Fügespalt, Versatz und Bündigkeit: die Lage sichern, bevor geklebt, genietet und verschraubt wird

Bevor geklebt, genietet oder verschraubt wird, ist der Fehler noch billig. Danach sitzt er im Fahrzeug. Zwischen diesen beiden Zuständen liegt eine Frage, die keine Messaufgabe ist: Liegt das eine Teil richtig zum anderen? Der Spalt zwischen einer eingehobenen Baugruppe und der Karosseriekante, der Versatz zwischen einer Gewindebohrung und dem Loch im Gegenblech, ein auf die Scheibe geklebter Halter, der gegenüber dem Siebdruckrahmen verdreht steht: In all diesen Fällen will niemand einen Messwert im Bericht, sondern eine Entscheidung, solange sie noch etwas ändert. Dieser Beitrag beschreibt, wie solche Prüfungen ausgelegt werden, welche Sensorklasse welche Spaltfrage beantwortet und wie ein Kriterium entsteht, wenn die Zeichnung keines vorgibt.

Wichtige Punkte im Überblick

Der Fügespalt ist hier keine Messaufgabe, sondern eine Lagefrage: verlangt wird kein Wert mit Einheit für einen Nachweis, sondern eine Entscheidung vor dem Kleben, Nieten oder Verschrauben, die keine Rückführbarkeit braucht, wohl aber eine sichere Aussage im Takt.
Was eine fehlende Lageprüfung kostet, zeigt eine dokumentierte Klebestation in der Scheibenmontage, in der die versetzt aufgetragene Klebstoffraupe erst weit später auffiel und an bereits fertiggestellten Fahrzeugen Scheiben wieder herausgetrennt werden mussten.
Beurteilt wird nicht die Bohrung selbst, sondern ihre Beziehung zu einem zweiten Merkmal in derselben Aufnahme, wofür aus der Anwendungspraxis ein maximal zulässiger Versatz von ±1,5 mm an einer Gewindebohrung und eine geforderte Sicherheit von etwa 0,5 mm an Karosserieblechen dokumentiert sind.
Bei einer schwarzen Dichtung an schwarz lackiertem Blech ist die Geometrie die verlässlichere Größe als der Kontrast, denn 2D/3D Laser-Profilsensoren der Modellreihe LJ-X8000 tasten den Spalt als Kontur ab, ohne dass der Farbsprung zwischen den beiden Flanken eine Rolle spielt.
Wandert die Referenz mit dem Werkzeug, gehört der Sensor an die Handlingeinheit statt an die Station, etwa beim Einheben einer Hochvoltbatterie von unten in die Karosserie, wo der Spalt zur Karosseriekante die Führungsgröße ist und in dokumentierten Anwendungen im einstelligen Millimeterbereich bei etwa 800 mm Abstand liegt.

Der Spalt ist eine Lagefrage, keine Messaufgabe

Der Unterschied klingt akademisch und entscheidet doch über das Konzept. Eine Messaufgabe fragt, ob eine Breite, eine Höhe oder eine Dicke in der Toleranz liegt, und ihr Ergebnis ist ein Wert mit Einheit, oft für einen Nachweis. Eine Lagefrage fragt, ob zwei Teile zueinander richtig stehen, und ihr Ergebnis ist eine Entscheidung vor dem Fügen.

Daraus folgen andere Anforderungen. Die Prüfung sitzt im Takt und nicht im Messraum, sie braucht keine Rückführbarkeit, wohl aber eine sichere Aussage unter wechselnden Bedingungen, und sie muss dort stehen, wo Bediener oder Handling noch reagieren können. In den dokumentierten Stationen liegen die Taktzeiten bei zwei bis drei Sekunden; an Handarbeitsplätzen gibt es gar keine Taktvorgabe.

Was ein versetzter Auftrag kostet, wenn er erst im fertigen Fahrzeug auffällt

Der teuerste dokumentierte Fall dieses Themas ist eine Klebestation in der Scheibenmontage. Die Klebstoffraupe lief über längere Zeit versetzt auf, und geprüft wurde an dieser Stelle nichts. Aufgefallen ist es erst weit später: In diesem dokumentierten Fall mussten an bereits fertiggestellten Fahrzeugen Scheiben wieder herausgetrennt werden.

Die Lehre daraus ist nicht, dass eine Kamera den Auftragsfehler selbst verhindert hätte. Sie ist, dass eine Station ohne Lageprüfung den Fehler beliebig lange weiterträgt. Eine Prüfung vor dem Fügen begrenzt den Schaden auf die Teile zwischen zwei Prüfungen, und diese Zahl ist die eigentliche Größe im Geschäftsfall.

