Konformität und Audits
Messuhren kalibrieren: Ablauf, Normen und Kalibrierintervall
Beim Kalibrieren einer Messuhr wird die Anzeige an Punkten über die ganze Messspanne mit einem Messuhrenprüfgerät oder mit Endmaßen verglichen, erst mit hineingehendem und dann mit herausgehendem Messbolzen, um die Messabweichung an jedem Punkt, die Umkehrspanne zwischen beiden Richtungen und die Wiederholbarkeit zu ermitteln. Die Ergebnisse werden gegen ISO 463 für Messuhren, ISO 9493 für Fühlhebelmessgeräte, ASME B89.1.10M oder die Herstellerspezifikation beurteilt.
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Was eine Messuhrkalibrierung prüft
Bei einer Kalibrierung werden die Anzeigen der Messuhr mit bekannten Verschiebungen eines rückführbaren Normals verglichen. Festgehalten wird die Messabweichung an jedem Prüfpunkt zusammen mit der Messunsicherheit der Prüfung. Diese Abweichungen mit einem Grenzwert der Messabweichung (MPE) zu vergleichen und ein Bestanden oder Nicht bestanden festzuhalten, ist eine Verifizierung, und die meisten Kalibrierscheine enthalten beides.
Die Kalibrierrichtlinie für Messuhren, DKD-R 4-3 Blatt 11.1, herausgegeben von der PTB, nennt fünf Kennwerte, die zu ermitteln sind. Die Tabelle zeigt sie.
| Kennwert | Was er zeigt |
|---|---|
| Gesamtabweichungsspanne (fges) | Die Spanne aller Messabweichungen bei hineingehendem und herausgehendem Messbolzen |
| Abweichungsspanne (fe) | Die Spanne der Messabweichungen bei hineingehendem Messbolzen |
| Messwertumkehrspanne (fu) | Der Unterschied zwischen den Anzeigen am selben Punkt bei hineingehendem und herausgehendem Messbolzen |
| Wiederholbarkeit (fw) | Die Streuung wiederholter Anzeigen an einem Punkt, als Standardabweichung |
| Abweichungsspanne in der Teilmessspanne (ft) | Die Abweichungsspanne über einen kurzen Teil der Messspanne, etwa zehn Skalenteile |
Die Normen: ISO 463, ISO 9493 und ASME B89.1.10M
ISO 463:2006 legt die Konstruktionsmerkmale und die messtechnischen Merkmale mechanischer Messuhren fest, der Messgeräte mit Messbolzen, die in den USA dial indicators heißen. Ein Mechanismus vergrößert die Bewegung des Messbolzens, und ein Zeiger zeigt sie auf einer kreisförmigen Skala an. Die Norm gibt MPE-Werte und Grenzwerte für eine Reihe messtechnischer Merkmale an, enthält einen Abschnitt zu den Messkräften und behandelt die Kalibrierung in einem informativen Anhang. Sie hat zwei Berichtigungen von 2007 und 2009, und ISO hat sie zuletzt 2020 bestätigt.
Eine Überarbeitung läuft. ISO/DIS 463, ein Entwurf für Messuhren und Anzeigegeräte allgemein, wird sowohl ISO 463:2006 als auch ISO 13102:2012 ersetzen, die Norm für elektronische Messuhren mit Digitalanzeige. Die Abstimmung über den Entwurf endete im März 2026. Bis die neue Ausgabe erscheint, sind ISO 463:2006 und ISO 13102:2012 die gültigen Normen.
ISO 9493:2010 behandelt Fühlhebelmessgeräte, bei denen ein schwenkbarer Messeinsatz den Zeiger bewegt. Sie nennt drei übliche Bauarten nach der Lage des Zifferblatts: S für Standard, H für horizontal und V für vertikal. Das Gerät muss messen können, wenn der Messeinsatz aus der Ruhelage nach beiden Seiten ausgelenkt wird. ISO hat sie zuletzt 2021 bestätigt.
