· Welche rechtlichen Voraussetzungen sind zu beachten?
· Können Messabweichungen vermieden werden?
· Was kann man tun, wenn Messabweichungen nicht ausgeschlossen werden können?
Welche rechtlichen Voraussetzungen sind zu beachten?
Kein Autofahrer würde oder müsste einen Bußgeldbescheid akzeptieren, auf dem die Messunsicherheit nicht ausgewiesen und nicht von der gemessenen Geschwindigkeit abgezogen worden wäre. Denn in Deutschland gilt der allgemeine Rechtsgrundsatz: Wer etwas will – die Polizei hier zum Beispiel Geld vom Autofahrer – ist beweispflichtig, sonst hat seine Forderung vor Gericht keinen Bestand. Und dieser Beweis muss eindeutig und zweifelsfrei sein. Ohne Kenntnis der Messunsicherheit darf jeder Messwert angezweifelt werden.
Insofern beschreibt Teil 1 der internationalen Norm DIN EN ISO 14253 nichts anderes als die allgemein gültige Rechtslage, wenn verlangt wird, dass Lieferanten die von der technischen Zeichnung vorgegebenen Toleranzen um die Messunsicherheit verkleinern und Abnehmer dieselben Toleranzen entsprechend erweitern müssen, bevor sie Teile ausliefern, bzw. reklamieren dürfen. Prüflinge, deren Messwerte zu dicht an den Toleranzgrenzen liegen, sind weder gut noch schlecht, sie sind ganz einfach unentscheidbar und dürfen von Rechts wegen weder ausgeliefert noch reklamiert werden:
Aber wer kennt schon die Messunsicherheiten all seiner betrieblichen Messprozesse? Der Wunsch nach voller Toleranzausnutzung wird normalerweise wichtiger genommen als das normkonforme Bestimmen von Messunsicherheiten. Daher wird in der Regel vor allen Dingen nach Antworten auf die folgende Frage gesucht:
Können Messabweichungen vermieden werden?
Beispiel: Zu prüfen ist der Durchmesser eines dünnwandigen ringförmigen Bauteils. Die Messung findet unter Normbedingungen statt, Temperatureinflüsse können vernachlässigt werden. Problematisch ist die Messkraft: Dünnwandige Werkstücke wie zum Beispiel Wälzlagerringe sind hochanspruchsvoll. Überprüft ein Messtechniker in der Qualitätskontrolle den Innen- oder Außendurchmesser eines Lagers auf einer Längenmessmaschine, kann das Lager sich schon bei geringen Messkräften verformen. Außendurchmesser werden dadurch zu klein, Innendurchmesser zu groß gemessen.
Messen mit Messkraft 0
Für den im Bild dargestellten Präzisionslängenmessplatz Precimar PLM 600-2 wurde ein Messverfahren entwickelt, bei dem die Messkraft auf 0 Newton (N) heruntergerechnet wird: Selbstverständlich kann eine mechanisch antastende Längenmessmaschine nicht messkraftfrei messen. Wenn die Messmaschine aber mit der Möglichkeit ausgestattet ist, in einem vorgegebenen Ablauf die Messkraft automatisch gezielt zu verändern und gleichzeitig die zugehörigen Längenmaße des Messobjektes zuverlässig zu erfassen, lassen sich auf diese Weise dessen elastische Eigenschaften ermitteln. Die Kenntnis der elastischen Eigenschaften des Messobjektes wiederum kann dazu dienen, die im unbelasteten, messkraftfreien Zustand des Messobjektes gegebene Länge zu berechnen. Nach Antastung des Lagers wird von der Messmaschine zunächst eine Messkraft von 1,2 N erzeugt und der zugehörige Messwert erfasst. Anschließend wird die Messkraft automatisch und für den Bediener nicht wahrnehmbar in 0,02 N Schritten von 1,2 N auf 0,8 N reduziert.