Versatz von Bohrung zu Bohrung im Rohbau

An einer Frontschürze muss eine Gewindebohrung konzentrisch zu einem Loch im Gegenblech stehen, damit die Schraube später fasst. Dokumentiert ist dort ein maximal zulässiger Versatz von ±1,5 mm; an anderen Karosserieblechen liegt die geforderte Sicherheit bei etwa 0,5 mm.

Geprüft wird nicht die Bohrung, sondern ihre Beziehung zu einem zweiten Merkmal in derselben Aufnahme. Das ist die Stärke der All-in-One Kameras mit integrierter AI der Modellreihe VS: Zwei Merkmale werden in einem Bild gefunden, und der Versatz zwischen ihnen ist das Ergebnis. Liegt die Toleranz im Millimeterbereich und genügt der Station eine Entscheidung, reichen AI Vision-Sensoren der Modellreihe IV4.

Schwarz auf Schwarz: warum Farbunempfindlichkeit hier keine Option ist

Die typische Paarung in der Fahrzeugfertigung ist unfreundlich: eine schwarze Gummidichtung an schwarz lackiertem Blech, ein dunkles Anbauteil vor dunklem Untergrund. Im Grauwertbild verschwindet die Kante zwischen beiden, sobald sich die Beleuchtung ändert, und genau das tut sie über eine Schicht hinweg.

Für solche Fälle ist die Geometrie die verlässlichere Größe. 2D/3D Laser-Profilsensoren der Modellreihe LJ-X8000 tasten den Spalt als Kontur ab; der Farbsprung zwischen den beiden Flanken spielt dabei keine Rolle. Die Z-Wiederholgenauigkeit liegt je nach Messkopf bei 0,3 bis 10 µm, das X-Feld bei 7,0 bis 510 mm. Für eine Lageentscheidung im Zehntelmillimeterbereich ist das reichlich, und die Reserve geht in Stabilität statt in Auflösung.

Eine Fläche in einer Aufnahme statt einer Linie

Ein Profil beschreibt eine Linie. Sobald der Spalt über eine Fläche beurteilt werden muss, etwa an einer umlaufenden Kante oder an mehreren Fügepunkten gleichzeitig, wird entweder gescannt oder in einem Schuss erfasst.

3D Laser-Snapshot-Sensoren der Modellreihe LJ-S8000 nehmen dafür eine Fläche von bis zu 640 x 640 mm auf. Die minimale Erfassungszeit von 0,2 s gilt für die Erfassung allein und nur bei kleinstem YZ-Bereich und stärkster Ausdünnung; in der Station kommen Auswertung und Übertragung dazu. Betrieben werden diese Sensoren an einem Controller der Modellreihe XG-X. Sinnvoll ist die Bauform dort, wo keine Relativbewegung zwischen Sensor und Teil zur Verfügung steht oder wo mehrere Stellen in derselben Aufnahme liegen sollen.

Sensor an der Handlingeinheit statt an der Station

Wenn die Referenz mit dem Werkzeug wandert, gehört der Sensor an das Werkzeug. Beim Einheben einer schweren Baugruppe von unten in die Karosserie, in einer dokumentierten Anwendung eine Hochvoltbatterie, ist der Spalt zur Karosseriekante die Führungsgröße; dokumentiert sind Spaltmaße im einstelligen Millimeterbereich bei etwa 800 mm Abstand. Die Karosserie steht nicht zweimal gleich, die Handlingeinheit dagegen bringt ihre eigene Referenz mit.

Für die Auslegung heißt das: Kabelführung, Schleppkette und Erschütterung gehören in die Betrachtung, ebenso die Frage, ob der Sensor beim Ein- und Ausfahren geschützt ist. Der Gewinn ist, dass das Ergebnis von der Aufstellung der Karosserie unabhängig bleibt.

Dichtung, O-Ring und Halter: die Lage entscheidet über die Funktion

Bei Dichtelementen ist die Anwesenheit die leichtere Hälfte der Frage. Ein O-Ring, der in der Nut liegt, aber verdreht oder halb aufgelegt ist, dichtet nicht. Eine Gummilippe auf einem Stahlträger, die um wenige Millimeter versetzt sitzt, verliert ihre Funktion an der Ecke.

Dokumentiert sind O-Ringe und Gewinde an pneumatischen Fahrzeugkomponenten, Gummielemente auf Stahlträgern und auf die Frontscheibe geklebte Spiegelhalter, deren Kante in einem Bildfeld von 200 x 300 mm auf etwa 1 mm genau zum Siebdruckrahmen stehen soll. In dieselbe Gruppe gehören Gewebezuschnitte für Airbags, bei denen die Lage von Merkmalen vor dem Vernähen geprüft wird, und genietete Aluminiumbaugruppen, bei denen sechs Nieten in drei definierten Positionen sitzen müssen.

