Praxisbeispiele

Praxisbeispiele

Ein wesentliches Alleinstellungsmerkmal unserer Dienstleistungen ist der Praxisbezug. Bei der Lösung der nachfolgenden Praxisbeispiele zur dimensionellen und geometrischen Tolerierung auf Basis der aktuellen Normen zur Geometrischen Produktspezifikation (ISO GPS) werden Sie feststellen, dass die alleinige Kenntnis der Existenz sowie die richtige Deutung der Vielzahl, schwerpunktmäßig in den ISO-GPS Nor­men beschriebenen „geometrischen Werkzeuge“ in der Regel nicht ausreicht, um ausgehend von den konstruktiv-funktionellen Anforderungen, eindeutige, funktionsorientierte und wirtschaftlich verifizierbare Tolerierungslösungen zu finden.

Viel wichtiger ist es, diese geometrischen „Werkzeuge“ am konkreten (firmenspezifischen) Fallbeispiel unter Berücksichtigung der jeweiligen funktions-, fertigungs- und messtechni­schen Randbedingungen anzuwenden. Bei der Wahl einer sinnvollen und wirtschaftlichen Tolerierungsstrategie müssen daher zwingend werkstoff- und branchenspezifische Besonderheiten berücksichtigt werden. So sind bei­spielsweise viele funktionelle Abhängigkeiten an mechanischen Uhrenteilen, Kunststoff-Formteilen oder Bau­teilen im Großmaschinenbau durchaus ähnlich, alleine aber die unterschiedlichen Dimensionen der Bauteile (und damit u. a. die eingeschränkten Möglichkeiten der Verifi­kation der spezifizierten Anforderungen), Besonderheiten des Werkstoffs (z. B. Schwindung oder Verzug bei Kunststoff-Formteilen) oder des Fertigungsverfahrens (z. B. Formschlägen bei Druckguss-, Spritzguss- oder Schmiedeteilen), erfordern zwingend eine darauf zugeschnittene Tolerierungsstrategie.

Vergleichen Sie die dimensionelle und geomet­rische Tolerierung mit einem Schachspiel: Auch dort genügt die alleinige Kenntnis der Bewe­gungsmöglichkeiten einzelner Figuren nicht, um eine Partie zu gewinnen.

Wir halten es daher für unverzichtbar, unseren Kunden im Rahmen der angebotenen Dienstleistungen (Seminare, Workshops und Beratungen) die gesamte Tolerierungskette, beginnend mit der Identifikation der kon­struktiven Anforderungen, über die funktionsgerechte Spezifi­kation unter Anwendung der aktuellen „GPS-Toolbox", bis zur wirtschaftlichen messtechni­schen Umsetzung (Verifikation) unter Berücksichtigung der genannten Randbedingungen aufzuzeigen.

Seit mehr als zwei Jahrzehnten beraten und unterstützen wir unsere Kunden bei der Lösung der in den nachfolgenden Praxisbeispielen beispielhaft aufgezeigten Fragestellungen. Sie haben die Fragen, wir haben die Antworten - gerne teilen wir unser langjähriges Know-How auch mit Ihnen.

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Falls Sie Interesse an den Lösungsvorschlägen haben, nehmen Sie bitte Kontakt mit uns auf. Gerne senden wir Ihnen die Lösungen zu. Unsere Kunden erhalten die Lösungsvorschläge gemeinsam mit den Seminarunterlagen.

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Praxisbeispiel 1 - Geometrische Produktspezifikation und Verifikation - Maß-, Form- und Lagetoleranzen - ISO GPS - Dimensionelle und geometrische Tolerierung

Praxisbeispiel 1 - Geometrische Produktspezifikation - ISO GPS

Praxisbeispiel 1 zeigt vereinfacht eine Nutscheibe. Die Verdrehung der Nutscheibe wird durch eine Arretierrolle blockiert und soll sicherstellen, dass der Winkelabstand zwischen jedem Arbeitstakt eine sehr geringe Abweichung aufweist. Die Blockierung der Verdrehung wird anschließend durch die sehr kleinen keilförmigen Enden der Nuten sichergestellt. Die Aufgabe soll ausschließlich unter Verwendung von dimensionellen und geometrischen Toleranzen (Form- und Lagetoleranzen) auf Basis der aktuellen ISO-GPS-Normen (GPS = Geometrische Produktspezifikation) gelöst werden.

