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Messen und Prüfen - Koordinatenmesstechnik

Messen mit temperaturstabilen Koordinatenmessgeräten

Leitfaden zur Abschätzung temperaturbedingter Messunsicherheit

Auch wenn temperaturstabile Koordinatenmessgeräte (KMG) eingesetzt werden, sollten bestimmte Regeln für die Aufstellung und die Klimatisierung sowie generelle messtechnische Regeln befolgt werden. Dadurch lassen sich störende Einflüsse reduzieren und stabilere Messergebnisse erzielen.

Im Produktionsbereich eingesetzte Koordinatenmessgeräte sind oft „temperaturstabil“. Ihre zulässige Längenmessabweichung ist für einen weiten Temperaturbereich spezifiziert. Mit zunehmender Abweichung von der Bezugstemperatur (20 °C) muss besonders auf die Wärmedehnung der Messobjekte geachtet werden. Wird diese nicht berücksichtigt, entstehen eklatante Messfehler. Zu beachtende Regeln sind:

  • sich zeitlich nur langsam verändernde Umgebungstemperaturen,
  • Umhausung bei schnellen Temperaturänderungen,
  • keine Zugluft oder direktes Anblasen des KMG,
  • wenig Wärmequellen in unmittelbarer Umgebung,
  • möglichst großer Abstand zu den Wänden,
  • Wärme-Isolation von Fußboden und Wänden,
  • keine direkte Einstrahlung durch Sonne und Beleuchtung,
  • elektrische Ausrüstung des KMG und Beleuchtung im 24-h-Betrieb,
  • Wärmeausgleich der Messobjekte vor dem Messen (Luftdusche),
  • Taster und Verlängerungen aus thermisch unempfindlichen Materialien,
  • kurze Messzeiten für geringe Drift, sonst erneutes Einmessen des Bezugssystems.

Bei Abweichung von der Bezugstemperatur hat meist die Längendehnung der Messobjekte den größten Einfluss auf die Messunsicherheit. Sie wird deshalb in der Regel rechnerisch korrigiert.

Bei thermisch stabilen KMG bezieht sich diese Korrektur vereinfachend nur auf das Messobjekt selbst, da die Einflüsse seitens des KMG in der Spezifikation enthalten sind. Ist dies nicht der Fall, kann die Berechnung der thermisch verursachten Messunsicherheit komplizierter oder gar unmöglich werden [1]. Sie muss dann auf andere Weise, z. B. durch Messreihen oder die Methoden für das sogenannte „Virtuelle KMG“, erfasst werden.

Hierbei wird die messaufgabenspezifische Messunsicherheit unter den real existierenden Temperaturbedingungen durch Simulation des Messprozesses ermittelt und daraus die Messunsicherheit für jedes gemessene Merkmal abgeschätzt [3]. Zu den beeinflussenden Parametern gehören auch die thermischen Eigenschaften der Messobjekte. Korrekturen der linearen Wärmedehnung des Messobjekts erfolgen hierbei nicht; eine im KMG ausgeführte Korrektur wird aber bei der Simulation berücksichtigt.

Lesen Sie auf der folgenden Seite, welche Eigenschaften temperaturstabile Koordinatenmessgeräte haben.


Inhaltsverzeichnis

Dipl.–Ing. (FH) Hans Joachim Neumann, geb. 1932, studierte Elektronik an der Ingenieurschule Mittweida.
Bis 1991 war er für Carl Zeiss, Oberkochen, im Bereich Messtechnik tätig. Danach war er als freier Mitarbeiter elf Jahre Mitglied in den ISO- und VDI-Gremien für Koordinatenmesstechnik. Heute ist er Fachautor und Berater.
Kontakt: Hans Joachim Neumann, neumann-oberkochen <AT> t-online.de

Literaturhinweis

[1] Neumann, H. J.: Lineare thermische Einflüsse – Ein Leitfaden für den praktischen Einsatz. Aus: Präzisionsmesstechnik in der Fertigung mit Koordinatenmessgeräten, 2. Auflage, expert verlag, Renningen 2005, Band 646, S. 283–304

[2] ISO/DIS 10360–2, Dezember 2005, Beuth Verlag, Berlin

[3] Pressel, H.-G.; Hageney, T.: Messunsicherheit von Prüfmerkmalen in der Koordinatenmesstechnik. expert verlag, Renningen 2007

Hans Joachim Neumann, Messen mit geringem Temperatureinfluss. In: QZ 1/2008 , S. 30-33

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