Messung der Stapelhöhe und der Rechtwinkligkeit: Praktische Qualitätskontrollverfahren für Laminatstapel

Zusammenfassung

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:

1. Von welchem Bezugspunkt aus wird der Stapel gemessen?
2. Wird der Stapel im freien Zustand, in eingeklemmtem Zustand, im festgeklemmten Zustand oder unter Last gemessen?
3. Wo werden die Höhenpunkte gemessen?
4. Wird die Rechtwinkligkeit anhand eines funktionalen Merkmals wie Bohrung, Außendurchmesser, Stirnfläche oder Befestigungsbezugspunkt geprüft?

Bei Statorkernen, Rotorkernen, Transformatorenkernen und Präzisionsblechpaketen umfasst der optimale Prüfplan Mehrpunkt-Stapelhöhenmessung, Denken in Bezug auf Rechtwinkligkeit im Sinne der GD&Tund klare Steuerung der Prozessschritte.

Warum die Höhe des Laminatstapels allein nicht ausreicht

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.

Stapelhöhe vs. Ebenheit vs. Rechtwinkligkeit vs. Senkrechte

Diese Begriffe werden in der Produktion oft sehr locker verwendet. Das führt zu Diskussionen bei der Qualitätskontrolle.

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.

Optimale Referenzpunktregeln für die Prüfung von Laminatstapeln

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:

Falsche Daten können einen schlechten Stapel gut aussehen lassen. Sie können aber auch einen guten Stapel schlecht aussehen lassen. Beides ist kostspielig.

So messen Sie die Höhe eines Laminatstapels genau

Eine solide Höhenroutine besteht aus drei Teilen: Kondition, Punktkarte und Datensatzformat.

1. Den Zustand des Stacks definieren

Mischen Sie keine Messwerte im freien Zustand und unter Last in ein und demselben Datentrend.

Verwenden Sie eine der folgenden Bezeichnungen:

• Freistaat-Höhe
• Höhe bei manueller Bestückung
• Höhe der Befestigungsvorrichtung
• Ladehöhe
• Klemmhöhe
• Höhe nach dem Zusammenfügen
• Höhe der Endkontrolle

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.

2. Reinigen Sie den Stapel und die Auflagefläche

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.

3. Verwenden Sie eine Mehrpunkt-Höhenkarte

Ein Wert von einem Punkt ist eine schwache Datenangabe.

Bei runden Stator- oder Rotorpaketen beginnen Sie mit:

• 0°
• 90°
• 180°
• 270°
• Mittelpunkt, sofern vorhanden
• Zusätzliche Befestigungspunkte in der Nähe von Schlitzen, Schweißnähten, Verriegelungen, Laschen oder bekannten Risikobereichen

Bei rechteckigen oder segmentierten Stapeln messen Sie:

• Vier Ecken
• Mittlere Seiten
• Funktionale Kontaktzonen
• Bereiche in der Nähe von Verbindungsstellen

4. Erfassen Sie den Bereich, nicht nur den Durchschnittswert

Die durchschnittliche Höhe mag zwar in Ordnung erscheinen, obwohl eine Seite höher ist.

Rekord:

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.

Qualitätskontrollverfahren zur Überprüfung der Rechtwinkligkeit des Laminatstapels

Die Rechtwinkligkeit sollte anhand des Bezugspunkts überprüft werden, der für die Montage maßgeblich ist.

Methode 1: Rechtwinkligkeit der Stirnfläche zur Bohrungsachse

Dies ist nützlich für Rotorstapel und Präzisionsstapel, die anhand einer Innenbohrung positioniert werden.

Vorgehensweise:

1. Befestigen Sie den Stapel auf einem sauberen Dorn oder einer Bohrvorrichtung.
2. Den Stapel mit einer festgelegten Kraft oder einem Anschlag positionieren.
3. Platzieren Sie den Indikator in der Nähe des Arbeitsradius der Stirnfläche.
4. Drehen Sie den Stapel langsam.
5. Gesamtabweichung des Indikators erfassen.
6. Wiederholen Sie den Vorgang bei Bedarf auf der gegenüberliegenden Seite.

