Praxis-Wissen-Messtechnik: Definition, Ãœbersicht der wichtigsten Messwerkzeuge

Was ist Messtechnik?

Messtechnik umfasst die Gesamtheit der Verfahren und Geräte zur Ermittlung physikalischer Größen. Beispiele für physikalische Größen sind Länge, Masse, Druck und die Stromstärke. Messtechnik wird in natur- und ingenieurwissenschaftlichen Bereichen angewandt. Dazu zählen unter anderem Elektrotechnik, Maschinenbau, Chemie sowie Umwelttechnik. Zu folgenden Zwecken werden Messungen durchgeführt:

• Leistungsbewertung (Garantienachweis, Handel mit Mengen)
  
  
• Betriebsüberwachung (Betriebssicherheit, Wirtschaftlichkeit, Kontrolle von Grenzwerten)


• Forschung und Entwicklung (Bestätigung oder Erarbeitung einer Theorie)


• Qualitätsmanagement


• Maßkontrolle im Fertigungsprozess

Die grundlegend deutsche Norm der Messtechnik wird in der DIN 1319 zusammengefasst. Demnach werden Messgeräte der Kategorie „Prüfinstrument“ zugeordnet.

DIN 1319-1: Grundbegriffe der Messtechnik

DIN 1319-2: Begriffe für Messmittel

DIN 1319-3: Auswertung von Messungen einer einzelnen Messgröße, Messunsicherheit

DIN 1319-4: Auswertung von Messungen, Messunsicherheiten

Grundlagen

Prüfen

Prüfmittel

Mithilfe eines Prüfmittels wird in der Messtechnik festgestellt, ob und wie gut ein Prüfobjekt den Anforderungen entspricht. Grundsätzlich werden Prüfmittel in drei Kategorien unterteilt:

• Messgeräte (feste & anzeigende Messgeräte)
  
  
• Lehren (Radien-, Gewinde-, Grenzlehren)


• Hilfsmittel (Prismen, Messständer, Halterungen etc.)

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Messen

Der Begriff "Messen" beschreibt in der Messtechnik die Erfassung, Darstellung und Zuordnung einer Maßzahl für physikalische Größen. Funktionsabläufe werden anhand der gemessenen Größe gesteuert und optimiert. Die Messung erfolgt anhand folgender vier Kriterien:

1. Messprinzip: physikalisches Phänomen, welches die Grundlage für den quantitativen Vergleich von Messgröße und Einheit ist


2. Messmethoden: grundlegende Regeln für die Durchführung von Messungen (z. B. direkte und indirekte Messung)


3. Messverfahren: Realisierung des Messprinzips


4. Messgeräte: allgemeine Messmittel DIN 1319 welche zur Bestimmung einer Messgröße dienen

Die goldene Regel der Messtechnik

Bei der „goldenen Regel“ der Messtechnik handelt es sich um eine Faustregel, welche zur Vorauswahl von Messmitteln herangezogen wird. Die „goldene Regel“ besagt, dass die maximale Fehlergrenze bei 10% der zu prüfenden Toleranz liegen darf. Die Toleranzgrenze gibt den akzeptablen Fehlerbereich an, in welchem die notwendige Qualität des Produktes noch gewährleistet werden kann. Jedes Produkt wird demnach mit einer Toleranz versehen. Die sogenannte Unsicherheit eines Messgerätes muss innerhalb der Toleranzfeldbreite liegen. Ist die Toleranz sehr groß, so reicht ein einfaches Hand-Messmittel wie z. B. ein Messschieber oder Winkelmesser. Ist die Toleranz hingegen sehr eng, so muss ein präzises Messmittel wie z. B. ein elektronisches Messgerät verwendet werden. Welches Messgerät schließlich verwendet wird, kann mit der „goldenen Regel“ bestimmt werden. Dafür wird im ersten Schritt die Toleranzfeldbreite durch zehn dividiert. Im zweiten Schritt wird das Messmittel, dessen Messunsicherheit geringfügig kleiner ist als der berechnete Wert, ausgewählt.

Messwerkzeuge

Was ist ein Messschieber?

Der Messschieber ist ein Handmesswerkzeug und wird zum Messen der Außen-, Innen-, Stufen- und Tiefenmaße eingesetzt. Es handelt sich dabei um ein Messwerkzeug, welches aus zwei verstellbaren Schenkeln besteht. Mithilfe der verstellbaren Schenkel können Abmessungen von Gegenständen wie z. B. der Außendurchmesser eines Werkstückes genau bestimmt werden. Je nach Einsatzgebiet müssen unterschiedliche Typen von Messschieber verwendet werden. Im Allgemeinen wird zwischen analogen und digitalen Messschieber unterschieden. Anstelle von einem analogen Nonius, hat der digitale Messschieber ein digitales Display, welches den gemessenen Wert angezeigt.

