VDI VDE 2646-2006 Torque measuring devices - Minimum requirements in calibrations.pdf

1、VEREINDEUTSCHERINGENIEUREVERBAND DERELEKTROTECHNIKELEKTRONIKINFORMATIONSTECHNIKDrehmomentmessgerteMindestanforderungen an KalibrierungenTorque measuring devicesMinimum requirements in calibrationsVDI/VDE 2646Ausg. deutsch/englischIssue German/EnglishVDI/VDE-Handbuch Mess- und Automatisierungstechnik

2、, Band 2: Fertigungstechnisches MessenVDI/VDE-Handbuch Mikro- und FeinwerktechnikVDI-Handbuch Betriebstechnik, Teil 3VDI/VDE-RICHTLINIENICS 19.060Februar 2006February 2006Inhalt SeiteVorbemerkung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Zweck und Geltungsbereich . . . . . . . . . . 32 Begriffe und D

3、efinitionen . . . . . . . . . . . 32.1 Definition Messgert und Werk-zeug . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32.2 Formelzeichen . . . . . . . . . . . . . . . 43 Normative Verweisungen. . . . . . . . . . . . 54 Merkmale der Drehmomentmess-kette . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54.1 B

4、eschreibung und Kennzeichnung derDrehmomentmesskette . . . . . . . . . . . 54.2 Drehmomenteinleitung . . . . . . . . . . . 64.3 Messung des Drehmomentes ber dieVerformung . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 Kalibrierung der Drehmomentmesskette . . . 75.1 Allgemeine Anforderungen. . . . . . . . . 75

5、.2 Auflsung des Anzeigegertes . . . . . . . 75.3 Vorbereitung der Kalibrierung . . . . . . . 85.4 Durchfhrung der Kalibrierung. . . . . . . 86 Klassifizierung . . . . . . . . . . . . . . . . . 137 Kalibrierschein . . . . . . . . . . . . . . . . . 138 Bestimmung der Messunsicherheit . . . . . . 148.1

6、 Beispiel fr das Modell der Messunsicherheit . . . . . . . . . . . . . . 158.2 Messunsicherheitsbudget . . . . . . . . . . 16Anhang Anwendung von Drehmoment-messgerten fr Wechseldrehmoment-messungen . . . . . . . . . . . . . . . . 18Schrifttum. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20Vervielflti

7、gung auchfr innerbetriebliche Zwecke nicht gestattet / Reproduction even for internal use not permittedDie deutsche Version dieser Richtlinie ist verbindlich. No guarantee can be given with respect to the English transla-tion. The German version of this guideline shall be taken asauthoritative.VDI/V

8、DE-Gesellschaft Mess- und Automatisierungstechnik (GMA)Fachausschuss Sensoren und Systeme zur Drehmoment- und DrehwinkelmessungFrhere Ausgabe: 11.04 Entwurf,deutschFormer edition: 11/04 Draft, in German onlyZu beziehen durch / Available at Beuth Verlag GmbH, 10772 Berlin Alle Rechte vorbehalten / Al

9、l rights reserved Verein Deutscher Ingenieure,Dsseldorf 2006Contents PagePreliminary note . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Objective and scope . . . . . . . . . . . . . . 32Terms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32.1 Definition of measurement deviceand tool . . . . . . . . . . . . .

10、 . . . . . . 32.2 Symbols . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 Normative references . . . . . . . . . . . . . 54 Characteristics of thetorque measuring chain . . . . . . . . . . . . 54.1 Description and marking of thetorque measuring chain. . . . . . . . . . . 54.2 Lead-in of the torque . . . . .

11、. . . . . . . 64.3 Torque measurement by deformation. . . . . . . . . . . . . . . . . 65 Calibration of the torque measuring chain . . 75.1 General requirements. . . . . . . . . . . . 75.2 Resolution of the measuring device . . . . 75.3 Preparing the calibration . . . . . . . . . . 85.4 Calibration

12、process . . . . . . . . . . . . . 86 Classification . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137 Calibration certificate . . . . . . . . . . . . . 138 Determination of the measuring uncertainty . 148.1 Example of a measuring uncertainty model . . . . . . . . . . . . . 158.2 Measuring uncertainty budget .

