Getriebe - · PDF file1.3Zugmittelgetriebe 19 Getriebe 1 EigenschaftenverschiedenerRiemenführungen Riemenführung Eigenschaften † Kann in waagerechter, schräger und

31.2 Zahnradgetriebe

Ge

trie

be

1.2 Zahnradgetriebe

1 Zahnradgetriebe 2 Zugmittelgetriebe

3 Einstufiges Zahnradgetriebe

Bei Zahnradgetrieben (gear drives) (Bild 3) greifen einzelne Zäh-ne ineinander (sie kämmen). Hierdurch werden die Umdrehungs-

1.2.1 Bestimmungsgrößen von Zahnradgetrieben

1.2.1.1 ÜbersetzungsverhältnisseDas Übersetzungsverhältnis (gear transmission ratio) macht ei-ne Aussage über das Verhältnis der Umdrehungsfrequenzenzwischen An- und Abtriebsseite.

Übersetzungsverhältnis =Umdrehungsfrequenz des treibenden Zahnrads��Umdrehungsfrequenz des getriebenen Zahnrads

Meist erhalten treibende Zahnräder ungera-de Indizes und getriebene Zahnräder gera-de Indizes.

Für Rad 1 gilt: n1; d1; z1; ...Für Rad 2 gilt: n2; d2; z2; ...

frequenzen bzw. das Drehmoment formschlüssig und somitschlupffrei übertragen.

ntreib.

ngetr.i =

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191.3 Zugmittelgetriebe

Ge

trie

be

1 Eigenschaften verschiedener Riemenführungen

Riemenführung Eigenschaften† Kann in waagerechter, schräger und senkrechter Anordnung

betrieben werden.† Gleicher Drehsinn von An- und Abtriebsscheibe.† Einfacher Aufbau.

Offener Riementrieb

† Wie offener Riementrieb, jedoch entgegengesetzter Dreh-sinn von An- und Abtriebsscheibe.

† Berührung des Riemens wegen zu hoher Verschleißgefahrist zu vermeiden.

† Nicht geeignet für Keil- und Keilrippenriemen.

Gekreuzter (geschränkter) Riementrieb

† Geeignet, um das Drehmoment von einer Antriebsscheibeauf mehrere Abtriebsscheiben zu übertragen.

† Wenn eine Relativbewegung der einzelnen Scheiben zuein-ander unerwünscht ist, muss ein Zahnriemen (Synchronrie-men) verwendet werden.

Mehrfachantrieb schlupffrei mit Zahnriemen (Synchronriemen)

† Antrieb von sich kreuzenden WellenWinkelgetriebe

Mehrfachantrieb mit Flachriemen

Winkeltrieb mitzwei Achsen

Winkeltrieb mitdrei Achsen

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312.2 Schaltbare Kupplungen

We

llen

ku

pp

lun

ge

n2.1.2.2 Drehstarre KupplungenDrehstarre Kupplungen (torsional stiff couplings) werden ein-gesetzt, wennWellenverlagerungen ausgeglichen werden müs-sen. Sie übertragen das Drehmoment dennoch starr (drehsteif).Sie werden z.B. an Vorschubantrieben bei Werkzeugmaschinenverwendet.Eine Bogenzahnkupplung (curved tooth coupling) (Bild 1) istin der Lage, axialen Versatz und Winkelversatz auszugleichen.Stöße werden aber ungemindert übertragen. Die gleichen Ei-genschaften hat eine Metallbalgkupplung (Bild 2). Sie hatgegenüber der Bogenzahnkupplung den Vorteil, dass sie beihöheren Temperaturen und höheren Umdrehungsfrequenzen be-trieben werden kann. Zudem ist sie wartungsfrei.

1 Bogenzahnkupplung

2 Metallbalgkupplung

2.2 Schaltbare Kupplungen2.2.1 Formschlüssige Schaltkupplungen

Eine formschlüssige Schaltkupplung wie z.B. die Klauenkupp-lung (claw coupling) (Bild 3) darf nicht bei unterschiedlichenUmdrehungsfrequenzen von An- und Abtrieb geschaltetwerden. Wenn dies trotzdem geschieht, werden die Klauen be-schädigt.Die Klauenkupplung wirkt starr und kann in geringem UmfangAxialversatz ausgleichen. Bei der schaltbaren Klauenkupplung(Bild 3) muss eine Kupplungshälfte axial beweglich sein. Dieschaltbare Klauenkupplung wird über eine umlaufende, axialverschiebbare Schaltklaue betätigt, die mit der beweglichenKupplungshälfte verbunden ist. Die Betätigung kann von Hand,pneumatisch oder hydraulisch erfolgen.Elektromagnetisch betätigte Zahnkupplungen (toothed coup-lings) haben ein ähnliches Wirkprinzip wie die Klauenkupp-lungen. Auch hier wird bei der Betätigung eine Verzahnungformschlüssig in Eingriff gebracht oder geöffnet (Bild 4). DerVorteil liegt in der elektrischen Ansteuerbarkeit.

3 Klauenkupplung 4 Zahnkupplung

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515.1 Pumpenbauarten

Pu

mp

enDie Kreiselpumpe in Bild 1 besteht aus

† Gehäuse† Laufrad† Antriebswelle und† Motoranschluss.Das Laufrad (impeller) läuft im Gehäuse mit großer Umdre-hungsfrequenz. Die zwischen den Schaufeln befindliche Flüssig-keit wird beschleunigt und nach außen in einen Ringkanal gelei-tet. Die Energieübertragung ist beendet, sobald die Flüssigkeitdie Laufradkanäle verlässt. Dabei wird die Fließgeschwindigkeiterhöht. Im anschließenden Ringkanal wird die Fließgeschwin-digkeit gemindert und dadurch wird der Druck erhöht. Kreisel-pumpen müssen vor Inbetriebnahme gefüllt werden. Luftan-sammlungen im Schaufelrad führen zu einer unzulässig hohenUmdrehungsfrequenz mit der Gefahr, dass Dichtringe heißlau-fen und Lager beschädigt werden.Kreiselpumpen werden in Nass- und Trockenläuferpumpenunterteilt.

