Maßhaltigkeitsprüfung von Gegengewichten, Rahmen und ähnlichen Teilen von Schwermaschinen

Bulldozer

Bulldozer sind die beliebteste Art von Schwermaschinen. Der Unterbau (Traktor) ist mit einem Anbaugerät, dem sogenannten Planierschild, ausgestattet. Dieses Anbaugerät kann ausgetauscht werden, damit die Planierraupe in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt werden kann. Der hintere Teil des Unterbaus ist mit einem klauenartigen Schaft ausgestattet, der als Reißlöffel bezeichnet wird, um Felsen zu brechen und harten Boden umzugraben. Der Bulldozer kann auf zwei Arten fortbewegt werden: Räder (Reifen) und Laufketten (Raupenketten). Modelle mit Rädern können auf befestigten Straßen fahren, was ihnen eine ausgezeichnete Mobilität verleiht. Andererseits haben Raupenfahrzeuge eine große Kontaktfläche mit dem Boden, sodass sie auch auf weichem, unebenem oder schrägem Untergrund fahren können. Auch die große Zugkraft der Raupenfahrzeuge ist der Grund, warum sie hauptsächlich im Erdbau eingesetzt werden.

Fahrzeugkran

Ein Fahrzeugkran ist eine Schwermaschine, deren selbstfahrender Aufbau mit einem langen Arm, dem so genannten Ausleger, ausgestattet ist. An dem Ausleger hängt ein Seil, das über mehrere bewegliche Rollen und feste Rollen läuft. Am Haken, der am Ende dieses Seils befestigt ist, wird die Last zum Transport befestigt. Es gibt Traversen- und Teleskopausleger (bei denen der Ausleger aus- und einfährt). Um zu verhindern, dass schwere Lasten umkippen, wenn sie an einem Kran hängen, sind einige Typen mit einem Gegengewicht an der Rückseite des Krans ausgestattet, andere mit stabilisierenden Beinen, den so genannten Auslegern, an der Unterseite des Krans, und wieder andere mit beiden Merkmalen.

Bagger

Bagger sind Schwermaschinen, die für viele Zwecke eingesetzt werden, z. B. für den Abbau und die Verladung von Erde und Felsen sowie zur Einebnung des Bodens. Ein Bagger besteht aus einem oberen Schwenkkörper, der mit dem Motor, der Kabine und den hydraulischen Steuereinheiten ausgestattet ist, einer Arbeitsgeräteeinheit, die mit dem Ausleger, dem Arm, der Schaufel und ähnlichen Merkmalen ausgestattet ist, und einem unteren Fahrwerk, das mit einer Raupe oder einem anderen Fahrgerät ausgestattet ist. Sie werden in Standardbagger, Bagger mit kurzem Heckschwenk und Bagger mit ultrakurzem Heckschwenk eingeteilt, je nachdem, wie groß der Teil ist, der aus dem unteren Fahrkörper herausragt, wenn sich das obere Schwenkwerk dreht. Standardbagger können über große Räume für ihre Motoren und Schaufeln verfügen, was ihnen zusätzliche Grabungsfähigkeiten verleiht. Andererseits eignen sich Bagger mit kurzem Heckschwenk und Ultrakurzschwenk für die Arbeit an engen Stellen.

Rahmen

Rahmen ist der Begriff, der die Skelettstruktur einer Schwermaschine bezeichnet. Ein Rahmen wird durch das Zusammenschweißen mehrerer Teile hergestellt, die durch Gießen oder Pressen entstanden sind. Bei Baggern und anderen Schwermaschinen, deren oberer Teil schwenkbar ist, verfügt der obere Schwenkkörper über einen Drehrahmen (oberer Rahmen), der untere Fahrkörper über einen Raupenrahmen (unterer Rahmen), und dazwischen befindet sich ein Schwenkrahmen. Der Arm verfügt auch über einen Rahmen. Der optimale Typ wird nach Faktoren wie Stärke des Grundmaterials, Plattendicke und Form der Rillen der geschweißten Verbindungen ausgewählt.

Gegengewicht

Das Gegengewicht wird an der Rückseite des Unterbaus befestigt, um die Stabilität der Ausrüstung während der Arbeit zu verbessern. Das Gewicht kann je nach Arbeit mit einigen Gegengewichten erhöht werden. Es gibt Nennlasten wie A-Leistung und B-Leistung entsprechend der Kombination aus dem Gewicht des Gegengewichts und der Überhangbreite der Ausleger.

