Kalibrierleitfäden für selbsttätige Waagen entworfen – Abschluss des EMPIR Projekts AWICal

Automatische Waagen sind ein wichtiges Element der industriellen Produktion, u.a. für die Kontrolle von Fertigpackungen. Derzeit gibt es aber für diese Geräte keine Vorgaben zur Kalibrierung. Im Projekt AWICal wurden in den letzten drei Jahren Vorschläge für entsprechende Kalibrierleitfäden entworfen (siehe auch www.awical.eu).

Um eine präzise Wägung zu ermöglichen, werden Waagen regelmäßig kalibriert und ihre Messunsicherheit bestimmt. Bisher gibt es auf europäischer Ebene aber nur eine Richtlinie zur Kalibrierung von nicht-selbsttätigen Waagen für statische Wägungen (EURAMET calibration guide 18). Selbsttätige Waagen werden überwiegend im Rahmen des gesetzlichen Messwesens verwendet und ihre Funktion und Richtigkeit im Rahmen der Eichung regelmäßig überprüft. Um eine Rückführung mit Hilfe einer Kalibrierung auch für selbsttätige Waagen mit dynamischer Funktion zu ermöglichen, startete im Juni 2015 das EU-Projekt AWICal im Rahmen der EMPIR-Förderung. Ziel des Projektes war es, Kalibierverfahren speziell für dynamisch wiegende Systeme zu entwickeln und deren Anwendung zu verifizieren.

Das Projektkonsortium, das in den letzten drei Jahren an der Erfüllung dieses Ziels gearbeitet hat, setzt sich aus neun nationalen Metrologieinstituten zusammen: MIRS (Slowenien), BEV-PTP (Österreich), CMI (Tschechien), GUM (Polen), IMBiH (Bosnien-Herzegowina), Metrosert (Estland), DMDM (Serbien), TÜBITAK (Türkei) und der PTB als Vertreter Deutschlands. Als Industriepartner hat das Unternehmen Mettler-Toledo an dem Projekt teilgenommen.

Da die Bandbreite an dynamisch arbeitenden selbsttätigen Waagen sehr groß ist, hat sich das Projekt auf drei Waagenkategorien beschränkt: selbsttätige Waagen für Einzelwägungen (automatic catchweigher), dynamische Straßenfahrzeugwaagen (Weighing in Motion) und selbsttätige Waagen zum Abwägen (automatic gravimetric filling instruments). Die PTB hat sich im Projekt auf die Entwicklung und den Test von Kalibrierverfahren für selbsttätige Waagen für Einzelwägungen konzentriert. Solche Waagen werden als selbsttätige Kontrollwaagen häufig in der industriellen Fertigung und Verpackung von Lebensmitteln genutzt.

Gemeinsam mit fünf anderen Instituten und dem Herstellerpartner wurde der im Projekt-Konsortium vorgeschlagene Kalibrierablauf, der auf dem EURAMET-Kalibrierleitfaden für nicht-selbsttätige Waagen (Euramet calibration guide 18) und Vorgaben der OIML Empfehlung R51 basiert, im Rahmen individueller Tests durch sieben der Projektteilnehmer an verschiedenen Geräten erprobt. Nach entsprechenden Anpassungen des Kalibrierablaufs wurde eine Vergleichskampagne in der PTB durchgeführt. Die Firma Mettler-Toledo hat hierzu als Projektpartner eine selbsttätige Kontrollwaage zur Verfügung gestellt (Bild 1). Die Projektpartner reisten in die PTB und führten vor Ort anhand des Leitfadenentwurfs Messungen zur Kalibrierung der Waage durch. Die Ergebnisse wurden in einem im Rahmen des Projekts entwickelten Tabellenblatts von allen Teilnehmern erfasst. Die Kalibrierungen sollten mit mindestens zwei vorher abgestimmten Bandgeschwindigkeiten (20 m/min und 40 m/min) und mit handelsüblichen Produkten sowie extra hergestellten Testmassen (etwa 100 g und etwa 500 g) durchgeführt werden (Bild 2). Bei der Auswahl der Testmassen ging es insbesondere darum, unterschiedliche Masseverteilungen, variierende Dichte und auch loses Material zur Verfügung zu stellen, um den Einfluss auf das Messgerät so zu bestimmen. Daher wurden verschiedene Schokoladensorten (Vollmilch und Nuss), Nudeln und Pappschachteln mit gleichem Gewicht aber unterschiedlich verteilten Inhalten verwendet.

Abbildung 1: Selbsttätige Kontrollwaage der Firma Mettler-Toledo für den Vergleich.

Abbildung 2: Testmassen

Die Masse der als Referenzen verwendeten Testmassen wurde entsprechend der Vorgaben des Leitfadens unmittelbar vor den Messungen durch die Vergleichsteilnehmer bestimmt und anschließend für die Kalibrierung der selbsttätigen Waage verwendet. Mit Hilfe der Messungen konnte das Kalibrierverfahren grundsätzlich bestätigt werden. So zeigten die Ergebnisse z.B. die erwarteten unterschiedlichen Wägeergebnisse für die verschiedenen Bandgeschwindigkeiten. Die Übereinstimmung der Ergebnisse war jedoch insgesamt besser als im Vorfeld erwartet Der entstandene Entwurf eines Kalibrierleitfadens für selbsttätige Waagen für Einzelwägungen wurden zum Abschluss des Projektes mit zwei weiteren im Projekt entwickelten Entwürfen (dynamische Fahrzeugwaagen und selbsttätige Waagen zum Abwiegen) an EURAMET zur Weiterentwicklung und eventuell späteren offiziellen Bestätigung als Kalibrierleitfäden übergeben.

Link:

www.awical.eu

Ansprechpartner:

Dorothea Knopf, FB 1.1, E-Mail: dorothea.knopf(at)ptb.de