Zařízení pro měření síly FCM RT – kalibrační stroj s nejistotou měření 0,1 %

Průmyslové zařízení pro měření síly od společnosti GTM je plně automatizované kalibrační zařízení pro přístroje na měření síly, jako jsou snímače síly a váhové buňky, s nejistotou měření ≤ 0,1 % (k = 2), které přináší metrologickou přesnost do každodenní průmyslové praxe. Kombinuje osvědčený rám zkušebního stroje pro testování materiálů s referenčními snímači síly GTM a automatizačním systémem WebForceManager. Tímto způsobem kalibrační stroj překlenuje mezeru mezi klasickými laboratorními referenčními stroji a univerzálními zkušebními stroji v oblasti zajištění kvality a výroby.

Tento systém je vhodný pro kalibrační laboratoře, oddělení zajištění kvality a výrobní prostředí, která chtějí provádět kalibrace interně, reprodukovatelně a s prokazatelnou sledovatelností. Mezi typické uživatele patří mimo jiné automobilový průmysl, železniční průmysl, energetika, strojírenství a výstavba zařízení, jakož i výrobci snímačů síly a váhových čidel.

Zařízení pro měření síly dosahuje v závislosti na provedení relativní rozšířené nejistoty měření ≤ 0,1 % (k = 2) pro všechny generované síly. Dostupné jmenovité zatížení rámu je v současné době 20, 50, 100 a 250 kN, další jmenovitá zatížení jsou k dispozici na vyžádání. Referenční snímače pokrývají – v závislosti na požadované nejistotě měření – měřicí rozsahy typicky v rozmezí 0,5–100 % resp. 5–100 % jmenovitého rozsahu.

Kalibrace pomocí zařízení pro měření síly lze provádět plně automaticky v souladu s běžnými normami a směrnicemi, jako jsou DIN EN ISO 376, ASTM E74 a DKD-R 3-3. Příslušné zatěžovací stupně, cykly a postupy jsou uloženy v programu WebForceManager a jsou reprodukovatelně prováděny.

S kalibračním zařízením lze v praxi, v závislosti na konfiguraci, testovaných vzorcích a postupech, realisticky provést přibližně dvě kompletní kalibrace podle normy ISO 376 za den (tažení a tlak). Skutečný počet kalibrací za den se může lišit v závislosti na postupu. Pokud chcete provádět kalibrace podle normy DKD-R 3-3 postup B, je možné provést i více než dvě kompletní kalibrace denně. Díky automatizovaným procesům a nočním sekvencím lze kalibrace naplánovat tak, aby měřicí přístroje zůstaly během dne k dispozici a měřicí časy byly optimálně využity.

Řízení zařízení pro měření síly je založeno na komponentách společnosti Beckhoff a průmyslovém PC s PLC v rozvaděči. Ovládání měřicího zařízení probíhá prostřednictvím webového rozhraní WebForceManager založeného na prohlížeči. Obsluha definuje makra nebo kalibrační programy, které se následně spouštějí plně automaticky, včetně přivedení zátěže, dob udržování a sběru dat. Pro rychlé kontroly je navíc k dispozici ruční režim s naváděcími jednotlivými příkazy. 

Pro dodržení specifikované nejistoty měření zařízení pro měření síly se doporučuje laboratorní prostředí s teplotou 21 ± 1 °C a relativní vlhkostí vzduchu 45 % ± 10 %. Napájení se obvykle provádí napětím 3 × 400 V ± 10 %, 50 Hz, N, PE při příkonu cca 3 kW. Rozměry rozvaděče jsou obvykle přibližně 800 × 550 mm při výšce cca 1300 mm. Základ a místo instalace kalibračního zařízení by měly být odolné proti vibracím a dimenzované pro hmotnost měřicího zařízení. 

Zařízení pro měření síly lze navrhnout s jedním, dvěma nebo třemi měřicími rozsahy. Jednozónové varianty se hodí pro výrobu velkého počtu stejných snímačů, třízónové varianty pro kalibrační laboratoře a oddělení zajištění kvality s mnoha různými zkoušenými vzorky a jmenovitými zatíženími. Základem návrhu jsou vždy nejmenší a největší požadovaná měřicí síla a cílová nejistota měření; další jmenovité zatížení a speciální provedení prověřuje společnost GTM na vyžádání. 

Ano, společnost GTM nabízí pro zařízení na měření síly akreditovanou kalibraci přímo na místě podle normy DIN EN ISO/IEC 17025, a to bez nutnosti demontáže a přepravy zařízení. To zkracuje prostoje a zajišťuje, že celá měřicí řetězec zůstává sledovatelná, zatímco je měřicí zařízení posuzováno v jeho skutečné provozní situaci. 

Rám zkušebního stroje pro měření síly pochází ze sériové výroby předního evropského výrobce zkušebních strojů a je optimalizován z hlediska tuhosti a vyrovnání. Zajišťuje čistě axiální, staticky určený tok síly a minimalizuje rušivé vlivy, jako jsou ohybové momenty nebo napětí – což je klíčový předpoklad pro reprodukovatelné a přesné kalibrace. Traverza poháněná vřetenem navíc umožňuje krátké doby přepínání zátěže a plynulý, kontrolovaný provoz kalibračního stroje. 

Referenční snímače síly GTM v měřicím zařízení jsou konstrukčně navrženy tak, aby byly zatěžovány pouze v jednom směru, a to nezávisle na směru síly působící na kalibrovaný objekt. Tím se výrazně snižují remanenční jevy a směrové chyby, zatímco stabilita a opakovatelnost se zvyšují. Snímače zůstávají pevně zabudovány a připojeny v měřicím zařízení, během provozu není nutné je vyměňovat a jsou kdykoli připraveny k použití. Tímto způsobem se minimalizují časy přípravy, chyby při montáži a nastavování parametrů a doby zahřívání měřicí techniky síly. 

Referenční snímače zařízení pro měření síly jsou počátečně kalibrovány podle speciálního postupu GTM (GTM-RL-003) v několika montážních polohách, rozsazích a zatěžovacích stupních. Z těchto údajů se odvozují korekce mimo jiné pro linearitu a hysterezi, které se ukládají do řídicího systému. WebForceManager je při provozu automaticky zohledňuje. Měřicí zařízení přesně vyvíjí požadované úrovně síly, takže odpadá nutnost dodatečných korekcí naměřených hodnot, které jsou náchylné k chybám. 

Zařízení pro měření síly podporuje všechny běžně dostupné měřicí zesilovače. Připojení probíhá prostřednictvím GTM-MeasurementServeru, který sdružuje digitální komunikaci se zesilovači a je pravidelně rozšiřován o další zařízení. Jakmile jsou k dispozici aktualizace, může je obsluha snadno nainstalovat.