Verifizierung von Wegmesssystemen

Welche Normen bestehen für die Verifizierung von Wegmesssystemen?

In Europa führt Instron® Weg-Kalibrierungen nach eigenen, UKAS-akkreditierten Verfahren durch, die hoch genaue Messungen und umfassende Zertifizierung gewährleisten. Für Nordamerika wurde im März 2005 die ASTM E 2309 Standard Practices for Verification of Displacement Measuring Systems and Devices Used In Material Testing Machines veröffentlicht. Instron ist durch das NVLAP für die Verifizierung von Wegmesssystemen in Übereinstimmung mit ASTM E 2309 und ISO/IEC 17025 akkreditiert (Laborcode 200301-0). Dazu werden Messnormale eingesetzt, die auf NIST rückführbar sind.

Muss ein Wegmesssystem verifiziert werden?

Der Nutzen einer Verifizierung des Wegmesssystems ist vom Einsatz und der Anwendung Ihres Prüfsystems abhängig. Das Wegmesssystem Ihrer Prüfmaschine sollte kalibriert werden, wenn Folgendes gegeben ist:

  • Der Wegmesswert ist bei Ihrer Anwendung ein kritischer Faktor und wird als Prüfergebnis aufgezeichnet.
  • Der Traversenweg wird in Fällen, in denen die Verwendung eines Dehnungsaufnehmers unpraktikabel oder unmöglich ist, zur Dehnungsmessung herangezogen.
  • Der Traversenweg wird zur Wegmessung an einer Probe oder einem Bauteil herangezogen wird;
  • Sie müssen sicher sein, dass der gemessene Weg und/oder die Traversen-/Zylinderposition korrekt und wiederholbar sind.
  • Die bei servohydraulischen Systemen verwendeten Induktivwegaufnehmer sind häufig über Ihren Messbereich hinweg nicht linear.
  • Weg- oder Positionsmesswerte sind für die Steuerung Ihres Systems kritisch und können einen Einfluss auf die Sicherheit von Bediener oder Prüfobjekt haben.

Wo sind die Beschränkungen?

Für die genaue Messung der Probendehnung unter Last ist der Einsatz von Dehnungsaufnehmern häufig die beste Lösung.

Die standardmäßige Verifizierung von Wegmessungen erfolgt ohne Last. Eine Weg-Verifizierung ohne Last zeigt, dass der Aufnehmer und die zugehörige Elektronik und Software ordnungsgemäß funktionieren und präzise Messungen durchführen können. Vorsicht ist jedoch geboten, wenn ohne Last gewonnene Messdaten mit Wegmessdaten verglichen werden, die unter Last erfasst wurden. Bei einer Prüfung mit Last gibt es neben dem durch die Probe bedingten Weg mehrere potentielle Ursachen für einen gemessenen Weg, und deshalb sind Daten, die ohne Last gewonnen wurden, nicht immer direkt vergleichbar mit dem an der Probe gemessenen Ist-Weg.

Typische Faktoren, die Unterschiede zwischen Wegmesswerten ohne Last und solchen, die unter Last gemessen wurden, beeinflussen sind:

  • Bei Spindelmaschinen: Durchbiegung von Traverse, Spindel und Kraftaufnehmer, Steifigkeit oder Spiel von Getriebe oder Antriebsriemen, Durchbiegung von Spannzeug oder Spannvorrichtung, Interaktion zwischen Probe und Spannzeug und Durchbiegung von Lager und Antriebsmutter.
  • Bei servohydraulischen Maschinen: Durchbiegung von Traverse, Säule und Kraftaufnehmer, Durchbiegung von Spannzeug oder Spannvorrichtung, Interaktion zwischen Probe und Spannzeug, Durchbiegung von Kolbenstange und Zylindergehäuse und Kompressibilität des Öls.

Voraussetzung für eine Verifizierung der Leistungsfähigkeit unter Last ist eine korrekte Wegkalibrierung ohne Last. Eine ungenügende Genauigkeit ohne Last bedeutet zwangsweise eine schlechte Genauigkeit unter Last.

Verwendung der Traversenweg-Messwerte

Prüfungen bei niedrigen Kräften und/oder hohen Dehnungen: Unter diesen Bedingungen ist die Verwendung der Traversenweg-Messwerte in der Regel am unproblematischsten, sofern es sich um einen hochwertigen Prüfrahmen handelt und dieser in gutem Zustand ist. Durchbiegungen, die nicht von der Probe herrühren, sollten entweder vorausberechnet oder gemessen werden, und dann zu den Genauigkeitsanforderungen der Anwendung in Relation gesetzt werden.

Prüfungen bei höheren Kräften oder niedrigen Dehnungen: Die Wegmesswerte können verwendbar sein, wenn beachtet wird, was die Daten bedeuten und welche Beziehung zur Durchbiegung der Probe besteht. Der Einsatz eines Dehnungsaufnehmers ist in der Regel empfehlenswert.

Prüfung mit Korrektur der Nachgiebigkeit des Prüfrahmens: Manche Materialprüfsoftwarepakete bieten diese Funktion, bei der nicht von der Probe ausgehende Durchbiegungen vom Wegmesswert abgezogen werden. Dies ermöglicht in vielen Fällen je nach Prüfbedingungen und Qualität des Prüfrahmens eine sehr gute Näherung der Dehnung. Damit dieses Verfahren eingesetzt werden kann, sollte zunächst das Wegmesssystem verifiziert werden.

Wenn die Messung der Ist-Dehnung an der Probe ein kritischer Faktor ist: In diesen Fällen ist normalerweise ein Dehnungsaufnehmer erforderlich.

Spezifikationen und Beschreibung

Die Standardverifizierung umfasst zehn Datenpunkte innerhalb des vom Kunden spezifizierten Bereichs. Die gemessene Traversen- oder Zylinderposition wird mit den Werten eines Wegmesssystems verglichen, dessen Kalibrierung direkt auf NPL rückführbar ist. Dieses Normal wird an der Maschine befestigt, der Techniker liest die ausgegebenen Daten ab und gibt diese in die vom Instron-Servicetechniker verwendete Software ein.

Wie kann ich die Effizienz der Kalibrierabläufe in meinem Labor verbessern?

Instron kann Ihnen das Leben ein bisschen einfacher machen. Wir speichern alle Daten zu Ihrer Prüfausrüstung und Ihrem Werk in unserer Datenbank. So können wir Kalibrierfristen (die von Ihnen vorgegeben werden) verfolgen und für die zeitgerechte Nachkalibrierung einen für Sie günstigen Termin vereinbaren. Nach Abschluss der Verifizierung kann der Instron-Techniker den Kalibrierschein und den Prüfbericht vor Ort ausdrucken, noch bevor er Ihr Werk verlässt. Daten und Kalibrierscheine werden von uns in einer sicheren Datenbank elektronisch gespeichert und können bei Bedarf wieder abgerufen werden. Die gut ausgebildeten Instron-Kalibriertechniker kennen Ihr Prüfsystem. Sie können potentielle Probleme frühzeitig erkennen, vorbeugende Wartung durchführen, und sind mit dem ordnungsgemäßen Einsatz und der Handhabung Ihres Systems vertraut.