Montage-Toleranzen und Unwucht beim Auswuchten und im Betrieb –> Lassen Sie sich beraten!

Wir von PMB sind mehr als einfach nur Lohnwuchter und Hersteller von Auswuchtsystemen und Maschinen. Wir haben sehr viel Erfahrung mit den Anforderungen an rotierende Bauteile und werden Sie gerne dabei unterstützen mit individuell angepassten Methoden die Qualität Ihrer Produkte zu sichern.

In diesem Artikel beschreibe ich, an einem realen Auftrag der Lohnwuchtung, was ich damit meine. Es geht um ein Schwungrad als Energiespeicher einer Anlage. Dieses sollte gegenüber der beim Hersteller sonst üblichen Wuchtgüte G6,3 auf G2,5 gewuchtet werden, damit die Anlagen spürbar ruhiger laufen. Die Schwungscheibe können Sie sich als einfache Stahlscheibe mit folgenden Eckdaten vorstellen:

Da = Außendurchmesser = 240 mm
Di = Durchm. der Aufnahmebohrung der Welle = 48 mm
T = Dicke der Scheibe = 20 mm
Dw = Wuchtdurchmesser für die Massenkorrektur = 200 mm
m = Masse der Scheibe = 7,15 kg
n = Betriebsdrehzahl = 1.500 U/min
Passung auf der Antriebswelle im Produkt H7/h9

Mit diesen Angaben rechnen wir nun die Aufgabenstellung nach.

Wie können wir sicherstellen, dass Sie den gewünschten Effekt in Ihrer Anlage feststellen?

Wir stellen uns ein paar Fragen und sprechen mit Ihnen darüber.

Passt die Montagetoleranz zur geforderten Wuchtgüte?

Aus der Passungsbezeichnung ergibt sich ein max. Durchmesserdifferenz zwischen Welle und Schwungscheibe von 0,087 mm und damit eine max. Exzentrizität von 0,044 mm. Das sind durchaus vernünftige Werte, woraus sich aber ergeben:

U = 314,6 gmm Unwucht
u = 3,146 g Unwuchtmasse
G = 6,92 mm/s Wuchtgüte.

Selbst bei einer auf „0“ gewuchteten Schwungscheibe, kann diese nach der Montage wieder eine Wuchtgüte von G = 6,92 zeigen. Darauf werden wir Sie ansprechen, denn wir sollen ja auf G = 2,5 wuchten und das passt nicht zusammen. Wenn Sie uns dann bestätigen, dass das beachtet wurde, ist alles prima – falls nicht, unterstützen wir Sie dabei Ihr Ziel zu erreichen.

Können wir die Schwungscheibe so aufspannen, dass wir G = 2,5 zuverlässig und reproduzierbar erreichen?

Eine kritische Frage, die sich viele andere Lohnwuchter unserer Erfahrung nach nicht stellen.

Ja, wir können das. Über unsere Spannmethoden, Überprüfungsverfahren, das Umschlagverfahren und unser Know-How können wir sicher stellen, dass die Schwungscheibe unsere Lohnwuchtung mit G = 2,5 verlässt.

Was wäre unsere Anregung in diesem Fall?

Verlässt die Scheibe unsere Lohnwuchtung mit G = 2,5, dann würde aufgrund der Toleranz der Bohrung die Schwungscheibe, auf eine perfekte Welle (gibt es leider nicht) montiert, eine Wuchtgüte von G = 4,5 haben. Auf der laut Spezifikationen vorgesehenen Welle wird die Scheibe sogar G = 9,42 haben. Falls Sie das beachtet haben, ist alles i.O.

Soll die Scheibe auch eingebaut in die Anlage G = 2,5 haben, dann schlagen wir vor über die Montagepassung nachzudenken. Wenn möglich enger wählen, wenn das nicht geht kann evtl. über einen zentrierfähigen Spannsatz montiert werden. Wenn wir statt auf G = 2,5 auf „0“ wuchten, kommen Sie damit bei höherem Aufwand in die richtige Richtung. Ist die Laufruhe in der Anlage dann noch nicht da wo sie sein soll, dann können wir den Rest der Wuchtung als Betriebswuchtung im eingebauten Zustand machen. Oder wir zeigen Ihnen, wie Sie das mit einem Auswuchtsystem von uns selbst erledigen können.

Falls die Laufruhe sehr hohe Priorität hat und damit die Betriebsauswuchtung ohnehin durchgeführt wird, empfehlen wir die Wuchtung der Scheibe gemäß der Spezifikationen auf G = 2,5. Der Rest der Laufruhe wird dann nach Bedarf mit der Betriebswuchtung eingestellt. Mit unseren Auswuchtsystemen können Sie das komfortabel erreichen.

