Längenprüftechnik im Technikunterricht. Konstruktionsaufgabe eines Messschiebers

Inhaltsverzeichnis

1. Sachanalyse
1.1. Mess- und Prüftechnik
1.2. Ausgewählte Längenprüfmittel
1.2.1. Messschieber
1.2.2. Bügelmessschraube
1.2.3. Messuhren
2.2.4 Parallelendmaße

2. Didaktische Reflexion
2.1. Einordnung in den Bildungsplan ´04
2.2. Einbettung der Stunde in die Unterrichtseinheit
2.3. Bedeutung des Themas für die Schüler/innen
2.4. Exemplarität und didaktische Reduktion
2.5. Aufgabenanalyse und mögliche Schwierigkeiten

3. Kompetenzerwerb/ Lernziele
3.1. Übergeordnete Kompetenzen / Ziele
3.2. Fachlich- Methodische Lernziele
3.3. Soziale Lernziele
3.4. Personale Lernziele

4. Methodische Reflexion
4.1. Artikulation des Unterrichts
4.1.1. Begrüßung/ Einstieg
4.1.2. Überleitung I
4.1.3. Erarbeitungsphase/ Übungsphase
4.1.4. Ergebnissicherung
4.1.5 Abschluss
4.1.6. Praktisches Arbeiten/ Puffer
4.2. Methoden und Sozialformen
4.2.1. Einzelarbeit
4.2.2. Der Lehrgang
4.3. Medien
4.3.1. Der Visualizer
4.4. Alternativen

5. Verlaufsplan & Anlagen

6. Literaturverzeichnis

1. Sachanalyse

1.1. Mess- und Prüftechnik

Befasst sich die Messtechnik mit Geräten und Methoden zur Bestimmung physikalischer Größen wie beispielsweise Länge, Masse, Druck, Zeit, usw., werden beim Prüfen vorhandene Merkmale von Produkten wie Maß, Form oder Oberflächengüte mit den geforderten Eigenschaften verglichen. Die Fachliteratur unterscheidet dabei zwischen subjektiven Prüfverfahren und objektiven Prüfverfahren. Während das Erstgenannte über die Sinneswahrnehmung des Prüfers ohne Hilfsgeräte stattfindet (Sicht- und Tastprüfung), erfolgt die objektive Prüfung mit Prüfmitteln, d.h. mit Messgeräten und Lehren. Im Gegensatz zum Messen mit Messgeräten, erhält man beim Messen mit Lehren keinen Messwert. Man stellt lediglich fest, ob der Prüfgegenstand Gut oder Ausschuss ist. Die in der Mess- und Prüftechnik eingesetzten Prüfmittel werden in drei Gruppen unterteilt: Messgeräte, Lehren und Hilfsmittel (vgl. Abb. 1).¹

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb.1: Prüfmittel

Quelle: Dillinger 2008, S. 10

1.2. Ausgewählte Längenprüfmittel

1.2.1. Messschieber

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb.2: Taschenmessschieber mit Zwanzigstel-Nonius

Im Metallgewerbe sind Messschieber (vgl. Abb. 2) wegen ihrer einfachen Handhabung beim Messen von Außen-, Innen- und Tiefenmaßen das am meisten verbreitete Messgerät. Der allgemein bekannte Tassenmessschieber, wie er auch in der Schule hauptsächlich verwendet wird, besteht aus einer Schiene mit Millimetereinteilung und einem beweglichen Messschenkel (Schieber) mit dem Nonius. Beim Ablesen betrachtet man zunächst den Nullstrich des Nonius. Links vom Nullstrich können die vollen Millimeter auf der Strichskala (Hauptskala) abgelesen werden, während man rechts vom Nullstrich die Zwanzigstel- oder Fünfzigstel-Millimeter auf dem Nonius abliest. Bei diesem genauen Ablesen der Dezimalstellen sucht man rechts vom Nullstrich den Teilstrich des Nonius aus, der sich mit einem Teilstrich der Strichskala am deutlichsten deckt.² Insgesamt gibt es fünf verschiedene Noniusarten (1/10 Nonius, 1/20 Nonius, 1/50 Nonius). Sie unterscheiden sich hauptsächlich an der Anzahl ihrer Teilstriche (10, 20, 50 Teile). Aufgrund unterschiedlicher Teilstrichabstände (1,9mm, 1,95mm, 0,98mm)³ ergibt sich die Ablesegenauigkeit (0,1mm, 0,05mm, 0,02mm). Es ist jedoch festzuhalten, dass bei einem 1/50 Nonius die Ablesegenauigkeit von (0,02mm) größer ist als die Genauigkeit, mit der ein Messschieber überhaupt messen kann (0,05mm).⁴ Des Weiteren ist anzumerken, dass hier ein Grenzwert bezüglich der Genauigkeit erreicht wird, da das menschliche Auge diese Teilung gerade noch wahrnehmen kann. Neben dem Taschenmessschieber gibt es noch Messschieber mit Rundskala und Digitalanzeigen. Diese zeichnen sich dadurch aus, dass die Anzeige schneller und sicherer abgelesen werden kann.

1.2.2. Bügelmessschraube

Messschrauben gibt es in vielen Bauarten. Ihre Maßverkörperung ist ein Gewinde, welches in der Regel eine Steigung von 0,5mm hat. Deshalb zeigt die Skalenhülse die vollen Umdrehungen der Messschraube in halben Millimetern an. Wenn sich beispielsweise die Messschraube um eine weitere halbe Umdrehung dreht, bedeutet dies, dass noch die Hälfte der Steigung von 0,5mm hinzukommt. Deshalb kann man die Bruchteile der Millimeter auf der Skalentrommel ablesen. Der Wert auf der Skalentrommel und auf der Skalenhülse müssen schließlich nur noch addiert werden.⁵

1.2.3. Messuhren

Messuhren werden üblicherweise in einen Messständer eingespannt und für Vergleichsmessungen eingesetzt. Zunächst werden dafür Parallelendmaße unter die Messuhr gestellt, die ca. 1/1000mm genau sind, und stellt anschließend die Messuhr auf Null. Zur Prüfung des Werkstücks stellt man nun dieses anstelle der Parallelendmaße unter die Messuhr und liest die Abweichung des Werkstückes von der Länge des Parallelendmaßes ab. Verschiebt man sein Werkstück auf dem Messtisch, kann man zugleich prüfen, ob die Oberfläche des Werkstückes eben ist.

2.2.4 Parallelendmaße

Parallelendmaße sind quaderförmige Blöcke aus Metall, die ein bestimmtes Maß sehr genau verkörpern. Die Endflächen von Parallelendmaßen sind so genau gearbeitet, dass sie aneinander haften, wenn sie angeschoben wurden. Durch das Zusammensetzen dieser Blöcke lässt sich jede Länge auf rund 1/1000mm genau erzeugen.

[...]

¹ Vgl. Dillinger 2008, S. 10

² Ebd., S. 19

³ Die hier genannten Teilstrichabstände beziehen sich auf den erweiterten 1/10 Nonius und den erweiterten 1/20 Nonius, da diese übelicherweise verwendet werden. Insbesondere an Schulen ist der erweiterte 1/10 Nonius verbreitet.

⁴ Vgl. Berufsförderungswerk Hamburg 2012

⁵ Vgl. Rapp 2012