Geometrische Produktspezifikation (GPS): Tolerierung von Form, Richtung, Ort und Lauf

Angabe von Geometrischen Produktspezifikationen (GPS) auf Zeichnungen. Dabei wird die korrekte Darstellung auf Zeichnungen und die Bedeutung dieser Angaben behandelt. Diese Angaben sind wichtig für die korrekte Fertigung von Bauteilen, vor allem wenn sie eine mechanische Funktion erfüllen sollen oder austauschbar sein müssen.

Definition & Grundlagen

Grundidee

Neben den üblichen Masstoleranzen werden bei Bedarf geometrische Toleranzen festgelegt. Das ist dann sinnvoll oder nötig, wenn

• die Funktion eines Bauteils davon abhängt,

• Austauschbarkeit sichergestellt werden muss,

• oder Fertigung/Prüfung eine eindeutige geometrische Vorgabe verlangt.

Masstoleranzen und geometrische Toleranzen gelten getrennt. Ein Teil kann also masslich „passen“ und trotzdem geometrisch außerhalb der Vorgaben liegen – und umgekehrt.

Toleranzzone

Eine Toleranzzone ist der zulässige Raum, innerhalb dessen ein toleriertes Element liegen bzw. verlaufen muss. Diese Zone wird durch ideale Geometrie (z. B. ideale Linien/Flächen wie Gerade, Kreis, Ebene, Zylinder, Freiformfläche) beschrieben und durch einen Toleranzwert (Längenmass) in ihrer Grösse definiert.

Geometrieelemente

Ein Geometrieelement kann ein Punkt, eine Linie oder eine Fläche sein. Dabei unterscheidet man:

• reale Elemente am Werkstück (z. B. eine Zylindermantelfläche),

• abgeleitete Elemente aus der Geometrie (z. B. die Zylinderachse oder eine Mittelebene).

Formtoleranz

Formtoleranzen begrenzen, wie stark die tatsächliche Form eines Elements von der idealen Form abweichen darf (ohne Bezug auf andere Elemente). Es geht also primär um die Gestalt des einzelnen Elements.

Richtungstoleranz

Richtungstoleranzen begrenzen die Abweichung der Ausrichtung eines Elements gegenüber einer idealen Orientierung. Die Toleranzzone liegt am theoretisch richtigen Ort und wird über Bezugselemente definiert.

Solche Richtungsvorgaben (z. B. Parallelität) wirken in der Praxis oft auch als Begrenzung bestimmter Formanteile des Elements (z. B. „Ebenheitseinfluss“ bei Flächen).

Ortstoleranz

Ortstoleranzen begrenzen die zulässige Lage-/Positionsabweichung eines Elements gegenüber dem idealen Ort – ebenfalls bezogen auf Bezugsgeometrien.

Eine Ortstoleranz (z. B. Position) schränkt typischerweise nicht nur die Lage ein, sondern zieht oft auch Richtungs- und Formabweichungen mit in die Begrenzung ein (z. B. für eine Bohrungsachse).

Lauftoleranz

Lauftoleranzen erfassen Abweichungen, die beim „Laufen“/Rotieren eines Elements relativ zu einem Bezug sichtbar werden. Inhaltlich koppeln sie Ort und Form gegenüber einem oder mehreren Bezugselementen.

Damit lassen sich z. B. Rundlauf und Konzentrizitäts-/Koaxialitätsabweichungen wirksam begrenzen.

Theorie & Hintergrund

Aufbau von geometrischen Spezifikationen

1: Toleranzindikator

Anforderungen an die geometrische Tolerierung. Folgende Angaben werden in dieser Reihenfolge gemacht:

• Toleranzsymbol

• Toleranzwert

• Bezüge

2: Angrenzende Angaben

Hier wird z. B. angegeben, wenn eine Toleranz nur einmal eingetragen wird, jedoch für mehrere Elemente gilt.

3: Indikatoren

Kann rechts des Toleranzindikators als Erweiterung angebracht werden. Dabei unterscheidet man zwischen Orientierungsebenen-Indikatoren, Schnittebenen-Indikatoren, Kollektionsebenen-Indikatoren und Richtungselement-Indikatoren.

Einteilung der Form- und Lagetoleranzen

Bezugselemente

Für manche geometrische Tolerierungen werden Bezugselemente benötigt. Bezugselemente sollten möglichst dort platziert werden, wo es für die Funktion des Bauteils wichtig ist. Bezugselemente können auf Bauteilflächen, Masshilfslinien oder Masslinien liegen.

Bauteilfläche oder Bauteillinie als Bezugselement

Bauteilachse als Bezugselement

Bauteilebene als Bezugselement

Bauteilteilfläche als Bezugselement

Tolernazzonen