Genauigkeitsprüfung von Messtastern

Wie können Sie sicher sein, dass das Gerät, mit dem Sie arbeiten, ordnungsgemäß funktioniert? Bei einem simplen Werkzeug wie einem Hammer ist das einfach: Wenn sich der Nagel einschlagen lässt, ist der Hammer in Ordnung. Aber wie sieht das bei einem Hightech-Werkzeug wie einem KMG-Taster aus? Der Taster ist das komplexe Hilfsmittel, mit dem Ihr KMG seine Messungen ausführt. Im Inneren eines Tasters sind zahlreiche unsichtbare Komponenten verbaut, die beschädigt, abgenutzt oder verstellt sein können. Wie kann man für eine Plausibilitätsprüfung am besten vorgehen? Bleiben wir beim Beispiel des Hammers, und gehen wir die Sache einfach an.

Genau wie der Hammer liefert der Taster die erwarteten Ergebnisse auf der Grundlage der Produktspezifikationen: die Basis. Ein neuer Hammer ist fest und gut ausbalanciert, hat einen flachen Kopf und liegt schön in der Hand. Bei Mängeln haftet der Hersteller. Ein neues KMG und der dazugehörige Taster bilden zusammen ein Messsystem, das ebenfalls fest und gut ausbalanciert ist. Der Hersteller garantiert für seine Genauigkeit und die Wiederholbarkeit der Messungen und bescheinigt dies in Form eines Kalibrierungszertifikats für Ihre Unterlagen. Dieses Zertifikat ist Ihre Basis. Der dort angeführten Zahlenreihe können Sie entnehmen, in welchen prognostizierten Bereich Ihre Messergebnisse fallen sollten, wenn Sie ein bekanntes Kalibriernormal, z. B. eine Kugel oder einen Ring, vermessen.

Wurde Ihr KMG beispielsweise auf der Grundlage der Spezifikation B89 kalibriert, wird die Wiederholbarkeit in einer Zahl angegeben. Lautet diese Zahl z. B. 0,004 mm (oder 4 Mikrometer), bedeutet dies, dass die wiederholte Positionsmessung einer Kalibrierkugel innerhalb eines Bereichs von 0,004 mm liegen sollte.

Wurde Ihr KMG dagegen nach der Norm ISO 10360-2 kalibriert, ist eine Zahl wie der in Abbildung 2 dargestellte Wert 0,0025 mm für die Abtastprüfung angegeben. Dieser Wert ist die Antastunsicherheit von 0,0025 mm oder 2,5 Mikrometer, die Ihre Basislinie bildet. Das bedeutet, dass der Antastfehler von 25 Punkten, gemessen auf einer Kalibrierkugel, diesen Wert nicht übersteigt. Dies entspricht der Rundheit und Größenabweichung des zertifizierten Durchmessers. Wurde Ihr KMG also, wie in diesem Beispiel, nach ISO 10360-2 zertifiziert, sollte die Abweichung des Durchmessers und der Rundheit bei der Messung einer Kalibrierkugel unter 2,5 Mikrometer liegen. Nun, da Sie wissen, welchen Wert Sie anstreben, lassen Sie uns herausfinden, wie die Realität aussieht.

Prüfen wir ganz einfach gemeinsam die Einrichtung des Tasters Ihres KMG. Qualifizieren Sie Ihre Tasterkonfiguration genau so, wie Sie es für jeden anderen Messvorgang tun würden. Erstellen Sie dann eine Inspektionsroutine – im automatischen Modus, wenn Ihr KMG über einen solchen verfügt – zur Messung der Kalibrierkugel mit mindestens 25 Punkten und vier Reihen mit dem Standardtaster in Z-Richtung (gerade nach unten). Wiederholen Sie diese Messung dreimal oder öfter. Die Ergebnisse dieser Tasterprüfung sollten innerhalb der angegebenen Basis liegen. Ist dies nicht der Fall, müssen weitere Untersuchungen und Prüfungen durchgeführt werden. Liegen Ihre Messwerte außerhalb der akzeptablen Grenzwerte, arbeiten Sie sich am besten in umgekehrter Reihenfolge durch die Tastereinrichtung, um dem Problem auf den Grund zu gehen.