Sie sehen: Es gibt mehrere Optionen. Wir würden diese mit Ihnen besprechen, damit wir gemeinsam den besten Weg festlegen können.

Übrigens: Je schneller drehend, umso kritischer. Die 1.500 U/min aus dem Beispiel sind ja noch recht moderat.

Rechnet man z.B. mit dem Verdichterrad eines Turbos (30 Gramm, 220.000 U/min, perfekt auf „0“ gewuchtet) und einer angenommenen Exzentrizität aus der Montage von 0,001 mm, ergeben sich:

U = 0,03 gmm
G = 23
F = 15,9 N Unwuchtkraft!

Zur Erinnerung: Wir gehen von einem perfekt gewuchteten VR aus, das auf ±0,001 mm exakt auf die Welle gesetzt wird! Und selbst wenn man sich einbildet es so exakt aufsetzen zu können und die Mutter so mild und perfekt passend anzuziehen, entsteht für einen Turbo erhebliche Unwucht. Der Turbo wird also pfeifen und muss mit einer Betriebsauswuchtung ruhig gestellt werden.

Auch in diesem Beispiel sind wir von PMB die richtigen Ansprechpartner. Wir wuchten Verdichterräder, sodass man später mit dem Turbo auf Drehzahl gehen kann. Und sichern dann mit Betriebsauswuchtungen der Turbos in unseren Anlagen deren Laufverhalten. Und Sie können Anlagen für diese Aufgaben von uns erwerben.

Fragen und Antworten mit denen Sie als Lohnwuchter sicherstellen, dass Sie die gewünschte Qualität abliefern können

Im letzten Artikel ging es um Fragen, mit denen sich Auftraggeber darauf vorbereiten können, dass der Lohnwuchter optimale Qualität sicherstellen kann (Fragen des Auftraggebers zur Vorbereitung).  Selbstverständlich stellen Sie als Lohnwuchter genau diese Fragen, damit Sie möglichst viel über die Aufgabenstellung erfahren. Zusammengefasst ist die wichtigste Aufgabe für einen Lohnwuchter:

Verstehen, wie das Bauteil eingesetzt wird

Denn dann können Sie bei sich als Lohnwuchter genau die Maßnahmen treffen, die Ihren Auftraggeber glücklich machen werden. Hier nun einige Punkte, die wir bei der PMB-Lohnwuchtung für optimale Ergebnisse anwenden.

Einspannung gelagerter Objekte (z.B. Spindeln mit eigener Lagerung): Identische oder bessere Einspannung, als im späteren Einsatz. Hier ist natürlich ein Kompromiss zu finden – die Werkstücke müssen schnell gewechselt werden können, aber auch sicher befestigt sein. Bei PMB setzen wir dafür entsprechende Module aus unserem Baukastensystem ein, in einigen Fällen stellen wir angepasste Systeme her. Je höher die Stückzahl, umso sinnvoller ist der Einsatz speziell dafür optimierter Einspannungen.

Durch Sie zu lagernde Objekte: Sprechen Sie die Lagerung unbedingt mit Ihrem Auftraggeber ab. Die besten Ergebnisse werden erzielt, wenn auch Sie an den Lagerstellen auflagern, die später beim Einsatz des Produkts verwendet werden. Also an den Lagerpassungen oder den Flächen der Öl-/Luftlagerung. 
Häufig kann Ihnen Ihr Auftraggeber einen Stator liefern, den Sie zur optimalen Lagerung im Wuchtstand modifizieren können. Häufig ist dieser Aufwand gar nicht nötig und Sie kommen mit einem Systemmodul schneller auf sehr gute Ergebnisse. Gerade in diesen Punkten der Einspannung, Lagerung und des Antriebs übernehmen wir für die Partner im PMB-Lohnwuchtnetzwerk gerne die technische Lösung, damit sich der wuchtende Partner voll auf seine Aufgabe konzentrieren kann: Die schnelle und effektive Wuchtung.

Spannung/Lagerung auf Wuchtspindel: Wuchtobjekte mit Bohrung, also ohne Welle oder Wellenzapfen, können der effektiv auf Wuchtspindeln aufgenommen werden. Bei PMB haben wir für diesen Zweck mehrere Spindelgrößen entwickelt, die mit Adaptern eine schnelle und besonders flexible Lösung bieten.
Zur weiteren Genauigkeitssteigerung kann das Umschlagverfahren eingesetzt werden. Das System-CAROBA bietet auch hier eine besonders effektive Lösung.

