Stator/Rotor Lamination Maßprüfung: CMM vs. Vision vs. Lehren

Wichtigste Erkenntnisse

• CMM-Prüfung verwenden wenn Sie rückführbare GD&T-Daten, Bezugsbeziehungen, Konzentrizität von Bohrung zu Außendurchmesser, Ebenheit, Parallelität, Rundlaufstudien, Erstmusterprüfung, PPAP-Nachweise oder Cpk-Analysen benötigen.
• Sichtprüfung verwenden wenn Sie schnelle 2D-Profilprüfungen auf Schlitze, Zähne, Kerben, Magnettaschen, Grattrends, Schichtversatz oder Orientierungsfehler benötigen.
• Funktionale Messgeräte verwenden wenn die Produktionsfrage einfach ist: Passt der Rotor auf die Welle, passt der Stator auf das Gehäuse, passt der Magnet hinein, passt die Wicklung durch den Schlitz?

Für Stator- und Rotorlamellenpakete, ist der stärkste Inspektionsplan selten CMM vs. Bildverarbeitung vs. Messgeräte. Normalerweise ist es CMM plus Bildverarbeitung plus Messgeräte, Jede Methode ist dem richtigen Merkmal und der richtigen Produktionsstufe zugeordnet.

Warum die Laminatstapelprüfung keine normale Maßkontrolle ist

Ein Laminierungsstapel ist nicht nur ein Metallteil mit einer Höhe, einer Bohrung und einem Außendurchmesser.

Es handelt sich um Hunderte von dünnen Elektroblechen, die sich wie ein einziges Bauteil verhalten. Meistens. Nicht perfekt.

Dieses kleine Detail ist wichtig. Ein Stapel kann die Höhenprüfung bestehen und trotzdem nicht zusammengebaut werden, weil die Höhe keine Lagenverschiebung, Gratbildung, Stirnflächenwellen, Schräglauffehler oder das Verhältnis von Bohrung zu Außendurchmesser erkennen lässt. Ein Rotor kann bei einer einfachen OD-Prüfung akzeptabel aussehen, aber dennoch Luftspaltabweichungen aufweisen. Ein Stator kann eine einfache Messung der Schlitzbreite bestehen und dennoch Probleme beim Einsetzen der Wicklungen verursachen.

Das ist der Grund Prüfung der Abmessungen des Statorpakets und Rotorlamellenprüfung mehr als eine Messmethode benötigen.

Die Inspektionsmethode sollte sich an der Fehlerart orientieren:

• Luftspaltvariation
• Einschubwiderstand der Wicklung
• Probleme mit dem Spiel der Haarnadel-Statorschlitze
• Verklemmung der Magnettasche
• Probleme beim Einpressen der Welle
• Probleme mit dem Gehäuse
• Unwucht des Rotors
• Stapelhöhenabweichung
• Ebenheits- und Parallelitätsfehler
• Lagenversatz nach dem Stapeln
• Verformung nach dem Schweißen, Kleben oder Verriegeln

Ein sauberer Inspektionsplan beginnt dort. Nicht bei der Maschine.

CMM vs. Vision vs. Messgeräte: schneller Vergleich

Ein KMG liefert einen besseren Dimensionsnachweis. Vision gibt Geschwindigkeit. Lehren geben Funktionssicherheit.

Keinem von ihnen sollte alles abverlangt werden.

Wann wird die CMM-Prüfung für Stator- und Rotorbleche eingesetzt?

Die CMM-Prüfung ist die richtige Wahl, wenn das Merkmal eine Bezugsbeziehung hat oder wenn das Messergebnis die Qualitätsdokumentation unterstützen muss.

