Verbesserte Messgenauigkeit

Neue Prüfnormale für optische Messverfahren

| Autor / Redakteur: Klaus Vollrath / Anne Richter

Topic black-Prüfnormale eignen sich für taktilen Einsatz ebenso wie für wichtige optische Messverfahren besser als herkömmliche.
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Topic black-Prüfnormale eignen sich für taktilen Einsatz ebenso wie für wichtige optische Messverfahren besser als herkömmliche. (Bild: Klaus Vollrath)

Zunehmend kommen schnelle optische Messverfahren zum Einsatz, die andere Anforderungen an die verwendeten Prüfnormale stellen. Die hierfür neu entwickelten Topic-Prüfnormale wurden in einem zertifizierten Prüflabor im Vergleich mit bisherigen Ausführungen intensiv getestet.

Bei der Herstellung von hochpräzisen Kugeln für die dimensionelle Messtechnik sind wir Weltspitze», sagt Thomas Jordi, Geschäftsführer der Saphirwerk AG in Brügg / Biel, Schweiz. Das Unternehmen ist Hersteller und Verarbeiter von Bauteilen aus hochharten keramischen Werkstoffen. Diese kommen in zahlreichen anspruchsvollen Industrieprodukten wie Uhren, Präzisionsmechaniken – wie Ventile und Pumpen für die Analytik – sowie bei Tastern und Referenzkörpern für Koordinatenmessmaschinen zum Einsatz. Verarbeitet werden eine breite Palette keramischer Werkstoffe wie Rubin, Saphir, Aluminium­oxid, Siliciumnitrid sowie Hartmetalle. Für mess­technische Anwendungen werden hochgenau ge­schliffene Kugeln im Durchmesserbereich zwischen 0,2 mm und 60 mm hergestellt. Darüber hinaus fertigt man bei der Saphirwerk AG komplette Taster in verschiedensten Variationen und viele andere Bauteile. Eine sinnvolle Ergänzung ist das eigene zertifizierte Messlabor, um den Nachweis hochwertiger Prüfnormale zu erbringen.

Optische Messverfahren sind produktiver ...

«Dank moderner Computertechnologie gab es in den letzten Jahrzehnten erhebliche Fortschritte bei der Entwicklung optischer Messverfahren», ergänzt T. Jordi. Im Vergleich mit den klassischen taktilen Methoden zeichnen sich diese vor allem durch ihre um Grössenordnungen höheren Datenraten aus, so dass damit Aufgabenstellungen bewältigt werden können, die mit herkömmlichen Koordinatenmessmaschinen nicht in vertretbarer Zeit durchzuführen wären.

Im klassischen Einsatz, d. h. zur produktionsbegleitenden Bestimmung einer begrenzten Zahl von Massen an Werkstücken erweist sich der eher langsame Arbeitsfortschritt der taktilen Messverfahren als Bremse. Die im Vergleich zur Produktivität der Fertigungsprozesse weit geringere Durchsatzrate an Teilen begrenzt zwangsläufig die Zahl der Prüflinge, die für Stichproben herangezogen werden können, und damit die statistische Absicherung der ermittelten Daten. Weiteres Handicap ist der Zeitraum zwischen der Entnahme eines Prüflings und dem Erhalt der Resultate: Je länger diese Zeitspanne, desto grösser die Zahl der zu verwerfenden Teile, falls ein Mass ausserhalb des zu gewährleistenden Toleranzbandes liegen sollte.

... erfordern jedoch den Einsatz geeigneter Prüfnormale

«Allerdings sind beim Einsatz optischer Messverfahren spezielle Anforderungen an die verwendeten Prüfnormale zu beachten», verrät T. Jordi. Zunächst ist ins Kalkül zu ziehen, dass die mit optischen Verfahren ermittelten Werte meist von Haus aus weniger genau sind bzw. höhere Fehlertoleranzen aufweisen als solche, die mit taktilen Geräten ermittelt werden. Deshalb muss vorab geklärt werden, ob die vom Kunden geforderte Genauigkeit mit dem gewählten optischen Verfahren überhaupt gewährleistet werden kann.

Als weiteres Problem erweist sich häufig, dass manche keramischen Werkstoffe Lichtstrahlen nicht nur an der Oberfläche reflektieren. Licht kann in das Material eindringen, wodurch es zu einer diffusen Reflexion kommt, die das Messergebnis beeinträchtigt. Die entsprechenden Abweichungen hängen sowohl von der eingesetzten Messmethode als auch vom Material und den Oberflächeneigenschaften des Prüflings ab. Dies gilt auch für die zur Kalibrierung eingesetzten Prüfnormale. Viele der bisher für taktile Verfahren bestens bewährten Ausführungen erweisen sich beim Einsatz mit optischen Verfahren als weniger bis gar nicht geeignet. Bei entsprechenden Untersuchungen stellte sich heraus, dass es dafür keine einfachen Lösungen gibt.

Ergänzendes zum Thema
 
Die Grafiken verdeutlichen, dass es bei optischen Messverfahren keine feststehende goldene Regel gibt. Es kommt darauf an, die jeweils geeignetste Kombination von Prüfnormale und Messverfahren zu wählen. Aus Platzgründen ist es an dieser Stelle leider nicht möglich, die zahlreichen weiteren Ergebnisse aufzulisten.
Neue Prüfnormale für optische Messverfahren

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