CAMPO DI APPLICAZIONE
Taratura statica, mediante chiavi dinamometriche di trasferimento, di torsiometri utilizzati per tarare a loro volta chiavi dinamometriche e avvitatori.
Per chiavi dinamometriche di trasferimento si intendono quei dispositivi che applicano coppia attraverso un braccio di leva.
Pertanto questa direttiva prende in considerazione la relazione di forze devianti sul campione di taratura, entità al contrario non considerate nella norma DIN 51309.
E’ descritta la procedura di classificazione dei torsiometri.
Di seguito, i numeri identificano i paragrafi della norma.
3. Caratteristiche dei torsiometri
• Tutti i componenti dello strumento, incluso il cavo, devono essere identificati (nome costruttore, tipo, 4 o 6 conduttori, numero di serie, ecc.)
• Sul dispositivo deve essere indicata la coppia nominale
• I componenti del montaggio non devono introdurre ulteriori forze laterali o momenti flettenti
• Il braccio di leva deve potersi variare nel campo delle misure di chiavi dinamometriche di commercio
4.1 Taratura dei torsiometri
• La taratura consiste nell’applicare una coppia al dispositivo in taratura in modo corrispondente all’uso pratico e registrare le misure
• Posso scambiare l’unità di lettura se l’ulteriore incertezza dovuta allo scambio è inferiore a 1/3 della incertezza relativa del risultato di taratura (SCS ne tiene conto nel bilancio dell’incertezza)
• Componenti e adattatori devono sopportare 1,5 volte la coppia massima trasmessa
• Alla coppia massima la variazione in lunghezza del dispositivo di misura e adattatori deve essere inferiore a 1 mm
• Prima della taratura il trasduttore e gli adattatori devono essere caricati per almeno 4 volte con un sovraccarico da 8 a 12% della coppia nominale, per 1 a 1,5 minuti (per sicurezza ed evitare danni durante la taratura)
4.2 Risoluzione indicatore
• La risoluzione r è l’incremento dell’ultimo numero attivo, a condizione che la fluttuazione massima sia 1 incremento quando lo strumento è scarico
• Se l’indicazione varia più di 1 incremento, la risoluzione è metà della fluttuazione + 1 digit
• Il minimo valore del campo di misura è definito in funzione della classe nella tabella che vedremo più avanti (criterio di classificazione)
4.3 Preparazione alla taratura
• Tutte le eventuali regolazioni-aggiustaggi devono essere registrate
• Le misure devono essere eseguite dopo stabilizzazione della temperatura
• Registrare il valore di zero prima e dopo la taratura a coppia scarica in posizione verticale
• Indicazione positiva per coppie in senso orario
4.4 Procedura di taratura
• Taratura in senso orario e/o antiorario, negli step previsti (solitamente 5 step nel campo di misura)
• Abbiamo definito un’attesa di 10 secondi ogni step, il più possibile costanti
• Il precarico alla coppia nominale deve essere eseguito 1 sola volta al primo ciclo di taratura in ogni senso di direzione
• Dopo il precarico (tempi brevi) attendere la stabilizzazione dello zero all’interno della risoluzione e registrare il valore
Serie di misure richieste
Il numero minimo di punti di misura (in aggiunta al punto zero) devono essere normalmente come segue:
• classi 0,05 e 0,2 = 8 (opportunamente distribuiti sul campo di misura)
• classe 0,5 = 5 (20, 40, 60, 80 e 100 % ME)
• classi 1, 2 e 5 = 3 (20, 60 e 100 % di ME) (Nostra procedura: 5 punti in classe 1)
• Il valore minimo del campo di misura MA deve essere uno dei valori di taratura
• Il numero di serie di misure dipende dalla classe del torsiometro, come indicato in tabella
• Le prime due serie in salita determinano la ripetibilità nello stesso orientamento di installazione
• Una ulteriore serie ascendente determina l’influenza del punto di applicazione della forza sul braccio di leva e sul risultato della taratura
• Un torsiometro può essere tarato per diversi campi di misura
• La temperatura ambiente deve essere compresa fra 18 e 28°C (preferibilmente 22°C) e stabile entro ±1°C
• L’intervallo fra due step di carico deve essere lo stesso, specie in presenza di creep
• L’indicazione prima delle misure può essere riportata a zero o tenuta in considerazione nel calcolo
• L’indicazione deve essere azzerata all’inizio di ogni serie di misure
Lunghezza braccio di leva in funzione della coppia
Esempio di ciclo di taratura classe 1
4.4.7 Valutazione del torsiometro
Riproducibilità b e ripetibilità b’ e bl
• La riproducibilità b è calcolata per ogni punto di taratura come differenza fra le serie crescenti in diverse posizioni di montaggio e lunghezza media del braccio di leva