Verwenden Sie CMM für:

• Bohrungsdurchmesser und Rundheit
• OD-Größe und Kreisform
• Konzentrizität von Bohrung zu Außendurchmesser
• Position der Schlitze, Löcher, Kerben und Magnettaschen
• Ebenheit und Parallelität der Stapelflächen
• Rundlaufgeometrie des Rotors
• Überprüfung der Statorgehäuse-Bezugspunkte
• Überprüfung des Schrägwinkels
• Erste Artikelprüfung
• PPAP- und APQP-Maßnachweis
• Prozessfähigkeitsstudien wie Cp und Cpk

Die CMM-Prüfung ist besonders nützlich, wenn die Zeichnung GD&T. Position, Ebenheit, Profil, Rechtwinkligkeit, Parallelität und Rundlauf erfordern eine Messstrategie, die die Bezugsstruktur berücksichtigt. KMGs werden in der Regel durch Abnahme- und Nachprüfverfahren wie die ISO 10360-Reihe bewertet, die die Leistungsprüfung von Koordinatenmessgeräten abdeckt.

Die CMM-Prüfung kann jedoch irreführend sein, wenn der Lamellenstapel nicht in demselben Zustand wie die reale Baugruppe befestigt ist.

Ein Stapel in freiem Zustand kann anders messen als ein eingespannter Stapel. Ein geschweißter Stapel kann sich nach der Wärmezufuhr verschieben. Ein geklebter Stapel kann sich nach dem Aushärten verändern. Ein eingepresster Rotorkern verhält sich möglicherweise nicht wie der zuvor gemessene lose Stapel.

Die CMM-Frage ist also nicht einfach:

Was ist die Dimension?

Das ist es:

Welches ist die Dimension unter der Bedingung, auf die es ankommt?

Bei der Bearbeitung von EV-Fahrmotoren wird das KMG häufig als Referenzmethode für die Validierung, Korrelation und Ursachenanalyse eingesetzt. Es muss nicht immer jedes Teil in jeder Minute geprüft werden. Das wäre oft zu langsam und zu teuer. Sie gehört dorthin, wo es auf die Messtiefe ankommt.

Wann wird die Sichtprüfung eingesetzt?

Die Sichtprüfung ist am stärksten, wenn das Merkmal sichtbar, kantenbasiert und mehrfach wiederholt ist.

Das beschreibt viele Merkmale der Laminierung.

Verwenden Sie die Sichtprüfung für:

• Stator-Nutprofil
• Breite des Zahns
• Geometrie der Zahnspitze
• Öffnung des Schlitzes
• Geometrie der Rotortaschen des Magneten
• Standort der Brücke
• Kühlungslöcher
• Keilnuten und Orientierungskerben
• Erkennung von Grattrends
• Lagenversatz an der Stapelfläche
• Erkennung fehlender oder verdrehter Laminierung
• 100% Prüfung von gestanzten Blechen

Ein Bildverarbeitungssystem misst, indem es Bilder aufnimmt, Kanten erkennt und die Pixeldaten durch Kalibrierung in dimensionale Ergebnisse umwandelt. Die Methode hängt in hohem Maße von der Beleuchtung, der Optik, der Fokussierung, der Positionierung der Teile, dem Kontrast und den Regeln für die Kantenerkennung ab; diese Faktoren sind von zentraler Bedeutung für eine gute Praxis bei der Messung von Bilddaten.

Hier gehen viele Inspektionsprojekte schief.

Eine Kamera misst das Teil nicht direkt. Sie misst das Bild des Teils. Dieses Bild kann sich aufgrund von Öl, Beschichtungsglanz, Gratschatten, Kantenüberschlag, Vibration, Teileneigung oder Beleuchtungsabweichung ändern.

