Koordinatenmesstechnik als Schlüssel- technologie der - PTB

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PTB-Mitteilungen 117 (2007), Heft 4 Themenschwerpunkt • 423 Die geometrische Spezifikation kann jedoch bei der Fertigung nur unzulänglich umgesetzt werden, wie das Beispiel eines Rechtecklochs in Bild 6 zeigt. Dadurch ergeben sich zusätzliche Beiträge zur Messunsicherheit [9][10]. 7 Zusammenfassung und Ausblick Der vorliegende Beitrag beschreibt die Untersuchung der Prüfprozesseignung von Inline-Messstationen im Karosseriebau nach der Richtlinie VDA 5 der deutschen Automobilhersteller. Dort wird als Kriterium für die Eignung eines Messprozesses für die Prüfung von Merkmalen das Verhältnis g PP = 2U PP /T der erweiterten Messunsicherheit U PP zur spezifizierten Toleranz T herangezogen. Um die vielen unterschiedlichen Einflüsse zu erfassen und berücksichtigen zu können, wird die Messunsicherheit mit Bauteilen bestimmt, die als Stichprobe laufend aus dem Fertigungsprozess entnommen und anschließend auf Koordinatenmessgeräten kalibriert werden. Speziell für die Kalibrierung von Karosseriebauteilen auf Koordinatenmessgeräten wird ein vereinfachtes Verfahren zur Bestimmung der Messunsicherheit vorgestellt. Dabei werden die lokalen Einflüsse, die bei Antastung und Erfassung der geometrischen Elemente entstehen, experimentell ermittelt, während Einflüsse, die von der Position abhängen, mit Hilfe der Längenmessabweichung rechnerisch abgeschätzt werden. Das vorgestellte Verfahren zur Untersuchung der Prüfprozesseignung basiert im Wesentlichen auf der Messung realer Bauteile. Unsicherheitseinflüsse lassen sich so auf einfache Weise kumulativ erfassen. Verfahren zur numerischen Berechnung der Unsicherheit zum Beispiel mit Hilfe der Monte Carlo Simulation setzen demgegenüber detaillierte mathematische Modelle voraus, die derzeit nicht existieren. Dafür sind weitere Untersuchungen notwendig, um die teilweise komplexen Wechselwirkungen der verschiedenen Einflussparameter zu verstehen. Für die gezielte Fragestellung müssen die einzelnen Einflüsse getrennt voneinander untersucht werden können. Dafür sind Untersuchungen erforderlich, bei denen die Messgeräte gezielt mit einzelnen Störungen beaufschlagt werden können und das Abweichungsverhalten studiert werden kann. Zu diesem Zweck plant die Physikalisch-Technische Bundesanstalt ein Referenzlabor (Bild 6), in dem Umgebungsbedingungen erzeugt werden können, wie sie auch in realen Fertigungslinien anzutreffen sind. In dem Labor sollen zeitliche Schwankungen und räumliche Gradienten der Temperatur, Schwingungen des Bodens in drei Achsen und Einwirkungen durch Luftschall simuliert werden können. Die Innenmaße sollen etwa 8 m x 5 m x 4 m betragen, die maximale Zuladung ist 15 t. Damit kann die Kammer auch mit großen und schweren Messeinrichtungen beschickt werden. Danksagung Der Beitrag umreißt u.a. die Ergebnisse des Projekts „INTRAC – Rückführbare Inline-Messtechnik im Karosseriebau“, das in Zusammenarbeit mit folgenden Unternehmen und Einrichtungen durchgeführt wurde: DaimlerChrysler AG, Werke Sindelfingen und Rastatt, Ford-Werke GmbH, Köln, LMI Technologies GmbH, Magstadt, Perceptron GmbH, München, Volkswagen AG, Wolfsburg, Dr. Wolf & Beck GmbH, Wangen, WZL – Werkzeugmaschinenlabor, Rheinisch- Westfälische Technische Hochschule, Aachen. Die Autoren danken insbesondere den beteiligten Mitarbeitern für ihre Unterstützung bei der praktischen Erprobung des Verfahrens und für ihre wertvollen Anregungen. Literatur [1] VDA Band 5, Qualitätsmanagement in der Automobilindustrie – Prüfprozesseignung. Verband der Automobilindustrie (VDA), Oberursel, (2003) [2] VDI/VDE 2617-8, Genauigkeit von Koordinatenmessgeräten – Kenngrößen und deren Prüfung – Prüfprozesseignung von Messungen mit Koordinatenmessgeräten, (2006) [3] DIN V ENV 13005, Leitfaden zur Angabe der Unsicherheit beim Messen (Guide to the expression of uncertainty in measurement (GUM), deutsche Fassung), (1999) [4] DIN EN ISO 10360-2, Geometrische Produktspezifikation (GPS) – Annahmeprüfung und Bestätigungsprüfung für Koordinatenmessgeräte (KMG) – KMG angewendet für Längenmessungen, (2002) Bild 6: Referenzlabor für produktionsnaheFertigungsmesstechnik (Prinzipbild)
424 • Themenschwerpunkt PTB-Mitteilungen 117 (2007), Heft 4 [5] DIN V 32950, Geometrische Produktspezifikation (GPS) – Übersicht (deutsche Fassung von ISO/TR 14638:1995), (1997) [6] DIN EN ISO 14253-1, Geometrische Produktspezifikationen (GPS) – Prüfung von Werkstücken und Messgeräten durch Messen – Entscheidungsregeln für die Feststellung von Übereinstimmung oder Nichtübereinstimmung mit Spezifikationen, (1999) [7] DIN ISO/TS 15530-3, Geometrische Produktspezifikation (GPS) – Verfahren zur Ermittlung der Messunsicherheit von Koordinatenmessgeräten (KMG): Anwendung von kalibrierten Werkstücken oder Normalen, (2005) [8] VDI/VDE 2617 Blatt 7, Genauigkeit von Koordinatenmessgeräten – Kenngrößen und deren Prüfung – Ermittlung der Unsicherheit von Messungen auf Koordinatenmessgeräten durch Simulation, (2006) [9] DIN EN 15396-1, Geometrische Produktspezifikation (GPS) – Grundlagen – Modell für die geometrische Spezifikation und Prüfung (deutsche Fassung von ISO/TS 17450-1:2005), (2005) [10] ISO/TS 17450-2, Geometrical Product Specifications (GPS) – General Concepts – Basic Tenets, Specifications, Operators and Uncertainties, (2002) [11] DIN EN ISO 1, Geometrische Produktspezifikation (GPS) – Referenztemperatur für geometrische Spezifikation und -prüfung, (2002) [12] Schwenke, H., Wäldele, F.: Automatische Bestimmung der Messunsicherheiten auf KMGs auf dem Weg in die industrielle Praxis, Technisches Messen 69 (2002), S. 550–557 [13] Schwenke, H., Franke, M.: Bestimmung der Unsicherheit von Messungen mit KMG – Status und Ausblick, PTB Mitteilungen 117, S. 363–371 (in diesem Heft)
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