• La ripetibilità b’ è calcolata per ogni punto di taratura come differenza fra le serie crescenti nella stessa posizione di montaggio e lunghezza media del braccio di leva
• La ripetibilità bl è calcolata per ogni punto di taratura come differenza fra i valori della seconda serie crescente a lunghezza media del braccio di leva e la serie di valori con braccio di leva minimo
Errore relativo di zero f0
• Il valore di zero deve essere registrato prima di ciascuna serie crescente e dopo ogni serie decrescente
• Il valore zero deve essere letto circa 30 secondi dopo il completo scarico
• L’errore di zero f0 è calcolato come valore assoluto massimo della differenza delle due letture in tutte le posizioni di montaggio
Errore di reversibilità (isteresi) h
• L’errore relativo di reversibilità h è calcolato in ogni punto di taratura come il massimo dei valori assoluti delle differenze tra i valori della serie crescente e decrescente per ciascun punto di misura
Errore di interpolazione fa
• L’errore di interpolazione fa è determinato con l’aiuto di una funzione di smoothing calcolata attraverso il punto di origine e in funzione dei punti di taratura utilizzati per mezzo di un’equazione di 1°grado
• L’errore di interpolazione è calcolato per ciascuna coppia di taratura come differenza tra il risultato di taratura ed il valore associato della funzione di smoothing
• Per torsiometri con visualizzatore a scala definita (come per esempio i torsiometri dei banchi SCS) viene determinata la deviazione di visualizzazione fq
Errore di indicazione fq(MK)
• L’errore di indicazione fq(MK) deve essere determinato solo per i torsiometri con indicazione diretta dell’unità di coppia (N·m) e non può essere aggiustato elettronicamente con la curva di interpolazione del risultato di taratura (banchi SCS)
• Rappresenta la differenza fra il risultato di taratura e la coppia di riferimento applicata della serie crescente con braccio medio
Risultato di taratura X
• Il valore stimato per ogni valore di coppia rappresenta il valore medio dei risultati delle serie di misura di coppia crescente con lunghezza media del braccio di leva
Classificazione dei torsiometri
La classificazione del torsiometro comprende le coppie di taratura dove i criteri sono soddisfatti, dal limite superiore al minimo valore di coppia
Limite inferiore
Per la classificazione il limite inferiore deve essere:
• ≤ 20% di ME per tutte le classi
Criterio di classificazione
Le quantità assolute sono convertite in quantità relative
(% riferite alla capacità) in accordo con la tabella seguente, considerando questi criteri:
• errore relativo di riproducibilità e ripetibilità
• errore relativo di riproducibilità con diverse lunghezze braccio
• errore relativo di reversibilità
• errore relativo di zero
• errore relativo di indicazione o di interpolazione
• risoluzione di lettura dell’indicatore al minimo valore del range
Criterio di classificazione per torsiometri
Il ns. foglio di calcolo verifica in automatico tutti i valori per determinare la classe del torsiometro.
Certificato di taratura
Più avanti analizzeremo nei dettagli il certificato di taratura che al minimo dovrà contenere le seguenti informazioni:
• committente
• identificazione di tutti gli elementi dello strumento tarato e dei componenti che consentono la trasmissione della coppia (adattatori, ecc.;)
• indicazione se coppia oraria e/o antioraria;
• temperatura ambiente alla quale è stata effettuata la taratura;
• data di taratura;
• dettagli del laboratorio di taratura e dei campioni di taratura;
• riferimenti dei campioni agli standard internazionali;
• risultati della classificazione, inclusi i rispettivi campi di misura e incertezza;
• risultato di taratura (medie dei valori visualizzati nelle serie crescenti)
• tabella dei valori misurati e vari parametri calcolati
• grafico della curva caratteristica
• orientamento dell’asse di misura
Per i dispositivi di misura di coppia con scala definita (N·m) è possibile la dichiarazione di conformità ai parametri richiesti da una classe; per gli altri dispositivi è possibile solo indicando in aggiunta l’equazione della curva di interpolazione
Periodo di validità
Durata massima del certificato 26 mesi, ma in genere si raccomanda una frequenza annuale, specie se vi sono particolari requisiti per la tracciabilità o richiesto da normative assicurazione di qualità.
