Drehmoment kalibrieren: Drehmomentschlüssel und Drehmomentaufnehmer

Kurz erklärt

Ein Drehmomentschlüssel wird kalibriert, indem er in ein Drehmomentprüfgerät eingespannt und bis zum Auslösen oder bis zur Zielanzeige belastet wird. Das Prüfgerät misst das tatsächliche Drehmoment, der Schlüssel zeigt den eingestellten Wert. Gemessen wird an mehreren Stufen des Messbereichs, jede Stufe mehrfach, denn ein Drehmomentschlüssel löst nie zweimal exakt gleich aus. Die Norm dafür ist DIN EN ISO 6789.

Warum ist das wichtig?

Drehmoment sichert Schraubverbindungen. Eine zu lockere Schraube am Rad, an der Bremse oder am Druckbehälter ist ein Sicherheitsrisiko, eine zu feste reißt das Gewinde. In der Montage ist der Drehmomentschlüssel deshalb Prüfmittel mit Haftungsbezug. Gleichzeitig ist er ein Werkzeug, das täglich benutzt, fallen gelassen und verstellt wird. Kein anderes Prüfmittel verschleißt so sichtbar, und bei keinem ist die Versuchung so groß, es als Hebel zu missbrauchen.

Im Detail

Was kalibriert wird

Auslösende Drehmomentschlüssel (Typ II). Knacken oder knicken beim Erreichen des eingestellten Werts. Kalibriert wird der Auslösewert.
Anzeigende Drehmomentschlüssel (Typ I). Zeigen das Drehmoment auf Skala oder Display. Kalibriert wird die Anzeige in mehreren Stufen, oft in beiden Richtungen.
Drehmomentschrauber und elektronische Schlüssel. Mit Speicher und Schnittstelle, oft mit Winkelmessung. Werden wie anzeigende Schlüssel kalibriert, zusätzlich der Winkel.
Drehmomentaufnehmer und Prüfgeräte. Die Normale des Betriebs. Sie werden gegen Referenzaufnehmer oder mit Hebel und Gewichten kalibriert.

Die Norm: DIN EN ISO 6789

Die ISO 6789 in der Fassung von 2017 besteht aus zwei Teilen. Teil 1 beschreibt die Anforderungen an Drehmomentwerkzeuge und die Konformitätsprüfung durch den Hersteller. Teil 2 beschreibt die Kalibrierung mit Messunsicherheit, so wie sie ein Kalibrierlabor durchführt.

Die wichtigsten Regeln:

Gemessen wird bei 20 %, 60 % und 100 % des Messbereichs.
Je Stufe werden mehrere Messungen gemacht: für die Konformitätsprüfung nach Teil 1 fünf, für die Kalibrierung nach Teil 2 zehn. Maßgeblich ist der Normtext der jeweils gültigen Fassung.
Vor der ersten Messung wird der Schlüssel mehrfach auf dem Endwert vorbelastet.
Die Messunsicherheit wird aus Wiederholbarkeit, Reproduzierbarkeit, geometrischen Einflüssen und der Unsicherheit des Prüfgeräts berechnet.
Zulässige Abweichung nach Teil 1, für die gängigen Typen: ± 6 % bei Schlüsseln bis 10 N·m, ± 4 % darüber. Kleine Schlüssel haben also die größere Toleranz.

Dazu kommt die DKD-Richtlinie DKD-R 3-7 für die statische Kalibrierung anzeigender Drehmomentschlüssel und DKD-R 3-8 für die Kalibrierung der Prüfgeräte selbst.

Normale

Drehmomentprüfgerät. Ein Aufnehmer mit Anzeige, in das der Schlüssel eingespannt wird. Genauigkeitsklasse typisch 0,5 bis 1 %. Das Standardgerät im Betrieb.
Referenzaufnehmer. Höhere Genauigkeit, zur Kalibrierung der Prüfgeräte.
Drehmomentnormalmesseinrichtung. Hebel bekannter Länge mit Gewichtstücken. Rückführung auf Masse, Länge und die örtliche Fallbeschleunigung. Nur in Kalibrierlaboren.