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.

Methode 2: Rechtwinkligkeit der Seitenflächen zur Stirnfläche

Dies ist nützlich, wenn der Stapel korrekt in einem Gehäuse, einer Klemme oder einer Montagevorrichtung stehen muss.

Vorgehensweise:

1. Legen Sie die Bezugsebene auf die Referenzplatte.
2. Setzen Sie ein Winkelmaß, einen Messständer oder einen geführten Messtaster an den Außendurchmesser oder die Seitenwand an.
3. Fegen Sie vertikal von unten nach oben.
4. Notieren Sie den Unterschied zwischen dem unteren und dem oberen Messwert.
5. Wiederholen Sie dies an mehreren Winkelpositionen.

Vermeiden Sie beschädigte Kanten. Messen Sie die funktionale Seitenfläche, nicht die Spitze einer Grate.

Methode 3: Neigungserkennung anhand einer Stapelhöhenkarte

Eine Höhenkarte kann mögliche Probleme mit der Rechtwinkligkeit aufzeigen.

Beispiel:

Dies ist zwar keine vollständige Prüfung der Rechtwinkligkeit, gibt der Qualitätskontrolle jedoch Hinweise darauf, wo als Nächstes nachgesehen werden muss.

Manuelle vs. automatisierte Prüfung der Stapelhöhe und Rechtwinkligkeit

Eine manuelle Überprüfung ist sinnvoll. Sie hat jedoch auch ihre Grenzen.

Die richtige Methode hängt vom Produktionsvolumen, dem Toleranzrisiko und den Ausfallkosten ab.

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.

Empfohlene Qualitätskontrollroutine nach Produktionsphase

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.

Häufige Ursachen für unzureichende Stapelhöhe und Rechtwinkligkeit

Die meisten Stack-Probleme lassen ein Muster erkennen. Das Ziel besteht darin, dieses Muster zu erkennen, bevor man den Prozess anpasst.

Praktische Checkliste für die Qualitätskontrolle von Laminatstapeln

Verwenden Sie diese Checkliste, bevor Sie Angaben zur Stapelhöhe oder Rechtwinkligkeit akzeptieren.

• Das Datum ist eindeutig benannt.
• Der Stapelzustand ist definiert.
• Die Messlast wird aufgezeichnet.
• Der Innendurchmesser der Spannvorrichtung oder des Dorns wird erfasst.
• Die Punktkarte ist festgelegt und markiert.
• Maximalwert, Minimalwert, Durchschnittswert und Spannweite werden erfasst.
• Die Rechtwinkligkeit wird anhand des funktionalen Merkmals überprüft.
• Das Messgerät wird anhand einer bekannten Referenz überprüft.
• Der Bediener führt erst dann eine erneute Messung durch, wenn das Teil “gut aussieht”.”
• Fehlgeschlagene Messwerte werden zum Zwecke des Lernens im Prozess gespeichert.

Der letzte Punkt ist wichtig. Gelöschte Fehler verdecken den Prozess.

Wann sollte man von der manuellen Prüfung umsteigen?

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:

• Die Toleranz bei der Stapelhöhe ist im Vergleich zu den Schwankungen der Laminatdicke sehr eng.
• Der Stapel wird in der Großserienfertigung von Motoren eingesetzt.
• Selbst nach der Höhenfreigabe kommt es zu Montagefehlern.
• Die Rechtwinkligkeit wirkt sich auf den Luftspalt, den Passsitz der Welle, den Passsitz des Gehäuses oder die endgültige Klemmkraft aus.
• Manuelle Datenänderungen unterscheiden sich deutlich je nach Bediener.
• Verformungen nach dem Fügen lassen sich nur schwer vorhersagen.
• Kunden verlangen nachvollziehbare Prüfprotokolle.

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?”

FAQ: Messung der Schichtstapelhöhe und der Rechtwinkligkeit

Das Wichtigste auf einen Blick

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.