ASME B89.1.10M-2001, 2021 erneut bestätigt, ist die US-Norm für Messuhren, die eine lineare Abmessung oder eine Abweichung von einem Bezugsmaß messen.
Ausrüstung und Umgebungsbedingungen
Bekannte Verschiebungen lassen sich auf zwei Wegen erzeugen. Ein Messuhrenprüfgerät verschiebt den Messbolzen um festgelegte Wege, mit einer Messschraube oder einem Längenmesssystem. Stahlendmaße, als Treppe auf einem Planglas oder einer Messplatte angeschoben, liefern feste Stufen. Das Kalibrierverfahren DI-010 des CEM, des spanischen nationalen Metrologieinstituts, beschreibt beide Wege.
- Ein Messuhrenprüfgerät, dessen Messbereich den der Messuhr abdeckt. Das CEM empfiehlt eine Messunsicherheit des Prüfgeräts von höchstens dem halben Skalenteilungswert der Messuhr.
- Oder Stahlendmaße, einzeln statt als Kombination verwendet. Für einen Skalenteilungswert von 0,001 mm oder gröber lässt das CEM die Klassen 0, 1, 2 oder K zu.
- Ein steifer Ständer, der die Messuhr rechtwinklig zum Normal hält.
- Ein stabiler Raum. Die DKD-Richtlinie verlangt mindestens 20 °C ± 1 K. Das CEM lässt für einen Skalenteilungswert von 0,001 mm oder gröber (20 ± 3) °C zu, nachdem die Ausrüstung 24 Stunden im Raum war.
- Handschuhe, damit das Anfassen weder Endmaße noch Ständer erwärmt. Das CEM wartet nach dem Aufbau mindestens 15 Minuten, bevor es beginnt.
Messpunkte über die ganze Messspanne, in beiden Richtungen
Beginnen Sie in der Nullstellung und lesen Sie die Messuhr an Punkten über die ganze Messspanne bei hineingehendem Messbolzen ab. Fahren Sie dann bei herausgehendem Messbolzen über dieselben Punkte zurück, ohne erneut zu nullen. Fahren Sie jeden Punkt nur aus einer Richtung an, sodass sich Zeiger und Teilstrich decken, ohne zurückzufahren. Die Messabweichung an jedem Punkt ist die Anzeige minus die Verschiebung des Normals.
Wählen Sie Punkte, die den Zeiger an verschiedenen Stellen des Zifferblatts stehen lassen. Eine Abweichung, die sich mit jeder Zeigerumdrehung wiederholt, zeigt sich nur, wenn die Messpunkte auf unterschiedliche Winkel fallen. Die beiden nationalen Richtlinien legen die Mindestwerte in der Tabelle fest.
| Merkmal | DKD-R 4-3 Blatt 11.1 (PTB) | CEM DI-010 |
|---|---|---|
| Messpunkte über die Messspanne | Mindestens 9, ungleich verteilt | Mindestens 11, etwa gleichmäßig verteilt, über mindestens zwei Drittel der Messspanne und möglichst über mehr als 90% davon |
| Messpunkte je Zeigerumdrehung | Mindestens 4 | Nicht festgelegt |
| Bewegungsrichtungen | Hinein und heraus bis 10 mm Messspanne, über 10 mm nur hinein | Aufwärts und abwärts auf der Skala |
| Wiederholbarkeit | Mindestens 5 Messungen an einem Punkt, möglichst 10 Skalenteile von der Nullstellung entfernt | Mindestens 6 Messwerte am größten und 6 am kleinsten Punkt, für einen Skalenteilungswert von 0,001 mm oder gröber |
| Prüfung der Teilmessspanne | Erforderlich, wenn die Schrittweite 10 Skalenteile überschreitet | Nicht festgelegt |
Umkehrspanne, Wiederholbarkeit und Teilmessspanne
Die Messwertumkehrspanne ist der Unterschied zwischen den Anzeigen am selben Punkt bei hineingehendem und herausgehendem Messbolzen. Eine Messuhr, die steigende und fallende Werte anzeigt, trägt ihre Umkehrspanne in das Ergebnis.
