI 2731: Microgears—Basic Principles. Beuth Verlag, Berlin (2014)
4.
go back to reference Lanza, G., Haefner, B., Kraemer, A.: Optimization of selective assembly and adaptive manufacturing by means of cyber-physical system based matching. CIRP Ann. 64(1), 399–402 (2015)CrossRef Lanza, G., Haefner, B., Kraemer, A.: Optimization of selective assembly and adaptive manufacturing by means of cyber-physical system based matching. CIRP Ann. 64(1), 399–402 (2015)CrossRef
5.
go back to reference Lanza, G.: Resilient production systems by intelligent loop control. In: Excellezenzcluster Integrative Produktionstechnik für Hochlohnländer. Aachen (2016) Lanza, G.: Resilient production systems by intelligent loop control. In: Excellezenzcluster Integrative Produktionstechnik für Hochlohnländer. Aachen (2016)
6.
go back to reference Dantan, J.-Y., Eifler, T.: Tolerance allocation under behavioural simulation uncertainty of a multiphysical system. CIRP Ann. 70(1), 127–130 (2021)CrossRef Dantan, J.-Y., Eifler, T.: Tolerance allocation under behavioural simulation uncertainty of a multiphysical system. CIRP Ann. 70(1), 127–130 (2021)CrossRef
7.
go back to reference DIN 21771: Zahnräder, Zylinderräder und Zylinderradpaare mit Evolventenverzahnung – Begriffe und Geometrie. Beuth Verlag, Berlin (2014) DIN 21771: Zahnräder, Zylinderräder und Zylinderradpaare mit Evolventenverzahnung – Begriffe und Geometrie. Beuth Verlag, Berlin (2014)
8.
go back to reference VDI 2607: Rechnerunterstützte Auswertung von Profil- und Flankenlinienmessungen an Zylinderrädern mit Evolventenprofil. Beuth Verlag, Berlin (2000) VDI 2607: Rechnerunterstützte Auswertung von Profil- und Flankenlinienmessungen an Zylinderrädern mit Evolventenprofil. Beuth Verlag, Berlin (2000)
9.
go back to reference VDI 2608: Einflanken- und Zweiflanken-Wälzprüfung an Zylinderrädern, Kegelrädern, Schnecken und Schneckenrädern Handbuch Messtechnik II. Beuth Verlag (2001) VDI 2608: Einflanken- und Zweiflanken-Wälzprüfung an Zylinderrädern, Kegelrädern, Schnecken und Schneckenrädern Handbuch Messtechnik II. Beuth Verlag (2001)
10.
go back to reference Wagner, R., Haefner, B., Lanza, G.: Function-oriented quality control strategies for high precision products. Procedia CIRP 75, 57–62 (2018)CrossRef Wagner, R., Haefner, B., Lanza, G.: Function-oriented quality control strategies for high precision products. Procedia CIRP 75, 57–62 (2018)CrossRef
11.
go back to reference Mease, D., Nair, V., Sudjianto, A.: Selective assembly in manufacturing: statistical issues and optimal binning strategies. Technometrics 46 (2004) Mease, D., Nair, V., Sudjianto, A.: Selective assembly in manufacturing: statistical issues and optimal binning strategies. Technometrics 46 (2004)
12.
go back to reference Colledani, M., et al.: Design and management of manufacturing systems for production quality. CIRP Ann. 63(2), 773–796 (2014)CrossRef Colledani, M., et al.: Design and management of manufacturing systems for production quality. CIRP Ann. 63(2), 773–796 (2014)CrossRef
13.
go back to reference Schmitt, R., Niggemann, C., Isermann, M., Laass, K., Matuschek, N.: Cognition-based self-optimisation of an automotive rear-axle-drive production process. J. Mach. Eng. 10(3), 68–77 (2010) Schmitt, R., Niggemann, C., Isermann, M., Laass, K., Matuschek, N.: Cognition-based self-optimisation of an automotive rear-axle-drive production process. J. Mach. Eng. 10(3), 68–77 (2010)
14.
go back to reference Tsutsumi, D., et al.: Towards joint optimization of product design, process planning and production planning in multi-product assembly. CIRP Ann. 67(1), 441–446 (2018)CrossRef Tsutsumi, D., et al.: Towards joint optimization of product design, process planning and production planning in multi-product assembly. CIRP Ann. 67(1), 441–446 (2018)CrossRef
15.
go back to reference Tan, H.Y., Wu, C.F.: Generalized selective assembly. IIE Trans. 44(1), 27–42 (2011)CrossRef Tan, H.Y., Wu, C.F.: Generalized selective assembly. IIE Trans. 44(1), 27–42 (2011)CrossRef
16.
go back to reference Ebrahimi, D.: Integrated quality and production logistic performance modeling for selective and adaptive assembly systems, Ph.D. Thesis, Politecnico di Milano (2014) Ebrahimi, D.: Integrated quality and production logistic performance modeling for selective and adaptive assembly systems, Ph.D. Thesis, Politecnico di Milano (2014)
17.
