Kaschierungsstapel Die Höhe ist nicht nur ein Wert für die Gesamtdicke. In der Praxis kann ein Stapel zwar die Höhentoleranz einhalten und dennoch bei der Montage versagen – beispielsweise aufgrund von Schräglage, mangelnder Rechtwinkligkeit, Gratbildung, ungleichmäßiger Verdichtung oder einer falschen Bezugsebene.
Eine praxisorientierte Qualitätskontrollroutine sollte vier Fragen beantworten:
Bei Statorkernen, Rotorkernen, Transformatorenkernen und Präzisionsblechpaketen umfasst der optimale Prüfplan Mehrpunkt-Stapelhöhenmessung, Denken in Bezug auf Rechtwinkligkeit im Sinne der GD&T, and klare Steuerung der Prozessschritte.
Ein Laminatstapel kann zwar eine einzelne Höhenprüfung bestehen, dennoch zu Montageproblemen führen.
Das liegt meist daran, dass die Messung zu einfach ist.
Eine Messung in der Mitte zeigt keine seitliche Neigung an. Eine Messung an einer Stirnfläche zeigt keine Gratbildung auf der gegenüberliegenden Seite an. Eine Messung im freien Zustand lässt nicht immer Rückschlüsse darauf zu, was nach dem Spannen, Kleben, Schweißen, Verriegeln oder der Endmontage geschieht.
Das Endprodukt reagiert nicht auf die durchschnittliche Stapelhöhe. Es reagiert auf Kontaktpunkte, das Druckverhalten und die Ausrichtung.
Aus diesem Grund sollten Stapelhöhe und Rechtwinkligkeit als miteinander verbundene, aber getrennte Qualitätskontrollmaßnahmen behandelt werden.
Diese Begriffe werden in der Produktion oft sehr locker verwendet. Das führt zu Diskussionen bei der Qualitätskontrolle.
| Messgröße | Was sie kontrolliert | Typische QC-Frage | Häufiger Fehler |
|---|---|---|---|
| Höhe des Stapels | Gesamthöhe des Laminatstapels | Ist der Stapel zu hoch oder zu niedrig? | Nur einen Messwert erfassen |
| Ebenheit | Oberflächenabweichung einer Fläche | Ist die Stirnfläche an einigen Stellen erhöht, abgesenkt, gewölbt oder verzogen? | Die Annahme der Ebenheit belegt die korrekte Ausrichtung bei der Montage |
| Parallelität | Übereinstimmung zwischen zwei gegenüberliegenden Flächen | Sind die Ober- und Unterseite gleichmäßig beabstandet? | Fehlende Beziehung zwischen Bohrungsdurchmesser und Außendurchmesser |
| Rechtwinkligkeit | Praktische 90°-Beziehung zwischen Merkmalen | Steht der Stapel korrekt am Bezugspunkt? | Keine Angabe des Bezugspunkts |
| Rechtwinkligkeit | GD&T-Ausrichtungskontrolle relativ zu einem Bezugspunkt | Liegt diese Fläche, Achse oder Mittelebene innerhalb des zulässigen 90°-Toleranzbereichs? | Als einfache Winkelprüfung betrachten |
Im Sinne der GD&T wird mit der Rechtwinkligkeit geprüft, ob eine Fläche, eine Achse oder eine Mittelebene in einem Toleranzbereich im Winkel von 90° zu einem definierten Bezugspunkt ausgerichtet ist. Dies ist von Bedeutung, da der Begriff “rechtwinklig” erst dann eine Bedeutung hat, wenn der Bezugspunkt eindeutig festgelegt ist.
Legen Sie vor der Messung den Bezugspunkt fest.
Nicht später. Nicht nach einer Ablehnung. Sondern vorher.
Eine nützliche Regel ist ganz einfach:
Messen Sie von dem Merkmal aus, das die Funktion der Baugruppe bestimmt.