1 Kreiselpumpe

2 Nassläuferpumpe 3 Trockenläuferpumpe

5.1.2.2 TrockenläuferpumpenZur Förderung von Frisch- und Kühlwasser sowie großer Förder-mengen werden dagegen Trockenläuferpumpen (dry runningmeter pumps) (Bild 3) genutzt. DerenMotoren kommen nicht mitdem geförderten Wasser in Berührung, haben dadurch gerin-gere Reibungsverluste und erreichen somit höhere Wirkungs-grade. Eine Gleitringdichtung oder eine Stopfbuchse dichtet das

Gehäuse von der Flüssigkeit ab. Trockenläuferpumpen habengegenüber den Nassläuferpumpen ein höheren Gesamtwir-kungsgrad (Motor, Kupplung und Pumpe). Sie sind allerdingslauter und bei Stopfbuchsenausführung nicht wartungsfrei.Anwendung finden diese Pumpen beispielsweise in der Kühl-wasserversorgung größerer Anlagen.

5.1.2.1 NassläuferpumpenKennzeichnend für die Nassläuferpumpe (wet running meterpump) (Bild 2) ist die kompakte Bauweise von Antriebsmotor(drive motor) und Pumpengehäuse. Der Rotor des Motors iststromlos. Nur der Stator, der wasserdicht vom Rotor abgetrenntist (Spaltrohr), steht unter Spannung. Durch das Gleitlager (Bild2) kann somit Förderflüssigkeit (Wasser) zum Rotor fließen unddiesen kühlen und schmieren.Nassläuferpumpen werden angewendet als Heizungsumwälz-pumpen in geschlossenen Kreisläufen von Heizungsanlagen inWohnhäusern sowie bei der Brauchwasserversorgung.


556 Hebezeuge

He

be

ze

ug

e6 HebezeugeSowohl in der Fertigung, Lagerwirtschaft als auch bei der Mon-tage werden häufig Lasten mit Hebezeugen (hoists) bewegtbzw. positioniert (Bild 1).

1 Hebezeuge für verschiedene Anwendungsgebiete

Kettenzug Brückenkran (Laufkran) Schwenkkran

Ketten- und Seilzüge werden imWerk-stattbereich zum Heben geringer Las-ten (2 ... 4 Tonnen) verwendet.

Brücken- bzw. Laufkrane dienen dem Ma-terialtransport inWerkshallen und über-spannen diese daher meist. Je nach Aus-führung können sie Lasten bis ca. 100 tbewältigen.

Schwenkkrane werden meist bei derMontage zum Heben von Lasten bisca. 10 t eingesetzt.

Hebebühne/Scherenhubtisch Portalkran Manipulator

Hebebühnen/Scherenhubtische werdenin der Verlade- und Lagertechnik sowiebei der Fertigung, Montage und In-standhaltung verwendet. Sie hebenLasten bis ca. 2 t.

Portalkrane für den Handbetrieb findenVerwendung im Werkstattbereich bei derFertigung und Montage. Sie heben Lastenbis zu 1 t.

Manipulatoren sind Handhabungsgerä-te (Hebehilfen), die mit speziellenGreifmitteln bei der Montage in man-chen Fällen unentbehrlich sind (vgl.Lernfeld 13). Je nach Ausführung he-ben sie Lasten bis zu 1 t.

LastaufnahmeeinrichtungenDer Fachausdruck Lastaufnahmeeinrichtung (load suspensiondevice) ist der Oberbegriff für† Tragmittel (load-bearing medium)† Lastaufnahmemittel (load-carrying equipment)† Anschlagmittel (sling)

Ein sicherer Transport von Lasten mit Hebezeugen ist nur danngewährleistet, wenn die Fachkraft die für das Heben der Lastgeeigneten Lastaufnahme- und Anschlagmittel auswählt.

Die Lastaufnahme- und Anschlagmittel† müssen für den jeweiligen Verwendungszweck geeignet

sein,† dürfen bei bestimmungsgemäßer Verwendung nicht über

ihre Tragfähigkeit hinaus belastet werden und† müssen sich in einem betriebssicheren Zustand befinden.


657.6 Schweißfehler

Sch

we

iße

n7.6 SchweißfehlerNur eine fehlerfreie Schweißnaht kann Kräfte optimal über-tragen. Fehler innerhalb der Schweißnaht (defects in welding)setzen diese Fähigkeit herab. Dies führt aber nicht zwangsläufigzu einem Versagen der Schweißnaht. Welcher Fehler einer Nahtnoch zulässig ist, lässt sich daher nur im Einzelfall von einerFachkraft beurteilen.Schweißnähte können nach ihrem inneren und äußeren Befundbeurteilt werden (Tabelle Bild 1). Aus Kostengründen werdennur besonders stark beanspruchte Bauteile nach ihrem innerenBefund beurteilt. Dafür geeignete Prüfverfahren zeigt folgendeTabelle. Eine Beschreibung der Verfahren finden Sie im Lernfeld12 im Kapitel 5.