Qualitätssicherung: Kontrollieren Sie grundsätzlich die ersten Teile mit zusätzlichen Messungen, beispielsweise Schwingungsanalyse, Umschlagverfahren, Statistikfunktionen…
Bei Großserien ist es sehr empfehlenswert, Stichpunktkontrollen der Ergebnisse durchzuführen. Sprechen Sie die Zyklen mit der QS Ihres Auftraggebers ab!
Sprechen Sie die Grenzwerte des Arbeitsergebnisses eindeutig ab, halten Sie diese Grenzwerte unbedingt ein!  Wir gehen bei PMB einen Schritt weiter, um unseren Kunden mehr Sicherheit zu bieten: Wir wuchten mindestens 25% besser als nötig. Wo es wirtschaftlich ist, wuchten wir z.B. grundsätzlich 2,5x besser als nötig, also bei vereinbarten G6,3 mm/s wuchten wir auf G2,5 mm/s. Diesen Sicherheitsabstand können wir durch unser optimiertes System bieten, da es in diesen Gütebereichen für uns nur einen geringen Mehraufwand bedeutet.

Zusatznutzen Statistik: Falls Ihr Auswuchtsystem statistische Auswertungen beherrscht, das PMB-System-CAROBA leistet das:

  • Setzen Sie die Nullmarkierung möglichst für alle Teile einer Serie identisch. Also im gleichen Winkel zu einem Merkmal des Wuchtguts. Beispiel KFZ Schwungscheibe: Der Zahnkranz für den Drehgeber des Motors hat eine Lücke – setzen Sie dort die Nullmarkierung. 
  • Vorteil: Zeigt die statistische Auswertung eine Systematik, können Sie mit dieser Angabe dem Auftraggeber und damit auch sich eine Freude mit dieser Information machen. Oft kann Ihr Auftraggeber mit minimalen konstruktiven Änderungen oder angepassten Montagen die Grundunwucht so verringern, dass Ihnen die Wuchtung leichter und damit günstiger gelingt.
  • Bonus: Legen Sie den Statistikbericht den Wuchtprotokollen einer Charge bei. Die QS Ihres Auftraggebers wird sich darüber freuen und Sie als vertrauenswürdigen Partner sehen. Machen Sie die QS Ihres Auftraggebers zu Ihrem Verbündeten, Sie haben ohnehin die gleichen Ziele!

Dokumentation: Dokumentieren Sie alles. Technische Klärung, Durchführung, Ergebnis. Speichern Sie zu jedem Werkstück ein aussagefähiges Wuchtprotokoll!
Bei Erstwuchtungen ist ein physikalischer Beleg der Verbesserung empfehlenswert. Speichern Sie die Schwingungssignale und das Spektrum vorher/nachher in hoher Auflösung und unbearbeitet ab.
Legen Sie alle Daten nach einem bei Ihnen standardisierten System ab. Wir bei PMB speichern z.B. die Daten (cal, rot, Wuchtverlauf, Signale, Berichte) in entsprechenden Unterordnern zum Auftrag auf unseren Servern. 

Arbeitsanweisungen: Geben Sie Ihren Mitarbeitern klare und vollständige Arbeitsanweisungen. Stellen Sie sich vor, dass wegen eines Missverständnisses eine Kundenserie zu Ausschuss wird – das würde Sie als Auftraggeber auch maßlos ärgern. Dokumentieren Sie die Arbeitsanweisung und stellen Sie die Umsetzung sicher. Dann brauchen Sie sich auch keine Gedanken über Folgen eines solchen Fehlers machen.

Was meinen Sie, wie sind Ihre Erfahrungen?
Habe ich einen typischen Punkt vergessen?
Ist der Artikel zu lang? Genau richtig?

Welche weiteren Informationen wünschen Sie zu diesem Thema der Absprache und technischen Klärung einer Lohnwuchtung?

Ich freue mich auf Ihre Rückmeldung und Ihre Kommentare!

Im nächsten Artikel wirds dann technisch/physikalisch: Fliehkraft, Unwucht, Kennzahlen und so weiter. Also schauen Sie mal in das Inhaltsverzeichnis, ob der nächste Artikel schon veröffentlicht ist!

Fragen und Antworten, mit denen Sie sicherstellen, dass Ihr Lohnwuchter optimale Qualität abliefert

Wir alle kennen diese Situation: Wir wissen, dass ein Bearbeitungsschritt die Qualität unserer Produkte verbessern kann – aber wie finden wir den richtigen Partner und welche Informationen braucht er, um mit der gewünschten Präzision das Ergebnis zu bringen?

Aus meiner Sicht als Lohnwuchter (und Entwickler/Hersteller von Auswuchtsystemen) sind die wichtigsten Stichwörter jeder Zusammenarbeit

  • Vorbereitung,
  • offener Informationsaustausch,
  • Vertrauen und
  • Verbindlichkeit.