Achsschenkelbolzen/Kupplung

Der Abschleppanschluss wird als Achsschenkelbolzen bezeichnet. Das gezogene Verbindungsstück wird Kupplung genannt. Wenn z. B. ein LKW einen Sattelauflieger zieht, ist das Verbindungsstück am LKW der Achsschenkelbolzen und das Verbindungsstück am Sattelauflieger die Kupplung.
Die Länge eines Sattelanhängers in einer Zulassung ist die Länge von der Mitte des Achsschenkelbolzens bis zum Ende des Sattelaufliegers.

Maßhaltigkeitsprüfungspunkte

Für Teile von Schwermaschinen gelten strenge Anforderungen an die Maßhaltigkeit, aber die wichtigen Messpunkte variieren je nach Teil. In diesem Abschnitt werden die Messpunkte am Beispiel von Gegengewichten und Rahmen (die Teile von Schwermaschinen, die Leistung und Sicherheit stark beeinflussen) sowie die Montage von Teilen vorgestellt.

Gegengewicht

Gegengewichte werden durch Gießen und anschließendes detailliertes Schneiden hergestellt. Bei großen Schwermaschinen ist der größte Teil des Gewichts des oberen Schwungkörpers das Gegengewicht. Ein Kran, der 200 Tonnen oder mehr wiegt, kann zum Beispiel ein Gegengewicht von bis zu 74 Tonnen tragen.
Wenn das Gegengewicht auch als Motorabdeckung fungiert, ist auch die Maßgenauigkeit wichtig. Daher müssen unter anderem die Abmessungen der einzelnen Teile nach dem Gießen, die Bearbeitungszugabe vor der zusätzlichen Bearbeitung sowie die Abmessungen und die Ebenheit nach der zusätzlichen Bearbeitung gemessen werden.

Rahmen

Die Maßgenauigkeit des Drehrahmens (oberer Rahmen), des Schienenrahmens (unterer Rahmen) und des Schwenkrahmens einer Schwermaschine hat großen Einfluss auf das Schwingen des oberen Schwenkkörpers und die Fahrfunktion des unteren Fahrkörpers. Wenn diese Rahmen überlastet sind, kann sich der obere Schwungkörper nicht mehr normal drehen, was nicht nur die Haltbarkeit beeinträchtigt, sondern auch zu ernsthaften Problemen mit der Drehgenauigkeit und dem Fahrverhalten führen kann. Daher sind die Maßhaltigkeitsprüfung aller Teile, aus denen ein Rahmen besteht, sowie die Maßhaltigkeitsprüfung nach der Montage wichtige Kontrollen.

Abmessungen und Montage der Teile

Bei Rahmen wie z. B. Sattelanhängern ist es wichtig, die Positionen von Verbindungselementen wie dem Achsschenkelbolzen und der Kupplung zu messen. Das Gewicht, das ein Lkw ziehen kann, wird anhand der Hinterradachse und der Radabstände von Achsschenkelbolzen und Kupplung berechnet. Die auf den Achsschenkelbolzen wirkende Last wird als Sattellast bezeichnet. Die Sattellast ist auch im Zulassungsschein aufgeführt und gibt die maximale Tragfähigkeit an. Sie muss also genau gemessen werden. Darüber hinaus ist die Länge eines Fahrzeugs (Sattelaufliegers) in einer Zulassung die Länge von der Mitte des Achsschenkelbolzens bis zum Ende des Fahrzeugs (Sattelaufliegers), sodass diese Länge ein weiterer wichtiger Messpunkt ist.

Messung des Aufmaßes bei der maschinellen Bearbeitung von Gussteilen

Nach dem Gießen werden die Gegengewichte – ein typisches Gussteil für Schwermaschinen – durch eine zusätzliche Bearbeitung mit einem Instrument wie einer Fünf-Seiten-Fräsmaschine fertiggestellt. Während dieses Prozesses sind die Bearbeitungszugabe vor der zusätzlichen Bearbeitung und die Abmessungen nach der zusätzlichen Bearbeitung wichtig und werden üblicherweise mit einem Brücken-3D-Koordinatenmessgerät oder Handmessmitteln wie Messschiebern und Maßbändern gemessen.
Für die Messung eines großen Gussteils mit einem Brücken-3D-Koordinatenmessgerät muss jedoch Teil aus der Werkzeugmaschine mühsam entfernt und in das Messlabor gebracht werden. Außerdem sind Brücken-KMGs und Messarme in der Größe ihrer Messungen begrenzt, was die Messung von großen Produkten, die in der Blechbearbeitung hergestellt werden, unmöglich macht. Selbst bei der Durchführung von Messungen mit anderen Methoden dauern Messungen mit Handmessmitteln oder der maschineninternen Messfunktion an der Werkzeugmaschine sehr lange, was die Arbeitsgeschwindigkeit der Werkzeugmaschine verringert. Das stellt ein Problem dar.
Wenn diese Teile zusätzlich bearbeitet werden, während die endgültige Genauigkeit überprüft wird, ist es außerdem besser, ihre Maße auf Werkzeugmaschinen zu messen, anstatt sie zu entfernen. Daher kann man sagen, dass für die Maßhaltigkeitsprüfung von Gussteilen der Einsatz eines 3D-Koordinatenmessgerät ideal ist, das kompakt, tragbar und in der Lage ist, eine große Fläche eines Gussteils auf einer Werkzeugmaschine zu messen.
Mit der Modellreihe WM können sogar Gussteile gemessen werden, ohne sie aus großen Fünf-Seiten-Fräsmaschinen ausbauen zu müssen. Dank seiner technischen Daten kann der Messkopf überall auf einem Stativ platziert werden und ermöglicht so nicht nur Messungen in der Maschine, sondern auch Messungen von großformatigen Produkten auf dem Boden der Baustelle. Sie ermöglicht die einfache Messung von Merkmalen wie der Ebenheit bearbeiteter Oberflächen durch eine einzige Person, wodurch die Effizienz der zusätzlichen Bearbeitungen am Ende des Fertigungsprozesses erhöht wird. Außerdem können Abweichungen von den geplanten Toleranzen sofort beurteilt werden.

