Kalibrieren Kalibrieren mit hochgenauen Kraft- und Drehmomentnormalen

Der Einsatz hochgenauer Kraft- und Drehmomentnormale vereinfacht und beschleunigt das Kalibrierung von Mess- und Prüfsystemen in der Fertigung deutlich.

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SYSTEC Ges. f. Automatisierung, Systeme + Technische Dokumentation mbH

Ein häufiges Problem bei der Kalibrierung von Prüfsystemen in der Fertigung besteht im hohen Zeitaufwand, eine fachgerechte Kalibrierung durchzuführen. Nicht selten müssen hierfür Sensoren ausgebaut und an den Hersteller geschickt werden. Dies birgt weitere Gefahren, das Messsystem unbemerkt zu beschädigen.

Viele Faktoren beeinflussen das Kalibriererlebnis

Das aufwendige Kalibrieren beim Hersteller lässt sich nur durch die Kalibrierung des Messsystems vor Ort, am besten direkt in der Anlage vermeiden. Dazu ist es notwendig, das Messsystem mit einer zeitlich und örtlich konstanten Referenz zu vergleichen. In der Messtechnik spricht man hier von einem Normal. Diese Art der Kalibrierung kann etwa bei Kraftmesssystemen mit kalibrierten Normgewichten durchgeführt werden. Allerdings kann mit Normgewichten stets lediglich in senkrechter Richtung kalibriert werden, sofern keine Umlenkmechaniken zum Einsatz kommen. Zudem können viele Faktoren das Kalibrierergebnis beeinflussen.

Aus diesen Gründen wurden bei der Systec GmbH kompakte Normale entwickelt, die Drehmomente und Kräfte hochgenau verkörpern. Das Besondere an diesen Normalen: Die zu kalibrierenden Messgeräten müssen nicht umgebaut werden, da die Normale über die gleichen mechanischen Schnittstellen verfügen wie die zu prüfenden Produkte. Ein Beispiel für die Kalibrierung eines Kraftmesssytems, das die Betätigungskräfte von Drucktasten erfasst, ist das Tastenhaptiknormal THN 16 von Systec. Im Vergleich zu Normgewichten, die an den Kraftsensor des Kraftmesssystems gehängt werden müssen, reicht es aus, das Tastenhaptiknormal statt des Prüflings unter dem Messsystem zu platzieren. Der anschließende Kalibriervorgang unterscheidet sich somit nicht von einer Messung eines normalen Prüflings. Das bei der Kalibrierung ermittelte Messergebnis lässt sich mit den Vorgabewerten des Tastenhaptiknormals THN 16 vergleichen und ermöglicht so die Beurteilung des Messgeräts.

Kalibrierung wird dem tatsächlichen Prüfablauf gerechter

Der durch das Normal verkörperte Kraftverlauf kann werksseitig dem des Prüflings nachempfunden werden und ermöglicht dadurch eine Kalibrierung, die dem tatsächlichen Prüfablauf gerechter wird als eine reine statische Kalibrierung mit einer festen Anzahl an Gewichten. Im Kraft-Weg-Diagramm des Tastenhaptiknormals entspricht der Knick der beim Drücken von Tasten fühlbaren Schaltschwelle, die das haptische Feedback des Tasters für den Schaltpunkt abbildet.

Eine weitere Notwendigkeit für kompakte Kraft- und Drehmomentnormale ergeben sich aus der Durchführung von Prüfmittelfähigkeitsanalysen (PMFU), etwa gemäß dem Leitfaden zum „Fähigkeitsnachweis von Messsystemen“. Bei der PMFU werden anhand von Wiederholungsmessungen an einem Normal die Standardabweichung und die systematische Messabweichung des Messsystems ermittelt und aus diesen bestimmte Kenngrößen abgeleitet. Entscheidend für eine belastbare Analyse sind dabei die Normale, die eine höhere Genauigkeit aufweisen sollten als das betrachtete Messsystem.

Gemeinsame Referenz für Lieferanten und Kunden

Einige Unternehmen setzen seit Jahren Kraft- und Drehmomentnormale der Firma Systec ein, um eine gute Vergleichbarkeit der Messsysteme in der Produktion und im Labor zu erreichen, und um Zeit bei der Produktion zu sparen. Zudem eignen sich Normale hervorragend als gemeinsame Referenz für Lieferanten und Kunden. Ein wichtiger Aspekt der für Industrie 4.0 notwendigen Möglichkeit der Selbstdiagnose und Selbstkalibrierung moderner Produktionssysteme kann durch kompakte Kraft- und Drehmomentnormale bedient werden.

Neben den hier vorgestellten Größen Kraft und Drehmoment wird bereits an kompakten Normalen für andere in der Zukunft immer wichtigeren Größen gearbeitet, wie Beschleunigungen für die Vibrationsmessung oder die Leuchtdichte bei der Vermessung von Bedienanzeigen. Die Selbstkalibrierung kann entweder durch Erkennen einer Drift der Messgrößen oder in festgelegten regelmäßigen Kalibrierintervallen ausgelöst werden. Durch die Automatisierung der Kalibrierung sind rein theoretisch auch Kalibrierungen der Messsysteme vor jeder Prüfung möglich, wodurch sich neue Möglichkeiten für die Prüfmittelüberwachung ergeben. (jv)

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