Nahtüberhöhung z.B. zu langsamgeschweißt

Kantenversatz z.B. unsaubergeheftet

Randkerben z.B. zu weniggependelt

offene Endkrater z.B. zu schnell dieElektrode abgezogen

sichtbare Poren z.B. zu schnellabgekühlt

Schweißspritzer z.B. Einstellgrößefalsch gewählt

Wurzelüberhöhung z.B. zu langsamgeschweißt

nicht durchge-schweißte Wurzel

z.B. zu wenigWärme, zu schnellgeschweißt

Nahtüberhöhung z.B. zu langsamgeschweißt

Ungleichschenklig-keit

z.B. falsche Elek-trodenführung

Einbrandkerbe z.B. zu viel Wärme

Zerstörende ZerstörungsfreiePrüfmethoden PrüfmethodenMechanisch-technologische Visuelle PrüfungPrüfverfahren wie z.B.† Biegeversuch† Kerbschlagbiegeversuch† Härteprüfung

Metallografische Prüfver- Magnetpulverprüfungfahren wie z.B. Röntgenprüfung† Makroschliff Ultraschallprüfung† Mikroschliff Farbeindringverfahren† Fraktografie

Ü B U N G E N1. Beschreiben Sie das Verfahrensprinzip des Metall-Schutz-

gasschweißens.

2. Was unterscheidet inerte Gase von aktiven Gasen?

3. Was ist ein Plasma?

4. Welche Aufgabe hat das Schutzgas?

5. Welche Schutzgase werden eingesetzt?

6. Warum wird das WIG-Schweißen insbesondere zum Wur-zelschweißen eingesetzt?

7. Beschreiben Sie die Stichlochtechnik beim Plasma-schweißen.

8. Worin unterscheidet sich das Plasmaschweißen von denanderen Schutzgasschweißverfahren?

9. Nennen Sie Einsatzgebiete für das Plasmaschweißen.

10.Beschreiben Sie das Funktionsprinzip einer Widerstands-schweißung.

11. Nennen Sie Einsatzmöglichkeiten für dasa) Punktschweißverfahrenb) Rollennahtschweißen

12. In welchen Bereichen wird das Lichtbogenbolzen-schweißverfahren angewendet?

13.Beschreiben Sie das Verfahren einer Lichtbogenbolzen-schweißung mit Spitzenzündung.

14.Nennen Sie Vorteile des Bolzenschweißverfahrens ge-genüber anderen Schweißverfahren.

15.Nennen Sie verschiedene mögliche Schweißfehler, diedurch optische Prüfung festgestellt werden können.

16.Welche allgemeinen Unfallverhütungsmaßnahmen habenSie beim Schweißen zu beachten.

Tragende Konstruktionen dürfen nur von Fachkräften ge-schweißt werden, die durch entsprechende Prüfungen nachDIN EN 287-1 dazu befugt sind.


84 3.2 Gaußkurve

Messergebnisse

darstellenundausw

erten

1) arithmetisches Mittel: Summe aller Messwerte geteilt durch die Anzahl der Messwerte

1 Gaußkurven mit unterschiedlichen Standardabweichungena) s = 1,597 µm b) s = 3,719 µm

Mittelwert x� (average value)In den Bildern 1 und 2 ist jeweils der Mittelwert xx� für die dar-gestellten Gaußkurven eingezeichnet. Bei diesemWert liegt je-weils der höchste Punkt der Gaußkurve. In Bild 1 liegt dieserWert in beiden Fällen auf der Toleranzmitte, d.h., bei 10 µm. InBild 2 liegt er bei 12 µm und damit ist er deutlich aus der Tole-ranzmitte verschoben. Das ist ungünstig, weil dadurch die Ge-fahr steigt, dass im oberen Bereich, d.h. rechts vomMittelwert,Ausschussteile produziert werden. Die Gaußkurve reicht deut-lich sichtbar über die obere Toleranzgrenze hinaus.

2 Mittelwert der Gaußkurve aus der Toleranzmitte verschoben

3 Mittlerer Bereich der Gaußkurve

Der Mittelwert ist das arithmetische Mittel1) der Messwer-te. Er gibt an, wo das Kurvenmaximum liegt. Der Mittelwertsollte mit dem Wert der Toleranzmitte übereinstimmen.

Standardabweichung s (standard deviation)In Bild 1a) ist die Gaußkurve vergleichsweise schmal und hoch,d.h., viele der ermitteltenMaße liegen immittleren Bereich. DieStreuung der Maße ist deshalb klein.In Bild 1b) ist der Graf dagegen flacher und breiter, d.h., die Ma-ße sind weiter verteilt. Die Streuung der Maße ist deshalb grö-ßer.Diese Unterschiede gibt die Standardabweichung s an: Bei ei-ner kleinen Streuung ist s klein, bei einer breiten Streuungist s größer.

Die Standardabweichung s ist ein Kennwert, der die Streu-ung der Messwerte angibt.

Die Standardabweichung lässt sich auch geometrisch beschrei-ben:Die Gaußkurve hat auf jeder Seite eine Linkskrümmung und ei-ne Rechtskrümmung. Im Abstand s vom Mittelwert liegt derPunkt der Kurve, bei dem die Linkskrümmung in eine Rechts-krümmung übergeht (Wendepunkt).Die Standardabweichung s kann rechnerisch ermittelt werden(siehe Tabellenbuch). Meistens erfolgt die Berechnung mit spe-ziellen Programmen für die Qualitätssicherung.

KurvenmaximumIm mittleren Bereich der Gaußkurve wurde ein Balken mit einerBreite von 1 µm eingezeichnet. Je größer der Anteil der Werk-stücke in diesem Bereich ist, desto schmaler und höher wird dieGaußkurve und desto höher wird auch der Balken. Im Beispielvon Bild 3 liegen in diesem Bereich 15% aller Werkstücke.