Bei Laminatstapeln funktioniert die Sichtprüfung am besten, wenn der Prüfplan dies vorsieht:

• Gegenlicht, Frontlicht oder schräges Licht
• Feste Belichtung und Verstärkung
• Objektiv und Arbeitsabstand
• Kalibrierungsartefakt und Kalibrierungsintervall
• Regel zur Kantenerkennung
• Methode zur Lokalisierung von Teilen
• Zulässige Neigung des Teils
• Korrelation gegen CMM oder Urmuster
• Studie zur Wiederholbarkeit und Reproduzierbarkeit

Die Bildverarbeitung ist in der Regel die beste Wahl für Hochfrequenzprüfungen. Sie kann Trends frühzeitig erkennen: Zahnbreitendrift, Schlitzformverschiebung, Taschenkantenverschiebung oder falsche Laminatausrichtung.

Für 3D-Beziehungen reicht das Sehvermögen jedoch nicht immer aus. Es kann sein, dass es die Oberseite klar sieht und trotzdem das interne Stapelverhalten verpasst.

Wann werden Funktionsmessgeräte verwendet?

Messgeräte sind nicht altmodisch. Schlechte Messgeräte sind altmodisch.

Ein gutes Funktionsmessgerät beantwortet eine Produktionsfrage in der gleichen Sprache wie die Montage:

• Passt die Welle?
• Passt das Gehäuse?
• Wird der Magnet eingesetzt?
• Passt die Wicklung?
• Sitzt der Stapel richtig?
• Sitzt die Kerbe richtig?
• Liegt die Stapelhöhe innerhalb des nutzbaren Bereichs?

Verwenden Sie Messgeräte für:

• Prüfung der Rotorbohrung auf Freigabe/Nichtfreigabe
• Stator-AD oder Gehäusesitzprüfungen
• Magnetische Einschubtaschenkontrollen
• Kontrollen der Schlitzfreigabe
• Kontrolle der Stapelhöhe
• Ausrichtung der Keilnut oder Kerbe
• Bestätigung des Montagenestes
• Schnelle Containment-Sortierung

Ein Messgerät gibt keine Auskunft über die tatsächliche Rundheit der Bohrung oder die genaue Position der Tasche. Das ist nicht ihre Aufgabe.

Seine Aufgabe ist es, die Leitung zu schützen.

Zum Beispiel kann ein Rotorkern eine Magnettasche haben, die je nach Kantenerkennung oder Sondenstrategie leicht unterschiedlich groß ist. Eine Magneteinsetzlehre kann das tatsächliche Montagerisiko schnell aufzeigen. Das ersetzt kein CMM oder Bildverarbeitung. Es fügt eine zusätzliche Funktionsebene hinzu.

Messgeräte müssen jedoch kontrolliert werden. Lehrenverschleiß, Schmutz, Gratschäden, thermische Ausdehnung, die Technik des Bedieners und unklare Gut/Schlecht-Regeln können falsches Vertrauen schaffen. Ein Messgerät sollte enthalten sein in MSA. Gage R&R-Studien werden verwendet, um die Messabweichungen in Wiederholbarkeits- und Reproduzierbarkeitskomponenten aufzuteilen und so festzustellen, ob das Messsystem selbst zu große Abweichungen verursacht.

Inspektionsmethode nach Merkmalstyp

Diese Tabelle ist das Kernstück der Entscheidung.

Wenn das Merkmal steuert Geometrie, verwenden Sie CMM. Wenn das Merkmal steuert sichtbare Form bei Geschwindigkeit, verwenden Sie Vision. Wenn das Merkmal steuert Montagepassung, verwenden Sie Messgeräte.

Einige Funktionen benötigen alle drei.

Inspektion der EV-Motorenlamellen: wichtige zusätzliche Kontrollen

Bei Fahrmotoren für Elektrofahrzeuge ist der Druck auf die Prüfung der Laminierung in der Regel größer, da Luftspalt, Wirkungsgrad, Geräuschentwicklung, Magnethalterung und Wiederholbarkeit bei hohen Stückzahlen gleichzeitig wichtig sind.

