Koordinatenmessmaschinen

Koordinatenmessmaschinen

Definition

Koordinatenmessmaschinen sind universell einsetzbare Messgeräte mit automatischer Sensor-Handhabung, die Werkstücke durch punktweise Abtastung oder Scannen geometrisch vermessen. Die Messmaschinen erfassen Maße sowie geometrische Formabweichungen und Lagebeziehungen. Die Messtechnik basiert auf schaltenden oder messenden antastenden Messköpfen, die durch ein automatisiertes Handhabungssystem mit einem vorprogrammierten Ablauf zu den einzelnen Messpunkten gefahren werden. Durch die Abstände und Winkel der Messtaster relativ zum Handhabungssystem sowie durch dessen bekannte Position ermittelt die Auswerteeinheit die einzelnen Messpunkte. Aus der Punktwolke der angetasteten Messpunkte wird die Ist-Gestalt des Werkstücks als Flächenmodell berechnet. Durch den Vergleich mit der Sollgestalt werden dann Maß-, Form- und Lageabweichungen ermittelt. 
Eine Koordinatenmessmaschine umfasst in der Regel ein Grundgestell, einen Messtisch zur Werkstückaufnahme, die Messtechnik mit berührenden Tastköpfen sowie eine Steuereinheit mit Bedienpult und Auswerteelektronik. In der Regel werden CNC-gesteuerte kartesische Handhabungssysteme in Ausleger-, Portal- oder Brückenbauweise eingesetzt. Weiterhin kann die Maschine z. B. Dreheinrichtungen oder einen automatischen Tasterwechsel umfassen.

 

Funktionsprinzip

Als Messköpfe dienen anwendungsspezifisch ausgewählte schaltende oder messende Taster, deren Tastspitze z. B. mit einer Kugel aus Rubin besetzt ist. Der Messkopf wird typischerweise von CNC-gesteuerten kartesischen XYZ-Achsen gehandhabt, mit dem nach einem vorprogrammierten Ablauf ein Messpunkt nach dem anderen angetastet wird. Zusätzlich kann die Handhabung der Werkstücke oder der Taster z. B. durch einen Drehtisch oder Dreh- und Schwenkeinrichtungen unterstützt werden. Weiterhin ist die Erfassung der Messpunkte durch mehrere zu Tasterbäumen zusammengefasste Taststifte möglich. Aufgabenspezifisch kann es auch erforderlich sein, ein Messobjekt mit unterschiedlichen Tastern zu erfassen, was durch automatische Tasterwechsel realisierbar ist.
Jede Handhabungsachse ist mit einem integrierten Wegmesssystem ausgestattet, mit dessen Hilfe aus den Koordinaten aller Achsen die Position des Messtasters errechnet wird. 
Bei der Verwendung von schaltenden Messtastern wird bei Antasten der Messobjektoberfläche ein Schaltimpuls ausgelöst, der die aktuellen Positionen der Wegmesssysteme der Handhabungsachsen abfragt. Für die nachfolgende Messung muss der Taster wieder von der Oberfläche abgehoben werden.
Bei Verwendung von messenden Tastern, die z. B. federnd beweglich gelagert sind, wird die Bewegung des Taststiftes im Tastkopf gemessen. Messende Taster bieten eine genauere Messung und erlauben es, dass der Taststift mit der Oberfläche in Berührung bleibt. So kann z. B. der Taststift einen Prüfling mit einer kontinuierlichen Bewegung abfahren und seine Oberfläche abscannen.

 

Einsatzbereich

Koordinatenmessmaschinen sind universell einsetzbare Messmaschinen zur geometrischen Prüfung von einzelnen Werkstücken für Stichproben zur statistischen Prozesssteuerung oder zur 100-%-Kontrolle in kleinen Serien. Koordinatenmessmaschinen ermöglichen automatisierte Messungen mit hoher Präzision und großer Wiederholgenauigkeit auch an großen und komplex geformten Bauteilen oder an Freiformflächen. Neben der Prüfung von Maßen, Abständen oder Winkeln werden die ermittelten Koordinaten zur Prüfung von Form- und Lageabweichungen eingesetzt. Abhängig von der Zahl der Messpunkte und von den Verfahrwegen der Handhabung können sich hohe Prüfzeiten ergeben. 
Anwendungsbereiche sind die Geometrieprüfung von geschweißten oder gegossenen Bauteilen und Baugruppen wie z. B. Karosserien, Gehäusen, Motorblöcken oder Verzahnungen. Anwenderbrachen sind die Automobilzuliefer- und Automobilindustrie, der Luftfahrzeugbau und viele andere Bereiche der Industrie.

Herstellerverzeichnis: Koordinatenmessmaschinen

 Carl Zeiss AG, Oberkochen, Deutschland
 Hexagon Metrology GmbH (Leitz), Wetzlar, Deutschland
 Hexagon Metrology S.p.A. (DEA), Grugliasco (TO), Italien
 Hexagon Metrology, Inc. (Brown & Sharpe), North Kingstown, USA
 Metris NV, Leuven, Belgien
 Mitutoyo Corporation, Kawasaki, Japan
 MORA Metrology GmbH, Aschaffenburg, Deutschland
 TESA SA, Renens, Schweiz
 THOME Präzision GmbH, Messel, Deutschland
 WENZEL Präzision GmbH, Wiesthal, Deutschland
 Werth Messtechnik GmbH, Giessen, Deutschland
 ZETT MESS Technik GmbH, St. Augustin, Deutschland