Das Maximum der Gaußkurve entspricht der Prozentzahl derWerkstücke, die im Bereich von 1 µm um denMittelwert derGaußkurve liegen.

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92 6.4 Qualitätsregelkarte

Prozessfähigkeit

Bei Stichproben bis n�5 wird die untere Eingriffsgrenze für Standardabweichungen nicht berechnet.

6.4 Qualitätsregelkarte

Mit Qualitätsregelkarten (QRK) (control charts) ist es mög-lich, die Prozessentwicklung aufzuzeichnen und zu beur-teilen.

Zum Aufzeichnen und Beurteilen der Prozessentwicklung sinddie Streuung und die Lage der Messwerte zu dokumentieren.Deshalb enthält eine Karte zwei Bereiche, in denen diese Kenn-werte getrennt angegeben werden.Maßzahlen für die Lage sind z.B.:† der Mittelwert xx�† der Median x�

DerMedian ist der mittlere Wert einer Zahlenreihe.

Maßzahlen für die Streuung sind z.B.:† die Standardabweichung s† die Spannweite RWenn bei kontinuierlichen Merkmalen eine Normalverteilungvorliegt, wird die xx�/s-Karte verwendet. Für die Auswahl der rich-tigen Qualitätsregelkarte gibt es Empfehlungen oder es liegenentsprechende Erfahrungen vor.In Bild 1 ist eine xx�/s-QRK dargestellt. In die Karte sind dieMess-werte einer vorläufigen Prozessfähigkeitsuntersuchung und dieEingriffsgrenzen (OEG und UEG) eingetragen.Durch die grafische Darstellung der beiden Kennwerte kann derProzess beurteilt werden. Es fällt z.B. auf, wenn die Werte all-mählich in eine Richtung driften oder wenn dieWerte sehr starkspringen.

1 Qualitätsregelkarte


100 9.1 Introduction

QualityManagement 9 Quality Management

9.1 Introduction

9.2 Information given in a qualitymanagement centre

Quality management is a method of ensuring that all activitiesnecessary to design, develop and implement a product or ser-vice are effective and efficient. It can be considered to havethree main components: quality control, quality assurance andquality improvement. Quality management is focused not onlyon product quality, but also the means to achieve it.

Assignments:

1. Translate the text above by using your English-Germanvocabulary list.

2. Why is quality management important? Explain in yourown words.

3. What are the main components of quality manage-ment?

4. What means have to be provided to achieve productquality? You also may look into the German texts onLernfeld 11.

5. How is it possible to achieve more consistent quality?

The elements below represent the aims and objectives of a qua-lity management centre. These elements give some backgroundinformation of the process of quality management in a largefirm.

Element 1: Management ResponsibilityQuality must be regarded as an overallmanagement task, defined and utilized.

Element 2: Quality Management SystemThe procedures to be used must be des-cribed and kept up to date.Defined procedures should be appliedeffectively, i.e.† quality assurance manual† quality plans† procedures† test plans and Procedures† work procedures

Element 3: Financial Considerations of Quality SystemsProcedures for financial reporting andevaluation.

Element 4: TrainingDefine training requirements, carry outthe training and document it.

Element 5: Product SafetyDetermine safety aspects with the aim toincrease product safety. The aim of thequality management system should be toprevent errors!† product liability† special recording of quality evidence† product risks† emergency plans

Element 6: Product DevelopmentAscertain quality of design in all phasesof development.† plan development† check development results† document development results† document development experience

Element 7: Inspection and TestingVerify the fulfilment and documentationof the inspection.

Element 8: Control of Inspection, Measuring and TestEquipment

Ascertain satisfactory capability of mea-suring equipment including inspectionsoftware.

Element 9: Handling, Storage, Packaging and DeliveryPrevent damage and short comings inquality.


104 1 Instandhaltungsstrategien

Inst

an

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sstr

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gie

n 1 InstandhaltungsstrategienInstandhaltungsstrategien (maintenance strategies) sind Re -geln, die angeben, zu welchen Zeitpunkten welche Maßnah menan welchen Anlagen bzw. Bauteilen durchgeführt werden sol -len. Das Instandhaltungsmanagement (maintenance ma na ge -ment) entscheidet über den Anwendungsfall der vier In stand -haltungsstrategien:† Störungsbedingte Instandhaltung (failure caused main-

tenance) (Bild 1)† Intervallabhängige Instandhaltung (clearance depen-

dant maintenance) (Bild 2)† Zustandsüberwachende Instandhaltung (condition

maintenance) (Bild 3) und† Vorausschauende Instandhaltung (foresighted mainte-

nance)

Ein optimales Instandhaltungskonzept (maintenance con -cept) ergibt sich häufig aus einer Kombination der ver schie -denen Instandhaltungsstrategien.

Instandhaltungskonzepte sind individuell auf das jeweilige Un -ter nehmen abgestimmt und orientieren sich an den jeweiligenKundenaufträgen (customer orders).

1 Wiederaufbereitung großer und teurer Wälzlager zur Kostenredu-zierung und Schonung von Ressourcen

2 In festgelegten Intervallen wird der Arbeitsraum der Maschinegereinigt

3 Permanente Überwachung von Maschinenschwingung, Wälzla-gerzustand und Temperatur

Ü B U N G E N1. Beschreiben Sie die Vor- und Nachteile der genannten

Instandhaltungsstrategien.

2. Erklären Sie die unterschiedlichen Anwendungsbereicheder Instandhaltungsstrategien.

3. Ordnen Sie den folgenden Fallbeispielen die entsprechen-de Instandhaltungsstrategie zu. Wälzlager werden ausge-tauscht, wenna) die Funktion des Systems gestört wird.b) eine Schwingungsüberwachung das mittlere Zeitsignal

liefert.

c) 2000 Betriebsstunden vorüber sind.d) die gelagerte Welle neu konstruiert wird.