Tipp:
Zur Lösung des Beispiels sind insbesondere die ISO-GPS-Normen ISO 14405-1, ISO 1101 sowie ISO 5458 und ISO 5459 erforderlich. Insbesondere kommt bei der Lösung des Beispiels der Orientierungsebenenindikator (ISO 1101) zum Einsatz. Das Bauteil soll vollständig und eindeutig toleriert und auf die Verwendung mehrdeutiger Nicht-Größenmaße sowie lückenhafter Allgemeintoleranznormen (z. B. ISO 2768-1 und -2) soll verzichtet werden.

Im Falle der Spezifikation einer allgemeinen Profiltoleranz ist darauf zu achten, dass:
- an den Bezügen, dort wo erforderlich, keine Materialbedingung festgelegt wird,
- mit Blick auf die heutigen Möglichkeiten einer Messsoftware als Zielfunktion die L2-Norm angewandt wird,
- eine Regel definiert wird, die im Falle widersprüchlicher Spezifikationen eine Hierarchie festlegt (ggf. Default nach ISO 8015).

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Praxisbeispiel 2 - Geometrische Produktspezifikation und Verifikation - Maß-, Form- und Lagetoleranzen - ISO GPS - Dimensionelle und geometrische Tolerierung

Praxisbeispiel 2 - Geometrische Produktspezifikation - ISO GPS

Zur Sicherstellung einer definierten Spaltbreite ist es mitunter erforderlich, die entsprechen­den Geometrieelemente unter Verwendung von Profiltoleranzen am Nachbarbauteil "auszu­richten", d. h. hinsichtlich Richtung bzw. Ort einzuschränken. Das Praxisbeispiel 2 hat daher die Positions- und Profiltolerierung (u. a. mit spezifiziert ver­setzter Toleranzzone) zum Inhalt. Die Aufgabe soll ausschließlich unter Verwendung von dimensionellen und geometrischen Toleranzen (Maß-, Form- und Lagetoleranzen) auf Basis der aktuellen ISO-GPS-Normen (GPS = Geometrische Produktspezifikation) gelöst werden.

Tipp:
Zur Lösung des Praxisbeispiels sind Kenntnisse der ISO-GPS-Normen ISO 1101, ISO 1660, ISO 5458 und ISO 5459 erforderlich. Auch bei diesem Beispiel soll die zulässige Ab­weichung des gefertigten (nicht idealen) Bauteils von seiner nominellen (idealen) Gestalt ohne die Verwendung von Allgemeintoleranzen, wie z. B. ISO 2768-1 und -2 vollständig und eindeutig beschrieben werden.

Im Falle der Spezifikation einer allgemeinen Profiltoleranz gelten ebenfalls die Hinweise aus Praxisbeispiel 1.

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Praxisbeispiel 3 - Geometrische Produktspezifikation und Verifikation - Maß-, Form- und Lagetoleranzen - ISO GPS - Dimensionelle und geometrische Tolerierung

Praxisbeispiel 3 - Geometrische Produktspezifikation - ISO GPS

Praxisbeispiel 3 beinhaltet zwei Problemstellungen:
1.  Modifikator für assoziiertes Geo­metrieelement: Wenngleich die standardmäßige Fest­legung extrahierter, abgeleiteter Geometrieelemente nach ISO GPS (ISO 17450-3) eine gute Reproduzierbarkeit der Messergebnisse erlaubt, so entspricht sie in der Re­gel nicht den funktionellen Anforderungen. Aus diesem Grund ist es mitunter erforderlich, einen zweckentsprechenden Modifikator festzulegen, um zu kennzeichnen, dass sich die geometrische Spezifikation nicht auf das extrahierte, ab­geleitete Geometrieelement selbst (ISO 17450-3), sondern auf ein assoziiertes toleriertes Geo­metrieelement bezieht.