Zum Beispiel:
| Art des Laminierungsstapels | Funktionaler Aspekt | Bessere Wahl der Bezugsebene |
|---|---|---|
| Rotorlamellenpaket | Konzentrische Drehung und Wellensitz | Bohrungs- oder Dornachse |
| Stator-Lamellenpaket | Passgenauigkeit des Gehäuses und Steuerung des Luftspalts | Außendurchmesser, Bohrungsdurchmesser oder Befestigungsfläche |
| Transformator-Kernstapel | Rucksackhöhe und Kontakt zur Stirn | Spannfläche oder Grundfläche |
| Segmentierter Stapel | Segmentierung der Sitzplätze und Winkelanpassung | Befestigungsnest oder Positionierungselement |
| Geklebter oder geschweißter Stapel | Verzerrung nach der Bearbeitung | Bei der Endmontage wird derselbe Bezugspunkt verwendet |
Falsche Daten können einen schlechten Stapel gut aussehen lassen. Sie können aber auch einen guten Stapel schlecht aussehen lassen. Beides ist kostspielig.
Eine solide Höhenroutine besteht aus drei Teilen: Kondition, Punktkarte und Datensatzformat.
Mischen Sie keine Messwerte im freien Zustand und unter Last in ein und demselben Datentrend.
Verwenden Sie eine der folgenden Bezeichnungen:
Die Höhe im beladenen Zustand ist oft aussagekräftiger, wenn der Stapel im Endprodukt komprimiert ist. Die Höhe im unbelasteten Zustand ist nach wie vor nützlich für Einrichtungskontrollen, Fehler bei der Laminatzahl und frühe Prozessabweichungen.
Staub, Grate, Ölklumpen, Beschichtungsrückstände und lose Späne können zu einer falschen Höhenmessung führen. Reinigen Sie vor der Prüfung die Referenzplatte, die Halterung und die Stapelfläche.
Reinigen Sie das Teil nicht zu gründlich. Das Ziel ist nicht, das Teil zu verbessern. Das Ziel ist es, falsche Distanzstücke zu entfernen.
Ein Wert von einem Punkt ist eine schwache Datenangabe.
Bei runden Stator- oder Rotorpaketen beginnen Sie mit:
Bei rechteckigen oder segmentierten Stapeln messen Sie:
Die durchschnittliche Höhe mag zwar in Ordnung erscheinen, obwohl eine Seite höher ist.
Rekord:
| Datenfeld | Warum das wichtig ist |
|---|---|
| Maximale Höhe | Zeigt das höchste Risiko bei der Montage an |
| Mindesthöhe | Weist auf eine Kompression auf der Unterseite oder das Risiko von Materialmangel hin |
| Höhenbereich | Zeigt Neigung, Wölbung oder ungleichmäßigen Sitz auf |
| Durchschnittliche Körpergröße | Nützlich für die Trendbeobachtung |
| Messpunkte | Sorgt dafür, dass die Daten wiederholbar sind |
| Zustand der Belastung | Verhindert falsche Vergleiche |
| Vorrichtungs-ID | Hilft dabei, verschlissene oder instabile Werkzeuge zu erkennen |
Ein Stapel, der durchgehend hoch ist, deutet in der Regel auf die Stückzahl, die Materialstärke, die Beschichtung oder die Presskraft hin. Ein Stapel, der auf einer Seite höher ist, deutet auf die Gratrichtung, einen Sitzfehler, eine Neigung der Halterung oder lokale Verunreinigungen hin.
Diese Unterscheidung spart Zeit.
Die Rechtwinkligkeit sollte anhand des Bezugspunkts überprüft werden, der für die Montage maßgeblich ist.
Dies ist nützlich für Rotorstapel und Präzisionsstapel, die anhand einer Innenbohrung positioniert werden.
