In der Qualitätssicherung werden je nach Aufgabenstellung unterschiedliche Systeme und Verfahren zur Bauteilprüfung eingesetzt. Es muss dabei geprüft werden, ob Einzelteile und Zusammenbauten in Ordnung sind und sowohl in der Anlaufphase als auch der Serienfertigung in großer Stückzahl passgenau gefügt werden können. Im Vorrichtungsbau wird u.a. zwischen Meisterböcken, Cuben, Datenkontrollmodellen und Lehren unterschieden.
Maren VortischHorst Witte GerätebauBleckede
Diese Vorrichtungsarten können schnell und präzise mit dem Alufix Baukasten erstellt werden. Das System besteht aus ca. 1500 Standardkomponenten, die in den Rastermaßen 16, 25, 40 und 50mm erhältlich sind. Durch die typischen Bohrungen lassen sich die aus hochfestem Aluminium gefertigten Teile beliebig zusammenfügen. Hauptbestandteile des Systems sind Grundplatten, Quader, Aufsatzteile, Verbindungs- und Verstellelemente, Prismen, Winkel und Schraubböcke.
Die Vorrichtungskonstruktion wird durch eine im CATIA-Standard arbeitende Software unterstützt um kompliziert geformte Teile entsprechend der spezifischen Messaufgaben optimal zu fixieren und die dafür ideale Teilekombination auszuwählen.
Die 3D-Konstruktion mit der Alufix-Teilebibliothek Fixmes zeigt bereits im Vorfeld der Vorrichtungsmontage den Bedarf einzelner Komponenten. Stücklisten und Montagepläne erleichtern und verkürzen die Vorrichtungserstellung.
Universelle multifunktionelle Umriss- und Bündigkeitslehre
Für die Prüfung der Türen einer Limousine fertigte Witte eine Umriss- und Bündigkeitslehre. Auf dieser Vorrichtung erfolgt eine Prüfung der Werkstückkonturen. Es wird dabei ermittelt, inwieweit sich die Werkstückmaße innerhalb der vorgegebenen Toleranz bewegen.
Im vorliegenden Anwendungsfall bestand die Aufgabe, mit Hilfe einer Umriss- und Bündigkeitslehre vier PKW-Türen einzeln und zusammen aufnehmen und messen zu können. Geprüft werden müssen zum Beispiel Falzkontur, Verdrehung, Scharnieranschraubflächen und Vorspannung der PKW-Türen.
Bei dieser Umriss- und Bündigkeitslehre kamen unterschiedlichen Komponenten des Alufix-Programms zum Einsatz, nämlich Sandwichplatten, Alufix Light-Quader, Abstimmblöcke, Posifix.
Feinabstimmung auf kleinstem Raum
Den Grundkörper bilden zwei rechtwinklig in Form eines umgedrehten Ts angeordnete Sandwichplatten.
Davon bildet eine die Vorrichtungsbasis, während die zweite zusammen mit Alufix-Adaptionen der Werkstückaufnahme dient. Die Sandwichplatten bestehen aus Aluminium-Deckplatten und einer Sandwicheinlage in Form von Alu-Rohren. Die Belastbarkeit beträgt 500 Kilogramm pro Quadratmeter. Die vertikale Sandwichplatte ist in Teilbereichen mit einem Raster zur Aufnahme der Werkstückadaptionen versehen. Die Adaptionen bestehen aus Komponenten des Alufix-Systems und speziell gefertigten Passstücken.
Aus dem Repertoire an Einzelkomponenten werden mit Hilfe der Konstruktionssoftware Alufix-Experte die für die Werkstückfixierung geeigneten Adaptionen erstellt. In diesem Fall kamen Alufix-Komponenten mit dem Raster 40 zum Einsatz. Gewählt wurden zur Gewichtseinsparung die aus stranggepressten hochfestem Aluminium hergestellten Quader Alufix-Light 80x80mm. An diese Quader werden Abstimmblöcke zum Toleranzausgleich montiert. Sie ermöglichen auch auf kleinstem Raum eine Feinabstimmung; in allen drei Richtungen steht ein Verfahrweg von jeweils +/- 1,5mm zur Verfügung. Zeitaufwendige Nacharbeiten der sich anschließenden Pass- und Anlagestücke oder komplette Neumontagen der Rahmenkonstruktionen können dadurch vermieden werden. Die kompakte Bauweise des Abstimmblockes erlaubt den Einsatz auch bei sehr beengten Platzverhältnissen.
Darüber hinaus helfen die Abstimmblöcke mögliche Differenzen zur Basis der Koordinatenmessmaschinen auszugleichen. An die Abstimmblöcke schließt sich die in mehrere Segmente aufgeteilte Anschlusskontur zur Aufnahme der Türen an. Diese theoretische Umriss- und Bündigkeitskontur wurde anhand der Werkstückdaten in CAD konstruiert und in Form eines generierten NC-Programms an die Bearbeitungszentren zur Fräsbearbeitung übertragen.