2.  Orientierungsebenenin­dikator: Spätestens seit Einführung von ISO 1101:2017 gibt die Orien­tierung der Hinweislinie des Tole­ranzindikators nicht mehr die Orientierung der Toleranz­zone vor (u. a. um die digital erzeugten Toleranzinformationen einer Messsoftware zugänglich zu machen). Aus diesem Grund ist unter bestimmten Bedingungen (z. B. das tolerierte Geo­metrieelement ist eine mittlere Linie und die Toleranzzone wird durch zwei parallele Ebe­nen begrenzt oder das tolerierte Geometrieelement ist ein Mittelpunkt und die Toleranz­zone wird durch zwei parallele Ebenen oder durch einen Zylinder begrenzt) die kom­plementäre Spezifikation eines Orientierungsebenenin­dikators erforderlich.

Die Aufgabe soll wiederum ausschließlich unter Verwendung von dimensionellen und geometrischen Toleranzen (Form- und Lagetoleranzen) auf Basis der aktuellen ISO-GPS-Normen (GPS = Geometrische Produktspezifikation) gelöst werden.

Tipp:
Zur Lösung des Beispiels sind insbesondere die ISO-GPS-Normen ISO 1101 sowie ISO 5459 erforderlich. Das Bauteil soll vollständig und eindeutig toleriert und auf die Verwendung mehrdeutiger Nicht-Größenmaße sowie lückenhafter Allgemeintoleranznormen (z. B. ISO 2768-1 und -2) soll verzichtet werden.

Im Falle der Spezifikation einer allgemeinen Profiltoleranz gelten ebenfalls die Hinweise aus Praxisbeispiel 1.

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Praxisbeispiel 4 - Geometrische Produktspezifikation und Verifikation - Maß-, Form- und Lagetoleranzen - ISO GPS - Dimensionelle und geometrische Tolerierung

Praxisbeispiel 4 - Geometrische Produktspezifikation - ISO GPS

Praxisbeispiel 4 zeigt, dass für eine funktionsgerechte geometrische Tolerierung nicht nur das zu tolerierende Werkstück selbst, sondern auch die Geometrie des angrenzenden Bauteils berücksichtigt werden muss.

Obwohl sich das zu tolerierende Bauteil nicht ändert, müssen zur Lösung der beiden Varianten unterschiedliche Tolerierungsstrategien gewählt werden. Hierbei muss berücksichtigt werden, dass sich die beiden Platten („1" und „2") der Baugruppe zwischen Variante 1 und 2 auf unterschiedliche Weise zueinander ausrichten.

Zur Lösung der Aufgabe, d. h. zur geometrischen Beschreibung der beiden unterschiedlichen Funktionsanforderungen müssen die Freiheitsgrade des Situationselements der Toleranzzone durch die Situationselemente der Bezüge auf unterschiedliche Weise eingeschränkt werden.

Die Aufgabe soll ebenfalls ausschließlich unter Verwendung von dimensionellen und geometrischen Toleranzen (Form- und Lagetoleranzen) auf Basis der aktuellen ISO-GPS-Normen (GPS = Geometrische Produktspezifikation) gelöst werden.

Tipp:
Zur Lösung des Beispiels sind insbesondere die ISO-GPS-Normen ISO 1101, ISO 1660 sowie ISO 5459 erforderlich. Das Bauteil soll vollständig und eindeutig toleriert und auf die Verwendung mehrdeutiger Nicht-Größenmaße sowie lückenhafter Allgemeintoleranznormen (z. B. ISO 2768-1 und -2) soll verzichtet werden.

Im Falle der Spezifikation einer allgemeinen Profiltoleranz gelten ebenfalls die Hinweise aus Praxisbeispiel 1.