Vorgehensweise:
Mit dieser Methode wird geprüft, ob die Stirnfläche rechtwinklig zur Bohrungsachse steht. Dies ist oft aussagekräftiger, als den Stapel lediglich an einer Messplatte zu überprüfen.
Dies ist nützlich, wenn der Stapel korrekt in einem Gehäuse, einer Klemme oder einer Montagevorrichtung stehen muss.
Vorgehensweise:
Vermeiden Sie beschädigte Kanten. Messen Sie die funktionale Seitenfläche, nicht die Spitze einer Grate.
Eine Höhenkarte kann mögliche Probleme mit der Rechtwinkligkeit aufzeigen.
Beispiel:
| Punkt | Entwicklung der Körpergröße | Mögliche Bedeutung |
|---|---|---|
| 0° oben, 180° unten | Neigung von einer Seite zur anderen | Grate, Neigung der Halterung, ungleichmäßiger Sitz |
| Alle Punkte hoch | Problem mit der Gesamthöhe | Zählen, Beschichtung, Materialdicke, geringe Kompression |
| Ein lokaler Höchstwert | Lokaler Defekt | Fremdkörper, Beule, Schweißnahtzug, Verformung durch Verriegelung |
| Mitte oben | Krone oder eingeschlossene Schicht | Probleme beim Pressen, Verkleben oder Einlegen von Schichten |
Dies ist zwar keine vollständige Prüfung der Rechtwinkligkeit, gibt der Qualitätskontrolle jedoch Hinweise darauf, wo als Nächstes nachgesehen werden muss.
Eine manuelle Überprüfung ist sinnvoll. Sie hat jedoch auch ihre Grenzen.
Die richtige Methode hängt vom Produktionsvolumen, dem Toleranzrisiko und den Ausfallkosten ab.
| Methode der Inspektion | Am besten für | Strength | Einschränkung |
|---|---|---|---|
| Höhenmessgerät und Messplatte | Prototypen, Kleinserien, eingehende Schecks | Einfach und kostengünstig | Einfluss des Bedieners, langsamere Datenerfassung |
| Messuhr mit Halterung | Prozesskontrollen und Erstmusterfreigabe | Gute Wiederholgenauigkeit, sofern die Halterung stabil ist | Begrenzte Punktabdeckung |
| Funktionsprüfung des Dorns | Rotorstapel und bohrungsbezogene Bezugspunkte | Überprüft die für die Montage relevante Ausrichtung | Erfordert eine präzise Steuerung des Dorns |
| CMM-Prüfung | Detaillierte Maßprüfung | Strenge Datenkontrolle und rückverfolgbare Daten | Langsamer bei der Großserienfertigung |
| Laser- oder berührungsloses Scannen | Prüfungen mit hoher Punktdichte | Erkennt Formmuster schnell | Benötigt eine klare Vorgehensweise und einen Zusammenhang, um zu funktionieren |
| Automatisierte Mehrpunktstation | Großserienfertigung von Statoren und Rotoren | Schnell, reproduzierbar, datenreich | Erfordert eine vorausschauende Gestaltung von Fixtures und Methoden |
Ein praktischer Ansatz besteht darin, zunächst manuelle Verfahren für die Einrichtung und Diagnose einzusetzen und erst dann auf vorrichtungsgestützte oder automatisierte Prüfverfahren umzusteigen, wenn das Produktionsvolumen, die Toleranzen oder die Fehlerkosten dies rechtfertigen.
