Königsdisziplin der Längenmesstechnik

Die globalisierte Wirtschaft fordert zuneh-mend austauschbare Fertigungsteile. Dazu müssen jedoch Produzenten, Händler und An-wender mit «demselben Mass messen». Um dies zu garantieren, werden Mess- und Prüf-mittel durch Kalibrierung in zertifizierten und akkreditierten Prüf- und Kalibrierlabors auf nationale Normale rückgeführt (2). Präzisions-messgeräte, die in der industriellen Fertigung zum Einsatz kommen, wie Messschieber und Bügelmessschrauben sowie Messmittel wie Lehren und Endmasse müssen regelmässig (meist jährlich) in DAkkS-akkreditierten Kali-brierlaboren kalibriert werden. Unternehmen, die keine eigenen DAkkS-Labore unterhalten, beauftragen dafür externe Dienstleister.

Ein solcher Dienstleister ist das in Kassel ansässige Prüf- und Kalibrierlabor der PMK-GmbH (Prüfen+Messen+Kalibrieren). Die PMK-GmbH (Prüfen+Messen+Kalibrieren) ka-libriert im Auftrag der unterschiedlichsten Unternehmen sowohl deren Messgeräte als auch Endmasse. Das eigentümergeführte La-bor ist für die Messgrössen Länge und Dreh-moment durch die Deutsche Akkreditie-rungsstelle GmbH (DAkkS) akkreditiert (Ak-kreditierungsnummer D-K-17519-01-00) und bietet die ISO-Kalibrierung nahezu aller Län-genmessgeräte nach den entsprechenden Nor-men, Richtlinien (VDI/VDE/DGQ 2618), Her-stellerangaben und PMK-Kalibrieranweisun-gen an. Die Qualitäts-ISO-Kalibrierungen von PMK sind im Rahmen der Qualitätssicherung nach DIN EN ISO 9000ff optimiert. Natürlich sind auch hierbei alle von PMK verwendeten Prüfmittel rückgeführt auf nationale und in-ternationale Normale. «Wir kalibrieren die Messmittel und -geräte so, dass diese nach der Kalibrierung einen eindeutigen Status haben. Der Kunde erfährt damit, ob das Prüfmittel den Herstellerangaben bzw. den Normenvor-gaben entspricht», erklärt Dipl.-Ing. Uwe Schmahl, geschäftsführender Gesellschafter der PMK-GmbH (Prüfen+Messen+Kalibrieren).

Herausforderung Endmass
Die Kalibrierung der Messmittel, die in der Fer-tigung eingesetzt werden, erfolgt über spezielle Lehren und Endmasse. Endmasse gibt es in un-terschiedlichen Formen u. a. als Parallel-, Win-kel-, Kugel- oder Zylinderendmasse sowie in den vier Genauigkeitsklassen K, 0, 1 und 2 (sie-he Infokasten). Zur Kalibrierung von Längen-messmitteln kommen vor allem Parallelend-masse zum Einsatz. Sie sind genormte quader-förmige Massverkörperungen – in der Regel aus Stahl mit einer gehonten Oberfläche von höchster Güte, häufig auch aus Hartmetall, Ke-ramik oder Glas. Parallelendmasse verkörpern im Rahmen ihrer Klassifizierung die 100-pro-zentige Genauigkeit einer bestimmten Länge. Sie werden in der Regel in Sätzen aus 32 bis 121 einzelnen Endmassen unterschiedlicher Län-gen und Abstufungen angeboten

Zur Kalibrierung einer Mikrometer- oder Bügelmessschraube oder eines Messschiebers schiebt der Kalibriertechniker die für die Errei-chung des gewünschten Masses erforderliche Zahl an Endmassen aneinander. Da die End-masse durch die permanente Anwendung ei-nem gewissen Verschleiss unterliegen, müssen auch sie regelmässig kalibriert werden. Die PMK-GmbH (Prüfen+Messen+Kalibrieren) ver-wendet für diese Kalibrierung den Endmass-prüfplatz EMP II von Feinmess Suhl (FMS), ei-nem der ältesten Hersteller von mechanischer und elektronischer Präzisionsmesstechnik in Deutschland.

