V praxi se často setkáváme s intenzivními diskuzemi o požadované a nezbytné dosažitelné přesnosti v montážním procesu. Proto se tu pokusíme objasnit některé pojmy:
Co znamená přesnost?
Nejprve musíme rozlišit hovorový termín pro přesnost ve smyslu kvalifikované exaktnosti a definice dle DIN 55350. Poslední jmenový termín je přesnost jako "kvalitativní označení pro velikost (rozsah) přiblížení stanovených výsledků k referenční hodnotě (...)", to znamená veličinu, kterou nelze stanovit/vyčíslit. V praktické diskuzi se pojem přesnost vyskytuje jako určitá procesní veličina, při šroubování zpravidla ve spojení s krouticím momentem. V celkové procesu se může jednat i o další veličiny, jako např. úhel otočení nebo časy.
Pokud jmenujeme konkrétní číselné hodnoty, je smysluplné zmítit vždy i relativní standardní odchylku měřicí řady. Pojem "číselná hodnota" odpovídá technickému pojmu "nejistota".
Příklad: Hodnota krouticího momentu 9 Nm s přesností (nejistotou) 3 % znamená, že nářadí měřené řady dosáhlo při měření průměrné hodnoty 9 Nm se standardní odchylkou ± 3 % na měřenou hodnotu. V souladu s DIN normami lze používat pouze měřené hodnoty, které byly dosaženy za vhodných zkušebních podmínek.
Opakovatelná přesnost:
Pojem opakovatelná přesnost je definován dle normy DIN 55350 následovně: Kvalitativní termín pro hodnotu oboustranného přiblížení na sobě nezávislých měřených hodnot při vícečetném použití stanoveného postupu za daných podmínek".
V podstatě znamená údaj o přesnosti dle nahoře uvedené definice vždy opakovatelnou přesnost, která je průměrnou hodnotou (nastavenou hodnotou) se standardní odchylkou (nejistotou měření) 3 % z řady po sobě nezávisle naměřených hodnot. V praxi může být opakovatelná přesnost ovlivněna různými parametry.
V závislosti na opotřebení a třecích podmínkách nebo rozměrových tolerancích v mechanické vypínací spojce šroubováku může dojít v menší míře k ovlivnění vypnutí. Poté je smysluplná cyklická kontrola dosažených hodnot krouticích momentů.
Kinetická energie:
Kinetická energie při šroubování závisí v první řadě na otáčkách použitého šroubováku.
Pomalejší šroubovák s mechanickou vypínací spojkou způsobí, že "pohyby" ve spojce probíhají rovněž pomaleji a tím jsou nižší i dynamické vlivy. Dle našich zkušeností vykazují pomalé šroubováky nízké standardní odchylky než rychlé šroubováky.
U elektricky řízených šroubovacích systémů se tyto vlivy značně sníží, aby se snížily i otáčky.
Měřicí technika:
Použitá měřicí technika musí být vhodná pro dynamický proces šroubování, tzn. že musí vykazovat potřebnou odolnost oproti výkyvům, musí obsahovat vhodné filtry a vykazovat správně naměřenou hodnotu díky vhodným algoritmům.
Zvláštní pozornost by měla být věnována měřicí frekvenci zařízení, kterou vyžadují šroubovací procesy, měřicí frekvence >10.000 Hz. Mnoho běžných zařízení, které jsou na trhu, jsou značně pod těmito hodnotami! S příliš nízkými měřicími frekvencemi zařízení vznikají v praxi odchylky větší než 10 %.
Absolutní přesnost:
Nezávisle na opakovatelné přesnosti má také velký význam absolutní přesnost nářadí respektive měřicího systému. Přesněji řečeno – pouze pro měřicí systémy lze udávat absolutní přesnost – s návazností na národní standardy. Prostřednictvím tvrdosti šrobovacího případu je ovlivněna absolutní hodnota šroubováku. Zde dochází díky nahoře popsanému vlivu kinetické energie k rozdílným absolutním hodnotám při stejném nastavení šroubováku.
V závislosti na spojce a uspořádání šroubovací stanice a zvýšení momentové křivky dochází k větším či menším změnám u absolutní hodnoty šroubováku, jelikož se mění otáčky při vypínacím procesu. Speciální spojky u šroubováků NANOMAT®-,MICROMAT®- a MINIMAT® eliminují všechny vlivy šroubováku samy, tak v praxi dochází pouze k malým změnám.
I při přímém srovnání mezi 2 šroubovacími systémy dochází v praxi vždy k odchylkám, obzvláště při vysokofrekvenčních měřicích cyklech jako je šroubování těžkého šroubovacího případu a za vysokých otáček, kdy při docíleném absolutním výsledku měření hrají roli rozdílné měřicí filtry, elektronické a mechanické tlumiče atd. Hrubou "orientaci" v absolutní přesnosti zajistí jednotlivé měřicí systémy. V praxi mohou být přesné testovací podmínky, za kterých se provádí kalibrace, dle normy nedostačující. Častokrát se kalibruje pouze statisticky (DIN 51309), vlivy vysoce dynamických šroubovacích procesů nejsou zohledněny.
S ohledem na absolutní přesnost se uvádí nejistota měření v kalibračním protokolu, v tomto rozsahu tolerance se mohou měřené hodnoty pohybovat.
Jaké hodnoty krouticího momentu jsou určující?
Velký význam má vliv uspořádání různých snímačů na absolutní hodnoty šroubováku. Přičemž je důležité si uvědomit, jako momenty mají být skutečně měřeny a srovnávány. Snímače vestavěné ve šroubovácích mohou měřit vždy pouze "vydaný" krouticí moment daného šroubováku. Senzorika nerozlišuje, zda je tento moment ovlivněn třením nebo napínací silou.
Přesnost může přinést pouze dodatečné měření šroubovacího spoje. Přesné dodatečné měření je možné pouze pomocí měřicí elektroniky, která poskytuje přesné informace – při dodatečném utažení spoje. Povolovací moment není nikdy spolehlivou informací o dosažených napínacích silách. Také při utažení se ještě jednou mění skutečně dosažená hodnota, což dále zhoršuje dosaženou přesnost.
Při srovnávacích měřeních vznikají prakticky vždy odchylky. Hlavní příčinou jsou usazovací podmínky v šroubovém spoji a tření. Dále je třeba zohlednit rozdílné dynamické vlivy při dodatečném měření k "originálnímu" utažení.