Een krachtopnemer, dynamometer, load shackle of hydraulische vijzel geeft een getal in newton, kilonewton, kilogram of ton. Maar hoe weet u of dat getal klopt? Door gebruik, overbelasting, temperatuur en veroudering van rekstrookjes en elektronica kan een krachtmeetmiddel ongemerkt gaan afwijken. Een krachtkalibratie legt vast hoe groot die afwijking is en hoe betrouwbaar de meting nog is.
In dit artikel leest u wat een krachtkalibratie precies inhoudt, hoe de meting op een trek- of drukbank verloopt, welke normen een rol spelen en wat u op het certificaat terugvindt. Hoe wij dat in de praktijk doen, leest u op de dienstpagina krachtkalibratie in trek en druk.
Kalibreren is vergelijken
Kalibreren betekent niet bijstellen, maar vergelijken. Bij een krachtkalibratie wordt uw meetmiddel in dezelfde krachtlijn gezet als een referentie-krachtopnemer (transferstandaard) waarvan de afwijking en meetonzekerheid bekend zijn. Beide ondervinden exact dezelfde kracht. Het verschil tussen de aanwijzing van uw meetmiddel en de waarde van de referentie is de afwijking. Wordt daarna het meetmiddel bijgesteld, dan heet dat justeren; daarna volgt altijd een nieuwe meting.
De referentie-opnemer is zelf herleidbaar gekalibreerd, via een ononderbroken keten naar de nationale krachtstandaard. Daardoor is ook het resultaat op uw certificaat herleidbaar. De keten eindigt uiteindelijk bij massa en zwaartekracht: een krachtstandaard wordt gerealiseerd met nauwkeurig bekende massa's onder de lokale valversnelling. Hoe massa, gewicht en kracht samenhangen, leest u in massa, gewicht en kracht: wat is het verschil?
Trek en druk
Kracht heeft een richting. Een load shackle, kraanweger of trekkrachtmeter wordt in trek belast: het meetmiddel wordt uitgerekt. Een hydraulische vijzel, cilinder of drukopnemer onder een pers wordt in druk belast. Veel krachtopnemers en dynamometers kunnen beide. Omdat de vervorming van het meetlichaam in trek anders is dan in druk, wordt per richting apart gekalibreerd. Op een trekbank wordt het meetmiddel met trekstukken of een shackle tussen twee kruiskoppen gehangen; op een drukbank staat het tussen twee drukplaten.
Het bereik van de bank bepaalt wat mogelijk is. In ons krachtlaboratorium kalibreren wij in trek tot 500 kN (ca. 51 ton) en in druk tot 4.000 kN (ca. 408 ton). Per kalibratie kiezen wij de referentie-opnemer die bij het bereik van uw meetmiddel past, zodat de meetonzekerheid zo klein mogelijk blijft.
Belastingsstappen op en af
Een kalibratie bestaat uit een reeks belastingsstappen, gelijkmatig verdeeld over het bereik van het meetmiddel. Een eenvoudige controle gebruikt drie stappen, een uitgebreide kalibratie acht of meer. De kracht wordt stapsgewijs opgevoerd tot de maximale waarde en daarna in dezelfde stappen afgebouwd. Zo ontstaat per meetpunt een waarde bij oplopende en bij aflopende belasting.
Uit die reeks volgen de belangrijkste kenmerken van het meetmiddel:
- de afwijking per meetpunt ten opzichte van de referentie;
- de hysterese: het verschil tussen op- en afbelasten bij dezelfde kracht;
- de herhaalbaarheid: de spreiding tussen herhaalde series;
- de nulpuntsterugkeer na ontlasten.
Meer over deze begrippen leest u in hysterese en herhaalbaarheid bij krachtmetingen. Vóór de eigenlijke meting wordt het meetmiddel enkele keren tot de maximale kracht voorbelast, zodat het meetlichaam zich heeft gezet en de meting representatief is voor het gebruik.
Opnemer of complete meetketen
Een krachtopnemer levert een elektrisch signaal, meestal in mV/V. Pas de versterker of het display maakt daar een kracht van. U kunt de opnemer los laten kalibreren (het signaal wordt dan met een precisieversterker gemeten) of de complete meetketen: opnemer plus de uitlezing waarmee u in de praktijk werkt. Voor de meeste industriële toepassingen is de meetketen de meest logische keuze, omdat het certificaat dan geldt voor het getal dat u daadwerkelijk afleest. Wanneer welke optie past, leest u in loadcell kalibreren: sensor of complete meetketen?
Welke normen gelden?
Drie documenten komen bij krachtkalibratie steeds terug:
- ISO 376 beschrijft de kalibratie en klasse-indeling van krachtmeetmiddelen die worden gebruikt om trek- en drukbanken te verifiëren. Het is een strenge procedure met meerdere inbouwposities en een klasse-indeling in 00, 0,5, 1 en 2. Zie ISO 376 uitgelegd.
- ISO 7500-1 gaat over de verificatie van het krachtmeetsysteem van eenassige trek- en drukbanken zelf. Daarvoor is een referentiemiddel volgens ISO 376 nodig.
- EURAMET cg-4 is de Europese richtlijn voor het bepalen van de meetonzekerheid van krachtmetingen. Daarmee wordt de onzekerheid op het certificaat berekend.
Niet elke kalibratie is automatisch een ISO 376-kalibratie. Een dynamometer uit de hijstechniek of een krachtopnemer uit een pers vraagt meestal een kalibratie van de meetketen in de richting waarin u meet, met een helder certificaat. Een ISO 376-kalibratie is nodig als u met het meetmiddel zelf machines verifieert.
Wat staat er op het certificaat?
Een goed kalibratiecertificaat voor een krachtmeetmiddel vermeldt ten minste:
- de identificatie van het meetmiddel en, bij een meetketen, van de uitlezing;
- de richting (trek, druk of beide) en de gebruikte eenheid;
- alle meetpunten met de referentiewaarde, de aanwijzing en de afwijking;
- de meetonzekerheid, berekend volgens EURAMET cg-4;
- de gebruikte referentie-opnemer en de herleidbaarheid daarvan;
- de omgevingscondities tijdens de meting;
- waar van toepassing de klasse volgens ISO 376, en na justeren de waarden vóór en na.
Wat u vervolgens met die cijfers doet, bijvoorbeeld een correctie toepassen of een tolerantie bewaken, hangt af van uw toepassing. Hoe u een certificaat leest, staat in kalibratiecertificaat uitgelegd.
Hoe vaak kalibreren?
Geen wet schrijft een vaste termijn voor krachtmeetmiddelen voor; uw kwaliteitssysteem bepaalt het interval. Twaalf maanden is een gebruikelijk startpunt, korter bij zwaar gebruik en direct na een overbelasting, val of reparatie. Meer hierover in hoe vaak moet een krachtmeter worden gekalibreerd?
Samengevat
Krachtkalibratie is het vergelijken van uw meetmiddel met een herleidbare referentie-opnemer in dezelfde krachtlijn, in trek en/of druk, over een reeks belastingsstappen op en af. Het resultaat is een certificaat met afwijking, hysterese, herhaalbaarheid en meetonzekerheid, waarmee u aantoont dat uw krachtmetingen betrouwbaar zijn. Wilt u een krachtopnemer, dynamometer, load shackle of vijzel laten kalibreren? Bekijk de mogelijkheden bij krachtkalibratie in trek en druk.