Ausgangssituation: Prüfprozess: Bei der Kolbenherstellung ist im Rahmen der Maschineneinstellung

Transkript

1 Fallbeispiel VDA5 (Beispiel 1) 1/15 Ziel: Umsetzung der Studien zur Prüfprozesseignung und Messunsicherheit in qs-stat nach der Vorlage VDA Band 5 Anhang 6 Beispiel 1. Es soll die Eignung eines Prüfprozesses unter Berücksichtigung der Standardunsicherheit des verwendeten Prüfmittels sowie des Bediener- und Objekteinflusses nachgewiesen werden. Ausgangssituation: Prüfprozess: Bei der Kolbenherstellung ist im Rahmen der Maschineneinstellung bzw. der Fertigungsprüfung der Wanddickenunterschied am Kolbenschaft in Druck und Gegendruck-Richtung zu prüfen. Für eine Wanddicke von 2,5 mm beträgt z.b. die Toleranz für den Wanddickenunterschied nach Zeichnung 0,6 mm (± 0,3 mm). Geprüft wird die Wanddicke mit einem digitalen Messschieber. Der Grenzwert für die Prüfprozesseignung GPP = 0,2 für die Toleranzklasse IT 16 muss eingehalten werden. Schwerpunkte: Messunsicherheit Datenerfassung Handhabung Auswertung Vorkenntnisse: Kenntnisse Messsystemanalyse Kenntnisse VDA5 Kenntnisse Messunsicherheit Prüfmittel: Es wird ein digitaler Messschieber nach DIN 862 verwendet. Randbedingungen: Der Prüfprozess wird durch die Standardabweichung des Prüfmittels, den Bediener und das Objekt beeinflusst. Es wird davon ausgegangen, dass die zu prüfenden Teile sowie der Messschieber Umgebungstemperatur haben. Aufgrund der geringen Wanddicke können mögliche Längenänderungen infolge der Temperatur vernachlässigt werden.

2 2/15 Fallbeispiel VDA5 (Beispiel 1) Aufgabe: Legen Sie einen Prüfplan an. Berücksichtigen Sie alle bekannten Informationen beim Ausfüllen der Eingabemasken. Werten Sie danach den Datensatz mit einer geeigneten Auswertestrategie aus. Prüfplan: Aufgrund der Ausgangssituation kann folgender Prüfplan erstellt werden: - Teil (Kolben) o Prüfprozess Einfluss Temperatur Einfluss Objekt Einfluss Bediener Einfluss Prüfmittel Standardunsicherheit des Prüfmittels Angaben zum Teil: - Bezeichnung Kolben Weitere Angaben: - Wanddicke (Nennmaß) = 2,5 mm - Wanddickenunterschied (Toleranz) = +/- 0,3mm - Grenzwert für Prüfprozesseignung G pp = 0,2 (Toleranzklasse 16) Angaben zum Temperatureinfluss: - Kein Temperatureinfluss (siehe Randbedingungen) Angaben zum Objekteinfluss: - Bei einem auf Umgebungstemperatur temperierten Kolben wurde in festgelegter Orientierung 25 mal der Wanddickenunterschied gemessen. Die Ergebnisse in mm zeigt nachfolgende Tabelle 1. - Die Standardunsicherheit durch den Objekteinfluss berechnet sich aus der Maximalen Standardabweichung der Spalten. - Normalverteilung - Berechnung nach Methode A, da Messwerte vorhanden. Doku-Nr.: S-FB 143 D 2004 Q-DAS GmbH, Weinheim Version: 2

3 Fallbeispiel VDA5 (Beispiel 1) 3/15 Messung Nr.: W1 W2 1 2,39 2,35 2 2,37 2,36 3 2,38 2,34 4 2,39 2,33 5 2,38 2,35 6 2,40 2,34 7 2,43 2,36 8 2,40 2,34 9 2,41 2, ,40 2, ,41 2, ,41 2, ,37 2, ,37 2, ,39 2, ,40 2, ,43 2, ,44 2, ,40 2, ,40 2, ,41 2, ,40 2, ,42 2, ,36 2, ,36 2,35 Mittelwert 2,397 2,356 s 0, ,01528 Tabelle 1 Messwerte Objekteinfluss Angaben zum Bedienereinfluss: - Zur Ermittlung des Bedienereinflusses wurde ein Meisterteil in einem klimatisierten Messraum von 3 Anwendern je 10 mal gemessen. Aus den Mittelwerten der 3 Messreihen wurde die Standardunsicherheit für den Bedienereinfluss berechnet. Die gemessenen Werte entnehmen Sie nachfolgender Tabelle 2.