Wie verwendet man einen Messschieber?

Messschieber zählen zu den bekanntesten Handmessgeräten. Grund dafür ist ihre simple Handhabung. Messschieber können dank Ihrer Funktionalität verschiedene Maße messen.

Außenmessung

Innenmessung

Tiefenmessung

Um eine Tiefenmessung durchführen zu können, muss die Messstange verwendet werden. Bei der Messstange handelt es sich um eine kleine, dünne Erweiterung am Ende des Messschiebers. Die Messstange wird bis zur tiefsten Stelle der zu messenden Bohrung geführt. Der Messschieber sollte im Optimalfall möglichst senkrecht zum Werkstück angelegt werden, da dadurch das Ergebnis präziser wird.

Was sind Messschieber Extensions?

Wie lese ich Messergebnisse bei einem analogen Messschieber ab?

Allgemeine Regeln

• Saubere & gratfreie Mess- und Prüfflächen
  
  
• Beim Ablesen Parallaxefehler vermeiden


• Achtung! Messabweichungen durch Temperatur-Einflüsse, zu hohe Messkraft und schräges Ansetzen des Messgerätes möglich


• Gute Lichtverhältnisse beim Ablesen der Werte = Ablesefehler können verhindert werden

Vorteile eines Messschiebers

• Hohe Messgenauigkeit
  
  
• Schnelle und einfache Bedienung


• Robustes Material


• Preiswert und handlich

Welche Arten von Messschieber gibt es?

Taschenmessschieber

Die am häufigsten verwendete Messchieberart ist der Taschenmessschieber. Taschenmessschieber sind nicht nur kompakt, sondern auch vielseitig einsetzbar. Mit dem Taschenmessschieber können Innen-, Außen- und Tiefenmessungen durchgeführt werden.

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Werkstattmessschieber

Charakteristisch für Werkstattmessschieber ist die große und robuste Bauform. Sie besitzen zwei Messschenkel. Sie werden insbesondere zum Messen von Innen- und Außenmaßen eingesetzt.

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Tiefenmessschieber

Als Tiefenmessschieber werden Messschieber ohne Messschenkel bezeichnet. Ein Tiefenmessschieber verfügt über eine dünne Messstange, welche in die Vertiefung eingeführt wird. Sie werden insbesondere für Messaufgaben wie z. B. das Messen von Spaltentiefen eingesetzt.

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Messschrauben

Was ist eine Messschraube?

Messschrauben zählen zu den Längenmessgeräten und bestehen aus einer festen und beweglichen Messfläche. Die bewegliche Messfläche kann mithilfe des Feingewindes verstellt werden.

Normung

Der konstruktive Aufbau, sowie die Anforderungen und Definitionen der Messschraube werden in der DIN 863 bestimmt.

DIN 863 Teil 1: Bügelmessschraube in der Normalausführung

DIN 863 Teil 2: Normung Einbaumessschrauben und Tiefenmessschrauben

DIN 863 Teil 3: Bügelmessschrauben in der Sonderausführung

DIN 863 Teil 4: verschiedene Formen der Innenmessschraube

Welche Arten von Messschrauben gibt es?

Bügelmessschraube

Um den Durchmesser von Rohren, Wellen, Bolzen etc. messen zu können, werden Bügelmessschrauben (weitere Bezeichnung: Mikrometerschraube) verwendet. Bügelmessschrauben gibt es in den verschiedensten Ausführungen. Beispiele sind die Standardbügelmessschraube, Bügelschraube für Außennuten oder die digitale Bügelmessschraube. Um ein Werkstück messen zu können, muss dieses zwischen die feste und bewegliche Messfläche geklemmt werden. Im nächsten Schritt wird das Gewinde mittels Einstellschraube zugedreht, bis beide Messflächen das Objekt berühren. Um ein Überdrehen und damit einhergehend eine Verfälschung des Messwertes zu vermeiden, wird daraufhin die Gefühlsratsche zum finalen Zudrehen verwendet. Nachdem der Klemmhebel fixiert wurde, kann im Anschluss der Messwert auf der Skala abgelesen werden. Es ist wichtig zu beachten, dass die Bügelmessschraube nur an der Isolierplatte festgehalten werden darf, da ansonsten die Handwärme das Messergebnis verfälscht.