Beginnen Sie Ihre Diagnose mit der Kalibrierkugel und stellen Sie sicher, dass der Durchmesser der Kugel, den Sie in Ihrer KMG-Software angegeben haben, dem tatsächlichen Durchmesser entspricht. Reinigen Sie die Kugel anschließend mit einem fusselfreien Tuch und etwas denaturiertem Alkohol. Als nächstes kontrollieren Sie den Taster. Er muss fest sitzen, sauber sein und natürlich ebenfalls der Länge und dem Durchmesser entsprechen, die in der KMG-Software angegeben wurden. Diese einfachen Schritte sind die gängigsten und glücklicherweise auch die kostengünstigsten Lösungen für die meisten Probleme mit der Genauigkeit bzw. Wiederholbarkeit von KMG. Also zweifeln Sie nicht an sich, wenn Sie gerade zwei Stunden damit verbracht haben, einem lockeren oder beschädigten Taster auf die Spur zu kommen – das ist selbst den erfahrensten KMG-Programmierern schon passiert! Sobald Sie sicher sind, dass alle Parameter korrekt sind, messen Sie die Kugel erneut, um zu sehen, ob das Problem gelöst ist.

Ließ sich Ihr Problem durch die oben beschriebenen Schritte nicht lösen, könnte es teurer werden, falls es sich um einen beschädigten oder abgenutzten Taster handelt. Arbeiten Sie mit einem Taster ohne austauschbare Module, z. B. mit einem TP-2 oder HP-T, kontrollieren Sie als erstes, dass die Verbindung zum Messkopf fest ist. Anschließend stellen Sie sicher, dass er beim Auslösen der Messung nicht hängen bleibt oder übermäßig Öl verliert. Gegebenenfalls können Sie die Antastkraft durch eine Dehnungsmessung überprüfen und justieren, doch wenn sich eines der beschriebenen Symptome (Hängenbleiben oder Ölverlust) zeigt, lohnt sich die Mühe meist nicht, und Sie sollten den Taster am besten durch einen neuen ersetzen.

Taster mit austauschbaren magnetischen Modulen, z. B. Renishaw TP-20, 200, SP-25 oder HP-TM, sind zweiteilig. Sie bestehen aus dem Befestigungsmodul, in das das Tastelement eingeschraubt wird und das den Messauslöser enthält, sowie dem Tasterkörper, der in den Messkopf eingeschraubt wird. Beim Tasterkörper handelt es sich im Grunde genommen nur um einen simplen Ein-/Aus-Schalter. Entweder er funktioniert, oder er ist defekt, aber er wirkt sich in keinem Fall auf die Genauigkeit aus. Zur Überprüfung eines Tasterkörpers verbinden Sie ihn mit einem Befestigungsmodul, von dem Sie wissen, dass es funktioniert. Stellen Sie sicher, dass die Kontakte sauber sind und das Modul richtig sitzt. Wird keine Messung ausgelöst, ist vermutlich der Tasterkörper defekt.

Ist der Tasterkörper funktionstüchtig, müssen Sie Ihre Befestigungsmodule testen. Auch hier sollten Sie wieder sicherstellen, dass die Kontakte sauber sind, das Modul richtig sitzt und dass ein funktionierender Taster korrekt angebracht ist. Wenn Sie die oben beschriebene Prüfung erneut ausführen und die Messungen nach wie vor nicht den Spezifikationen entsprechen, ist vermutlich das Modul abgenutzt. Dies kann nur kontrolliert werden, indem Sie das Modul durch ein funktionierendes ersetzen und sich davon überzeugen, dass die Messergebnisse unter diesen Umständen korrekt ausfallen.

Wenn Sie diesem einfachen Verfahren in drei Schritten (Basis, Qualifikationsprüfung und Diagnose in umgekehrter Reihenfolge) folgen, sind Sie in der Lage, Probleme bei der Messung rasch zu erkennen und zu beheben. So gewinnen Sie ein höheres Maß an Sicherheit in Bezug auf die Genauigkeit und Rückführbarkeit Ihrer Messergebnisse. Bei Bedarf passen Sie das Verfahren an Ihre individuellen Umstände an, indem Sie z. B. den Winkel der Tastspitze vergrößern oder die Kugel mit einer höheren Anzahl an Messungen erfassen usw., um die für Ihre Anwendung erforderliche Sicherheit zu erlangen.