Die Wiederholbarkeit ist die Streuung wiederholter Anzeigen an einem Punkt unter gleichen Bedingungen, wobei der Messbolzen jeweils abgehoben und wieder angefahren wird. Die DKD-Richtlinie verlangt mindestens fünf Messungen. Für Messuhren mit einem Skalenteilungswert von 0,001 mm oder gröber nimmt das CEM an jedem Ende der Messspanne mindestens sechs Messwerte auf und fasst die beiden Standardabweichungen zu einem Wert mit mindestens zehn Freiheitsgraden zusammen.
Die Abweichungsspanne in der Teilmessspanne findet einen örtlichen Fehler, den große Schritte übersehen würden. Die DKD-Richtlinie verlangt sie, wenn die Schritte größer als zehn Skalenteile sind. Am wichtigsten ist sie bei Vergleichsmessungen, bei denen die Messuhr auf einem Einstellnormal genullt wird und nur kleine Unterschiede über einen kurzen Teil ihrer Messspanne anzeigt.
Messkraft und mechanischer Zustand
Prüfen Sie die Messuhr, bevor Sie sie kalibrieren. Der Messbolzen sollte sich über den ganzen Weg leichtgängig und mit gleichbleibender Messkraft bewegen, der Zeiger sollte nicht hängen bleiben und das Zifferblatt sollte gut ablesbar sein. Das Verfahren des CEM geht erst weiter, wenn ein hier gefundener Fehler behoben ist. Die DKD-Richtlinie ergänzt, dass die Wiederholstandardabweichung deutlich kleiner sein muss als die Fehlergrenzen der Messuhr, damit sich eine Kalibrierung lohnt.
ISO 463 und ISO 9493 enthalten jeweils einen Abschnitt zu den Messkräften (in beiden Abschnitt 5.3). Wenn die Messkraft für Ihre Teile wichtig ist, prüfen Sie sie mit einem Kraftmessgerät gegen die Anforderung der Norm oder der Herstellerspezifikation.
Fühlhebelmessgeräte
Ein Fühlhebelmessgerät zeigt die Bewegung eines schwenkbaren Messeinsatzes an. Nach ISO 9493 zeigt es Verschiebungen rechtwinklig zum Messeinsatz an, und eine Anzeige unter einem anderen Winkel braucht eine Korrektion, mit Hinweisen zur Anwendung in Anhang D der Norm. Stellen Sie den Messeinsatz in der Praxis möglichst parallel zur Oberfläche. Unter einem Winkel zeigt das Gerät mehr an als die tatsächliche Bewegung.
Kalibrieren Sie ein Fühlhebelmessgerät in beiden Messrichtungen, da es bei Auslenkung des Messeinsatzes nach beiden Seiten messen muss. Die DKD-Richtlinie für Fühlhebelmessgeräte, DKD-R 4-3 Blatt 11.3, nimmt in jeder Richtung Messwerte in Schritten von fünf Skalenteilen auf, wobei sich das Normal rechtwinklig zum Messeinsatz bewegt. Weichen die Messabweichungen an zwei aufeinanderfolgenden Punkten um mehr als einen halben Skalenteil voneinander ab, ergänzt sie dort eine Prüfung der Teilmessspanne in zehn Schritten von je einem Skalenteil.
Dokumentieren Sie die Lage des Geräts und die Stellung des Messeinsatzes während der Kalibrierung. Die DKD-Richtlinie verlangt beides, weil sich die Messabweichungen mit der Lage ändern können.
Messwerte vor und nach der Justierung
Erfassen Sie die Anzeigen an jedem Punkt, bevor etwas gereinigt, justiert oder repariert wird. Das sind die Messwerte vor der Justierung, und sie zeigen, wie die Messuhr im Einsatz gemessen hat. Notieren Sie, wo die Nullstellung gesetzt wurde, denn die DKD-Richtlinie verlangt die Position der Nullstellung in der Aufzeichnung. Wiederholen Sie nach einer Reparatur oder einer Reinigung des Messwerks die Kalibrierung und erfassen Sie die Messwerte nach der Justierung.