Mechanisch antasten oder optisch prüfen

Die mechanische Alternative existiert und wird in dokumentierten Anwendungen ernsthaft gerechnet. Ihr Preis steckt nicht in der Hardware, sondern in den Konstruktionsstunden: Taster, Aufnahme und Anschlag müssen für jede Variante ausgelegt, gefertigt und gepflegt werden, und sie greifen in die Vorrichtung ein. In einem dokumentierten Fall wurde deshalb abgelehnt, die gesamte Baugruppe mechanisch anzutasten.

Optische Prüfungen kosten dafür die Auslegung von Beleuchtung und Hintergrund. Sie arbeiten berührungslos und lassen sich bei einem Variantenwechsel über ein Programm umstellen. Die Entscheidung fällt selten über den Gerätepreis, sondern über die Zahl der Varianten und darüber, wie oft die Station künftig angefasst wird.

Toleranz ohne Zeichnung: was der Folgeprozess noch verträgt

In diesem Umfeld ist das Prüfkriterium vorher fast nie dokumentiert. Die Zeichnung beschreibt das Einzelteil, nicht die Beziehung zweier Teile im Fügemoment. Gefragt ist deshalb der Folgeprozess: Welcher Versatz lässt die Schraube noch fassen, welcher Spalt lässt den Klebstoff noch tragen, welche Verdrehung nimmt der Siebdruckrahmen optisch noch auf?

Der übliche Weg dorthin ist ein Test an Gut- und Schlechtteilen aus der eigenen Fertigung, unter der Beleuchtung der späteren Station und mit schriftlichem Ergebnis. Dieser Bericht ersetzt die fehlende Spezifikation und ist zugleich die Grundlage für die Abnahme. Die Drehlage eines noch nicht gefügten Einzelteils ist dabei eine eigene Fragestellung mit eigenen Kriterien.

Häufige Fragen

F Ist ein Fügespalt eine Mess- oder eine Lageaufgabe?

Beides ist möglich, und die Antwort bestimmt das Konzept. Soll ein Wert mit Einheit dokumentiert werden, ist es eine Messaufgabe. Soll vor dem Kleben, Nieten oder Verschrauben entschieden werden, ob die beiden Teile zueinander richtig stehen, ist es eine Lagefrage. Sie braucht keine Rückführbarkeit, aber eine stabile Aussage im Takt.

F Wie prüft man einen Spalt zwischen zwei schwarzen Bauteilen?

Über die Geometrie statt über den Kontrast. 2D/3D Laser-Profilsensoren der Modellreihe LJ-X8000 tasten den Spalt als Kontur ab und sind gegenüber dem Farbsprung zwischen den Flanken unempfindlich. Im Grauwertbild hängt derselbe Übergang stark von der Beleuchtungsrichtung ab, weshalb rein bildbasierte Konzepte hier eine sorgfältig ausgelegte Beleuchtung brauchen.

F Wo sollte der Sensor sitzen, an der Station oder am Handling?

Dort, wo die Referenz entsteht. Wird eine Baugruppe eingehoben und ist der Spalt zur Karosseriekante die Führungsgröße, gehört der Sensor an die Handlingeinheit; in dokumentierten Anwendungen arbeitet er dort bei etwa 800 mm Abstand. Steht das Teil in einer Vorrichtung still, ist die feste Montage an der Station einfacher und robuster.

F Welche Genauigkeit ist bei Versatzprüfungen in der Karosseriefertigung üblich?

Aus der Anwendungspraxis sind etwa 0,5 mm an Karosserieblechen, ±1,5 mm als maximal zulässiger Versatz an einer Gewindebohrung und rund 1 mm für die Kante eines geklebten Halters in einem Bildfeld von 200 x 300 mm dokumentiert. Das sind Anwendungswerte. Welche Genauigkeit Ihre Station erreicht, zeigt der Test am Originalteil.

F Wie legt man ein Prüfkriterium fest, wenn die Zeichnung keines nennt?

Über den Folgeprozess und über Teile. Sie bestimmen, welchen Versatz die Schraubverbindung, die Klebefläche oder die Sichtfläche noch trägt, und bestätigen diese Grenze an Gut- und Schlechtteilen unter der Beleuchtung der späteren Station. Das schriftliche Testergebnis wird damit zur Spezifikation und zur Grundlage der Abnahme.

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