22.11.2005
Im Mai 2005 begannen die ersten internationalen Schlüsselvergleiche (Key comparisons) auf dem Gebiet der Darstellung und Messung des Drehmomentes. Unter dem Dach des CIPM (Comité International des Poids et Mesures/International Committee for Weights and Measures) werden die besten Messeinrichtungen der Welt miteinander verglichen, um herauszufinden, wie gut diese übereinstimmen und ob die für diese Anlagen spezifizierten Messunsicherheiten plausibel sind.
Nachdem das Drehmoment seit etwa Mitte der 1990er Jahre in der Metrologie eine wesentlich stärkere Rolle spielt als noch einige Jahre zuvor, und in den letzten zehn Jahren eine ganze Reihe von neuen Normalmesseinrichtungen mit kleinsten relativen Messunsicherheiten von wenigen 10-5 weltweit entstanden ist, wurde es notwendig, die Eigenschaften dieser Einrichtungen messtechnisch auch im internationalen Maßstab abzusichern. Diesem Ziel dienen die im Mai 2005 gestarteten CIPM Key comparisons. Dabei sind im ersten Schritt zwei Vergleiche vereinbart worden: CCM.T-K1 bis 1 kN·m sowie CCM.T-K2 bis 20 kN·m. Im ersten Vergleich werden nur Anlagen mit Hebel-Masse-Systemen untersucht, bei denen der Hebel luftgelagert ist oder elastische Festlager (Gelenke) zum Einsatz kommen. Solche Einrichtungen befinden sich in Amerika (INMETRO-Brasilien, CENAM-Mexiko), Asien (NMIJ-Japan, KRISS-Korea) und Europa (PTB-Deutschland, METAS-Schweiz, CEM-Spanien und NPL-Großbritannien). Der zweite Vergleich umfasst dagegen wegen der deutlich kleineren Anzahl weltweit verfügbarer Messeinrichtungen mit Hebel-Masse-Systemen auch Anlagen nach dem Referenzprinzip. Das sind Einrichtungen, in denen ein kalibrierter Drehmomentaufnehmer als Referenz eingesetzt wird. Teilnehmer sind hier SMERI (China), PTB (Deutschland) und NMIJ (Japan) mit Normalmesseinrichtung mit direkter Massewirkung bzw. MIKES-RAUTE (Finnland), LNE (Frankreich) und CENAM (Mexiko) mit Referenzanlagen.
Die PTB hat auf dem Gebiet der Drehmomentdarstellung und -messung von Anfang an eine Vorreiterrolle gespielt und mit entsprechend großem Forschungsaufwand verschiedenste Einflussgrößen untersucht sowie umfangreiche Erfahrungen gesammelt. Deshalb wurde die Arbeitsgruppe 1.22 "Darstellung Drehmoment" der PTB auch gebeten, die Rolle des Pilotlabors zu übernehmen. Der Ablauf der Messungen richtet sich dabei nach dem bereits in der Kraftmessung erfolgreich erprobten Verfahren. Es werden maximal zwei Drehmomentstufen angefahren (50% bzw. 100% des Nenndrehmomentes), wobei im Drehmoment die in der Kraft übliche Trennung zwischen Zug- und Druckkraft - die hier Rechts- bzw. Linksdrehmoment entspricht - entfällt, das heißt es werden beide Richtungen kalibriert (aus technischen Gründen sind bei der Kraft Zug- bzw. Druckbereich getrennte Vergleiche). Eingesetzt werden für die Messungen hochpräzise Drehmomentaufnehmer (z. B. vom Typ TB2, siehe Bild 1), die im Pilotlabor, danach bei einem Teilnehmer und anschließend wieder im Pilotlabor kalibriert werden. Um die Kriecheinflüsse des Aufnehmers zu minimieren wird mit einer sechsminütigen Wartezeit nach Aufbringen der Belastung gearbeitet. Außerdem wird die Einbaustellung des Aufnehmers zwölf mal um je 60° gedreht, damit Form- und Lageabweichungen im System aus den Messergebnissen herausgemittelt werden können. Für den Transport der empfindlichen Messgeräte wurde eigens ein spezieller temperaturstabilisierter Behälter entwickelt und gebaut. Hierbei kamen Vakuumisolationspaneele mit einem extrem guten Isolationsvermögen sowie Energiespeicherplatten, die die chemische Umwandlungsenergie des Inhaltsstoffes als Energiepuffer verwenden, zum Einsatz. Diese Box hat bei einem Transport über die Dauer von vierzehn Tagen die Temperatur im Inneren im Bereich von 19,5°C bis 21,5°C konstant gehalten.
Bild 1: Drehmoment-Transferaufnehmer vom Typ TB2, Hersteller: Hottinger Baldwin Messtechnik GmbH
Die Vergleichsmessungen werden voraussichtlich Mitte 2006 abgeschlossen, so dass dann mit der Berechnung und Bewertung der Ergebnisse begonnen werden kann.
Ansprechpartner:
D. Röske, FB 1.2, AG 1.22, E-mail: dirk.roeske@ptb.de