Achten Sie bei EV-Stator- und -Rotorkernen auf Folgendes:

Luftspaltkontrolle

Luftspaltprobleme werden selten durch eine einzige Zahl verursacht. Bohrungsgeometrie, Außendurchmessergeometrie, Konzentrizität, Stapelsitz, Gehäusesitz und Rotorrundlauf können alle dazu beitragen.

Die CMM-Inspektion sollte die Bezugsbeziehungen überprüfen. Die Funktionsprüfung sollte bestätigen, dass der Stapel so sitzt, wie er im Motor sitzen wird.

Geometrie der Haarnadel-Statorschlitze

Hairpin-Wicklungen sind weniger fehleranfällig als Wicklungen mit losem Draht. Schlitzöffnung, Schlitzwandbeschaffenheit, Isolationsabstand und Lagenverschiebung können einen Einschubwiderstand erzeugen.

Mit dem Bildverarbeitungssystem kann das Nutprofil schnell überprüft werden. Ein Nutenmessgerät kann das tatsächliche Spiel bestätigen. Das KMG kann die Beziehung zwischen den Bezugspunkten und die Position der Nut prüfen.

Prüfung der Magnettasche

Bei Rotormagnettaschen müssen Breite, Länge, Brückengeometrie und Position kontrolliert werden. Eine Tasche, die in 2D akzeptabel ist, kann dennoch Probleme beim Einsetzen verursachen, wenn Grate, Stapelversatz oder lokale Verformungen vorhanden sind.

Verwenden Sie Bildverarbeitungssysteme für das Profil, CMM für die Position und Einsetzmessgeräte für die Funktion.

Prozessfähigkeit

Sobald die Produktion stabil ist, sollte die Inspektion nicht mehr nur "bestanden/nicht bestanden" sein.

Verwenden Sie Cpk auf kritische Merkmale wie Bohrungsgröße, Taschenbreite, Schlitzbreite, Stapelhöhe oder Bezugspunktposition, wenn variable Daten verfügbar sind. Die Prozessfähigkeit vergleicht einen kontrollierten Prozess mit den Spezifikationsgrenzen unter Verwendung von Fähigkeitsindizes.

Wenn das Merkmal nur mit der Gut/Schlecht-Lehre geprüft wird, können Sie zwar die Montage schützen, aber Sie erhalten weniger Trenddaten. Das ist für einige Merkmale akzeptabel. Aber nicht für alle.

Ein praktischer Kontrollplan für Lamellenstapel

Ein starker Laminatstapel-Prüfplan besteht in der Regel aus fünf Schichten.

1. Kontrolle der eingehenden oder gestanzten Laminierung

Prüfen Sie vor dem Stapeln das individuelle Laminatprofil. Die Sichtprüfung ist oft die schnellste Methode für Schlitze, Zähne, Löcher, Kerben und Taschengeometrien.

2. Kontrolle des Stapelvorgangs

Kontrollieren Sie das Nest, die Stifte, die Bezugsflächen, die Presskraft, die Ausrichtung der Laminierung, die Richtung der Grate und den Sitz des Stapels. Ein gutes Messsystem kann einen instabilen Stapelungsprozess nicht vollständig retten.

3. Kontrolle der Abmessungen nach dem Stapeln

Prüfen Sie Stapelhöhe, Oberflächenbeschaffenheit, Bohrung, Außendurchmesser, Konzentrizität und Lagenversatz. Verwenden Sie CMM dort, wo Bezugspunkte wichtig sind. Verwenden Sie Bildverarbeitung für schnelle Sichtprüfungen. Verwenden Sie Messgeräte für Linienentscheidungen.

4. Kontrolle nach dem Fügen

Wenn der Stapel geschweißt, geklebt, genietet, geklammert oder verriegelt ist, messen Sie nach dem Verbindungsvorgang. Das Fügen kann die Geometrie verändern.

5. Bestätigung der Passform

Verwenden Sie Funktionslehren oder Montagesimulationsvorrichtungen für Wellenpassung, Gehäusesitz, Magneteinbau und Wicklungsspiel.