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Messung der Rahmendehnung

Im Allgemeinen besteht ein Rahmen für Schwermaschinen aus mehreren Teilen, die miteinander verschweißt sind. Nach der Montage wird der Rahmen mit einem Brückenbearbeitungszentrum bearbeitet, um die erforderliche Genauigkeit zu erreichen.
Um die Ebenheit des Rahmens zu ermitteln, werden mindestens drei Punkte auf einer Messobjekt-Ebene mit einem Maßband oder einem Messschieber gemessen und die maximale Abweichung als Ebenheit berechnet. Alternativ werden die Lücken, die entstehen, wenn ein Messobjekt zwischen zwei parallelen Ebenen platziert wird, mit Messinstrumenten, wie z. B. Fühlerlehren, gemessen und eine OK/NG-Beurteilung durchgeführt. Es ist jedoch unmöglich, die Ebenheit von 3D-Formen, wie z. B. Verzug und Formunterschiede, genau zu messen und zu quantifizieren. Laser-Tracker, 3D-Koordinatenmessgeräte, die auf großformatige Produkte spezialisiert sind, können ebenfalls verwendet werden, benötigen jedoch Zeit zum Vorwärmen vor der Messung und haben eine Reflektorausrichtung, die von einem einzelnen Mitarbeiter nur schwer durchgeführt werden kann. Es ist nicht so, dass diese Instrumente von jedermann problemlos genutzt werden können.
Die Modellreihe WM ermöglicht eine genaue Messung der Ebenheit durch einfaches Antasten eines Messobjekts mit dem kabellosen Messtaster. Sie können eine Vergleichsmessung von einem Bauteil und einer 3D-CAD-Datei durchführen. Sie visualisiert auch die Dehnung und Formunterschiede einer gesamten Oberfläche in einer Farbkarte, was die Effizienz der Arbeit, die Messobjekte in die vorgesehenen Formen für die Fertigstellung verarbeitet, erheblich verbessert.

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Messung der Maß- und Montagegenauigkeit jedes Teils vom Achsschenkelbolzen aus

Die Genauigkeit des Montagewinkels und der Position eines auf einem großen Rahmen montierten Achsschenkelbolzens wird mit dem Radstand des Hinterrads gemessen. Bei einem großen Sattelauflieger beträgt der Radstand mehrere Meter, sodass er von mehreren Arbeitern mit einer Nivellierschnur oder einem ähnlichen Werkzeug gemessen wird. Die Messung des Winkels erfolgt mit einer Wasserwaage oder einem ähnlichen Messinstrument. Die gemessenen Werte variieren jedoch je nach Winkel und Kraft, mit denen diese Werkzeuge auf das Messobjekt aufgebracht werden, was zu Abweichungen der Messwerte der verschiedenen Bediener führt.
Mit der Modellreihe WM ist es möglich, dass eine einzelne Person quantitative Messungen durch einfaches Antasten der Messpunkte mit dem Messtaster durchführen kann. Durch einfaches Antasten des Messobjekts mit dem Messtaster kann der Bediener nicht nur die durch das Schweißen verursachte Verformung und Dehnung messen, sondern auch den Einbauwinkel des Achsschenkelbolzens. Es können sogar 3D-Positionskoordinaten gemessen werden. Verschiedene andere Elemente, wie Rechtwinkligkeit, Position und Parallelität, können ebenfalls gemessen werden. Die Modellreihe WM trägt in hohem Maße zu einer höheren Qualität der Fertigung von Rahmen bei.

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