4 4/15 Fallbeispiel VDA5 (Beispiel 1) - Die Standardunsicherheit durch den Bedienereinfluss berechnet sich aus der Spannweite der Spalten und Rechteckverteilung. - Rechteckverteilung - Berechnung nach Methode A, da Messwerte vorhanden. Messung Nr. Bediener 1 Bediener 2 Bediener 3 1 2,540 2,520 2, ,540 2,530 2, ,570 2,530 2, ,550 2,560 2, ,520 2,540 2, ,530 2,550 2, ,550 2,540 2, ,540 2,550 2, ,510 2,540 2, ,540 2,550 2,540 Mittelwert 2,539 2,541 2,530 Spannweite der Spaltenmittelwerte 0,011 Tabelle 2 Messwerte Bedienereinfluss Angaben zum Prüfmittel: - Bezeichnung digitaler Messschieber - Auflösung = 0,01 mm - Berechnung nach Methode B, da keine Messwerte vorhanden. - Messbereich < 100 mm Fehlergrenze a = 0,02 mm - Rechteckverteilung Doku-Nr.: S-FB 143 D 2004 Q-DAS GmbH, Weinheim Version: 2

5 Fallbeispiel VDA5 (Beispiel 1) 5/15 Vorgehensweise: 1. Um den Prüfplan anzulegen, müssen Sie über den Menüpunkt "Modul" in das Modul Messsystemanalyse von qs-stat wechseln: Bevor Sie mit der Datenerfassung beginnen sollten Sie eine Auswertestrategie auswählen bzw. erstellen nach welcher die Messunsicherheit berücksichtigt wird. Hierzu gehen Sie über das Menü Optionen / Konfiguration Auswertung zum Fenster Konfiguration Auswertung. MODUL MESSSYSTEM- ANALYSE (MIT OPTION MESS- UNSICHERHEIT) OPTIONEN KONFIGURATION AUSWERTUNG Nach dem Sie eine passende Auswertestrategie ausgewählt haben können Sie über den Menüpunkt "Datei Datei Neu" eine leeren Eingabemasken für die Messsystemanalyse aufrufen. DATEI DATEI NEU Es erscheint ein Dialogfeld, in dem Sie eine Vorauswahl treffen. In diesem Fenster können Sie die Anzahl der Messunsicherheitsstudien vorgeben, welche innerhalb dieses Prüfplanes durch-

6 6/15 Fallbeispiel VDA5 (Beispiel 1) geführt werden sollen. In diesem Beispiel handelt es sich um eine Messunsicherheitsstudie. Über die Schaltfläche Komponenten gelangen Sie zu dem Fenster Komponenten der Messunsicherheit. Innerhalb dieses Fensters können Sie die zuvor ermittelten Einflussgrößen für den Prüfprozess und das Prüfsystem angeben. Temperatureinfluss Objekteinfluss und Bedienereinfluss Standardunsicherheit des Prüfmittels Nachdem Sie die entsprechenden Einstellungen vorgenommen haben, müssen Sie beide Fenster über die Schaltfläche OK verlassen. Doku-Nr.: S-FB 143 D 2004 Q-DAS GmbH, Weinheim Version: 2

7 Fallbeispiel VDA5 (Beispiel 1) 7/15 2. Es erscheint nun automatisch die Teilemaske im Vordergrund. Hier ist im Feld Bezeichnung die Teilebezeichnung (Kolben) einzutragen. Wechseln Sie anschließend über den Icon zur Merkmalsmaske, Blenden Sie sich dort, aus Gründen der besseren Übersichtlichkeit, über den Info- Icon die Merkmalsliste ein. EINBLENDEN DER MERKMALSLISTE: 3. Innerhalb der einzelnen Merkmalsmasken sind nun die Einträge für die Komponenten vorzunehmen. - Prüfprozess: Die hier vorgenommenen Einträge zu Nennmaß, Abmaßen, Einheit und Nachkommastellen sollten Sie mittels rechtem Mausklick innerhalb des jeweiligen Feldes für alle Merkmale übernehmen. Danach wechseln Sie zum nächsten Merkmal.

8 8/15 Fallbeispiel VDA5 (Beispiel 1) - Temperatureinfluss: Um die Einstellungen für die Temperatur vorzunehmen, gelangen Sie mittels rechtem Mausklick innerhalb des Feldes Auswertetyp zum Fenster 1. Innerhalb dieses Fensters können Sie über den Knopf zu dem jeweiligen Erfassungsfenster (Fenster 2) für die Ermittlungsmethode wechseln. Fenster 1 Fenster 2 Aufgrund der Vorgabe wird der Temperatureinfluss vernachlässigt. Nachdem Sie die Eingaben vorgenommen haben wechseln Sie zum nächsten Merkmal. Doku-Nr.: S-FB 143 D 2004 Q-DAS GmbH, Weinheim Version: 2

9 - Einfluss des Messobjektes: Fallbeispiel VDA5 (Beispiel 1) 9/15 Aufgrund der Angaben zum Messobjekt sind folgende Einträge direkt in der Merkmalsmaske vorzunehmen. Zu den Eingabefenstern (Fenster 1 und Fenster 2) gelangen Sie nach gleicher Vorgehensweise, wie unter Temperatureinfuß bereits beschrieben. Fenster 1 Fenster 2 Aufgrund der Vorgaben zum Messobjekt sind innerhalb der beiden Eingabefenster obige Einstellungen vorzunehmen. Nachdem Sie diese Einstellungen vorgenommen haben müssen noch die Anzahl der Zeilen auf 25 und die Anzahl der Spalten auf 2 eingestellt werden. Diese Nachträgliche Anpassung wird notwendig, da durch die Auswahl des Auswertetyps immer die Vorgabe der Auswertestrategie übernommen wird.