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Was ist eine Gefühlsratsche?

Die Gefühlsratsche stellt sicher, dass das Messergebnis immer gleich groß ist. Sie befindet sich am Ende der Skalentrommel und ist mit dieser über eine Rutschkupplung verbunden. Die Rutschkupplung verbessert die Präzision einer Messung, indem sie sicher stellt, dass die Messflächen mit einer definierten Kraft gegen das Messobjekt gedrückt werden. Messverfälschungen werden durch die Gefühlsratsche vermieden.

Bügelschraube justieren

Um die Genauigkeit einer jeden Messung gewährleisten zu können, ist es wichtig den Nullpunkt regelmäßig zu kontrollieren. Bei der Verwendung der Bügelmessschraube besteht die Möglichkeit, dass sie im geschlossenen Zustand nicht mehr exakt Null anzeigt. Ist dies der Fall, so ist ein Kalibrieren der Schraube notwendig. Die Schraube wird kalibriert, indem das mitgelieferte Werkzeug die Skalenhülse so verdreht, dass die Nullstellung der Skale mit der Bezugslinie übereinstimmt.

Einbaumessschraube

Eine Einbaumessschraube ist geeignet zum Einbau oder Anbau in Messvorrichtungen. Abstände können mittels der Einbaumessschraube präzise eingestellt werden. Eine einfache und schnelle Montage einer Einbaumessschraube, kann mithilfe einer Spannmutter erfolgen.

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Tiefenmessschraube

Eine Tiefenmessschraube wird eingesetzt, wenn das Messziel eine schnelle und präzise Bestimmung der Tiefe z. B. eines Bohrlochs ist.

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Innenmessschraube

Für eine präzise Erfassung von Innendurchmessern, wie z. B. von Bohrungen, werden Innenmessschrauben eingesetzt. Anhand der Anzahl der Auflagepunkte (2-Punkt oder 3-Punkt) und der Art der Ablesung (digital oder analog) werden Innenmessschrauben unterschieden. Der Vorteil von Innenmessschrauben ist, dass diese bei der Messung von Innendurchmessern selbstzentrierend sind. Das bedeutet, dass sich Innenmessschrauben optimal an die Bohrung anpassen.

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Messuhren

Was ist eine Messuhr?

Messuhren sind mechanische Messgeräte, welche für Präzisionsmessungen eingesetzt werden. Mithilfe einer Messuhr können Abweichungen sowie Ungenauigkeiten ermittelt werden. Die Anzeige kann analog oder digital sein. Möchte man mit einer Messuhr Messungen durchführen, so ist die Verwendung eines Stativs notwendig. Grund dafür ist, dass die Messuhr für präzise Ergebnisse genau positioniert bleiben muss. Das Stativ verhindert ein Wackeln und Verschieben der Messuhr.

Normung

DIN 878: Mindestanforderungen für Messuhren mit und ohne Stoßschutz. Sie gibt das Aussehen sowie die einzuhaltenden Maße an.

Welche Arten von Messuhren gibt es?

Dickenmessgeräte

Dickenmessgeräte werden eingesetzt, um die spezifische Dicke eines Prüfstückes ermitteln zu können. Mithilfe eines solchen Messgerätes kann die Dicke von z. B. Kunststoff in der Produktion kontrolliert werden. Ein entscheidender Bestandteil des Dickenmessgerätes ist der Messbolzen. Der Messbolzen wird mit einem Handgriff abgesenkt. Nach der Messung springt dieser durch eine Feder, automatisch in die Ausgangslage zurück. Vorteil eines Dickenmessgerätes ist, dass schnelle Messungen mit einer Hand möglich sind. Dickenmessgeräte gibt es sowohl in digitaler als auch analoger Ausführung.

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Fühlhebelmessgeräte

Zu den speziellen und vielseitig verwendbaren Längenmessgeräten zählt das Fühlhebelmessgerät. Die Besonderheit eines solchen Messgerätes ist der winkelbewegliche Messfühler, welcher für geringe Längenunterschiedsmessungen geeignet ist. Zudem kann das Fühlhebelmessgerät, dank einer automatischen Umschaltung innerhalb des Messwerkes, in zwei Tastrichtungen messen. Diese Art von Messgerät ist besonders gut geeignet für schwer zugängliche Messstellen.

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Tiefenmessgeräte

Tiefenmessuhren werden zur Tiefenmessung von Bohrungen, Einstichen etc. eingesetzt.