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Praxisbeispiel 5 - Geometrische Produktspezifikation und Verifikation - Maß-, Form- und Lagetoleranzen - ISO GPS - Dimensionelle und geometrische Tolerierung

Praxisbeispiel 5 - Geometrische Produktspezifikation - ISO GPS

Praxisbeispiel 5 zeigt ein Umlenkprisma für ein optisches Instrument. An die einzelnen Ge­ometrieelemente des Bauteils werden funktionsbedingt unterschiedliche Anforderungen an ihre zulässige Abweichung zur idealen Gestalt gestellt.

Die Aufgabe soll unter ausschließlicher Verwendung von dimensionellen und geometri­schen Toleranzen (Form- und Lagetoleranzen) auf Basis der aktuellen ISO-GPS-Nor­men (GPS = Geometrische Produktspezifikation) gelöst werden. Teilweise müssen die Weiten der Toleranzzonen auf Basis der funktionellen Anforderungen berechnet werden.

Tipp: Für die Lösung der Aufgabe sind vertiefte Kenntnisse aus den ISO-GPS-Normen ISO 1101, ISO 1660 und ISO 5459 erforderlich. Insbesondere sind Kenntnisse über Modifikatoren erforder­lich, mit deren Hilfe gekennzeichnet werden kann, dass sich die Spezifikation nicht auf das extrahierte, tolerierte (abgeleitete) Geometrieelement selbst, sondern auf ein mit diesem Ge­ometrieelement assoziiertes Geometrieelement bezieht. Ferner kommen wieder der Orientierungsebenenindikator und die unspezifiziert versetzte Toleranzzone zur Anwendung.

Das Bauteil soll voll­ständig und eindeutig toleriert und auf die Verwendung mehrdeutiger und lückenhafter All­gemeintoleranznormen (z. B. ISO 2768-1 und -2) soll verzichtet werden.

Im Falle der Spezifikation einer allgemeinen Profiltoleranz gelten ebenfalls die Hinweise aus Praxisbeispiel 1.

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Praxisbeispiel 5 - Geometrische Produktspezifikation und Verifikation - Maß-, Form- und Lagetoleranzen - ISO GPS - Dimensionelle und geometrische Tolerierung

Praxisbeispiel 6 - Geometrische Produktspezifikation - ISO GPS

Praxisbeispiel 6 zeigt einen typischen Anwendungsfall bei Vorhandensein von Nuten. Die Einhaltung einer definierten Nut­breite ist in vielen Bereichen sowie bei einer Vielzahl von Produkten (z. B. Dichtnuten in Gehäu­sen) ein qua­litäts­relevantes Merkmal. Der ab­solute Wert der Spaltbreite ist dabei weniger von Be­deu­tung, hingegen darf sich aber die Breite der Nut nur in engen Grenzen ver­ändern und es ist eine "Aus­richtung" am Bauteil (Schnittstellen zum benach­barten Werkstück der Baugruppe) selbst erforder­lich. Das Beispiel zeigt ein Werkstück mit ei­ner Nut, die den genannten Anforde­rungen genügen muss.

Die Aufgabe soll unter ausschließlicher Verwendung von dimensionellen und geometri­schen Toleranzen (Form- und Lagetoleranzen) auf Basis der aktuellen ISO-GPS-Nor­men gelöst werden.

Tipp: Für die Lösung der Aufgabe sind Kenntnisse aus den ISO-GPS-Normen ISO 1101, ISO 5459 (u. a. "Nur-Richtungs-Modifikator") sowie ISO 14405-1 (sphärisches Größenmaß und Rangordungsgrößenmaße) erforderlich.

Das Bauteil soll voll­ständig und eindeutig toleriert und auf die Verwendung mehrdeutiger und lückenhafter All­gemeintoleranznormen (z. B. ISO 2768-1 und -2) soll verzichtet werden.

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Lösungen zu den Praxisbeispielen

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