10 10/15 Fallbeispiel VDA5 (Beispiel 1) Nachdem Sie die Eingaben vorgenommen haben wechseln Sie zum nächsten Merkmal. - Bedienereinfluss: Aufgrund der Angaben zum Bedienereinfluss sind folgende Einträge direkt in der Merkmalsmaske vorzunehmen. Zu den Eingabefenstern (Fenster 1 und Fenster 2) gelangen Sie nach gleicher Vorgehensweise, wie unter Temperatureinfuß und Einfluss des Messobjektes bereits beschrieben. Doku-Nr.: S-FB 143 D 2004 Q-DAS GmbH, Weinheim Version: 2

11 Fallbeispiel VDA5 (Beispiel 1) 11/15 Fenster 1 Fenster 2 Aufgrund der Vorgaben zum Bedienereinfluss sind innerhalb der beiden Eingabefenster obige Einstellungen vorzunehmen. Nachdem Sie die Eingaben vorgenommen haben, wechseln Sie zum nächsten Merkmal. - Prüfmittel: Aufgrund der Angaben zum Prüfmittel sind folgende Einträge direkt in der Merkmalsmaske vorzunehmen. Nachdem Sie die Eingaben vorgenommen haben, wechseln Sie zum nächsten Merkmal.

12 12/15 Fallbeispiel VDA5 (Beispiel 1) - Einfluss der Standardunsicherheit des Prüfmittels: Aufgrund der Angaben zum Prüfmittel sind folgende Einträge direkt in der Merkmalsmaske vorzunehmen. Nach bereits zuvor beschriebener Vorgehensweise gelangen Sie zu den Eingabefenstern (Fenster 1 und Fenster 2). Aufgrund der Vorgaben zum Prüfmittel sind innerhalb der beiden Eingabefenster folgende Einstellungen vorzunehmen. Doku-Nr.: S-FB 143 D 2004 Q-DAS GmbH, Weinheim Version: 2

13 Fallbeispiel VDA5 (Beispiel 1) 13/15 4. Spätestens nachdem nun alle Angaben zum Prüfplan erfasst wurden, sollten Sie den Datensatz abspeichern. 5. Wechseln Sie nun über den Icon zur Wertemaske. Tragen Sie nun unter den beiden Spalten des Objekteinfluss die Werte aus der Tabelle Seite 3 Angaben zum Objekteinfluss ein und unter den drei Spalten des Bedienereinfluss die Werte aus der Tabelle Seite 4 Angaben zum Bedienereinfluss

14 14/15 Fallbeispiel VDA5 (Beispiel 1) 6. Nach dem Speichern des Datensatzes erhalten Sie die Ergebnisse, indem Sie mittels der Schaltfläche eine Auswertung durchführen. Eine Aufstellung des Unsicherheitsbudgets erhalten Sie über das Menü Übersicht / VDA5-Prüfmittel- Prüfprozess Doku-Nr.: S-FB 143 D 2004 Q-DAS GmbH, Weinheim Version: 2

15 Fallbeispiel VDA5 (Beispiel 1) 15/15 7. Vergleich der Ergebnisse mit dem Beispiel 1 aus VDA Band 5: Ergebnis qs-stat VDA 5 Prüfmittel 0, ,012 Objekt 0, ,02135 Bediener 0, ,0033 Temperatur - - Kombinierte Standardunsicherheit 0, ,02471 Erweiterte Messunsicherheit 0, , Bemerkung zu den Ergebnissen: Die unterschiedlichen Ergebnisse für das Prüfmittel sind auf die im VDA Band 5 verwendete Berechnungsformel zurückzuführen. Der VDA nutzt für die Rechteckverteilung einen Verteilungsfaktor von b=0,6. qs-stat rechnet mit dem korrekten Faktor für die Rechteckverteilung. Dieser ist b = = 0, (siehe auch VDA 2 12 Band 5 Tabelle 4 Seite 25). Die Unterschiede der Ergebnisse für die kombinierte Standardunsicherheit und Erweiterte Messunsicherheit sind ebenfalls auf die im VDA Band 5 durchgeführte Rundung des Verteilungsfaktors b der Rechteckverteilung zurückzuführen.