Die ersten drei Instandhaltungsstrategien entsprechen den ausLernfeld 9 bekannten Instandsetzungsstrategien (overhaulingstrategies).Bei der vorausschauenden Instandhaltung wird versucht, mög -liche zukünftig auftretende Fehler zu vermeiden. Dies ge -schieht anhand von komplexen Fehlerursachenanalysen. Be -rück sichtigt werden dabei auch die vorhandenen Schadens ana -lysen (vgl. Kap. 4) ähnlicher technischer Systeme.Maß nahmen der vorausschauenden Instand hal tung sind daheroft:† Konstruktionsänderungen† Einsatz anderer Werkstoffe† Wechsel der Fertigungsverfahren† Mitarbeiterschulungen

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108 4.1 Ziele der Schadensanalyse

Sch

ad

en

san

aly

se

4 SchadensanalyseWenn an Anlagen, Bauteilen oder Produkten ein Schaden auf -tritt, muss der Fehler analysiert werden (Bild 1). Das Instand -haltungswesen des Herstellers bzw. des Betreibers hat daherdas Ziel, mögliche Fehlerursachen wie zum Beispiel† Bauteilfehler† Konstruktionsfehler† Werkstofffehler† Bedienerfehler† Wartungsfehler zu finden und zu beheben. Dazu ist zunächst eine Schadensanalyse (analysis of damage)notwendig. Die folgenden Ausführungen beziehen sich auf ei-ne Produktschadensanalyse. 1 Schäden an einem Zahnrad

4.1 Ziele der Schadensanalyse

Ziele einer jeden Schadensanalyse sind:† Gleichartige Schäden zukünftig zu vermeiden.† Fehler frühzeitig zu erkennen (Bild 2).† Folgeschäden zu verhindern.† Ursachen wie z.B. Bedienerfehler zu vermeiden.† Verbesserungsmöglichkeiten zu finden.† Erfahrungen und Kenntnisse weiterzugeben.Unter der Annahme, dass Bedienerfehler nicht die Störungs ur -sache sind, liegen Fehler oft im Bereich der Werkstoffaus -wahl (choice of material) oder Werkstoffbearbeitung (mate -rial treatment). Dementsprechend liegt der Schwerpunkt einerSchadensanalyse häufig im Bereich der Werkstoffprüfung undder Beurteilung der durchgeführten Wärmebehandlungs ver fah -ren. Bevor eine Schadensanalyse durchgeführt wird, müssen jedochdie Fehlerarten (types of mistakes) und die Fehlerhäufig -keiten (error rates) ausgewertet werden. Es wird zwischen absoluter und relativer Häufigkeit unter -schieden.

2 Zusammenhang zwischen Kosten und dem Zeitpunkt der Fehler -erkennung

Beispiel:Von 200 gefertigten Wellen wurden bei 5 Wellen fehlerhafteLängenmaße und bei 10 Wellen ungenügende Oberflächen -qualitäten festgestellt.

3 Häufigkeit von SchadensmerkmalenDie Summenhäufigkeit (cumulative frequency) ergibt sich ausder Addition der relativen Häufigkeiten.

Die relative Häufigkeit lässt sich nach folgender Formel berech -nen:

relative Häufigkeit = absolute Häufigkeit� 100%��

Gesamtanzahl

Die relative Häufigkeit eines Merkmals ist der prozentualeAnteil der entsprechenden absoluter Häufigkeit.

Merkmal Absolute Relative Summen-Häufigkeit Häufigkeit häufigkeit

Fehlerhafte 5 2,5% 2,5%LängenmaßeUngenügende 10 5% 7,5%Oberflächen- (2,5% + 5%)qualitätFehlerfreie 185 92,5% 100%Wellen (7,5% + 92,5%)Summe 200 100%


1215.4 Zerstörungsfreie Prüfverfahren

We

rkst

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prü

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1) DIN EN 102282) DIN EN 10228

5.4 Zerstörungsfreie PrüfverfahrenZerstörungsfreie Prüfverfahren (non-destructive methods of testing) haben den Vorteil, dass sie Bauteile nicht beschädigenbzw. in ihrer Funktion einschränken. Zerstörungsfreie Prüfverfahren werden meistens verwendet, umFehler wie z.B. Risse im Bauteil sichtbar zu machen. Sie liefernkeine Aussagen über die mechanische Belastbarkeit der ver -wen deten Bauteile.

Zerstörungsfreie Prüfverfahren werden sehr häufig in dervorbeugenden Instandhaltung eingesetzt, da sie Bauteilenicht beschädigen.

Ultraschallprüfung1)

Mit der Ultraschallprüfung (ultrasonic inspection) können z.B.Fehler im Innern eines Bauteils frühzeitig erkannt werden. Dabeiwird ein Schallkopf auf das zu prüfende Bauteil gesetzt. Diesersendet Schallwellen an das Werkstück. Die Schallwellen wer -den an der Vorder- und Rückwand sowie an Fehlern zurück -geworfen. Auf einem mobilen Bildschirm werden die reflek -tierten Schallwellen als Ausschlag dargestellt (Bild 1). Größe,Form und Lage der Fehler können annähernd beurteilt werden.Schallwellen werden bei Werkstückdicken bis zu 10 m ange -wen det.In Bild 2 sind einige Anwendungsbeispiele aufgeführt.

Röntgenprüfung (x-ray inspection)Mithilfe von Röntgenstrahlen können berührungsfrei (contact -less) Fehler wie Gasblasen oder Lunker in Werkstücken sichtbargemacht werden (Bild 3).Röntgenstrahlen sind gesundheits -schädigend. Die Rönt gen prü fung darfdeshalb nur von besonders geschultemFach personal durchgeführt werden.

