Konturmessgerät

Was ist ein Konturmessgerät?

Konturmessgeräte sind Geräte, die die Kontur eines Objekts abtasten und seine Form genau aufzeichnen, analysieren und messen.

Unter den Konturmessgeräten werden diejenigen, die die Oberfläche des zu messenden Objekts direkt mit einem Taststift abtasten und die Bewegung des Taststiftes genau verfolgen, als Kontaktprofilometer bezeichnet. Im Gegensatz dazu werden diejenigen, die die Oberfläche durch Erfassung des von der Oberfläche reflektierten Lichts, z. B. mit einem Laser, abtasten, als berührungslos bezeichnet.

Berührungslose Konturmessgeräte sind zwar relativ einfach zu bedienen, haben aber den Nachteil, dass der Zustand des reflektierten Lichts je nach Material und Beschaffenheit der Oberfläche des Objekts stark variiert. Aus diesem Grund werden häufig berührende Geräte verwendet, die von den Bedingungen nicht beeinflusst werden.

Anwendungen von Konturmessgeräten

Konturmessgeräte werden vor allem bei der Entwicklung, Herstellung und Qualitätskontrolle von Metallbearbeitungsprodukten eingesetzt. Sie können auch für automatische Messungen in der Produktionslinie verwendet werden, indem eine Reihe von Messvorgängen programmiert wird.

Wegen der Gefahr, die Oberfläche eines Konturmessgeräts zu zerkratzen, wird bei Produkten, bei denen die Qualität des Aussehens wichtig ist, häufig eine Stichprobenprüfung durchgeführt. Da Konturmessgeräte Formen und Abmessungen mit einer hohen Genauigkeit messen können, lassen sie sich auch für die Flächenrückführung einsetzen.

Funktionsweise der Konturmessgeräte

In diesem Abschnitt wird das Prinzip der weit verbreiteten berührenden Konturmessgeräte beschrieben. Berührende Konturmessgeräte bestehen aus einem Detektor, der sich horizontal bewegt, und einem Taststift, der sich in einem großen Kreisbogen auf und ab bewegt.

Die Konturform kann durch ständiges Aufzeichnen der Koordinaten der Taststiftspitze mit Hilfe eines digitalen Maßstabs verfolgt werden, wobei die X-Koordinate aus der horizontalen Bewegung und die Y-Koordinate aus der vertikalen Position des Taststiftes stammt. Dabei ist zu beachten, dass sich der Arm, an dem der Taststift befestigt ist, bogenförmig auf und ab bewegt.

Das bedeutet, dass auch die Tastspitze der Form des Messobjekts in einer Kreisbogenbewegung folgt. Um die XY-Koordinaten genau aufzeichnen zu können, muss daher der durch die Kreisbogenbewegung verursachte Fehler in X-Richtung kompensiert werden. Wenn der digitale Maßstab, der zur Messung der vertikalen Bewegung des Tasters verwendet wird, nur lineare Bewegungen messen kann, ist außerdem ein Mechanismus erforderlich, der die Kreisbogenbewegung in eine lineare Bewegung umwandelt.

Bei Detektoren ist eine genaue Positionierung wichtig, daher werden für diese Bewegung Kugelumlaufspindeln und Schrittmotoren verwendet. Bei Hochpräzisionsmaschinen sind die elektrischen Komponenten wie die Stromversorgung und die Steuerplatine in der Regel in einem externen Gehäuse untergebracht, um die Auswirkungen der Wärmeausdehnung zu minimieren.

Weitere Informationen zu Konturmessgeräten

1. Nachführwinkel von Konturmessgeräten

Konturmessgeräte sind an ihrem Ende mit einem Taststift ausgestattet. Der Tastereinsatz ist senkrecht auf dem Arm montiert und kann nicht im rechten Winkel messen.

Der Winkel, in dem das Konturmessgerät messen kann, wird als Nachführwinkel bezeichnet, der sich auf die Aufwärts- bzw. Abwärtsrichtung bezieht. Der Nachführwinkel hängt von der Form des Tastereinsatzes ab, der in Aufwärts- und Abwärtsrichtung seine eigenen Grenzen hat.

Wenn der Tastereinsatz eine konische oder symmetrische Form hat, sind die Nachführwinkel bergauf und bergab gleich. Wenn der Tastereinsatz jedoch eine asymmetrische Form hat, ändern sich die Nachführwinkel in aufsteigender und absteigender Richtung, so dass Vorsicht geboten ist. Der Nachführwinkel hängt auch von der Messgeschwindigkeit und der Messkraft ab, und je höher die Messgeschwindigkeit ist, desto schwieriger ist es, eine steile Steigung zu erfassen.

2. Tägliche Inspektion von Konturmessgeräten

Berührende Konturmessgeräte unterliegen einem Verschleiß, da die Tastspitze in Kontakt mit der zu messenden Oberfläche steht. Selbst wenn der Verschleiß minimal ist, wird er durch Hysterese und andere Veränderungen im Laufe der Zeit aufgrund wiederholter Verwendung beeinflusst.

Regelmäßige Inspektionen sind daher notwendig, aber eine häufige Wartung in großem Umfang ist aus Kosten- und Arbeitsgründen nicht praktikabel. Daher werden wichtige Funktionen und leistungsrelevante Punkte im Rahmen einer Routineinspektion einfach korrigiert.

Bei der täglichen Inspektion von Konturmessgeräten werden hauptsächlich die folgenden drei Punkte überprüft und korrigiert:

• Genauigkeit der Messwerte
  Die Messungen werden gegen ein kalibriertes Bezugsnormal, z. B. einen Endmaßstab, durchgeführt und eventuelle Abweichungen zwischen dem kalibrierten Wert und dem tatsächlich gemessenen Wert korrigiert.
• Grad der Abnutzung der Tastspitze
  Bei der Messung einer bewerteten Stufe beispielsweise sinkt die Tastspitze entsprechend der Abnutzung des Tastereinsatzes ab, was zu einer leichten Abweichung zwischen der tatsächlichen Form und der gemessenen Form führt. Anhand dieser Diskrepanz wird die Abnutzung berechnet und kompensiert.
• Äquivalenz zwischen Messungen bergauf und bergab
  Messen Sie symmetrische Geometrien, wie z. B. Messbolzen oder Präzisionsstahlkugeln, und korrigieren Sie die Verzerrung zwischen der linken und der rechten Seite der gemessenen Geometrie, so dass sie gleichwertig sind.

In den meisten Fällen werden beide Korrekturen automatisch von der Software aus den gemessenen Werten berechnet, so dass es wichtig ist, die Nutzung des Systems zu verwalten, damit die täglichen Kontrollen nicht vergessen werden. Darüber hinaus müssen regelmäßige rückführbare Kalibrierungen durchgeführt werden, wenn die Automobilindustrie und Qualitätsmanagementnormen wie IATF 16949 und ISO 9001 erworben und eingehalten werden sollen.