Nur eine Tastspitze

Beim Messen von Rauheiten müssen Messwerte je nach Anforderung bis zu ein oder zwei Nanometer aufgelöst werden, um Oberflächencharakteristiken ausreichend darstellen zu können. Bei konventionell analoger Messtechnik begrenzt die Auflösung über den Analog/Digital-Wandler den möglichen Messhub in Abhängigkeit der geforderten Genauigkeit. Aus diesem Grund sind hier Messhübe bis deutlich unter einem Millimeter üblich. Damit einhergehend sind solche Messungen nur an ebenen Flächen von Werkstücken machbar, die obendrein auch noch waagerecht auszurichten sind. Dagegen spielt sich das Messen von Werkstückkonturen meist in anderen Dimensionen, nämlich im Millimeter- oder bestenfalls im Zehntel-Millimeterbereich, ab. Mit herkömmlichen analogen Messsystem bzw, digitalen Skalen reicht dann die erreichte Auflösung nicht mehr aus, um gleichzeitig die Rauheit zu erfassen. Daraus erklärt sich die Notwendigkeit, für das Messen von Rauheiten und für das Messen von Konturen klassischerweise verschiedene Messsysteme einzusetzen. Bestenfalls wurden bislang beide Systeme in ein Gerät integriert. Jedoch Rauheiten in Konturen beziehungsweise beides gleichzeitig zu erfassen, war nach diesem Stand der Technik nicht möglich. Moderne hochauflösende digitale Messsysteme öffnen hier neue Wege. Sie bieten Auflösungen, die für Rauheitsmessungen ausreichen und lassen sich gleichzeitig für große Messbereiche einsetzen. Mit dieser Basistechnologie hat man bei der Hommel-Etamic GmbH den HOMMEL nanoscan entwickelt, der Rauheiten und Konturen in einem Zug messen kann und zwar mit sehr hoher Auflösung und gleichzeitig großem Messbereich beziehungsweise besserer Messgenauigkeit, als dies mit bisher bekannten Messsystemen möglich war.

Die digitalen Messsysteme sind neben der Messplatzkonzeption und höchster Präzision in der Mechanik eine wesentliche Komponente. Ihre Basis sind hochpräzise Maßverkörperungen, die jeweils ein Interferometer mittels Laserlicht abtastet. Vereinfacht dargestellt wird das Prinzip der Amplitudenaufspaltung verwendet. Dabei entstehen Lichtbeugungen des Laserstrahls in zwei Richtungen, die über ein Spiegelsystem umgeleitet ein Interferenzmuster ergeben. Im so genannten Vorschubapparat des neuen HOMMEL nanoscan ermöglicht ein solches digitales Messsystem in Verbindung mit dem Laserinterferometer einen Messhub von 24 Millimeter mit einer Auflösung von 0,6 Nanometer. Optional bringt ein doppellanger Tastarm einen Messhub von 48 Millimeter mit einer Auflösung von 1,2 Nanometer. Die Horizontal- und Vertikalachsen sind ebenfalls mit hochauflösenden digitalen Maßstäben ausgestattet. Entsprechend ihrer Funktion mit Focus auf geometrische Maße bei der Konturenmessung bieten diese eine Auflösung von 0,1 Mikrometer über deren gesamte Länge, die in der Horizontalachse beispielsweise immerhin 200 Millimeter beträgt.

Eine Grundlage für die Messgenauigkeit ist der mechanische Aufbau der Achsen mit hochpräzisen Führungen. Hier ist eine bemerkenswerte Präzision gelungen, die sich am deutlichsten in der Betrachtung der Grundstörungen mit außergewöhnlichen, bisher nicht erreicht niedrigen Werten widerspiegelt. Jedes technische System hat in seiner Bewegungsgenauigkeit Grundstörungen, die auf elektrisches Rauschen oder mechanische Ursachen zurückzuführen sind. In vergleichbaren Messsystemen zeigen sich diese üblicherweise in einer Größenordnung von 40 bis 60 Nanometer (Rz). Beim T8000 nanoscan liegen diese lediglich noch bei 10–20 Nanometer. Die Geräte sind geeignet feinste Rauheiten zu messen. Eine Aufgabe die besonders im Bereich der Automobil- und Zulieferindustrie oder im Umfeld medizintechnischer Produkte vor dem Hintergrund stetig steigender Ansprüche immer häufiger gestellt wird. Die Präzision des interferometrischen Messprinzps trägt auch zur hohen Linearität des Messsystems bei. Sie ist beim kombinierten Rauheits- und Konturentaster so genau, dass sie nicht kompensiert werden muss.

Ein weiterer Faktor der zur Effizienz der T8000 nanoscan beiträgt ist die gesamte Gestaltung der Messplätze, die ebenfalls nach ergonomischen Gesichtspunkten neu konzipiert wurden. Die Granitplatte ist großzügig dimensioniert und ruht auf aktiven Dämpfern. Diese übernehmen die Schwingungsdämpfung und nivellieren zudem die Arbeitsfläche bei einseitiger Belastung. Computerarbeitstisch sowie die Container für PC und Drucker bilden eine ergonomische Einheit mit dem eigentlichen Messplatz. Sie sind jedoch getrennt, um die Übertragung von Erschütterungen zu vermeiden.

Was Handling und Bedienung der Messsysteme betrifft hat man sich einige Besonderheiten einfallen lassen. So werden etwa die Tastarme am Vorschubapparat mit einer magnetischen Aufnahme gehalten. Diese innovative Lösung erleichtert und beschleunigt das Auswechseln der Tastarme. Gleichzeitig stellt die Magnetkupplung einen Kollisionsschutz dar. Sollte der Tastarm unbeabsichtigt gegen ein Werkstück stoßen, löst er sich relativ leicht aus seiner Halterung. Darüber hinaus sind die Tastarme, die in unterschiedlichster Ausprägung eingesetzt werden können, mit einem Transponder, sprich RFID-Datenträger ausgerüstet. Die induktive Datenübertragung der RFID-Technologie ermöglicht die automatische Identifikation eines Tastarms. D. h., manuelle Parameter-Eingaben bei Tasterwechsel entfallen und es besteht jederzeit die Sicherheit, den richtigen Taster einzusetzen. Neben der Kennung sind auf den Datenträgern alle relevanten Informationen vorhanden, die die Steuerung automatisch übernimmt. Diese lassen sich beispielsweise beim Kalibrieren der Taster auch aktualisieren. Ein ebenfalls auf dem Transponder hinterlegter Parameter ist die Tastkraft, die im T8000 nanoscan elektronisch einstellbar ist.

Die digitalen Messsysteme als Kerntechnologie in Symbiose mit der hochpräzisen Mechanik machen aus dem HOMMEL nanoscan ein Messsystem, das mit einer Auflösung von bis zu 0,6 Nanometer bei 24 Millimeter Messhub eine außergewöhnliche Performance und gleichzeitig erheblich mehr Messmöglichkeiten bietet. Es können Rauheiten nicht nur auf ebenen Flächen, für die zumindest das waagerechte Ausrichten entfällt, sondern auch auf schrägen oder gebogenen Flächen mit praktisch beliebiger Kontur gemessen werden. Dabei lassen sich Rauheiten und Konturen gleichzeitig erfassen. Zusammen mit anwendungsspezifisch ausgelegten Messtastern und einer komfortablen Software sind vielseitige Messplatzkonfigurationen für allerhöchste Ansprüche realisierbar.

Hommel-Etamic, Schwenningen

Control Halle 1 Stand 1205

QE 516