Kalibrierung der Endmasse
Der vergleichende Endmassprüfplatz EMP II von FMS für die Genauigkeitsklassen 0, 1 und 2 – die Klasse K wird ausschliesslich von der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt mittels Laserprüfverfahren erreicht – besteht aus einem schweren Gusssockel mit Positionier- und Messeinheit, einer motori-schen Schalteinheit und einer Interface-Einheit. Sein dezentraler Auf-bau minimiert die thermischen Einflüsse auf das Messergebnis. Dazu trägt auch die Zusatzabdeckung zur Hinterlüftung des temperatursta-bilen Messständers bei. Die Kalibrierung der Endmasse erfolgt durch einen Vergleich des zu kalibrierenden Endmasses mit einem Ver-gleichsmass, das um mindestens eine Genauigkeitsklasse genauer sein sollte als das zu kalibrierende Endmass. Zur Kalibrierung wird das je-weils zu kalibrierende Endmass im vorderen Prüfplatz des EMP II ein-gerichtet. Der hintere Prüfplatz nimmt das Vergleichsendmass auf. Da-bei werden die Endmasse angehoben und nicht – wie bei anderen Prüf-plätzen – auf einer Führungsschiene hin- und hergeschoben. Das Anhe-ben verhindert mechanischen Abrieb und vermeidet ein Verkratzen der Endmass-Flächen.

Die Messunsicherheit des Endmassprüfplatzes von FMS liegt bei 0,03 µm + 0,002∙D (für eine Längendifferenz von D ≤ 10 mm). «Eine Prä-zision von nur 30 Nanometer – also von nur 30 millionstel Millimeter – bei einem taktilen Messverfahren ist enorm», sagt Dipl.-Ing. Uwe Schmahl. Bei diesen hohen Messgenauigkeiten müssen allerdings die Umgebungsbedingungen im Kalibrierlabor genau stimmen und kons-tant sein. Zudem werden die Kalibriergegenstände und Vergleichsend-masse bereits tags zuvor temperiert. Nicht zuletzt muss der Messplatz komplett geschützt sein – sogar gegen den Atem des Bedieners. Da ein Anfassen mit der Hand das Endmass erwärmen und damit die Kalibrie-rung zunichtemachen würde, werden die Endmasse ausschliesslich mit entsprechenden Zangen (sie gehören zum Lieferumfang des EMP II) in den Prüfplatz eingesetzt und aus ihm entnommen. Auf diese Wei-se lassen sich Verfälschungen der Messungen verhindern.

Zeitaufwand wird oft unterschätzt
«Der Aufwand der Kalibrierung wird oft unterschätzt. Doch sie braucht einfach ihre Zeit. Das ist notwendig, um die hervorragenden Ergebnis-se zu erzielen, die die deutsche Industrie fordert», erklärt Dipl.-Ing. Uwe Schmahl und führt aus: «Gerade weil die Kalibrierung so zeitauf-wendig ist, vergeben viele Betriebe diese Aufgabe an externe Dienst-leister wie uns.»

Insgesamt müssen je nach Umfang des Endmasssatzes zweiein-halb bis drei Tage für den gesamten Vorgang veranschlagt werden. Zwar ist der Endmassprüfplatz EMP II dank seiner präzisen Kulissen-führung der Prüfplatz mit dem schnellsten Handling und die eigentli-che Kalibrierung dauert nur einen Tag, doch die Vorbereitung der Ka-libriergegenstände erfordert viel Zeit und Sorgfalt. Denn die Endmasse sind in der Regel ölig oder schmutzig und müssen vor der Kalibrierung zunächst aufwendig gereinigt werden. Danach erfolgt die Erfassung der Endmasse in das Prüfmittelüberwachungssystem, wobei die Identnummer jedes einzelnen Endmasses erfasst wird. Erst dann wer-den die Endmasse kalibriert. Abschliessend werden sie eingefettet und damit gegen Korrosion geschützt. Damit sind pro Endmassprüfplatz je nach Ausführung etwa 150 Satz-Kalibrierungen pro Jahr möglich.

Unkomplizierte Handhabung und guter Service
Die PMK-GmbH (Prüfen+Messen+Kalibrieren) arbeitet in seinem Ka-librierlabor seit 2013 mit einem vergleichenden Endmassprüfplatz von FMS, hat jedoch bereits einen weiteren EMP II bestellt, um das hohe Aufkommen an Kalibrierungen bewältigen zu können. Neben dem EMP II nutzt das Kasseler Kalibrierlabor noch weitere Kalibrier-systeme von FMS, darunter das Bandmassprüfgerät BMG 3000, das vollautomatische Messuhren- und Feinzeigerprüfgerät MFP 30 BV sowie den Kleinlängenmesser KLM 60. Dabei schätzt das Team der PMK-GmbH (Prüfen+Messen+Kalibrieren) besonders die einfache, unkomplizierte Handhabung der Geräte, die mit vielen gängigen Prüfmittelverwaltungs-Softwares kompatibel sind, und den guten Service von FMS.