Liegt eine Abweichung vor der Justierung außerhalb des Grenzwerts, verlangt ISO 9001, Abschnitt 7.1.5.2, zu bestimmen, ob frühere Ergebnisse beeinträchtigt wurden, und bei Bedarf Maßnahmen zu ergreifen. Betrachten Sie Größe und Richtung der Abweichung in dem Teil der Messspanne, in dem die Messuhr benutzt wurde. Eine Messuhr, die auf einem Einstellnormal genullt und für kleine Unterschiede verwendet wird, ist nur von der Abweichung über diese Spanne betroffen.
Wie oft Messuhren kalibriert werden sollten
Keine Norm legt ein einheitliches Intervall fest. ISO 9001 verlangt eine Kalibrierung oder Verifizierung in festgelegten Abständen oder vor dem Gebrauch. ILAC-G24 und OIML D 10 (Ausgabe 2022) nennen die abzuwägenden Faktoren, etwa Verschleiß, wie viel und wie stark das Messmittel beansprucht wird, seine Umgebung und seine Kalibrierhistorie.
Das Verfahren DI-010 des CEM gibt Richtwerte für Messuhren im normalen Einsatz in einem Messraum: 6 bis 24 Monate für einen Skalenteilungswert von 0,001 mm oder gröber und 6 bis 12 Monate für feinere. Bei starker Nutzung oder rauerer Umgebung wie in der Fertigung rät es zu einem kürzeren Intervall, auch unterhalb dieser Bereiche. Die Entscheidung liegt beim Anwender.
Prüfen Sie die Messuhr zwischen den Kalibrierungen an einem Endmaß oder Einstellnormal im genutzten Maß, und prüfen Sie sie nach einem Sturz erneut. ISO/IEC 17025:2017, Abschnitt 6.4.10, nennt das Zwischenprüfungen und erwartet dafür ein Verfahren, wo sie nötig sind, um das Vertrauen in die Messmittel zu erhalten.
TUR und Auflösung
Das Prüfunsicherheitsverhältnis (TUR) vergleicht den geprüften Grenzwert mit der erweiterten Messunsicherheit der Prüfung. Für einen symmetrischen Grenzwert von ±T und eine erweiterte Messunsicherheit U bei einer Überdeckung von etwa 95 Prozent gilt TUR = T / U. ANSI/NCSL Z540.3 akzeptiert ein TUR von mindestens 4:1, wenn sich die Wahrscheinlichkeit einer falschen Annahme nicht mit vertretbarem Aufwand schätzen lässt. Fragen Sie Ihr Labor, nach welcher Entscheidungsregel es seine Aussagen zu Bestanden oder Nicht bestanden trifft.
Die Auflösung erhöht die Messunsicherheit, weil die Anzeige auf ihren letzten Schritt gerundet wird. Der GUM (JCGM 100:2008, F.2.2.1) gibt als Standardmessunsicherheit den Schritt geteilt durch √12 an, etwa das 0,29-Fache des Schritts. Für eine digitale Messuhr mit 0,001 mm Ziffernschrittwert sind das etwa 0,29 µm. Bei einem Zifferblatt hängt die Ableseunsicherheit davon ab, wie abgelesen wird. Das CEM liest auf den nächsten Teilstrich ab und setzt deshalb den Skalenteilungswert geteilt durch √12 an, und die DKD-Richtlinie führt die Ableseunsicherheit in ihrem Budget auf.
Was Kalibrierschein und Aufzeichnung zeigen sollten
Ob die Arbeit intern oder von einem Labor erledigt wird: Die Aufzeichnung jeder Kalibrierung sollte es einer anderen Person erlauben, sie später nachzuvollziehen.
- Kennung, Bauart, Messspanne und Skalenteilungswert oder Ziffernschrittwert der Messuhr.
- Das verwendete Messuhrenprüfgerät oder die Endmaße, mit Kalibrierscheinnummern und Fälligkeitsdaten.