13、 . . . . . . 16Annex Application of torque measuringdevices for alternating torque measurements . . . . . . . . . . . . . . 18Bibliography . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure, Ds

14、seldorf 2006 2 VDI/VDE 2646VorbemerkungIn der Gesellschaft Mess- und Automatisierungstech-nik (GMA) im VDI erarbeiten Fachleute aus Wissen-schaft, Industrie und Verwaltung in freiwilligerSelbstverantwortung VDI/VDE-Richtlinien. Diesebeschreiben den Stand der Technik bzw. den Standder Wissenschaft in

15、 der Bundesrepublik Deutschlandund dienen als Entscheidungshilfen in der Industrie.Die Arbeitsergebnisse der GMA flieen ferner als ge-meinsamer deutscher Standpunkt in die europischetechnische Regelsetzung bei CEN (Europisches Ko-mitee fr Normung) und in die internationale techni-sche Regelsetzung b

16、ei ISO (Internationale Organisa-tion fr Normung) ein.Die Richtlinien werden zunchst als Entwurf verf-fentlicht. In der Fachpresse erhalten alle interessier-ten Kreise die Mglichkeit, sich an einem ffentli-chen Einspruchsverfahren zu beteiligen. Durch die-ses Verfahren wird sichergestellt, dass unter

17、schiedli-che Meinungen vor Verffentlichung der endgltigenFassung bercksichtigt werden knnen.Im Fachausschuss Sensoren und Systeme der Dreh-moment- und Drehwinkelmessung“ beraten Fach-leute aus Forschung und Industrie auf nationaler undinternationaler Ebene Verfahren und Vorgehenswei-sen zur berwachu

18、ng und Kalibrierung von Senso-ren. Die Ergebnisse der Beratung flieen als techni-sche Regel in VDI/VDE-Richtlinien ein. Grundlage fr alle Laborarbeiten ist und bleibt dieDIN EN ISO/IEC 17025, auf die sich u.a. auch dieISO/TS 16949 beruft.Die nachfolgend aufgefhrten Richtlinien zur Dreh-moment- und D

19、rehwinkelmessung sind bereits er-schienen oder sind in Vorbereitung:VDI/VDE 2646 Drehmomentmessgerte; Min-destanforderungen an KalibrierungenVDI/VDE 2647 Sensoren fr Schraubsysteme;Anweisungen zur dynamischen Prfung vonWerkzeugen in Anlehnung an ISO 5393VDI/VDE 2648 Blatt 1 Sensoren und Messsys-teme

20、 fr die Drehwinkelmessung; Anweisungenfr die rckgefhrte Kalibrierung; Grundlagenund Begriffe (in Vorbereitung)VDI/VDE 2648 Blatt 2 Sensoren und Messsys-teme fr die Drehwinkelmessung; Anweisungenfr die rckgefhrte Kalibrierung; Direkt mes-sende Drehwinkelmesssysteme (in Vorbereitung)VDI/VDE 2648 Blatt

21、 3 Sensoren und Messsys-teme fr die Drehwinkelmessung; Anweisungenfr die rckgefhrte Kalibrierung; Indirekt mes-sende Drehwinkelmesssysteme (in Vorbereitung)VDI/VDE 2648 Blatt 4 Sensoren und Messsys-teme fr die Drehwinkelmessung; AnweisungenPreliminary noteSpecialists in science, industry and adminis

22、tration inthe Society for Measurement and Automatic Control(GMA) in the VDI acquire VDI/VDE guidelines inpersonal responsibility. These guidelines describe thestate of technical and scientific knowledge in the Fed-eral Republic of Germany and serve as a decisionguidance in the industry. The results

23、of the GMA, asthe common German position, flow into the Euro-pean setting of technical directives at the CEN (Euro-pean Committee for Standardization) and into the in-ternational setting of technical directives at the ISO(International Organization for Standardization).At first, drafts of these dire

24、ctives are published. In thetechnical press all interested circles get the possibilityto take part in public opposition proceedings. Thisprocedure guarantees that different opinions can betaken into account before the final version is pub-lished.In the technical committee “Transducers and Systemsof

