La disciplina suprema della tecnologia di misurazione della lunghezza

L'economia globalizzata richiede sempre più parti di produzione intercambiabili. Per ottenere questo, però, produttori, commercianti e utenti devono "misurare con lo stesso metro". Per garantire questo, le attrezzature di misurazione e di prova sono riportate agli standard nazionali attraverso la calibrazione in laboratori di prova e di calibrazione certificati e accreditati (2). Gli strumenti di misura di precisione utilizzati nella produzione industriale, come calibri e micrometri esterni, così come gli strumenti di misura come calibri e blocchi di misura, devono essere calibrati regolarmente (di solito annualmente) in laboratori di calibrazione accreditati DAkkS. Le aziende che non mantengono i propri laboratori DAkkS commissionano fornitori di servizi esterni per questo scopo.

Uno di questi fornitori di servizi è il laboratorio di test e calibrazione PMK-GmbH (Prüfen+Messen+Kalibrieren) con sede a Kassel. PMK-GmbH (Prüfen+Messen+Kalibrieren) calibra sia gli strumenti di misura che le masse finali per conto di una vasta gamma di aziende. L'azienda, gestita dai proprietari, è accreditata dalla Deutsche Akkreditie-rungsstelle GmbH (DAkkS) per i misurandi di lunghezza e coppia (numero di accreditamento D-K-17519-01-00) e offre la calibrazione ISO di quasi tutti gli strumenti di misurazione della lunghezza secondo le norme corrispondenti, le linee guida (VDI/VDE/DGQ 2618), le specifiche del produttore e le istruzioni di calibrazione PMK. Le calibrazioni ISO di qualità della PMK sono ottimizzate nell'ambito della garanzia di qualità secondo la norma DIN EN ISO 9000ff. Naturalmente, tutte le attrezzature di prova utilizzate da PMK sono tracciabili secondo gli standard nazionali e internazionali. "Calibriamo le apparecchiature e i dispositivi di misurazione in modo tale che abbiano uno stato chiaro dopo la calibrazione. Questo dice al cliente se l'attrezzatura di prova è conforme alle specifiche del produttore o alle specifiche standard", spiega Dipl.-Ing. Uwe Schmahl, managing partner di PMK-GmbH (Prüfen+Messen+Kalibrieren).

Blocco del calibro di sfida
La calibrazione degli strumenti di misura utilizzati nella produzione viene effettuata utilizzando calibri e blocchi di misura speciali. I blocchetti di misura sono disponibili in varie forme, inclusi quelli paralleli, angolari, sferici o cilindrici, così come nelle quattro classi di precisione K, 0, 1 e 2 (vedi box informativo). I blocchetti di calibro paralleli sono usati principalmente per calibrare le apparecchiature di misurazione della lunghezza. Sono corpi di misura cuboidali standardizzati - di solito in acciaio con una superficie levigata di altissima qualità, spesso anche in metallo duro, ceramica o vetro. Le masse finali parallele incarnano, nell'ambito della loro classificazione, la precisione al 100% di una data lunghezza. Di solito sono offerti in set da 32 a 121 blocchi di calibro individuale di varie lunghezze e gradazioni.

Per calibrare un micrometro o un micrometro esterno o un calibro a corsoio, il tecnico di calibrazione spinge insieme il numero di blocchi di calibro necessari per ottenere la misura desiderata. Poiché i blocchetti di misurazione sono soggetti a una certa usura dovuta all'uso permanente, devono anche essere calibrati regolarmente. La PMK-GmbH (Prüfen+Messen+Kalibrieren) utilizza per questa calibrazione la stazione di prova EMP II della Feinmess Suhl (FMS), uno dei più vecchi produttori di tecnologia di misurazione meccanica ed elettronica di precisione in Germania.