- Die Lage der Messuhr während der Kalibrierung und die Position der Nullstellung. Bei einem Fühlhebelmessgerät auch die Stellung des Messeinsatzes.
- Die Messabweichungen an jedem Punkt bei hineingehendem und herausgehendem Messbolzen, die Umkehrspanne und die Wiederholbarkeit, jeweils vor und nach der Justierung.
- Die Temperatur, die Messunsicherheit der Kalibrierung und die Entscheidungsregel hinter jeder Aussage zu Bestanden oder Nicht bestanden.
- Datum, ausführende Person oder Labor und das nächste Fälligkeitsdatum.
Messuhren kalibrieren, Schritt für Schritt
- Prüfen Sie, ob Messuhrenprüfgerät oder Endmaße gültige Kalibrierscheine haben und ob der Raum nahe 20 °C liegt.
- Reinigen Sie die Messuhr und prüfen Sie, ob Messbolzen oder Messeinsatz leichtgängig sind, der Zeiger nicht hängen bleibt und das Zifferblatt gut ablesbar ist. Lassen Sie Fehler beheben, bevor Sie weitermachen.
- Spannen Sie die Messuhr rechtwinklig zum Normal in einen steifen Ständer und lassen Sie alles auf Raumtemperatur kommen.
- Setzen Sie die Nullstellung und notieren Sie, wo sie liegt.
- Lesen Sie die Messuhr an Punkten über die ganze Messspanne bei hineingehendem Messbolzen ab und fahren Sie jeden Punkt aus einer Richtung an. Wählen Sie Punkte, die den Zeiger an verschiedenen Stellen des Zifferblatts stehen lassen.
- Fahren Sie bei herausgehendem Messbolzen über dieselben Punkte zurück, ohne erneut zu nullen.
- Nehmen Sie an einem Punkt Wiederholungsmessungen für die Wiederholbarkeit auf, und prüfen Sie eine Teilmessspanne, wenn Ihre Schritte groß waren.
- Berechnen Sie die Messabweichung an jedem Punkt, die Umkehrspanne und die Wiederholbarkeit. Vergleichen Sie sie nach Ihrer Entscheidungsregel mit den Grenzwerten aus ISO 463, ISO 9493, ASME B89.1.10M oder der Herstellerspezifikation.
- Braucht die Messuhr eine Reinigung oder Reparatur, lassen Sie sie durchführen, wiederholen Sie dann die Kalibrierung und erfassen Sie die Messwerte nach der Justierung.
- Dokumentieren Sie Ergebnis, verwendetes Normal, Messunsicherheit und nächstes Fälligkeitsdatum, und kennzeichnen Sie die Messuhr mit ihrem Status.
Wie Axiospec bei Messuhren hilft
Axiospec ist eine Software für das Kalibriermanagement. Sie kalibriert keine Messuhren. Bei einer internen Kalibrierung setzt ein abschließender Messwert außerhalb seiner Toleranz das Ergebnis auf Nicht bestanden, und wer trotzdem Bestanden erfasst, muss eine schriftliche Begründung angeben. Toleranz, Entscheidungsregel und Intervall bleiben bei Ihnen oder Ihrem Labor. Axiospec führt die Aufzeichnung jeder Kalibrierung beim jeweiligen Messmittel.
Wenn Sie eine Kalibrierung erfassen, bekommt jeder Prüfpunkt eine eigene Zeile mit dem Nennwert, den Messwerten vor und nach der Justierung und der Toleranz. Ein Punkt lässt sich als Aufwärts oder Abwärts kennzeichnen, sodass Hin- und Rückweg in einer Aufzeichnung stehen. Jeder Messwert zeigt, ob er innerhalb der Toleranz liegt oder um wie viel er sie überschreitet. Das Messuhrenprüfgerät oder der Endmaßsatz wird aus der Messmittelliste als Bezugsnormal gewählt, mit eigenem Kalibrierschein und Fälligkeitsdatum in seinem Datensatz.