25、Torque Measurement and Measurement of Angle”specialists in research and industry deliberate onmethods and procedures for monitoring and calibra-tion of sensors at national and international level. Thedeliberation results flow into the VDI/VDE guide-lines as technical rule. The basis for all laborato

26、ry work is and remains theDIN EN ISO/IEC 17025, to which, among others, theISO/TS 16949 refers.The guidelines for torque measurement and measure-ment of angle listed below have already been pub-lished or are in preparation.VDI/VDE 2646 Torque measurement devices;Minimum calibration requirementsVDI/V

27、DE 2647 Transducers for nutrunning sys-tems; Guidelines for dynamic checking of toolsaccording to ISO 5393VDI/VDE 2648, Part 1 Transducers and measur-ing systems for measurement of angle; Instruc-tions for traceable calibration; Fundamentals andterms (in preparation)VDI/VDE 2648, Part 2 Transducers

28、and measur-ing systems for measurement of angle; Instruc-tions for traceable calibration; Direct measure an-gle measuring systems (in preparation)VDI/VDE 2648, Part 3 Transducers and measur-ing systems for measurement of angle; Instruc-tions for traceable calibration; Indirect measureangle measuring

29、 systems (in preparation)VDI/VDE 2648, Part 4 Transducers and measur-ing systems for measurement of angle; Instruc-B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure, Dsseldorf 2006 VDI/VDE 2646 3 zur Ermittlung der Messunsicherhei

30、t (in Vorberei-tung)1 Zweck und GeltungsbereichDie vorliegende Richtlinie gilt allgemein fr Dreh-momentmessgerte, bei denen das Drehmomentdurch Messung der elastischen Formnderung einesVerformungskrpers oder einer dem Drehmomentproportionalen Messgre definiert wird.Diese Richtlinie gilt fr die stufe

31、nweise (statische)und kontinuierliche (quasistatische) Kalibrierung vonDrehmomentmessgerten. Gegenstand sind unter an-derem Drehmomentmessgerte fr die statische Kali-brierung von Prfeinrichtungen und Drehmoment-messgerte fr allgemeine Anwendungen (z.B. alsDrehmomentsensoren in Montageschraubern oder

32、Drehmomentaufnehmer in Prfstnden). Es werdenVerfahren zur Kalibrierung (auch so genannte Werks-kalibrierungen) und zur Bestimmung der Messunsi-cherheit gegeben.Anmerkung: Bei integrierten Sensoren (z.B. in Montageschrau-bern eingebaute Sensoren) sind nur die Sensoren selbst im Rahmendieser Richtlini

33、e abgedeckt. Zur berprfung des Schraubgertesbzw. der Schraubspindel wird eine Maschinenfhigkeitsuntersu-chung empfohlen. Siehe hierzu auch Abschnitt 2.1.Die stufenweise Kalibrierung ist eine rein statischeBelastung des Kalibriergegenstandes. Dabei sind ge-eignete Belastungszeiten fr jede Stufe einzu

34、halten,um den Kriecheffekten des KalibriergegenstandesRechnung zu tragen.Bei kontinuierlicher Kalibrierung wird der Kalibrier-gegenstand mit einer stetig vernderlichen Belastungbeaufschlagt. Die Belastungsgeschwindigkeit ist sozu whlen, dass das Kalibrierergebnis durch dynami-sche Effekte nicht beei

35、ntrchtigt wird.Da die Wahl des Kalibrierverfahrens, der Haltezeitenund/oder der Belastungsgeschwindigkeit von der Artder Anwendung des Kalibriergegenstandes abhngt,fllt diese Auswahl in die Verantwortung der Anwen-der dieser Richtlinie.2 Begriffe und Definitionen2.1 Definition Messgert und WerkzeugM

36、essgertEin Messgert im Sinne dieser Richtlinie wird defi-niert als ein Messsystem, bestehend aus einem Mess-grenaufnehmer (auch kurz Aufnehmer), einemMesskabel oder anderen Messwertbertragungssys-temen und einem Messverstrker mit Anzeige (voll-stndige Messkette), welches zur Gegenmessung vonMaschine