| Produktionsphase | Schwerpunkt der Prüfung | Empfohlene Überprüfung | Zweck |
|---|---|---|---|
| Eingehende Laminate | Dicke, Gratrichtung, optische Mängel | Probenahme nach Losen oder Spulen | Wiederholten Schichtenfehler verhindern |
| Erster Stapel nach der Einrichtung | Anzahl, Sitzplätze, freie Höhe | Mehrpunkt-Höhenkarte | Fehler bei der Einrichtung frühzeitig erkennen |
| Stapel vor dem Zusammenfügen | Höhe unter definierten Bedingungen | Belastungs- oder Befestigungsscheck | Das Verhalten des Stacks vor dem Hinzufügen des Werts überprüfen |
| Stapel nach dem Zusammenfügen | Verzerrung, Neigung, lokale Erhebungen | Höhenkarte und Rechtwinkligkeitsprüfung | Erkennung von Schweiß-, Klebe-, Niet- oder Verriegelungseffekten |
| Endstapel | Funktionale Passform | Prüfung der Höhe und der Rechtwinkligkeit auf Basis eines Bezugspunkts | Montagebereitschaft bestätigen |
| Prüfung der Messgeräte | Messstabilität | Überprüfung der Master-Datei und der Vorrichtungen | Vermeidung einer falschen Prozessabweichung |
Der Prüfplan sollte sich am Risiko orientieren. Fügen Sie keine Prüfschritte hinzu, nur um den Anschein von Gründlichkeit zu erwecken. Fügen Sie Prüfschritte dort hinzu, wo der Prozess tatsächlich vorankommen kann.
| Problem gefunden | Wahrscheinliche Ursache | Erster Schritt |
|---|---|---|
| Die Stapelhöhe ist an allen Stellen zu hoch | Zu viele Laminierungen, dickes Material, Beschichtungsablagerungen, geringe Kompression | Stückzahl, Material und Ladung überprüfen |
| Stapelhöhe zu gering | Fehlende Laminierung, zu starke Kompression, falsche Materialstärke | Stückzahl und Presszustand prüfen |
| Eine Seite hoch | Fräsrichtung, schräge Aufspannung, ungleichmäßige Auflage | Drehen und erneut messen |
| Höchster Punkt der Region | Verschmutzungen, Absplitterungen, Beulen, Schweißnahtzug, Verformungen durch Verriegelung | Reinigen, Kante prüfen, Stelle isolieren |
| Gute Höhe, aber mangelnde Rechtwinkligkeit | Datumsabweichung oder schräge Fläche | Nochmals anhand des Funktionsbezugspunkts überprüfen |
| Gut vor dem Zusammenschluss, schlecht nach dem Zusammenschluss | Verbindungsverzerrung | Klemmkraft und Abfolge überprüfen |
| Geringe Wiederholbarkeit | Bedienerverfahren, Verschleiß der Vorrichtung, unklare Punktkarte | Wiederholbarkeitsprüfung durchführen |
| Montagefehler trotz ausreichender Höhe | Durchschnittliche Höhe bei maskierter Neigung oder lokalem Kontakt | Steuerelemente für Bereich und Rechtwinkligkeit hinzufügen |
Die meisten Stack-Probleme lassen ein Muster erkennen. Das Ziel besteht darin, dieses Muster zu erkennen, bevor man den Prozess anpasst.
Verwenden Sie diese Checkliste, bevor Sie Angaben zur Stapelhöhe oder Rechtwinkligkeit akzeptieren.
Der letzte Punkt ist wichtig. Gelöschte Fehler verdecken den Prozess.
Die manuelle Stapelmessung eignet sich gut für kleine Chargen, Testläufe und die Fehlerbehebung. Sie stößt jedoch an ihre Grenzen, wenn der Prozess Geschwindigkeit, Rückverfolgbarkeit und geringe Bedienerabweichungen erfordert.
Ziehen Sie eine kontrolliertere Prüfmethode in Betracht, wenn:
An dieser Stelle lautet die Frage nicht: “Kann man das messen?” Die bessere Frage ist vielmehr: “Kann man mit dieser Methode den Fehler erkennen, bevor er die Montage erreicht?”
Die Lamellenstapelhöhe ist die gemessene Gesamthöhe der gestapelten Lamellen zwischen zwei Referenzflächen. Sie kann im freien Zustand, im eingesetzten Zustand, im geklemmten Zustand oder unter einer definierten Belastung gemessen werden.