1 Prinzip der Ultraschallprüfung

2 Ultraschallprüfungena) Schweißnahtprüfungb) Dickenmessung

a) b)

3 Prinzip der Röntgenprüfung

Die Röntgenprüfung liefert ein deutliches Fehlerbild (Bild 3).Magnetpulververfahren2)

Mit dem Magnetpulverfahren (magnetic particle testing) kön-nen Oberflächenrisse oder oberflächennahe Risse sowie nicht-

4 Magnetpulverprüfung

Risse


136 1.1 Kennzeichen automatisierter Systeme

Au

tom

atisi

ert

eS

yst

em

e 1 Automatisierte Systeme1.1 Kennzeichen automatisierter

Systeme

Automatisierte Systeme (automated systems) sind Maschi-nen oder Anlagen, bei denen Prozesse selbstständig ablaufen.Ein Prozess kann die Herstellung von Treibstoffen in einer ver-fahrenstechnischen Anlage einer Raffinerie oder die Fertigungeines Produkts wie z.B. eines Kraftfahrzeugs sein. Fachkräftehaben die Aufgabe, diese Anlagen in Betrieb zu nehmen.Außerdem unterstützten sie später den Prozess, indem sie† die Anlage mit Rohteilen versorgen† die Fertigteile abtransportieren† den Ablauf überwachen† Störungen diagnostizieren und beseitigen† den Ablauf optimieren† die Anlage warten

2 Teilsystem zum automatisierten Anschweißen von Griffen an die Gasflasche

Durch automatisierte Systeme können qualitativ hochwer-tige Produkte wirtschaftlich hergestellt werden.

a) b)

1 Gasflasche

Beispiel:In einer Fertigungsstraße (assembly line) werden Gasflaschenaus unterschiedlichen Umformteilen (Bild 1a) bis hin zur fertiglackierten Flasche (Bild 1b) hergestellt. Die komplette Ferti-gungsstraße besteht aus mehreren Teilsystemen (subsys-tems), die jeweils für sich automatisiert sind. Eines dieser Teil-system dient dazu, Griffe an die Flasche zu schweißen (Bild 2).Dieses Teilsystem besteht wiederum aus untergeordneten Ein-richtungen (appliances) mit unterschiedlichen Aufgaben.

a) b)

Magazin für Griffe

Rollenförderer 3Rollenförderer 2

Rollenförderer 1

Handhabungsroboter

Schweißroboter


150 1.2 Speicherprogrammierbare Steuerungen

Au

tom

atisi

ert

eS

yst

em

e

Organisationsbau-stein 1 (OB1)Dieser wird zyklischabgearbeitet und eswerden die einzel-nen FunktionenaufgerufenAufruf FC1

Aufruf FC2

Aufruf FC3

Aufruf FC4

Programmende

Funktion 1 (FC1)Baustein für den Be-triebsartenteil

Funktion 2 (FC2)Baustein für die Ab-laufkette alsSchrittkette

Funktion 3 (FC3)Baustein für die Sig-nalausgabe an dieAktoren

Funktion 4 (FC4)Baustein für die Aus-gabe vonMeldun-gen durch dieLeuchtmelder P1...P5

1 Programmstruktur

Entwicklung des Steuerungsprogramms der AnlageProgrammstruktur:Für den Rollenförderer bietet sich eine Programmstruktur nachBild 1an.

Zuordnungsliste:Für die Programmierung der Betriebsarten müssen die erfor-derlichen Signalgeber den Eingängen der SPS zugeordnet wer-den. Da durch diesen Baustein noch keine Signalausgabe an dieAktoren der Anlage erfolgt, werden Merker verwendet. Fürdiese gibt es einen festen Speicherbereich in der CPU. Merkersind als Zwischenspeicher zu betrachten, in denen Verknüp-fungsergebnisse innerhalb der SPS abgespeichert werden.Sie werden wie Ausgänge programmiert wie z.B. bei einerZuweisung durch den Befehl = M10.1. Es gibt remanente undnicht remanente Merker. Die remanenten Merker behaltenihren logischen Zustand auch nach einem Spannungsausfall, dadieser durch eine Pufferbatterie überbrückt wird. So kann eineAnlage an der Stelle weiterarbeiten, an der ein Spannungs-ausfall den Arbeitszyklus unterbrochen hat.

Zuordnungsliste Betriebsarten:

Ein-/Ausgabe- Operand KommentarbauteilS1 E1.3 Schließer, Start-TasterS2 E1.4 Öffner, Stopp-TasterS3 E1.5 Drehschalter Auto/HandS4 E1.6 Drehschalter Einrichten EIN/AUSS5 E1.7 Schließer, Taster zum Rück-

setzen (Reset)M2.2 Merker: Freigabe der AnlageM2.3 Merker: Anlage läuft im Dauer-

zyklusM2.4 Merker: Anlage soll stoppenM2.5 Merker: Rücksetz(Reset)signal,

Anlage wird rückgesetztM2.6 Anlage ist betriebsbereit, wenn

Zylinder in Grundstellung undwenn sich keine Flasche in derAnlage befindet

Eine weitere Erleichterung bei der Programmierung ist die Ver-wendung von Symbolen anstatt der Operanden. Nachfolgendist die Symboltabelle dargestellt.