Taratura della massa finale
La stazione di prova comparativa a blocco EMP II della FMS per le classi di precisione 0, 1 e 2 - la classe K è ottenuta esclusivamente dal Physikalisch-Technische Bundesanstalt utilizzando metodi di prova laser - consiste in una base pesante in ghisa con unità di posizionamento e misurazione, un'unità di commutazione motorizzata e un'unità di interfaccia. Il suo design decentralizzato minimizza le influenze termiche sul risultato della misurazione. A questo contribuisce anche la copertura aggiuntiva per la ventilazione posteriore del supporto di misurazione stabile alla temperatura. La calibrazione del blocco di misura viene effettuata confrontando il blocco di misura da calibrare con un blocco di misura di riferimento che dovrebbe essere almeno una classe di precisione più precisa del blocco di misura da calibrare. Per la calibrazione, il blocco di misura da calibrare viene posizionato nella stazione di prova anteriore dell'EMP II. La stazione di prova posteriore prende il blocco del calibro di riferimento. I blocchi di calibro sono sollevati e non - come in altre stazioni di prova - spinti avanti e indietro su una guida. Il sollevamento previene l'abrasione meccanica ed evita di graffiare le superfici del blocco di misura.

L'incertezza di misura della stazione di ispezione della massa finale FMS è di 0,03 µm + 0,002∙D (per una differenza di lunghezza D ≤ 10 mm). "Una pre-cisione di soli 30 nanometri - cioè di soli 30 milionesimi di millimetro - in un processo di misurazione tattile è enorme", dice Dipl.-Ing. Uwe Schmahl. Tuttavia, con queste alte precisioni di misurazione, le condizioni ambientali nel laboratorio di calibrazione devono essere esattamente giuste e coerenti. Inoltre, gli oggetti di calibrazione e i blocchi di misura di riferimento sono temperati il giorno prima. Ultimo ma non meno importante, la stazione di misurazione deve essere completamente protetta - anche contro il respiro dell'operatore. Poiché toccare il blocchetto di misura con le mani lo riscalderebbe e quindi distruggerebbe la calibrazione, i blocchetti di misura vengono inseriti e rimossi dalla stazione di prova esclusivamente con le apposite pinze (fornite con l'EMP II). In questo modo, la falsificazione delle misurazioni può essere impedita.

Il dispendio di tempo è spesso sottovalutato
"Lo sforzo di calibrazione è spesso sottovalutato. Ma ci vuole semplicemente del tempo. Questo è necessario per ottenere i risultati eccellenti che l'industria tedesca richiede", spiega l'Ing. Uwe Schmahl e continua: "Proprio perché la calibrazione richiede molto tempo, molte aziende affidano questo compito a fornitori di servizi esterni come noi.

In totale, si devono stimare da due giorni e mezzo a tre giorni per l'intero processo, a seconda delle dimensioni del set di massa finale. Anche se la stazione di prova per blocchetti di calibro EMP II è la stazione di prova con la manipolazione più veloce grazie alla sua guida precisa dello splitter e la calibrazione effettiva richiede solo un giorno, la preparazione degli oggetti di calibrazione richiede molto tempo e cura. Questo perché le masse finali sono di solito oleose o sporche e devono prima essere pulite in un processo che richiede tempo prima della calibrazione. Successivamente, le masse finali vengono inserite nel sistema di monitoraggio dell'attrezzatura di prova, dove viene registrato il numero di identificazione di ogni singola massa finale. Solo allora si calibrano i blocchi di misurazione. Infine, sono ingrassati e quindi protetti dalla corrosione. Così, a seconda del design, sono possibili circa 150 calibrazioni all'anno per ogni stazione di prova del blocco di misurazione.

Gestione non complicata e buon servizio
La PMK-GmbH (Prüfen+Messen+Kalibrieren) utilizza una stazione di prova comparativa FMS nel suo laboratorio di taratura dal 2013, ma ha già ordinato un altro EMP II per far fronte all'elevato volume di tarature. Oltre all'EMP II, il laboratorio di taratura di Kassel utilizza anche altri sistemi di taratura della FMS, tra cui il tester di massa a nastro BMG 3000, il comparatore e tester a lancetta fine MFP 30 BV completamente automatico e il misuratore di piccole lunghezze KLM 60. Il team della PMK-GmbH (Prüfen+Messen+Kalibrieren) apprezza particolarmente l'utilizzo semplice e senza complicazioni dei dispositivi, che sono compatibili con molti programmi software di gestione di apparecchiature di prova comuni, e il buon servizio della FMS.