Typische Fehlerquellen

Kraftangriffspunkt. Wird nicht in der Mitte des Griffs angesetzt, verändert sich der Hebelarm und damit das Drehmoment. Die Norm schreibt den Angriffspunkt vor.
Geschwindigkeit. Wer zu schnell zieht, überfährt den Auslösepunkt. Die Norm gibt eine Belastungsdauer vor.
Querkraft. Seitlicher Zug oder Verkippen verfälscht das Ergebnis. Die Einspannung muss fluchten.
Temperatur. Ein Schlüssel aus der kalten Werkstatt zeigt anders als derselbe Schlüssel nach einer Stunde im Labor.
Ratschenmechanik. Spiel und Verschleiß im Ratschenkopf verfälschen den Auslösepunkt.
Nullstellung. Ein Schlüssel, der unter Spannung gelagert wird, verliert Federkraft. Nach Gebrauch auf den kleinsten Wert zurückstellen.

Justierung

Viele Drehmomentschlüssel haben einen Justierzugang. Nach der Justierung ist eine erneute Kalibrierung Pflicht. Der Schein sollte beide Werte zeigen: wie der Schlüssel ankam (as found) und wie er geht (as left). Der erste Wert entscheidet über die Verschraubungen der letzten Monate.

Praxisbeispiel

Ein Montagebetrieb hat 85 auslösende Drehmomentschlüssel von 5 bis 300 N·m. Bisher wurden sie jährlich extern kalibriert, mit einem Ergebnis „bestanden“ je Schlüssel. Nach einem Reklamationsfall wechselt der Betrieb auf ein eigenes Drehmomentprüfgerät der Klasse 0,5 und einen Prüfplan nach ISO 6789 mit drei Stufen und der dort geforderten Zahl an Messungen je Stufe.

Die erste Runde zeigt: Zwölf Schlüssel liegen außerhalb der zulässigen Abweichung, alle aus der Vormontage, wo sie als Hebel zum Lösen festsitzender Schrauben benutzt werden. Die Vormontage bekommt eigene Hebel, die Schlüssel ein Intervall von sechs Monaten und eine monatliche Zwischenprüfung an einem Punkt. Die übrigen Schlüssel bleiben bei zwölf Monaten. Der Reklamationsfall lässt sich mit der as-found-Historie nachvollziehen.

So unterstützt calServer

Kategorie „Drehmoment und Kraft“. Drehmomentschlüssel sowie Kraft- und Drehmomentaufnehmer haben eigene Kategorien mit passenden Feldern, etwa Messbereichsanfang und -ende sowie Einheit.
Prüfpläne nach ISO 6789. Die Stufen 20, 60 und 100 % mit den Wiederholungen je Stufe werden einmal je Schlüsseltyp als Prüfplan angelegt. Die Anzahl der Ablesungen je Messpunkt ist in den Grundeinstellungen festgelegt.
As found und as left. Eingangsentscheid und Prüfentscheid sind getrennte Felder an jeder Kalibrierung. Weichen beide ab, ist die Justierung erkennbar; die Justierung selbst wird unter Wartung und Reparatur dokumentiert.
Nutzungsbasierte Intervalle. Das Intervall kann in Auslösungen statt in Monaten geführt werden, wenn die Nutzung gezählt wird.
Prüfgerät als Normal. Das Drehmomentprüfgerät ist Prüfmittel mit eigenem Intervall und wird vor jeder Kalibrierung auf Gültigkeit geprüft.
Streuung sichtbar. Mit dem Modul „Messhistorie und Trend“ zeigt die Messwertauswertung je Schlüssel, wie weit die Auslösungen streuen und wie sich der Mittelwert über die Jahre verschiebt.

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Häufige Fragen

Wie oft muss ein Drehmomentschlüssel kalibriert werden? Die ISO 6789 empfiehlt zwölf Monate oder 5.000 Auslösungen, je nachdem, was zuerst eintritt. Bei intensiver Nutzung oder nach einem Sturz sofort.

Darf ich einen Drehmomentschlüssel selbst kalibrieren? Ja, mit einem rückgeführten Prüfgerät und einem dokumentierten Verfahren nach ISO 6789. Das Prüfgerät muss extern kalibriert sein.

Was bedeutet „bestanden“ bei einem Drehmomentschlüssel? Dass jeder einzelne Messwert je Stufe innerhalb der zulässigen Abweichung liegt, nicht nur der Mittelwert. Ein guter Schein zeigt alle Einzelwerte, nicht nur das Urteil.

Muss ein Drehmomentschlüssel nach dem Gebrauch zurückgestellt werden? Ja, auf den kleinsten Skalenwert. Dauerhaft unter Spannung gelagert, verliert die Feder an Kraft und der Schlüssel löst zu früh aus.