Toleranz und Messgenauigkeit

Die Genauigkeit beschreibt das Maß der Korrektheit einer Messung. Auf den Messvorgang bezogen spricht man von Messgenauigkeit. Die Genauigkeit eines Messgeräts kann als Indikator dafür dienen, wie zuverlässig die Messergebnisse sind. Messsysteme mit höherer Messgenauigkeit ermöglichen präzisere Messungen. Produkte können sich bei Änderung der Temperatur oder Luftfeuchtigkeit verformen, da sich Materialien bei Temperaturänderungen ausdehnen oder zusammenziehen. Ebenso können Abweichungen auftreten, wenn ein zur Prozessüberwachung eingesetztes System eine fehlerhafte Rückmeldung gibt. Daher ist es notwendig, Abweichungen vom Sollwert sowohl im Fertigungs- als auch im Prüfprozess zu berücksichtigen. Wenn diese Abweichungen nicht tolerierbar sind, gelten die meisten Produkte als unzulässig.

Wenn ein Zylinder mit einer Länge von 50 mm und einer Toleranz von ±0,1 mm (zulässiger Bereich: 49,9 mm bis 50,1 mm) hergestellt wird, wird die Prüfung mit einem Messsystem wie folgt angenommen:

• Messsystem A: Genauigkeit ±0,001 mm
• Messsystem B: Genauigkeit ±0,01 mm
• Messsystem C: Genauigkeit ±0,03 mm

Toleranz ist eine Messgröße im Ingenieurwesen und in der Fertigung, die angibt, in welchem Maß die physikalischen Abmessungen eines Produkts variieren dürfen, ohne dessen Funktionalität zu beeinträchtigen. Sie kann als Spielraum verstanden werden, den Ingenieure beim Entwerfen und Herstellen von Teilen zulassen, um die Austauschbarkeit von Bauteilen und Komponenten sicherzustellen.

Daher kann die Bedeutung der Toleranz bei Messungen nicht hoch genug eingeschätzt werden; sie bestimmt, wie gut Teile zusammenpassen und miteinander interagieren, wie gut sie funktionieren und wie gut sie dauerhafter Nutzung standhalten. Toleranz bei Messungen stellt außerdem sicher, dass Produkte zuverlässig, sicher und zu vertretbaren Kosten hergestellt werden können.

Teile und Komponenten, die ohne klar definierte Toleranzen gefertigt werden, passen möglicherweise nicht wie vorgesehen zusammen oder funktionieren nicht miteinander. Dies kann zu Fehlfunktionen führen, was wiederum Ausfälle in Baugruppen und kostspielige Nacharbeiten zur Folge haben kann, die mit falsch definierten Toleranzen in der Teile- und Komponentenfertigung zusammenhängen.

Toleranzen bei Messungen lassen sich grob in mehrere Typen einteilen, darunter Maßtoleranzen, geometrische Toleranzen und Lagetoleranzen.

Toleranz und Messgenauigkeit werden in der Regel durch verschiedene Faktoren beeinflusst. Dazu zählen die Art der verwendeten Messsensoren zur Durchführung von Toleranzmessungen, die Umgebungsbedingungen, unter denen die Messungen durchgeführt werden, sowie die Messmethodik.
Verschiedene Arten von Messsensoren – wie Laser-Wegmesssensoren, optische Mikrometer und Abstandssensoren – haben jeweils eigene Vor- und Nachteile, die sich auf die Messgenauigkeit auswirken können. Auch die verwendete Messmethode – etwa die Verwendung eines taktilen oder berührungslosen Messsystems – hat Einfluss auf Toleranz und Messgenauigkeit.

Die Erhaltung hoher Toleranz- und Messgenauigkeit ist nicht ohne Herausforderungen, von denen die meisten mit den inhärenten Einschränkungen der Messgeräte zusammenhängen.
So können taktile Messsensoren beispielsweise empfindliche Werkstücke beschädigen oder flexible Teile verbiegen, was zu Schäden oder ungenauen Maßen führt. Aber auch berührungslose Messmethoden haben ihre eigenen Nachteile, da diese Systeme oft Probleme mit transparenten oder stark reflektierenden Materialien haben.
Laser-Distanzsensoren eignen sich zwar hervorragend für hochpräzise Abstandsmessungen, ihre Wirksamkeit kann jedoch durch die Reflexion auf absorbierenden Oberflächen beeinträchtigt werden. Optische Mikrometer können zwar Messwerte im einstelligen Mikrometerbereich liefern, sind jedoch schwer in engen Räumen zu positionieren.
Daher müssen bei der Auswahl eines geeigneten Messgeräts und einer geeigneten Methode mehrere Faktoren berücksichtigt werden, wie z. B. die Gerätespezifikationen, der verfügbare Platz, das Material des Werkstücks und das gewünschte Genauigkeitsniveau.

Um diese Herausforderungen zu überwinden, entwickelt und implementiert KEYENCE, der weltweit führende Anbieter von Präzisionstechnologien, kontinuierlich innovative Lösungen.
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