Wird eine Kalibrierung als Nicht bestanden erfasst, wird die Messuhr gesperrt, und die durchgefallene Aufzeichnung fragt nach der Auswirkung der Toleranzüberschreitung. Der Free-Tarif umfasst bis zu 50 aktive Messmittel. Ein neuer Arbeitsbereich startet mit einer 45-tägigen Testphase von Professional, mit Platz für 1.500 aktive Messmittel und ohne Kreditkarte. Wir übernehmen Ihre vorhandenen Aufzeichnungen für Sie kostenlos, in jedem Tarif.
Häufige Fragen
- Wie oft sollte eine Messuhr kalibriert werden?
- Keine Norm legt ein einheitliches Intervall fest. Das CEM, das spanische nationale Metrologieinstitut, schlägt für Messuhren mit einem Skalenteilungswert von 0,001 mm oder gröber im normalen Messraumeinsatz 6 bis 24 Monate vor und für feinere 6 bis 12 Monate. Verkürzen Sie das Intervall bei starker Nutzung in der Fertigung und passen Sie es anhand der Messwerte vor der Justierung aus der Historie der Messuhr an.
- Wie kalibriert man eine Messuhr?
- Spannen Sie sie rechtwinklig an ein Messuhrenprüfgerät oder über Stahlendmaße und lesen Sie sie an Punkten über die ganze Messspanne ab, erst bei hineingehendem, dann bei herausgehendem Messbolzen. Nehmen Sie an einem Punkt Wiederholungsmessungen für die Wiederholbarkeit auf. Vergleichen Sie Messabweichungen, Umkehrspanne und Wiederholbarkeit mit den Grenzwerten aus ISO 463, ASME B89.1.10M oder der Herstellerspezifikation.
- Was ist die Umkehrspanne einer Messuhr?
- Sie ist der Unterschied zwischen den Anzeigen am selben Punkt bei hineingehendem und bei herausgehendem Messbolzen. Eine Kalibrierung ermittelt sie, indem sie dieselben Messpunkte in beiden Richtungen abliest, ohne erneut zu nullen.
- Kann man eine Messuhr mit Endmaßen kalibrieren?
- Ja, mit einzeln verwendeten Stahlendmaßen, als Treppe auf einer ebenen Platte angeschoben. Das CEM empfiehlt das nur, solange die Messspanne der Messuhr höchstens 1000 Skalenteile beträgt, weil beim Ausrichten nach Augenmaß eine Neigung von etwa 2° bleiben kann. Für größere Messspannen verwenden Sie ein Messuhrenprüfgerät.
- Welche Norm gilt für die Kalibrierung von Messuhren?
- ISO 463:2006 gilt für mechanische Messuhren und ISO 9493:2010 für Fühlhebelmessgeräte. In den USA gilt ASME B89.1.10M-2001, 2021 erneut bestätigt, für Messuhren. Ein Entwurf zur Überarbeitung der ISO 463 wird auch ISO 13102:2012 für digitale Messuhren ersetzen.
- Was ist der Unterschied zwischen Messuhr und Fühlhebelmessgerät?
- Eine Messuhr hat einen Messbolzen und misst die Bewegung entlang seiner eigenen Achse. Ein Fühlhebelmessgerät hat einen schwenkbaren Messeinsatz und misst die Bewegung rechtwinklig zu diesem Messeinsatz. ISO 463 gilt für die Messuhr, ISO 9493 für das Fühlhebelmessgerät.
In die Praxis umsetzen
Sie haben eine Messmittelliste? Schicken Sie sie uns, wir laden sie für Sie ein, meist in ein paar Werktagen. In jedem Tarif kostenlos. Protokollieren Sie danach jede Kalibrierung in einem manipulationserkennbaren Audit-Trail und erzeugen Sie Nachweise auf Abruf.
Axiospec ist ein Dokumentations- und Workflow-Werkzeug. Es hilft Ihnen, saubere, rückführbare und auditsichere Datensätze zu führen. Die Zertifizierung hängt von Ihren eigenen Prozessen, Ihrem Geltungsbereich und Ihrem Auditor ab.
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