Il torsiometro deve essere tarato nuovamente se:
• ha subito un sovraccarico
• dopo eventuali manutenzioni correttive
• dopo un uso improprio
• in caso di dubbi sui risultati di misura
Calcolo dell’incertezza relativa (sec. DKD-R 3-8)
• L’incertezza di misura standard relativa viene calcolata mediante la formula:
da cui:
wIN è l’incertezza del sistema di taratura e inoltre partecipano i vari influssi ∂M:
• ∂M1 Influsso della risoluzione r del dispositivo indicatore sull’oggetto da tarare
• ∂M2 Influsso della precisione di ripetizione b‘
• ∂M3 Influsso della precisione di riproducibilità b
• ∂M4 Influsso della reversibilità h
• ∂M5 Influsso del ritorno a zero f0
• ∂M6 Influsso delle condizioni di applicazione della forza bl
• ∂M7 Influsso dell’incertezza di misura UTN dell’attrezzatura di taratura della coppia inclusa una
• percentuale di stabilità nel tempo
• ∂M8 Influsso dell’accoppiamento non ideale sull’oggetto da tarare
• ∂M9 Influsso dello scostamento della temperatura rispetto al riferimento
Per scala non definita ed uso di equazione lineare o per scala definita l’intervallo di incertezza estesa W’ tiene conto delle deviazioni di interpolazione fa o di visualizzazione fq come segue:
per scala non definita e uso di equazione lineare
per scala definita
I calcoli sono svolti in modo automatico sul foglio Excel e i risultati sono indicati a pagina 4 del certificato di taratura (Tab. 8.1)
Incertezza del reference
Viene considerata questa unica formula di calcolo con i contributi come da tabella:
Questi calcoli sono elaborati nel foglio Excel ed il risultato viene considerato nel calcolo dell’incertezza di taratura di un torsiometro
Per approfondire l’argomento consultare il documento SCS it-do-cal-002
Esempio di bilancio incertezza di un trasduttore campione
Nota: Per tarare torsiometri secondo DKD-R 3-8 il campione deve essere tarato secondo DKD-R 3-7
CERTIFICATO DI TARATURA
Pagina 1: frontespizio
La prima pagina è conforme al modello ACCREDIA: oltre al logo Accredia è presente anche il logo SCS.
Questi logo sono riportati su ciascuna pagina del certificato di taratura.
Nella pagina sono contenute le informazioni di identificazione del cliente e dell’ordine, informazioni sullo strumento da tarare (tipo, modello e serial number) data di ricevimento strumento e data di taratura, informazioni logistiche del laboratorio e firma autorizzata (del Responsabile o del Sostituto).
Pagina 2: informazioni
Nella seconda pagina, conforme al modello Accredia, sono riportate in dettaglio ulteriori informazioni:
– la norma di riferimento
– gli estremi identificativi del reference del Laboratorio e la sua riferibilità (certificato di taratura e incertezze)
– identificazione e caratteristiche del visualizzatore collegato al reference
– caratteristiche cavi e adattatori
Pagina 3: informazioni (segue)
Sono indicate in dettaglio le caratteristiche dello strumento in taratura, visualizzatore, cavi, adattatori, sensibilità (senza specificare «prima e dopo eventuale aggiustaggio»).
Vengono indicate l’installazione di taratura, le condizioni ambientali ed il valore del segnale di zero, prima e dopo la taratura.
Inoltre eventuali ulteriori informazioni relative alla taratura.
Pagina 4: risultati di taratura e classificazione
In questa pagina sono indicati i valori di incertezza in funzione delle curve di interpolazione lineare (orario e/o antiororario)
e, se del caso, l’incertezza per strumenti a scala definita.
La seconda tabella fornisce la classificazione secondo DKD-R 3-8 in funzione dei parametri contenuti nella tabella 9 della prossima pagina.
Pagina 5: equazione lineare, criteri di classificazione e valori misurati
• In questa pagina sono presenti:
• L’equazione lineare per i valori separati orario e antiorario e quella per i valori in comune
• La tabella con riportati i valori calcolati per i diversi parametri di classificazione
• La tabella con i valori di coppia misurati: in questo esempio sono in N·m, potrebbero essere anche in mV/V
Pagina 6: grafici
• Il primo grafico illustra l’errore relativo nei singoli step di taratura
• Il secondo grafico l’andamento dell’errore di interpolazione