go back to reference Meyer, A., et al.: Concept for magnet intra logistics and assembly supporting the improvement of running characteristics of permanent magnet synchronous motors. Procedia CIRP 43, 356–361 (2016)CrossRef Meyer, A., et al.: Concept for magnet intra logistics and assembly supporting the improvement of running characteristics of permanent magnet synchronous motors. Procedia CIRP 43, 356–361 (2016)CrossRef
18.
go back to reference Berthold, B., Hierlwimmer, P.: Vorhersage und Analyse von Getrieberasseln. ATZ Automobiltechnische Zeitschrift 118(9), 60–65 (2016)CrossRef Berthold, B., Hierlwimmer, P.: Vorhersage und Analyse von Getrieberasseln. ATZ Automobiltechnische Zeitschrift 118(9), 60–65 (2016)CrossRef
19.
go back to reference Wu, D., Yan, P., Guo, Y., Zhou, H., Chen, J.: A gear machining error prediction method based on adaptive Gaussian mixture regression considering stochastic disturbance. J. Intell. Manuf. 1–19 (2021) Wu, D., Yan, P., Guo, Y., Zhou, H., Chen, J.: A gear machining error prediction method based on adaptive Gaussian mixture regression considering stochastic disturbance. J. Intell. Manuf. 1–19 (2021)
20.
go back to reference Denecke, J.: Rotierende Labyrinthdichtungen mit Honigwabenanstreifbelägen: Untersuchung der Wechselwirkung von Durchflussverhalten, Drallverlauf und Totaltemperaturänderung. Ph.D. Thesis, Universität Karlsruhe (2008) Denecke, J.: Rotierende Labyrinthdichtungen mit Honigwabenanstreifbelägen: Untersuchung der Wechselwirkung von Durchflussverhalten, Drallverlauf und Totaltemperaturänderung. Ph.D. Thesis, Universität Karlsruhe (2008)
21.
go back to reference Klocke, F., Brecher, C.: Zahnrad- und Getriebetechnik. Auslegung - Herstellung - Untersuchung - Simulation. Hanser, München (2017) Klocke, F., Brecher, C.: Zahnrad- und Getriebetechnik. Auslegung - Herstellung - Untersuchung - Simulation. Hanser, München (2017)
22.
go back to reference Gauder, D., Wagner, R., Gölz, J., Häfner, B., Lanza, G.: Funktionsorientierte Qualitätssicherung von Mikrozahnrädern hinsichtlich des Geräuschverhaltens.tm. Technisches Messen 86(9), 469–477 (2019) Gauder, D., Wagner, R., Gölz, J., Häfner, B., Lanza, G.: Funktionsorientierte Qualitätssicherung von Mikrozahnrädern hinsichtlich des Geräuschverhaltens.tm. Technisches Messen 86(9), 469–477 (2019)
23.
go back to reference Gauder, D., Gölz, J., Biehler, M., Diener, M., Lanza, G.: Balancing the trade-off between measurement uncertainty and measurement time in optical metrology using design of experiments, meta-modelling and convex programming. CIRP J. Manuf. Sci. Technol. 35, 209–216 (2021)CrossRef Gauder, D., Gölz, J., Biehler, M., Diener, M., Lanza, G.: Balancing the trade-off between measurement uncertainty and measurement time in optical metrology using design of experiments, meta-modelling and convex programming. CIRP J. Manuf. Sci. Technol. 35, 209–216 (2021)CrossRef
24.
go back to reference Schiller, V., Gauder, D., Gölz, J., Bott, A., Wannenwetsch, M., Lanze, G.: Generation of artificial learning data to train functional meta-models of micro gears. In: 17th CIRP CAT Conference, Metz (2022) Schiller, V., Gauder, D., Gölz, J., Bott, A., Wannenwetsch, M., Lanze, G.: Generation of artificial learning data to train functional meta-models of micro gears. In: 17th CIRP CAT Conference, Metz (2022)
25.
go back to reference Schmitt, R., Pfeifer, T., Naplerala, A.: 3D-Abweichungsanalyse komplexer Zahnflankengeometrien: Die Spreu vom Weizen trennen. QZ Qualität und Zuverlässigkeit 50(10), 89–91 (2005) Schmitt, R., Pfeifer, T., Naplerala, A.: 3D-Abweichungsanalyse komplexer Zahnflankengeometrien: Die Spreu vom Weizen trennen. QZ Qualität und Zuverlässigkeit 50(10), 89–91 (2005)
26.
go back to reference Goch, G., Ni, K., Peng, Y., Guenther, A.: Future gear metrology based on areal measurements and improved holistic evaluations. CIRP Ann. 66(1), 469–474 (2017)CrossRef Goch, G., Ni, K., Peng, Y., Guenther, A.: Future gear metrology based on areal measurements and improved holistic evaluations. CIRP Ann. 66(1), 469–474 (2017)CrossRef
Metadata
Title
Function-Orientated Adaptive Assembly of Micro Gears Based on Machine Learning
Authors
V. Schiller
G. Lanza
Copyright Year
2023
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-031-18318-8_52

Premium Partners