Symbol Operand KommentarTaster_Start E1.3 Anlage starten im Ein-

zelzyklus/DauerbetriebTaster_Stopp E1.4 Dauerzyklus wird nach

dem letzten Schrittbeendet

Automatik E1.5 Drehschalter Auto/HandEinrichten E1.6 Drehschalter Einrichten

EIN/AUSTaster_Reset E1.7 Anlage zurücksetzenMerker_Freigabe M2.2 Merker Freigabe der

AnlageMerker_Dauerzyklus M2.3 Merker Anlage im

DauerzyklusMerker_Reset M2.4 Merker Rücksetzen der

AnlageSignal_Stopp M2.5 Merker Anlage soll

stoppenMerker_Betriebs- M2.6 Zylinder in Grundstel-bereit lung, keine Flasche in

der AnlageDie Zuordnungsliste dokumentiert die Zuweisung der Ein-und Ausgänge zur SPS.

Programm Betriebsartenteil:Der Aufruf der Funktion FC1 (Seite 151 Bild 1) spiegelt das Be-dienfeldwider. Auf der linken Seite befinden sich die Eingängeder einzelnen Taster und Drehschalter, auf der rechten Seite dieAusgänge. Da es sich bei diesen nur um interne Verknüpfungender SPS handelt, werden sie in die Merker M2.2 bis M2.5 ge-schrieben. Im Inneren muss man sich wieder die Ver-knüpfungslogik für die Ein- und Ausgänge vorstellen.

Symboltabelle


1632.2 Industrieroboter

Ha

nd

ha

bu

ng

ste

chn

ik

1) Unter den Grundachsen versteht man hier die Hauptachsen des Roboters (vgl. Kap. 2.2.3) 2) Scara: Selective Compliance Assembly Robot Arm3) Die Bezeichnung der Achsen beginnt immer mit der ersten Bewegungsmöglichkeit des Roboters, die der Basis am nächsten ist. Die Basis gibt der Hersteller vor.

2.2.1 Grundachsen1)-Typen von Industrierobotern

Grundsätzlich gibt es zwei mögliche Achsbewegungen (motionsof axes) bei Ro bo tern. Das sind: † drehende (rotatorische) Bewegungen (rotary motions)† lineare (translatorische) Bewegungen (translational moti-

ons)

1 Typen von Industrierobotern

Typ

Portalroboter

Schwenkarmroboter

Drehgelenkroboter

Mögliche Achsbewegungen

Arbeitsraum Eigenschaften/Anwendungen

Scara2)-Roboter

3 DrehachsenRRR

1 Linearachse2 DrehachsenRRT3)

R: rotatorisch

3 LinearachsenTTTT: translatorisch

Einfache Konstruktion, ein-fach räumlich zu program-mierenEinlegen von Werkzeugenund Werkstücken, Palettie-ren, Montage

Stabile senkrechte, lineareAchse, deshalb ist dieseauch die Hauptarbeitsrich-tung wie z.B. zum Fügen. Inden horizontalen, rotatori-schen Achsen ist derSchwenkarmroboter nachgie-big.In der Fertigung zum Bohren,in der Montage, zum Prüfen.

Wird auch als Knickarmrobo-ter (articulated robot) be -zeich net. Sehr beweglich unddeshalb vielseitig einsetzbar.Schweißen, Schneiden,Trans portieren, Montieren,Lackieren, Bestücken vonPlatinen usw.

2.2.2 Kenngrößen von Industrierobotern

Das Datenblatt (technical data sheet) eines Industrieroboters(siehe Seite 164) gibt Auskunft über wichtige Kenngrößen (cha-racteristics) und somit auch über seine Ein satzmög lichkeiten. Inder Richtlinienreihe VDI 2861 werden tech nische Begriffe undKenngrößen für Industrieroboter defi niert. Man unterscheidethier:

Belastungskenngrößen (load characteristics)† Die Nennlast (nominal load) gibt an, welche Masse der

Roboter unter Einhaltung einer bestimmten Geschwin -digkeit und Ge nauigkeit bewegen kann. Sie setzt sich ausder Werk zeug- und Nutzlast (tool- and payload) zusam -men. Die Nutzlast ist die Masse des zu bewegenden Ob-jektes.

In Abhängigkeit von der Konstruktion gibt es zwei Grundtypenmit nur translatorischen oder nur rotatorischen Achsen. Esgibt aber auch Typen, bei denen sowohl translatorische als auchrotatorische Achsen zu finden sind.


1931.3 Kundengespräch

Pro

jek

tde

fin

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n

1) vergl. DIN 69901

1 Heiz- und Formstation

2 Formstation: Verformung der Folie mit Über- und Unterdruck

3 Siegelstation

Aus der Entnahmestation (removing station) befördern Mitar -beiter oder Handhabungsgeräte die verpackten Produkte undstapeln sie in Pakete.Die Verpackungsmaschine ist somit eine komplexe, kunden -spezifische Anlage, die in Form eines Projekts (project) reali -siert werden soll.Ein Vorhaben ist dann ein Projekt1), wenn

† eine klare, ergebnisori-entierte und messbareZielvorgabe vorliegt

† es durch definierte An-fangs- und Endterminebegrenzt ist

† es in genau dieser Kon-stellation nur einmalauftritt

† komplexe Handlungsab-läufe vorliegen, die denEinsatz besonderer Me-thoden und Technikenerfordern

† es fach- und abteilungs-übergreifend ist

† finanzielle und personel-le Begrenzungen vorlie-gen

† es gegenüber anderenVorhaben abgegrenzt ist

† es eine projektspezifi-sche Organisation erfordert

Herstellung und Lieferungeiner Verpackungsmaschine(siehe Pflichtenheft und Ver-trag)Start: Empfang des Lasten-hefts; Ende: Inbetriebnahmebeim Kunden Anforderungen aus demLas tenheft (Verpackung fürSalami)Planung, Fertigung, Monta-ge, Lieferung und Inbetrieb-nahme führen verschiedeneMitarbeiter von CFS an un-terschiedlichen StellendurchViele Abteilungen der FirmaCFS sind beteiligtDer Kaufpreis für die Ver-packungsmaschine ist ver-traglich vereinbart, es ste-hen die Mitarbeiter zeitlichbegrenzt zur VerfügungParallel zu diesem Projektwerden in der Firma CFSweitere abgewickeltDer Projektleiter mit seinemTeam führt das Projekt nachden Strukturen des Pro-jektmanagements durch