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Höhenmess- & Anreißgeräte

Höhenmess- und Anreißgeräte werden auch als sogenannte „Höhenreißer“ bezeichnet. Bei diesem Messgerät handelt es sich um ein Stativ mit einem stabilen Fuß, an welchem ein Messsystem vertikal angebracht ist. Das System ist senkrecht verstellbar.

Streichmaße

Was ist ein Streichmaß?

Ein Streichmaß wird zum Anzeichnen von Markierungslinien eingesetzt. Dabei gilt es zu beachten die Linien parallel zu einer bereits bearbeiteten Kante anzuzeichnen. Das Streichmaß zählt zu den Anreiß-Werkzeugen. Es ist ein präzises Hilfsmittel und trägt zu einem genauen Arbeitsergebnis bei.

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Schnelltaster

Was ist ein Schnelltaster?

Schnelltaster werden für die Innen- oder Außenmessung verwendet. Ein Schnelltaster verfügt über einen beweglichen Tastarm, welcher präzise und schnelle Messungen ermöglicht. Zudem eignet sich ein Schnelltaster zum Messen an schwer zugänglichen Stellen wie z. B. Spaltbreiten.

Wann brauche ich einen Innen- & Außenschnelltaster?

Mit dem Innenschnelltaster sind folgende Messungen möglich:

• Freistichmessung
  
  
• 3-Punkt-Messung


• Innen-Vergleichsmessung

Mit dem Außenschnelltaster sind folgende Messungen möglich:

• Folienmessung
  
  
• Schaumstoffmessung


• Rohrwandmessung

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Anreißnadeln

Was sind Anreißnadeln?

Um die Oberfläche von z. B. Metallen markieren zu können, werden Anreißnadeln verwendet. Bei einer Anreißnadel ist der vordere Teil dunkel verfärbt und gehärtet. Diese Härtung sorgt für eine längere Standzeit der Spitze. Der zentrale Unterschied zwischen Anzeichnen und Abreißen ist, dass beim Abreißen Material von dem Werkstück abgetragen wird.

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Messvorrichtungen

Was sind Messvorrichtungen?

Das Anwendungsspektrum von Messvorrichtungen ist breit. Ist das Ziel eine schnelle und effiziente Messung, so ist es empfehlenswert Messvorrichtungen zu nutzen. Messvorrichtungen unterstützen die Messinstrumente hinsichtlich einer präzisen und damit einhergehend einwandfreien Messung. Die Ausführung einer Messvorrichtung unterscheidet sich bei jeder Anwendung.

Welche Arten von Messvorrichtungen gibt es?

Prismen

Es existieren verschiedene Ausführungen von Prismen. Soll z. B. ein rundes Werkstück überprüft werden so kann es von Vorteil sein, Prismen als Messvorrichtung zu nutzen. Das Werkstück wird in den Prismen Einschnitt gelegt und im Anschluss mithilfe von einem Messinstrument z. B. einer Messuhr untersucht.

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Stative

In der Messtechnik werden häufig Messstative zum Einspannen von Messuhren, Fühlhebelmessgeräten etc. verwendet. Durch das Einspannen einer Messuhr hat man die Möglichkeit z. B. kleinste Höhenunterschiede von Werkstücken zu ermitteln. Hauptbestandteil eines Messstativs sind die verstellbaren Gelenke. Das Messinstrument kann mithilfe dieser Messvorrichtung an der gewünschten Stelle angebracht werden.

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Messtische

Messtische haben im Vergleich zu Messstativen eine feste und ebene Auflagefläche. Der Messarm ist fest angebracht. Die Höhe kann jedoch flexibel eingestellt werden. Das zu prüfende Werkstück wird auf die feste Auflagefläche gelegt und kann daraufhin mit z. B. einer Messuhr geprüft werden.

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Bandmaße

Was ist ein Bandmaß?

Das Bandmaß (andere Bezeichnung: Messband) zählt zu den Längenmessgeräten und wird für eine exakte Vermessung von Längen verwendet. Eine millimetergenaue Vermessung von Längen bis zu 100 Meter ist möglich. Bandmaße sind aufgrund ihrer unterschiedlichen Ausführungen vielseitig einsetzbar.

Welche Arten von Bandmaßen gibt es?

Taschenbandmaß

Diese Art von Bandmaß eignet sich für die Vermessung kleiner Distanzen. Es ist handlich und leicht zu transportieren, sodass es sich für unterwegs eignet.

Kapselbandmaß

Kapselbandmaße werden für die Vermessung größerer Distanzen eingesetzt. Das Maßband befindet sich in einer „Kapsel“. Bei Bedarf kann es einfach herausgezogen werden.