Dies ist keine Überinspektion. Es ist eine stufenweise Inspektion. Mit jeder Stufe wird eine andere Fehlerart erfasst.

Häufige Inspektionsfehler

Fehler 1: Die Stapelhöhe messen und den Stapel als gut bezeichnen

Die Stapelhöhe ist kein Beweis für die Ebenheit, Parallelität, den Sitz oder die Ausrichtung der Schichten.

Fehler 2: Verwendung des KMG ohne Vorrichtungsdisziplin

Wenn sich das Teil bewegt, biegt, wackelt oder auf Graten sitzt, kann der KMG-Bericht zwar präzise aussehen, das Ergebnis ist jedoch unbrauchbar.

Fehler 3: Vertrauen in das Sehen ohne Lichtkontrolle

Die Messung des Sehvermögens hängt von der Bildqualität ab. Wenn sich die Beleuchtung ändert, kann sich der Rand verschieben. Dann bewegt sich auch die Messung.

Fehler 4: Verwendung von Messgeräten ohne Gage R&R

Ein Messgerät, das nicht wiederholt werden kann, ist keine Kontrollmethode. Es ist eine Sortiergewohnheit.

Fehler 5: Die Methoden nicht aufeinander abstimmen

CMM, Bildverarbeitung und Messgeräte sollten beim Start an denselben Teilen getestet werden. Wenn sie nicht übereinstimmen, sollten Sie dies frühzeitig klären. Warten Sie nicht, bis der Produktionsausschuss beginnt.

Empfohlene Inspektionsstrategie

Für die meisten Stator- und Rotorblechpaketprogramme:

• Verwenden Sie CMM für die Erstmusterprüfung, GD&T-Validierung, Bezugspunktbeziehungen, Cpk-Studien und regelmäßige Audits.
• Verwenden Sie Sichtprüfung für Hochgeschwindigkeits-2D-Prüfungen von Laminierprofilen, Schlitzen, Zähnen, Magnettaschen, Kerben, Grattrends und Schichtversatz.
• Verwenden Sie Funktionslehren für Wellenpassung, Gehäusesitz, Wicklungsspiel, Magneteinbau und schnelle Entscheidungen in der Werkstatt.
• Verwenden Sie MSA und Gage R&R bevor Sie den Messdaten in Fähigkeitsstudien oder Kundenberichten vertrauen.
• Verwenden Sie Cpk nur, wenn das Messsystem stabil ist und der Prozess statistisch für eine Fähigkeitsanalyse geeignet ist.

Das beste System ist nicht das mit den modernsten Geräten. Es ist dasjenige, das den richtigen Fehler zum richtigen Zeitpunkt im Prozess auffängt.

Benötigen Sie Hilfe bei der Auswahl der richtigen Prüfmethode?

Wenn Sie einen Prüfplan für Stator-/Rotorbleche erstellen oder überarbeiten, sollten Sie mit drei Dokumenten beginnen:

1. Die Teilzeichnung
2. Der Kontrollplan
3. Das erwartete Produktionsvolumen

Von dort aus kann jedes Merkmal einem KMG, einem Bildverarbeitungssystem, einem Messgerät oder einer Hybridmethode zugewiesen werden.

Für eine praktische Überprüfung sollten Sie die Laminierungszeichnung, die Stapelspezifikation, das Bezugsschema, die qualitätskritischen Merkmale und bekannte Montageprobleme vorbereiten. Bei einer messtechnischen Überprüfung kann in der Regel festgestellt werden, welche Prüfungen im Labor verbleiben sollten, welche in die automatische Bildverarbeitung verlagert werden können und welche zu Funktionsmessgeräten in der Produktion werden sollten.

FAQ

Was ist die beste Prüfmethode für Stator- und Rotorblechpakete?