1.3 Kundengespräch

Nachdem das Lastenheft bei CFS gesichtet wurde, wird ein Ge -spräch mit dem potenziellen Kunden vereinbart. In diesem Falldient das Kundengespräch dazu, die einzelnen Projektziele ge -nau zu beschreiben.Ein Projektziel (project target) ist dann exakt beschrieben,wenn es drei Fragen beantwortet:

† Was soll erreicht werden?

† In welchem Ausmaß solles erreicht werden?

† Bis wann muss das Zielerreicht sein?

z.B. Verpackungen für Salami 4000 Verpackungen proStunde Inbetriebnahme beim Kunden am 15.06.2008

Der mögliche Auftragnehmer möchte im Kundengespräch† die Wünsche und Vorstellungen des Kunden genauer

kennenlernen, um diese umsetzen zu können † mögliche Probleme der Aufgabenstellung erkennen und

dem Kunden verdeutlichen† dem Kunden Lösungsmöglichkeiten vorstellen† dem Kunden darstellen, welche wirtschaftlichen Vorteile

er durch den Erwerb des Produkts erhält† vom Kunden Entscheidungen für unterbreitete Lösungsvor-

schläge erhalten† möglichst alle bislang nicht geklärten Details gemeinsam

mit dem Kunden festlegen.Beim Kundengespräch (Seite 194 Bild 1) steht bei den Unter-nehmensvertretern die Kundenorientierung (customer orien -ta tion) im Vordergrund. Sie kennen die Abhängigkeit des Unter -

versiegelte, zusammenhängendeVerpackungen

verformte Unterfolie (ohne Inhalt)

Oberfolie

verformteUnterfolie

Überdruck

Unterdruck

Heizstation

FormstationForm

Unterfolie

verformte Unterfolie

Unterfolie

Formstation

Heizstation


1. Auf welche Aspekte kann eine Optimierung Einflussnehmen?

2. Welche Nebenwirkungen kann eine Optimierunghaben?

226 1.1 Beschreibung des Systems

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s 1 Optimierung einesstörungsfrei arbeitendenSystems

1.1 Beschreibung des SystemsEingriffe in ein störungsfrei arbeitendes System können nurnach sorgfältiger Planung und nach Abstimmung mit allen zu-ständigen Abteilungen vorgenommen werden. Ziel einer Ver-änderung ist es, einen Prozess zu optimieren. Allgemein wirdOptimierung (optimization) als eine Verbesserung (improvement)eines Vorgangs, eines Zustands oder als die „beste Lösung“ un-ter den gegebenen Umständen verstanden. Die Verbesserungkann sich z.B. auf folgende Aspekte beziehen:† Verbesserung der Wirtschaftlichkeit (economy)

(Kostenersparnis) durch:– Produktivitätssteigerung– Verringerung der Anzahl der Mitarbeiter– Einsatz neuer Technologien, Werkstoffe und Maschinen– Senkung der Ausfallzeiten von Mitarbeitern undMaschinen

– Fehlervermeidung† Qualitätsverbesserung (quality improvement) des

Produkts durch:– den Einsatz neuer Werkstoffe und Hilfsstoffe– konstruktive Änderungen– ergonomische Gestaltung (siehe Kap. 1.2)

† Verbesserung der Arbeitsbedingungen (working condi-tions) und -abläufe durch:– ergonomische Gestaltung– umweltspezifische Untersuchungen– Verwendung von Hilfsmitteln und Vorrichtungen– Schulung, Fortbildung und Qualifizierung der Mitarbeiter– übersichtliche, gut lesbare Arbeitsanweisungen

† Stärkung der Identifikation (strengthening of identifica-tion) der Mitarbeiter mit dem Produkt, mit dem Betriebz.B. durch:– Weiterbildungsangebote– ein betriebseigenes Vorschlagswesen mit Prämien– flexible Arbeitszeitgestaltung– einen Betriebskindergarten– Prämien, Gewinnbeteiligung

Eine Optimierung gilt dann als gelungen, wenn nicht nur ein As-pekt, sondern mehrere Aspekte verbessert werden. Eine Ver-besserung kann auch andere Aspekte negativ oder positiv be-einflussen. Produktivitätssteigung kann zu zusätzlichen Belas-tungen der Mitarbeiter führen. Kostenersparnis kann dieEntlassung vonMitarbeitern zur Folge haben. Fehlervermeidungsenkt die Reparaturkosten. Die Verwendung von Vorrichtungenund Hilfsmitteln kann die körperliche Belastung senken usw.

Eine Optimierung wird als die beste Lösung unter den gege-benen Umständen verstanden.

Ist eine Verbesserung an einem technischen System geplant, soist zunächst das störungsfrei arbeitende System als Gesamt-heit zu betrachten. Das in Kapitel 2 beschriebene Projektstammt aus der Endmontage von Gabelhubwagen (fork lifttrucks) aus Baugruppen und Einzelteilen (Bilder 1 bis Bild 3).

1 Gabelhubwagen

2 Einzelteile

3 Baugruppen


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Getriebe - · PDF file1.3Zugmittelgetriebe 19 Getriebe 1 EigenschaftenverschiedenerRiemenführungen Riemenführung Eigenschaften † Kann in waagerechter, schräger und