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Koordinatenmesstechnik Verzahnungsmesstechnik

Einfluss der Umgebung: Temperaturdrift

Ein Temperaturdrift liegt vor, wenn die Ist-Temperatur außerhalb der erlaubten Grenzen schwankt oder sich von der Solltemperatur entfernt. Der Drift weist auf eine Dynamik hin: die Temperatur ist nicht konstant. Anstatt von Temperaturdrift kann man allgemein von Temperaturschwankung reden.

Temperaturschwankung

Warum ist das ein Problem, wenn die Temperatur schwankt? Unser Messgerät hat schließlich eine Temperaturkompensation!

Die Temperaturkompensation des KMG kann eine statische Temperaturabweichung (Messraum mit 22°C statt mit 20°C) korrigieren. Eine dynamische Temperaturabweichung lässt sich nicht korrigieren. Das liegt weniger am mathematischen Modell als vielmehr daran, dass Temperaturschwankungen, dass sich im ganzen System „Messraum“ die Temperatur ändert. Sie ändert sich unterschiedlich schnell. Hinzu kommen Materialien, die sich unterschiedlich stark ausdehnen. Das kann wiederum zu Spannungen innerhalb des Werkstücks führen. Diese Spannungen wiederum führen zu zusätzlichen Verformungen, die sich auf das Messergebnis auswirken. Man müsste die Temperaturverteilung überall am KMG, am und im Werkstück permanent erfassen und diese Daten an die Temperaturkompensation weitergeben. Die Temperaturkompensation müsste für jeden Teil des KMG eine eigene Temperatur berücksichtigen. Allein das Erfassen der Temperatur ist in diesem Maße schwierig bis unmöglich.

Temperaturschwankungen

Temperaturschwankung trotz Klimatisierung

Auch in einem klimatisierten Messraum treten Temperaturschwankungen auf. Der Regelalgorithmus der Klimaanlage benötigt ein Temperaturfenster innerhalb dessen die Regelung stattfindet. Dabei ist klar: je kleiner dieses Fenster ist, umso aufwändiger und damit teurer ist die Klimatisierung.

Jede Person, die den Messraum betritt, führt zu Temperaturschwankungen. Die menschliche Körpertemperatur liegt bei 37°C. Betritt eine Gruppe von 10 Personen den Messraum, kann das die Klimaanlage ziemlich ins Schwitzen bringen.

Steuerung einer Klimaanlage
Temperaturregelung

Überwachung der Umgebungsbedingungen

Deshalb ist es besonders wichtig, dass man darauf achtet, dass Temperaturschwankungen nur innerhalb von zulässigen Grenzen auftreten. Man muss diese Grenzen in Abhängigkeit von der geforderten Genauigkeit festlegen, z.B. +/- 0.5°C und man muss die Einhaltung dieser Grenzwerte überwachen. Eine Überschreitung dieser Grenzen, muss sofort erkannt werden und entsprechende Gegenmaßnahmen getroffen werden.

Das Koordinatenmessgerät verfügt über eingebaute Temperatursensoren, sowie Sensoren, um die Werkstücktemperatur zu erfassen. Diese können zusammen mit der KMG-Software dafür verwendet werden, die Einhaltung der zulässigen Temperatur zu überwachen. Erfasst ein Sensor eine Temperatur, die außerhalb dieser Grenzen liegt, kann eine Warnung angezeigt oder das Messprogramm sofort abgebrochen werden.

Um den kompletten Messraum zu überwachen, benötigen Sie separate Hardware und Software (z.B. Tempar® von Zeiss). Dadurch haben Sie die Möglichkeit, Temperatursensoren an beliebigen Stellen im Messraum zu installieren und die Überwachung auf weitere Parameter (z.B. Luftfeuchtigkeit und Luftdruck) erfasst werden. Das System bietet die Möglichkeit, den Verlauf der Werte anzuzeigen und zu protokollieren. Bei einer Überschreitung der Grenzen hat dieses System deutlich mehr Möglichkeiten als ein Koordinatenmessgerät.

Fazit

Die Temperatur ist unser größter Feind in der Längenmesstechnik. Wir können ihren Einfluss minimieren und dadurch verlässliche Messergebnisse erhalten. Stabile Temperaturverhältnisse sind das A und O. Ein Abweichen von der Bezugstemperatur ist möglich, wenn das Messgerät über eine Temperaturkompensation verfügt. Eine etwas erhöhte Temperatur im Messraum kann aus wirtschaftlichen und messtechnischen Gesichtspunkten sogar sinnvoll sein.

Von Klaus Stein

Ich bin seit 20 Jahren in der Softwareentwicklung und in der Koordinatenmesstechnik tätig.
Da ich mich speziell um die Software für die Verzahnungsmesstechnik kümmere, ist das ebenfalls ein Themenschwerpunkt.