Durch rechnerisches Weiterführen der im Messversuch ermittelten Abhängigkeit zwischen Prüfdurchmesser und Messkraft können die im (kraft-)freien Zustand gültigen Innen- oder Außendurchmesser des Messobjektes sicher ermittelt werden. Dieses Verfahren wird vorrangig für die Messung dünnwandiger (elastischer) Messobjekte empfohlen, die durch endliche Messkräfte verformt und damit fehlerhaft gemessen werden würden.
Weitere Strategien, mit denen ungenaues Messen vermieden werden kann
Die oben beispielhaft beschriebene Lösung zur Vermeidung von Messabweichungen ist zugegebenermaßen recht speziell. Allgemeiner sind die nachfolgenden Vorschläge:
· Wiederholmessungen zum Eliminieren zufälliger Messabweichungen
· Unabhängige Vergleichsmessungen (Messraum!) und Substitutionsmessungen
zum Bestimmen und Vermeiden systematischer Abweichungen
· Einhalten des Komparatorprinzips bei anzeigenden Messgeräten
· Einhalten des Taylorschen Grundsatzes bei Lehren
· Temperieren aller Prüfteile und Messmittel
· Sauberkeit (Reinigen, Entmagnetisieren…)
· Mitarbeiterschulung
· Automatisieren von Messprozessen
· Direkter Nachweis der Bauteilfunktion
· …
Problem: Das Bauteil muss mitspielen
Die Grenzen der Messtechnik und der konventionellen Managementmethoden im Bereich der industriellen Qualitätssicherung sind unter anderem dann erreicht, wenn die Bauteile so groß werden, dass:
· Größe und Gewicht der Prüfteile die Auswahl der messtechnischen Hilfsmittel auf konventionelle Messmittel beschränkt (manuelle messende Lehren anstelle von stationären und rechnergesteuerten Präzisionsmessgeräten)
· Die Funktionsanforderungen derart sind, dass schon allein die eigenen Formabweichungen der Bauteile zum Problem für einen sicheren Prüfnachweis der Maßtoleranzen werden (auch: Verformung durch das Eigengewicht!)
· Der Material- und Bearbeitungsaufwand pro gefertigtem Bauteil derart hoch ist, dass Ausschussteile absolut ausgeschlossen werden müssen
Ein Beispiel (Video) für derartige Bauteile – mit direktem Bezug zu einem der nachfolgenden Veranstaltungshinweise – finden Sie in diesem TV-Bericht des WDR.
Von der Automobilindustrie lernen
Vor dem Hintergrund sehr großer Losgrößen steht die internationale Automobilindustrie vor ganz ähnlichen Herausforderungen: Kunden erwarten heute weltweit ein einwandfreies, langlebiges Produkt – nicht nur im Hochpreissegment. Zur Vermeidung von Imageverlusten und teuren Rückrufaktionen wurden daher eine Vielzahl (statistischer) Methoden zur Überwachung von Fertigungs- und Messprozessen entwickelt, die auf der plan- und regelmäßigen Erhebung und Auswertung von mehr oder weniger umfangreichen Messreihen beruhen.
Die Kernfrage ist:
Sind solche Methoden auch auf kleine Losgrößen großer und schwerer oder kleinerer, aber besonders hochwertiger Bauteile zu übertragen?
NEU: MarExpert Fachkolloquien zu ausgewählten Themen der Fertigungsmesstechnik
Diese Frage wird in der Eröffnungsveranstaltung unserer neuen Reihe regionaler Fachkolloquien aus berufenem Mund, das heißt: von Fachleuten aus der Praxis beantwortet. Und zwar sowohl aus Sicht der QS, als auch aus der Sicht der Fertigung. Nähere Angaben zu dieser praxisnahen und problembezogenen Informations- und Diskussionsveranstaltung in den neuen Räumen unseres Mahr Kundenzentrums in Wuppertal finden Sie hier…
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