Formmessungen auf Koordinatenmessgeräten

Im Rahmen des aktuell laufenden von der Firma Zeiss IMT geförderten Projekts „Formmessungen auf Koordinatenmessgeräten mit Drehtisch (FoKoDre)“ soll unter anderem der Stand der Technik der Formmesstechnik auf 3D Koordinatenmessgeräten (KMG) untersucht werden. Dazu werden qualitativ hochwertige Formnormale, die mit Hilfe von Referenzmessverfahren der Formmesstechnik kalibriert wurden, mit einem kommerziellen Koordinatenmessgerät, das mit einem hochgenauen Drehtisch ausgestattet ist, gemessen. Dabei werden u.a. die Reproduzierbarkeit, die Auflösung und das Rauschen untersucht. Bisher lag dabei der Schwerpunkt auf Rundheitsmessungen. Aktuell werden Geradheits-, Parallelitäts- und Lage- sowie Winkelmessungen untersucht, die typischerweise für die Kalibrierung bestimmter Prüflinge der Formmesstechnik wichtig sind, z. B. bei Kontrollsäulen. Bild 1 zeigt das Ergebnis einer Rundheitsmessung an einer Halbkugel. Es wurde eine Rundheit von nur RONt = 0,12 µm gemessen. Damit können große 3D KMG erstmals in das Anwendungsgebiet von klassischen Formmessgeräten vordringen, die bisher insbesondere für die Messung von Formabweichungen von unter 0,5 µm benötigt wurden. Dieses Ergebnis war selbst für viele Fachleute überraschend.

Bei Geradheitsmessungen kann das KMG nicht von der hochgenauen Achse des Drehtisches profitieren. Da die linearen Achsen großer KMG allerdings in der Regel deutlich instabiler sind als die zumeist kurzen und steifen Achsen von Formmessgeräten, die zudem oft kleinere Führungsabweichungen aufweisen, ist es schwieriger gute Ergebnisse bei Geradheitsmessungen zu erzielen. Allerdings sind bei KMG die stationären Lagefehler wie etwa die Rechtwinkligkeitsabweichungen der Linearachsen zueinander konsequenter durch Software korrigiert als in den meisten Formmessgeräten. Dennoch stellt die Baugröße und Instabilität gegenüber Temperaturschwankungen (auch durch interne Antriebe / Elektronik) ein Problem für die Stabilität von Lageabweichungen wie der Parallelität dar. Dieser Einfluss wird aktuell untersucht.

Aus den Ergebnissen des Projekts konnten schon zahlreiche Empfehlungen für Richtlinien und Normen abgeleitet werden.


Bild 1: Ergebnisse von 3 Rundheitsmessungen an einer Halbkugel mit KMG Prismo 7 ultra. Die gemessene Rundheit beträgt nur RONt = 0,12 µm.