Vorbereitung

Die wichtigsten Eckdaten für die zu lösende Auswuchtaufgabe kennen Sie natürlich, sonst gäbe es ja keine Aufgabe. Ihr Lohnwuchter wird Ihnen am schnellsten eine fundierte Aussage geben können, wenn Sie auf einige Fragen vorbereitet sind. Falls Sie diese (und weitere) Fragen noch nicht beantworten können, wird Sie ein guter Lohnwuchter durch die Themen lotsen. Falls Sie Ihrem Ansprechpartner eine Zeichnung zukommen lassen können, werden sich viele Fragen ohnehin schnell erledigen.

  • Anzahl der Korrekturebenen? (1-Ebenen bei z.B. scheibenförmigen Rotoren, 2-Ebenen für vollen dynamischen Ausgleich, 3-Ebenen für den getrennten Ausgleich von statischer Unwucht und Momentenunwucht…)
  • Maße des Rotors, wichtige Durchmesser, Längen/Abstände
  • Gesamtgewicht des Objektes, Gewicht der drehenden (Rotor) und stehenden (Stator) Teile
  • Betriebsdrehzahl, wie schnell dreht sich der Rotor im Betrieb. Gibt es kritische Drehzahlen?
  • Zu erreichende Qualität? (Wuchtgüte oder Restunwucht…)
  • Falls Sie es angeben können: Wie unwuchtig wird der Rotor beim Lohnwuchter ankommen?
  • Lagerung und Antrieb
    • Eigene Lagerung oder durch den Lohnwuchter zu lagern?
    • Welche Art der Lagerung falls vorhanden? Besonderheiten z.B. vorzuspannende Wälzlagerung, zu versorgende Öl-/Luftlagerung?
    • Falls ohne vorhandene Lagerung: Wo kann der Lohnwuchter den Rotor lagern? Gibt es mögliche weitere Lagerstellen, die mit guter Genauigkeit zu den Originallagerstellen laufen?
    • Treibt sich der Rotor selbst an, ist er durch den Lohnwuchter anzutreiben? Gibt es Besonderheiten, z.B. „Flügel“ für einen geregelten Luftantrieb?
  • Wie soll ausgewuchtet werden?
    • Additiv (Aufkleben, Schraubgewichte an festen Orten, Aufschweißen…)
    • Subtraktiv (Bohren, Schleifen, Flexen, Fräsen…)
  • Gibt es Besonderheiten, z.B. verbotene Zonen, zu erhaltende Mindestwandstärken?

Offener Informationsaustausch

Sprechen Sie offen alles an, was Ihnen Kopfschmerzen bereitet. Ist der Lohnwuchter ebenso offen, werden Sie gemeinsam schnell feststellen, wie es weitergeht. Sollten Sie ein schlechtes Gefühl haben, sprechen Sie Ihre Bedenken an. Ein guter Lohnwuchter wird darauf kompetent eingehen. Und besser beide Seiten merken möglichst früh, falls man technisch oder persönlich nicht zusammen passt.

Vertrauen

Bei oben genanntem offenen Austausch wird sich ein vertrauensvolles Verhältnis von alleine einstellen. Falls Sie eine Geheimhaltungsvereinbarung wünschen, wird Ihr Lohnwuchter das verstehen. Falls Sie noch kein Vertrauen haben, die Verbesserung dem Lohnwuchter aber zutrauen: Geben Sie sich gegenseitig einfach eine Chance bei einem kleinen „Testauftrag“ zueinander zu finden.

Verbindlichkeit

Zu diesem Stichwort muss ich nichts sagen, Verbindlichkeit ist die Basis jeder Zusammenarbeit. Es ist oftmals hilfreich, wenn Sie bei terminlichen Verschiebungen beide tolerant bleiben und nicht auf verbindliche Termine bestehen. Natürlich ist der Kunde König, der Lohnwuchter freut sich über eingehaltene Anliefertermine dennoch sehr, seine gesamte Anlagenplanung beruht darauf. Und umgekehrt: Bittet der Lohnwuchter um mehr Zeit, ist das ein Zeichen, dass er statt schlampiger Schnellpfuscherei die Qualität und Ihr Produkt in den Vordergrund stellt. Sprechen Sie einfach alle Änderungen frühzeitig an, dann können beide Partner in der Verbindlichkeit bleiben.

Was meinen Sie, wie sind Ihre Erfahrungen?
Habe ich einen typischen Punkt vergessen?
Ist der Artikel zu lang? Genau richtig?

Welche weiteren Informationen wünschen Sie zu diesem Thema der Absprache und technischen Klärung einer Lohnwuchtung?

Ich freue mich auf Ihre Rückmeldung und Ihre Kommentare!