Der fühlende Sensor

Die Ludwig Nano Präzision GmbH aus Northeim (D) beschäftigt sich schon seit ihrer Gründung mit Feinstgerätebau und Messtechnik. Sie entwickelte den neuen Kraft-Weg-Sensor «LNP nano touch», bei dem die Präzision im Wesentlichen in den Federeigenschaften der Führung des Messbolzens liegt.

 

Eine extreme Empfindlichkeit

Bei der Entwicklung des Kraft-Weg-Sensors stand das Herzstück einer Uhr, die Unruh, als Vorbild. Ein hochgenauer Inkrementalmassstab (10 nm Auflösung und 4 mm Messbereich) und ein reibungsloser Linearantrieb mit einer Krafterzeugung von 0,6 mN (0,06 Pond) bis 1,4 N sorgen für einen grossen Funktions- und Anwendungsumfang. Die geringsten Antastkräfte scheinen wie geschaffen für das beschädigungsfreie Antasten der empfindlichen Oberflächen präziser Uhrenteile zu sein.

Die automatische Detektion einer Wasseroberfläche mit einer 2-mm-Rubinkugeln demonstriert eindrucksvoll diese Feinfühligkeit. Das Finden der Spitze eines Sekundenzeigers gelingt ebenfalls ohne sichtbare Verformung.

Die Kraft-Weg-Messung am Beispiel einer Kennlinienmessung einer Federwaage erfasst nicht nur die aufgebrachte Kraft, sondern auch den Weg und die Zeit. Dabei kann der Verlauf geschwindigkeitsproportional zum Weg oder zur Kraft erfolgen. Genutzt wird diese Funktion zum Messen von Elastizitätsmodulen von Biegefedern.

 

Spezifische Lösungen für die Uhrenindustrie

Aus der Zusammenarbeit der Ludwig Nano Präzision GmbH mit der Brütsch/Rüegger Werkzeuge AG entstanden Speziallösungen für die Uhrenindustrie. Dabei ist als erste Anwendung die Messung des Gehäuseinnenmasses entstanden. Dabei wird eine feinfühlige Einzelpunktmessung nach unten und oben durchgeführt. Diese Punkte werden nicht nur angezeigt, sondern können auch registriert und anschliessend in Form eines Messprotokolls ausgegeben werden. Die Abmessungen des Doppeltasters werden vor der Messung in Abhängigkeit der Antastkraft kalibriert und abgespeichert. Die freie Variation der Kraft erlaubt eine Vielzahl weiterer Anwendungen und Messmethoden, zum Beispiel die Härte von Elastomeren.

Die Messung der Mikrohärte (IRHD) ist ein wichtiges Instrument zur Bestimmung der Materialeigenschaften von Elastomeren. Bei herkömmlichen Testgeräten ist es bei grösseren Produkten meistens nötig, kleine Probestücke aus dem fertigen Werkstück zu schneiden, um diese bestimmen zu können. Mit diesem Gerät ist es erstmals möglich, zerstörungsfreie Mikro-IRHD-Kugeldruck-Härtemessungen an dünnsten O-Ringen direkt durchzuführen.

 

Die einzelnen Messungen, einschliesslich des Antastens der Oberfläche, erfolgen dann auf Knopfdruck vollautomatisch und normgerecht, so dass Bedienungsfehler durch falsche Kraftaufbringung ausgeschlossen sind. Dabei wird der gesamte Eindringverlauf der Tastspitze in das Material registriert und nicht nur die Eindringtiefe nach 30 s. Anhand dieser Daten können weitere Informationen, zum Beispiel über das Fliessen des Materials oder ein allfälliges Rückfedern beim Aufbringen der Messkraft, gewonnen werden. Auch die Bestimmung des E-Moduls nach Scott ist Teil der Auswertung. Neben der Weginformation wird auch die Kraft registriert, so dass auch Kraft-Weg-Diagramme erzeugt werden können.

Das Tastsystem ist ein Teil eines modularen Baukastens, bei dem neben einer manuellen auch eine motorische Säule samt Videomikroskop und optionalem manuellen, auch motorischer Kreuztisch zum Lieferumfang gehört. Das Finden und Messen in zerklüfteten, geometrischen Strukturen wird dadurch erleichtert und macht das Navigieren der Tastnadeln zum Messungsort einfach und komfortabel.

 

Stufenmessung an Uhrenplatinen

Eine weitere wichtige Anwendung im Bereich der Uhrenindustrie ist die Stufenmessung an Platinen. Dabei kommt ein extra für diese Anwendung programmiertes zeitunabhängiges Registrierverfahren zum Einsatz. Die Platine wird mit der Hand auf der Granitplatte (ähnlich einer Messung mit einer Messuhr) oder mit Hilfe eines Kreuztisches verschoben. Die dazugehörigen Höheninformationen werden nur bei Bewegung des Werkstücks aufgenommen. Mit diesem Verfahren werden in der Höhe Stufen erfasst. Eine Längeninformation ist damit nicht möglich. Mit einem optionalen Kreuztisch ist eine richtige Profilvermessung möglich.

 

Josef Ludwig

Geschäftsführender Gesellschafter

Ludwig Nano Präzision GmbH

D-37154 Northeim

www.lnp-northeim.de

Brütsch/Rüegger Werkzeuge AG

Stefan Molitor

Heinrich Stutz-Strasse 20

8902 Urdorf

Tel. 044 736 63 63

verkauf.messtechnik@brw.ch

www.brw.ch

EPHJ, Genf: Stand E39