In diesen Konturrahmen werden die Werkstücke zur Prüfung der Maßhaltigkeit eingelegt. Um Fahrer- und Fondtür auch einzeln messen zu können, ist die umlaufende Formkontur mit einer B-Säule versehen, welche bei dieser Pkw-Karosserie die Anlage zwischen Fahrer- und Fondtür bildet. Die Umriss- und Bündigkeitslehre besteht aus einer zweiteiligen Formkontur welche die B-Säule theoretisch darstellt, damit je nach Bedarf Fahrer- oder Fondtür einzeln fixiert werden können. Wird nur eine Tür gehalten, wird die entsprechende B-Säulenkontur nach innen geschwenkt.
Zur Prüfung der Passgenauigkeit von Fahrer- und Fondtür zueinander werden beide B-Säulenkonturen nach innen geschwenkt.
Von außen werden die Werkstücke durch am Konturrahmen angebrachte Teileanlagen gehalten.
Von innen sorgen Werkstückspanner für die korrekte Position der Bauteile.
Dreidimensionales Bezugssystem
Zur Aufnahme und Positionierung der Spannelemente, welche die Werkstücke von innen halten, wurden Elemente des Posifix-Systems eingesetzt. Dieses 3-dimensionale Gelenkarmsystem dient als Verbindung zwischen Vorrichtung und Spanner. Durch Anziehen nur einer Schraube greifen die Verzahnungen ineinander und der Formschluss ist hergestellt. Müssen Komponenten in eine andere Position gebracht werden, kann durch Lösen der Schraubverbindung ein anderer Winkel eingestellt werden. Differentialscheiben ermöglichen fein abgestufte Winkelverstellungen.
Sowohl Fahrzeug- als auch Vorrichtungskonstruktion arbeiten mit einem dreidimensionalen Bezugssystem. Dieses Fahrzeugkoordinatennetz entspricht einer räumlichen Aufteilung des Fahrzeugs in Würfel, deren Kantenlänge 100mm beträgt.
Entsprechend bewegen sich sowohl Aussenabmessungen der Profile als auch die Lochreihen der Rasterbohrungen in X-, Y- und Z-Ebene des Netzplanes.
Beplankungs-, Spann- und Referenzpunkte liegen auf engstem Raum zusammen. An der Umlaufkontur einer einzelnen Tür befinden sich ca. 30 Messpunkte wobei am Fensterschacht zusätzlich eine Konturnachbildung mit weiteren Messpunkten liegt. Die Messpunkte sind auf der Umlaufkontur gekennzeichnet. Mittels eines Spaltmessgerätes werden Stichprobenmessungen während der Serienfertigung durchgeführt.
Auf der gegenüberliegenden Vorrichtungsseite ist die Messaufnahme spiegelbildlich gestaltet. Somit können auf dieser Vorrichtung – je nach Bedarf – ein, zwei, drei oder vier Türen gehalten werden.
Die beschriebene Ausführung ist besonders kompakt, stabil und platzsparend. Das geringe Eigengewicht wird nicht zuletzt durch die dem Fahrzeug nachempfundene Kontur der Sandwichplatte erreicht.
Darüber hinaus ist gerade bei großflächigen Werkstücken wie zum Beispiel einer Aluminiumvollkarosse der Einsatz gleicher Materialien für Werkstück und Vorrichtung optimal. Aufgrund der gleichen Ausdehnungskoeffizienten haben geringe Temperaturschwankungen kaum Auswirkungen auf die Messergebnisse.
Alufix ist ein flexibel einsetzbares, modulares Spannsystem, welches die Aufnahme jeglicher Werkstückformen- und -dimensionen ermöglichst. Immer wieder neu auftretende Spannaufgaben haben zu einer kontinuierlichen Weiterentwicklung des Baukastens geführt.
Das System wird vorrangig in der Qualitätssicherung für Messaufnahmen und Kontrollvorrichtungen eingesetzt. Darüber hinaus findet es Anwendung im Prototypenbau, der Stereolithografie, in Design-Abteilungen sowie als Schweiss- und Montagevorrichtungen.
Die Vorteile des Baukastens sind:
– Geringes Gewicht, nur ein Drittel gegenüber Stahl
– Korrosionsfrei
– Hohe Genauigkeit aller Einzelteile
– Vorrichtungen lassen sich reproduzierbar sehr genau wieder aufbauen
– Ohne lange Vorbereitungszeit kann sofort mit dem System gearbeitet werden
– Teilebibliothek in CAD verfügbar
Weitere Informationen A QE 401
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