Verwenden Sie einen stabilen Bezugspunkt, legen Sie die Stapelbedingungen fest und messen Sie anschließend mehrere Punkte über die gesamte Stapeloberfläche. Notieren Sie die maximale Höhe, die minimale Höhe, die durchschnittliche Höhe, den Messbereich, die Punktpositionen und die Messlast.
Wird der Stapel in der Endmontage komprimiert, ist die Höhe im beladenen Zustand in der Regel aussagekräftiger als die Höhe im freien Zustand. Die Höhe im freien Zustand ist jedoch weiterhin hilfreich für Einrichtungskontrollen und die frühzeitige Fehlererkennung.
Die Rechtwinkligkeit bezeichnet das praktische 90°-Verhältnis zwischen den Merkmalen eines Bauteils, wie beispielsweise zwischen der Stirnfläche und der Bohrungsachse oder zwischen der Seitenwand und der Bezugsfläche. In der GD&T-Terminologie steht dies in engem Zusammenhang mit der Senkrechtigkeit.
Denn ein einzelner Höhenmesswert kann Neigungen, Wölbungen, Graten, lokale Erhebungen oder Abweichungen der Bezugsebene verschleiern. Die Baugruppe reagiert in der Regel auf den ersten Kontaktpunkt und nicht auf die durchschnittliche Höhe.
Bei runden Stapeln beginnen Sie mit vier Punkten im äußeren Bereich und fügen Sie weitere Punkte in der Nähe von Funktions- oder Hochrisikobereichen hinzu. Verwenden Sie bei größeren Stapeln oder solchen mit engeren Toleranzen eine dichtere Punktverteilung.
Zu den häufigsten Ursachen zählen das Aufstauen von Graten, ungleichmäßiges Einpassen, verschlissene Halterungen, Verformungen beim Zusammenfügen, Fremdkörper zwischen den Schichten, ungleichmäßiger Druck sowie die Prüfung anhand eines falschen Bezugspunkts.
Nicht immer. Ein Koordinatenmessgerät (CMM) eignet sich für detaillierte Validierungen und bezugspunktgesteuerte Prüfungen. Für die Produktionsüberwachung kann eine spezielle Vorrichtung oder eine automatisierte Mehrpunktmessstation schneller und praktischer sein.
Setzen Sie Erststückprüfung, Höhenkontrollen beim Einlegen, Rechtwinkligkeitsprüfungen nach dem Zusammenfügen, Prüfvorrichtungsaudits sowie automatisierte oder halbautomatisierte Datenerfassung ein, wenn Wiederholgenauigkeit entscheidend ist.
Überwachen Sie die Richtung der Grate, die Anzahl der Laminierungen, die Einpresskraft, den Zustand der Halterung, die Fügefolge und den Messbezugspunkt. Verfolgen Sie anschließend den Höhenbereich und die Entwicklung der Rechtwinkligkeit, nicht nur die durchschnittliche Höhe.
Eine zuverlässige Qualitätskontrolle von Laminatstapeln basiert nicht auf einem einzigen Höhenwert.
Im Mittelpunkt stehen dabei die Bezugspunktsteuerung, der Zustand des Stapels, die Mehrpunktmessung und die funktionale Rechtwinkligkeit. Eine gute Routine zeigt an, ob der Stapel zu hoch, zu niedrig, schräg, an einigen Stellen höher oder nach dem Zusammenfügen verändert ist.
Das ist der Unterschied zwischen Prüfdaten, die lediglich in einen Bericht einfließen, und Prüfdaten, die Montageprobleme verhindern.
Um Ihr Projekt zu beschleunigen, können Sie Lamellenpakete mit Details kennzeichnen, wie z. B. Toleranz, Material, Oberflächenbeschaffenheit, ob eine oxidierte Isolierung erforderlich ist oder nicht, Menge, und mehr.
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