Es gibt nicht die eine beste Methode. CMM eignet sich am besten für rückführbare Dimensionsmessungen und GD&T. Die Bildverarbeitung eignet sich am besten für die schnelle Profil- und Kantenprüfung. Lehren eignen sich am besten für funktionale Passformprüfungen. Die meisten Laminierprogramme benötigen alle drei Methoden.

Kann die Bildverarbeitungsprüfung die CMM ersetzen?

Die Bildverarbeitungsprüfung kann ausgewählte CMM-Prüfungen nach der Korrelation ersetzen, insbesondere bei sichtbaren 2D-Merkmalen. Sie sollte die KMG nicht ersetzen, wenn es um datumsintensive GD&T, tiefe 3D-Beziehungen, Erstmusterprüfung oder Prozessvalidierung geht.

Sind die Messgeräte genau genug für die Prüfung der Laminierung von EV-Motoren?

Ja, wenn das Messgerät auf die tatsächliche Montagefunktion abgestimmt ist und durch Kalibrierung und Messgeräte-R&R kontrolliert wird. Lehren sind besonders nützlich für Wellenpassung, Magneteinbau, Gehäusesitz und Schlitzspiel.

Welche Merkmale sollten an einem Statorpaket geprüft werden?

Zu den üblichen Statorstapelprüfungen gehören Bohrungsgröße, Außendurchmesser, Schlitzbreite, Zahngeometrie, Schlitzöffnung, Konzentrizität von Bohrung zu Außendurchmesser, Stapelhöhe, Ebenheit, Parallelität, Lagenversatz und Gehäusenullpunkt.

Welche Merkmale sollten an einem Rotorstapel geprüft werden?

Zu den üblichen Prüfungen von Rotorstapeln gehören Bohrungsgröße, Außendurchmesser, Konzentrizität von Bohrung zu Außendurchmesser, Magnettaschengeometrie, Brückenposition, Stapelhöhe, Rundlaufgeometrie, Schräglage, Ebenheit und Wellenpassung.

Warum kann ein Laminatstapel die Inspektion bestehen, aber die Montage nicht?

Denn bei der Inspektion wird möglicherweise der falsche Zustand geprüft. Ein Stapel kann die Höhe bestehen, aber die Ebenheit nicht. Er kann die Schlitzbreite bestehen, aber die Wicklung nicht einlegen. Er kann die Taschenbreite bestehen, aber aufgrund von Graten oder Lagenverschiebung nicht in den Magneten eindringen.

Sollten Laminatstapel im freien Zustand oder eingespannt gemessen werden?

Messen Sie sie in dem Zustand, der den Funktionsanforderungen entspricht. Wenn der Stapel im Motor eingespannt ist, kann eine Prüfung unter Last oder im Sitz sinnvoller sein als eine Messung im freien Zustand.

Wie oft sollten die Ergebnisse von KMG, Bildverarbeitung und Messgeräten miteinander verglichen werden?

Korrelieren Sie sie bei der Inbetriebnahme, nach Werkzeugwechseln, nach der Reparatur von Vorrichtungen, nach Kamera- oder Beleuchtungswechseln, nach der Reparatur von Messgeräten und immer dann, wenn die Messergebnisse nicht mehr mit dem Montageverhalten übereinstimmen.

Welche Rolle spielt Cpk bei der Laminierungsprüfung?

Cpk zeigt, ob ein stabiler Prozess die Spezifikationsgrenzen einhalten kann. Es ist nützlich für kritische Abmessungen wie Bohrungsgröße, Schlitzbreite, Magnettaschenbreite und Stapelhöhe, aber nur, wenn das Messsystem zuverlässig ist.

Was ist die einfachste Möglichkeit, die Laminierungsprüfung zu verbessern?

Hören Sie auf, Prüfmethoden aus Gewohnheit zuzuweisen. Weisen Sie sie nach Fehlerart zu. Verwenden Sie CMM für die Geometrie, Vision für schnell sichtbare Merkmale und Lehren für die Montagefunktion.