Die große Nachfrage nach hochpräzisen mikromechanischen Komponenten und Baugruppen macht es notwendig, diese in Massenproduktion herzustellen. Um der Herausforderung gerecht zu werden, muss bei der Serienfertigung und bei der Lehrenüberwachung an die Prozessüberwachung gedacht werden. Unumgänglich ist eine flexible räumliche Vermessung und Darstellung zur Lösung komplexer Probleme der Teile. Eine schnelle berührungslose Vermessung ist mit den bewährten Messsystem NV 5000 auf „Knopfdruck“ möglich.
Dipl.-Ing. Frank Stanzel, zygoLOT GmbH Darmstadt
Das flexible Messgerät NV 5000 ist ein in der Höhe (z-Achse) scannendes Weisslichtinterferometer(SWLI). Dabei wird ein Interferometerobjektiv während der Messung in der Höhe verfahren. Mit dem stabilen Aufbau und seiner flexiblen Software steht erstmals eine Messmaschine zur Verfügung, die gleichzeitig Mikroform und Rauheit messen kann (Bild 1).
Die Einschränkung des kleinen Gesichtsfeldes herkömmlicher Mikroskope wurde beim NV 5000 durch das automatische Aneinandersetzen von Einzelmessungen gelöst. Durch den patentierten FDA-Auswertealgorithmus sind auch schwierige Messungen, wie z.B. das Vermessen „ tiefliegender Konen“ möglich.
Winkelmessungen an kleinsten Geometrien
Im Maschinenbau ist z.B. ein Konus häufig als Dichtfläche ausgelegt. Um die sichere Funktion zu gewährleisten, muss dessen Form sowie Rauheit überprüft werden. Die Vermessung von kleinen Konen stellt aber hohe Anforderungen an die Messtechnik. Oft ist eine reproduzierbare Messung mit einem Taktilen 2D Messgerät nicht mehr möglich. Um eine hohe Auflösung zu erzielen, muss mit Objektiven gearbeitet wer-den, die z.B. eine hohe Ortsauflösung mit einem großen Arbeitsabstand (bis zu 40 mm) kombinieren.
Das 3 D-Oberflächenprofil der Abbildung 2 ist eine Falschfarbendarstellung, bei der einer definierten Höhe eine Farbe zugewiesen wird. Der Winkel wird als 3D Formparamter berechnet.
Eine Reduzierung auf eine zweidimensionale Ansicht ist durch die Wahl von Schnitten möglich.
Ebenheitsmessungen
Bei der Bestimmung von Ebenheit gibt es eine Berechnungsvorschrift nach DIN ISO 1101. Diese schreibt aber im Gegensatz zu Normen zur Oberflächenrauheit keine Messgeräte oder Einstellungen vor. Dennoch ist es mit unseren verschiedensten Geräten möglich eine Rückführung nachzuweisen. Mit einfachen und logischen Einstellungen der Auswertesoftware kann die Ebenheit auch bei Toleranzen von kleiner 0,6µm bestimmt werden. Auch eine Messmittelfähigkeit kann bei solchen Toleranzen nachgewiesen werden. Die Messzeit kann wie bei diesem Bauteil auf kleiner 5 Sekunden gesetzt werden.
Stufenmessungen in wenigen Sekunden
Die neue Objektivserie mit 40mm Arbeitsabstand erlaubt es auch große Stufenhöhen zu messen. Zusätzlich kann das New View mit einer hochauflösenden Z-Achse ausgerüstet werden. Dies ist eine ideale Messmaschine um z.B. Flächen in der Fluidtechnik oder Lehren zu überwachen. Auf dem Falschfarbenbild von Bild 3 sind die Lagen der beiden Flächen zueinander gut sichtbar. Auch die Mikrostruktur kann beurteilt werden. Bisher wurden solche Messungen auf einer Koordinatenmessmaschine oder anderen Taktilen Eigenbauten gemessen. Für kritische Bauteile bei denen die Anforderungen an die Ebenheit der beiden Einzelflächen kleiner als die Auflösung der bisher verwendeten Messmaschine ist, ist das eine gute Lösung. Es kann die Lage von Flächen zueinander, die Ebenheit der Einzelflächen und das Höhenabstand zwischen den beiden Flächen bestimmt werden.
Zusammenfassung
Selbstverständlich stellen die Darstellungsmöglichkeiten ganz neue Perspektiven zur Verbesserung und Weiterentwicklung der Komponenten dar. Bisher angenommene Zusammenhänge zwischen Maschineneinstellungen und Qualität können jetzt nach-gewiesen werden. In der Konstruktion sind die Vorteile einer dreidimensionalen Dar-stellung längst unbestritten, deshalb muss auch die Messtechnik heute räumliche Darstellungen liefern. Die Zeitersparnis bringt Kostenvorteile und eine schnelle Amortisierung des Gerätes. Somit ist die Messmaschine NV 5000 in vielen Fällen die Lösung für eine zeitgemäße Vermessung der unterschiedlichsten Messaufgaben.
QE 512
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