Funktions-, Fertigungs- und Qualitätsgerechte Prüfung von Werkstücken in der modernen Fertigungstechnik

Abstract

Bei der Herstellung eines Werkstückes spielen die Begriffe geometrische Spezifikationen sowie Messen und Prüfen eine wesentliche Rolle. Die Herausforderung in der Qualitätssicherung der Werkstücke ist, dass Entwurf, Produktion, Verifizierung und Montage in der Fertigungsindustrie heutzutage in den meisten Fällen nicht nur national örtlich, sondern auch international voneinander getrennt sind, was nicht nur eine gemeinsame Sprache, sondern allem voran gemeinsame Normen erforderlich macht. In dieser Arbeit werden im theoretischen Teil die Hintergründe und die Notwendigkeit der Anwendung des ISO-GPS-Systems, das zur funktions-, fertigungs- und qualitätsgerechten Prüfung von Werkstücken notwendig ist, behandelt. Weiters wird die Bedeutung der Industrie 4.0, die Vernetzung der Fertigungsmaschinen untereinander (Digitalisierung), erläutert. Darüber hinaus werden die Einflüsse der Messunsicherheit auf die Qualität der Messergebnisse und die notwendigen statistischen Methoden zur Bestimmung der Messunsicherheit dargelegt. Es werden auch die unterschiedlichen Messinstrumente in der modernen Produktionsmesstechnik behandelt. Das Ziel des praktischen Teiles ist es, durch Messung festzustellen, ob das harmonische Getriebe ein Umkehrspiel aufweist. Um eine solche Umkehrspiel-Messung durchzuführen, wird ein linear magnetischer Inkrementalgeber eingesetzt und der Wert des Umkehrspiels gemäß ISO 230-2:2014 ermittelt. Gleichzeitig wird der Wert des Spiels mit einem Laserwinkelinterferometer ermittelt und ausgewertet und mit dem Wert des Magnetencoders verglichen. Die Ergebnisse demonstrieren, dass der linear magnetische Encoder das Umkehrspiel mit ausreichender Präzision zuverlässig messen kann, d.h. geeignet ist, die funktions-, fertigungs- und qualitätsgerechte Prüfung durchzuführen. Auf dieser Grundlage ist es empfehlenswert, das Messinstrument Magnetencoder für die Messung des Umkehrspiels einzusetzen, um zuverlässige und exakte Werte zu bekommen.

When producing a workpiece, the terms geometric specifications as well as measuring and testing play an important role. The challenge in quality control of workpieces is that design, production, verification and assembly in the manufacturing industry of today are mostly separated not only nationally but also internationally, which requires not only a common language, but above all common standards.The theoretical part of this work deals with the background and the necessity of using the ISO GPS system, which is vital for functional and productional testing of workpieces. Furthermore, the importance of Industry 4.0, the linking of production machines with each other (digitalization), is explained. In addition, the impact of measurement uncertainty on the measurement results and the necessary statistical methods for determining the measurement uncertainty are presented. The different measuring instruments in modern production measuring technology are also dealt with. The practical part of this work aims at finding out through measuring, whether the Harmonic Drive has a backlash. To carry out such a measurement of the backlash, a linear magnetic incremental encoder is used and the backlash value is determined according to ISO 230-2:2014. At the same time, the value of the backlash is determined with a laser angle interferometer, then evaluated and compared with the value of the magnetic encoder. According to the results it can be concluded that the linear magnetic encoder is able to measure backlash with sufficient accuracy and reliability, i.e. the magnetic encoder is apt to perform functional, productional testing and quality control. Based on this outcome, the use of the Magnetic Encoder measuring instrument is highly recommended to measure the backlash in order to achieve reliable and accurate values.