Endmaß

Endmaße sind kleine Blöcke zum Kontrollieren von Messgeräten und Prüfmitteln oder dienen als sekundäre Normale zum direkten Messen. Sie bestehen aus Metall, Stahl oder Keramik und verkörpern eine bestimmte Länge mit einer hohen Genauigkeit. Endmaße gibt es in verschiedenen Formen, beispielsweise als Parallel-, Winkel-, Kugel oder Zylinderendmaße.

Endmaße werden meistens in Sätzen mit unterschiedlichen Längen und Abstufungen verkauft, sodass man für gewöhnlich vom Plural Endmaße spricht.

Geschichte

Die Endmaße wurden vom Schweden Carl Edvard Johansson erfunden. Er arbeitete in der staatlichen Waffenfabrik Carl Gustav und beschäftigte sich mit den hohen Kosten für die Vermessung des Remington-Gewehrs, da für jede neue Länge eine neue Messlehre hergestellt werden musste. Als Schweden 1894 den Mauser-Karabiner einführte, war Johansson sehr an einer Analyse der Messmethoden Mausers interessiert. Ein Besuch in der Mauser-Fabrik in Oberndorf führte allerdings zu einer Enttäuschung. Auf dem Weg nach Hause dachte Johansson über das Problem nach und entwickelte die Idee, mehrere einzelne Lehren miteinander zu verbinden, um so die Anzahl der benötigten Lehren zu minimieren. So kann zum Beispiel aus einer Kombination der vier Lehren mit den Längen 1, 2, 4 und 8 mm jede Länge zwischen 1 und 15 mm gebildet werden.

Johansson fand heraus, dass die Blöcke mit ein wenig Fett zusammenhaften, wenn die Oberflächen zweier gegenüberliegenden Seiten sehr flach und parallel sind. Die Breite dieser Verbindungsschicht betrug ungefähr 25 nm, was für damalige Toleranzen so klein war, dass die Blöcke ohne Korrekturen aneinander gehaftet werden konnten. Letztendlich wurde die Verbindungschicht als Teil des Blocks definiert, sodass das Zusammensetzen unendlich vieler Blöcke ohne Ausgleich geschehen konnte.

Zu Hause baute Johansson die Sägemaschine seiner Frau zu einer Reib- und Läppmaschine um. Seine Frau stellte auch die ersten Sätze zu Hause her. Als Johansson seine Entwicklung seinem Arbeitgeber Carl Gustav präsentierte, stellte dieser ihm Zeit und Mittel zur Verfügung, um die Idee weiterzuentwickeln. 1901 ließ er sein Produkt patentieren.

In Amerika wurde die Idee mit Begeisterung von Henry Ford aufgegriffen. Schließlich wurde der Gebrauch der Endmaße als wichtigstes Verfahren zur Übertragung von Längen in der Industrie angenommen. Anfang des Ersten Weltkrieges waren Endmaße für die amerikanische Industrie bereits so wichtig, dass die Regierung Schritte unternehmen musste, um die Versorung aufrechtzuerhalten. Da die einzige Versorgung von Europa aus erfolgte, wurde diese nach Ausbrechen des Krieges unterbrochen.

1917 schlug Erfinder William Hoke dem NBS (National Bureau of Standards, heute National Institute of Standards and Technology) eine Methode zur Herstellung von Endmaßen vor, die mit denen von Johansson vergleichbar waren.

Danach wurden von der Artillerieabteilung Geldmittel bereitgestellt, um 50 Sätze mit jeweils 81 Blöcken für das NBS herzustellen. Diese Blöcke waren zylinderförmig und hatten in der Mitte ein Loch, das zur markantesten Eigenschaft des Designs zählte. Endmaße mit diesen Löchern werden auch als Hoke-Blöcke bezeichnet.

Parallelendmaße

Parallelendmaße sind quaderförmige Blöcke mit einer Längengenauigkeit von 1/1000 Millimeter. Durch eine hohe Oberflächengüte lassen sie sich an den Enden zu verschiedenen Längen zusammensetzen, indem sie durch die Kohäsionskraft zusammengehalten werden. Das Zusammensetzen wird auch als anschieben bezeichnet. Sie stellen die körperlichen Längenmaßverkörperungen mit den kleinsten Messunsicherheiten dar. Bei Kalibrierung in einem Nationalen Meteorologischen Institut (NMI) werden Messunsicherheiten von ca. 20 bis ca. 50 nm erreicht. Das deutsche NMI ist die Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) in Braunschweig.

Die Längen in einem Satz mit Parallelendmaßen betragen häufig 1,005 bis 100 mm mit Abstufungen von 0,01 bis 10 mm. Parallelendmaße gibt es bis zu Längen von mehreren Metern. Gebräuchlich sind Längen bis zu 1000 mm.

Stufenendmaße

Stufenendmaße stellen ebenfalls eine Längenmaßverkörperung dar. Sie haben auf einer Geraden mehrere Messflächen, so dass mit einem Normal verschiedene Längen dargestellt werden. Sie bestehen typischerweise aus einem Tragkörper und darin befestigten Körpern mit planparallelen Flächen. Die Körper können auch aus Parallelendmaßen bestehen. Stufenendmaße werden häufig zum kalibrieren und überprüfen von Messgeräten wie z.B. 3D-Koordinatenmessgeräten eingesetzt.

Normung

Endmaße sind international nach ISO 3650 genormt. In dieser Norm wird in vier Toleranzklassen unterschieden:

Klasse	Abweichung in µm
00	0,05 + 0,0001 * L
0	0,10 + 0,0002 * L
1	0,20 + 0,0004 * L
2	0,40 + 0,0008 * L
L = Blocklänge in mm

Weblinks

The Gauge Block Handbook Englisches Handbuch (PDF) zu Endmaßen vom National Institute of Standards and Technology (NIST)