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Jakob Bonart
Welf-Guntram Dressel (Hrsg.)
Entwicklung einer End-of-Line Körperschallprüfmethodik für hochintegrierte elektrifizierte Antriebstopologien
Din A5, 127 Seiten, paperback
ISBN: 9783957351784
Verlag Wissenschaftliche Scripten
Die rasant ansteigenden Produktionsvolumina von elektrifizierten Fahrzeugen stellen für die jeweiligen Hersteller ein ungemein hohes Risiko dar, da neu industrialisierte Antriebstopologien innerhalb kürzester Zeit in großvolumigen Prozessketten gefertigt werden müssen. Neben der notwendigen produzierten Quantität muss jedoch auch die ausgelieferte Qualität höchsten Ansprüchen genügen. Im Gegensatz zu konventionellen Antrieben kann hierfür nicht auf jahrzehntelange Erfahrungsschätze von möglichen Fehlerfällen im Produktionssystem zurückgegriffen werden. Daher befasst sich diese Arbeit mit der Entwicklung einer körperschallbasierten Prüfmethodik am Bandende (End-of-Line, EOL) zur Identifikation und Benennung von fehlerhaften Antriebseinheiten. Durch die hochintegrierte Bauweise ergibt sich eine hohe Anzahl an kompetierenden Anregungsmechanismen, welche traditionellen Analysen keine eindeutige Fehlerzuordnung erlaubt.
Zum Verständnis der gesamten Prüfkette werden die einzelnen Komponenten (Sensorik, Drehzahlprofile, Verarbeitung der Rohdaten, etc.) beleuchtet und ein taktzeittaugliches Prüfprofil vorgestellt. Hierauf basierend werden Sensitivitäten hinsichtlich toleranzbehafteter Merkmale wie Lagersitzpositionen oder Unwuchten bestimmt und Fehlermechanismen von Grund auf hergeleitet. Die resultierende Überbestimmung von praktisch jeder Maschinenordnung wird mithilfe der in dieser Arbeit entwickelten reduzierten Differenzkoinzidenz-Metrik (RDKM) signifikant reduziert. Die erarbeiteten Analysatoren werden zu einem allgemeinen Fehlerkatalog zusammengefasst und auf Validität mittels realer Fehlerfälle erfolgreich überprüft. Die RDKM-Methodik wird mittels Grenzmusteraufbauten auf die Separationseigenschaft gegenüber einer normalen Serienstreuung untersucht und allgemein anwendbare Grenzwerte hergeleitet. Abschließend befasst sich diese Arbeit mit der Produktionsskalierbarkeit durch weitere End-of-Line-Prüfstände und mit der notwendigen Adaptionsfähigkeit aufgrund von Chargenwechseln oder Produktanpassungen über Zeit.
1 Einleitung
2 Stand der Technik
2.1 Körperschall-Anregungsmechanismen
2.1.1 Exzentrizitätsanregungen
2.1.2 Getriebeanregungen
2.1.3 Magnetfeldanregungen
2.1.4 Wälzlageranregungen
2.2 Fehleridentifikationsverfahren
2.2.1 Maschinenüberwachung
2.2.2 EOL-Prüfstände
2.2.3 Unterschiede zwischen End-of-Line und Maschinenüberwachung
2.3 EOL-Körperschallprüfung bei Antriebsaggregaten
2.4 Messreplikation
2.5 Mathematische Methoden
3 Zielsetzung
4 Beschreibung der Prüflingstopologie und Prüfstände
4.1 Elektrische Antriebstopologie
4.2 Beschreibung der Prüfstände
4.2.1 Inline Prüfstand (IL)
4.2.2 End-of-Line Prüfstand (EOL)
5 Messkonzeption und Sensorik
5.1 Sensorik
5.1.1 Beschreibung taktiler Sensorik
5.1.2 Bewertung relevanter Restriktionen
5.2 Drehzahlprofil
5.2.1 Evaluation notwendiger Drehzahlgradienten
5.2.2 Nichtlineare Drehzahländerungen
5.3 Vorverarbeitung der Rohdaten
5.4 Wahl der Fourierparameter
5.4.1 Einfluss Fensterung
5.4.2 Mittelung der Messwerte
5.5 Resultierende Messgenauigkeiten
6 Körperschallanregungsmechanismen
6.1 Identifikation von Normanregungen
6.1.1 Dominante Pegel
6.1.2 Normalisierung über Box-Cox Transformation
6.1.3 Evaluation
6.2 Sensitivitätsanalyse
6.2.1 Vorgehen
6.2.2 Zusammenfassung von Sensitivitäten
6.3 Vervollständigung theoretischer Anregungen
6.3.1 Lagerhochharmonische Anregung
6.3.2 Asymmetrische Seitenbänder
6.4 Bestimmungsgrad von Ordnungen
7 Fehleridentifikation
7.1 Ansatz und Methodik
7.1.1 Motivation
7.1.2 Mathematische Beschreibung des Ansatzes
7.1.3 Erweiterung um IL-Prüfstandsinformationen
7.2 Auswirkung auf Bestimmtheitsgrad
7.3 Fehlerkatalogisierung
7.3.1 Instanzierung von Fehlern
7.3.2 Fehlerlokalisation
7.4 Evaluation
7.4.1 Exemplarische Evaluation
7.4.2 Statistische Evaluation
8 Fehlerdetektion
8.1 Grenzfindung
8.1.2 Spezifische Grenzen
8.1.3 Spezifierte allgemeine Prüfgrenzen
9 Skalierbarkeit der Prüfmethodik
9.1 Kapazitätsskalierbarkeit
9.1.1 Direkter Grenzübertrag
9.1.2 Statistischer Grenzübertrag
9.1.3 Evaluation der Übertragsmethodiken
9.2 Zeitskalierbarkeit
10 Zusammenfassung und Ausblick
10.1 Zusammenfassung
10.2 Ausblick
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