37、n und Prozessen verwendet wird. Fr dieBeurteilung eines Messgertes ist eine Kalibrierungtions for the determination of the measuring un-certainty (in preparation)1 Objective and scopeThe present guideline is generally applicable fortorque measurement devices, the torque of which isdefined by measuri

38、ng of the elastic form change of adeformation body or a measured variable which is inproportion to the torque.This guideline is applicable for the progressive(static) and continuous (quasi-static) calibration oftorque measurement devices. Among other things,torque measurement devices for the static

39、calibrationof test equipment and torque measurement devicesfor general applications (e.g. as torque sensors inpower screwdrivers or torque transducers in testbenches) are the subject. Procedures for the calibra-tion (so-called work calibrations) and for the defini-tion of the measuring uncertainty a

40、re given.Note: For integrated sensors (e.g. sensors fitted in power screw-drivers) only the sensors themselves are covered by this guideline.For inspection of the screwdriver or the screw spindle a capabilitycheck of the machine is recommended. See also Section 2.1.The progressive calibration is a p

41、ure static loading ofthe object to be calibrated. Here the suitable load cy-cles for each step have to be kept in order to allow forcreep effects of the object to be calibrated.In case of the continuous calibration the object to becalibrated is charged with a continuously changedload. Choose a speed

42、 of load application, that ex-cludes the impairment of the calibration result be-cause of dynamic effects.As the choice of the calibration procedure, the holdtimes and/or the speed of load application depends onthe application of the object to be calibrated, the userof this guideline is responsible

43、for the choice.2 Terms2.1 Definition of measurement device and toolMeasurement deviceA measurement device in the meaning of this guide-line is defined as a measurement system, consistingof a measurement transducer (transducer in short), ameasuring cable or other systems for the transmissionof measur

44、ed values and a measuring amplifier withdisplay (complete measuring chain), which is usedfor counter-measurement of machines and processes.The evaluation of a measurement device requires theB55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08All rights reserved Verein Deutscher Ingen

45、ieure, Dsseldorf 2006 4 VDI/VDE 2646mit Angabe der Messunsicherheit erforderlich.WerkzeugEin Werkzeug im Sinne dieser Richtlinie wird defi-niert als eine Vorrichtung, die ein Drehmoment z.B.in eine Schraube einleitet. Diese ist mit einem inter-nen Messdatenerfassungssystem (z.B. Drehmoment-Messwerta

46、ufnehmer, Schraubersteuerung usw.) aus-gestattet, welches fr den Betrieb und die Datenerfas-sung verwendet wird. Fr die Beurteilung einesWerkzeuges wird eine statistische Auswertung z.B.in Form einer Maschinenfhigkeitsuntersuchungempfohlen.2.2 FormelzeichenFr die Anwendung dieser Norm gelten die in

47、Ta-belle 1 angegebenen Formelzeichen.Tabelle 1. Formelzeichen, Einheiten und BenennungenFormel-zeichenBenennung EinheitMnomNenndrehmoment N mMAMessbereichsanfangswert N mMEMessbereichsendwert N mMKKalibrierdrehmoment N mISNullsignal in vertikaler Lage vor Einbau AEI0Anzeige vor der Belastung inEinba

48、ustellungAEIfAnzeige nach der Entlastung inEinbaustellungAEI (MK) Anzeige bei zunehmendemKalibrierdrehmoment MKAEI(MK) Anzeige bei abnehmendem Kalibrierdrehmoment MKAEX (MK) um den Nullwert korrigierter Anzeige-wert bei zunehmendem Kalibrierdreh-moment MKAEX (MK) um den Nullwert korrigierter Anzeige

49、-wert bei abnehmendem Kalibrierdreh-moment MKAEYa(MK) berechneter Anzeigewert aus der InterpolationsgleichungAEY Kalibrierergebnis AEb(MK) Spannweite in verschiedenen Einbau-stellungen (Vergleichsprzision) beim Kalibrierdrehmoment MKAEb(MK) Spannweite in gleicher Einbaustellung (Wiederholprzision) beim Kalibrier-drehmoment MKAEfa(MK) Interpolationsabweichung beim Kalibrierdrehmoment MKAEfq(MK) Anzeigeabweichung beimKalibrierdrehmoment MKAEf0Abweichung des Nullsi