Rahmenbandmaß

Bei dieser Art von Bandmaßen befindet sich das Maßband offen auf dem Rahmen und nicht im Gehäuse. Es hat eine robuste Bauform und kann große Distanzen messen.

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Gliedermaßstäbe

Was ist ein Gliedermaßstab?

Ein Gliedermaßstab bzw. ein "Zollstock" besteht aus mehreren beweglich miteinander verbundenen geraden Gliedern. Mithilfe der einzelnen beweglichen Glieder kann der Maßstab zu einem Stapel zusammengelegt werden. Der Gliedermaßstab wird zum Messen von Längen eingesetzt.

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Wasserwaage

Was ist eine Wasserwaage und was sind Libellen?

Das Messen mit einer Wasserwaage zählt zu einer der ältesten Messtechniken. Eine Wasserwaage dient zur Überprüfung eines vertikalen und horizontalen Linienverlaufes. Wichtiger Bestandteil einer Wasserwaage sind die Libellen. Diese sind das Herzstück und ausschlaggebend für die Qualität einer Messung. Libellen sind kleine Glasröhrchen, welche gefüllt mit Wasser und Alkohol sind. Zwei Markierungen dienen als Begrenzung. Mithilfe der Luftblase in dem Röhrchen kann ermittelt werden, ob der Linienverlauf korrekt ist. Befindet sich die Luftblase zwischen den Markierungen, dann wurde der Gegenstand richtig justiert. Es existieren verschiedene Libellenarten. Wasserwaagen können über bis zu drei verschiedene Libellenarten verfügen: die Vertikal-, Horizontal- und drehbare Winkel-Libelle.

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Spannungsprüfer

Was ist ein Spannungsprüfer?

Ein Spannungsprüfer zählt zu den elektrischen Prüfmitteln. Mithilfe eines Spannungsprüfers kann geprüft werden, ob ein Stromkreis unter Spannung steht. Demnach sorgt dieses Prüfmittel für einen sicheren Umgang mit Elektrizität.

Was ist der Unterschied zwischen einpoligen und zweipoligen Spannungsprüfern?

Zu den Prüfwerkzeugen für den Privathaushalt zählen einpolige Geräte (sog. Phasenprüfer). Zweipolige Spannungsprüfer (sog. Duspol) werden hingegen primär von professionellen Handwerkern eingesetzt, da diese eine höhere Sicherheit und Leistungsfähigkeit aufweisen.

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Glossar

Begriff	Erklärung
Fehlergrenze	Grenzwerte für Abweichungen
Gewindelehren	Messwerkzeug zum Prüfen der Steigung eines vorhandenen Gewindes
Grenzlehren	Messwerkzeug mit welchem geprüft wird, ob das Istmaß innerhalb der Toleranzfeldbreite liegt
Istmaße	Tatsächlichen Werte eines Werkstückes
Lehren	Verkörpert physisches Maß/Form, mit einer Lehre wird geprüft NICHT gemessen
Messabweichung	Differenz zwischen Messwert und Referenzwert
Messen	Erfassung, Darstellung und Zuordnung einer Maßzahl für physikalische Größen
Messgenauigkeit	Maß der Richtigkeit einer Messung
Messgröße	Physikalische Größe, welche gemessen wird
Messobjekte	Können z.B. technische Prozesse, Zustände oder Körper sein
Messprinzip	Physikalische Grundlage einer Messung
Messtechnik	Gesamtheit der Verfahren und Geräte zur Ermittlung physikalischer Größen
Messung	Bestimmung von physikalischen Größen
Messunsicherheit	Beschreibt die Streuung der Messwerte, wird häufig als Standardabweichung angegeben
Messwert/ Messergebnis	Ermitteltes Resultat der Messung
Metrologie	Wissenschaft des Messens
Nennmaße	Geben die geplante Maße an, es handelt sich um Zahlenangaben auf technischen Zeichnungen/ Bau- & Lageplänen
Nullpunktabweichung	Messwert eines Systems, wenn der tatsächliche Messwert null ist
Parallaxenfehler	Wird die Hauptskala & der Nonius nicht im rechten Winkel betrachtet, so kann es zu einer optischen Verschiebung kommen. Diese Messabweichung wird als Parallaxenfehler bezeichnet
Physikalische Größe	Ist die quantitativ bestimmbare Eigenschaft eines Objektes
Radienlehre	Messwerkzeug, welches die Innen- & Außenradien misst
Toleranz	Zulässige Gesamtabweichung eines Objekts
Toleranzfeldbreite	Bandbreite der Toleranz (z.B. groß oder eng)

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