Název projektu: Sbližování teorie s praxí
Datum zahájení projektu: 01.11.2010
Datum ukončení projektu: 30.06.2012
Obor: SM, MS Ročník: 1; 2; 3; 4
Zpracovali: Ing. Helena Jagošová, p. Lubomír Petrla
Modul: METROLOGIE
Střední odborná škola technická Uherské Hradiště, Revoluční 747, 686 06 Uherské Hradiště
2 OP Vzdělávání pro konkurenceschopnost Název projektu: Sbližování teorie s praxí
OBSAH
1. NÁPLŇ MODULU METROLOGIE .................................................................... 4
1.1. PROVOZNÍ ŘÁD PRO PRÁCE V LABORATOŘI .......................................... 4
1.2. PODNIK ......................................................................................................... 4
1.3. ŠKOLA .......................................................................................................... 5
1.4. BEZPEČNOST PRÁCE NA PRACOVIŠTI .................................................... 6
1.5. REŽIM PROVOZU UČEBNY MĚŘENÍ .......................................................... 6
1.6. PROSTOROVÉ PODMÍNKY PRACOVIŠTĚ ................................................. 7
1.7. SVĚTELNÉ PODMÍNKY NA PRACOVIŠTI ................................................... 7
1.8. PŘEDPISY PRO MĚŘENÍ ............................................................................. 7
2. ŘÍZENÍ JAKOSTI VE STROJÍRENSKÉ VÝROBĚ A URČOVÁNÍ NEJISTOT ... 8
2.1. ÚVODEM O KVALITĚ A METROLOGII ........................................................ 8
2.2. MANAGEMENT JAKOSTI VÝROBY ............................................................. 8
2.3. PROČ ZAVÉST SYSTÉM MANAGEMENTU JAKOSTI VE FIRMĚ? ............. 9
2.4. JAKÉ JSOU ZÁKLADNÍ PRINCIPY MANAGEMENTU JAKOSTI? .............. 10
2.5. NORMY JAKOSTI ....................................................................................... 11
2.6. PLÁNOVÁNÍ JAKOSTI VÝROBY ................................................................ 11
2.7. SMYČKA JAKOSTI VÝROBY...................................................................... 12
2.8. CHYBY A NEJISTOTY MĚŘENÍ ................................................................. 12
2.8.1. METROLOGICKÝ SYSTÉM V ČESKÉ REPUBLICE ............................ 12
2.8.2. ZÁKLADNÍ POJMY METROLOGIE ...................................................... 13
2.8.3. TECHNICKÁ KONTROLA VE STROJÍRENSKÉM PODNIKU .............. 14
2.8.4. CHYBY A NEJISTOTY MĚŘENÍ ........................................................... 14
2.8.5. ZÁKLADNÍ NÁZVOSLOVÍ Z TEORIE CHYB MĚŘENÍ ......................... 15
2.8.6. NEJISTOTY MĚŘENÍ ........................................................................... 18
2.8.7. Standardní nejistoty typu A ................................................................... 19
2.8.8. Standardní nejistoty typu B ................................................................... 19
2.8.9. Kombinovaná standardní nejistota měření uC ....................................... 22
2.8.10. Rozšířená nejistota měření U .............................................................. 22
2.8.11. Shrnutí postupu výpočtu nejistoty ......................................................... 23
2.8.12. METODIKA URČOVÁNÍ NEJISTOT .................................................. 24
2.8.13. ZPRACOVÁNÍ VÝSLEDKŮ MĚŘENÍ A ZÁPIS O MĚŘENÍ ............... 24
2.8.14. PODMÍNKY SPRÁVNÉHO MĚŘENÍ ................................................. 24
3. MĚŘENÍ DÉLEK, ÚHLŮ A ZÁVITŮ ................................................................ 25
3.1. TEORIE MĚŘENÍ ........................................................................................ 25
3.1.1. Měření skutečného rozměru (absolutní) ............................................... 25
3.1.2. Zjišťování odchylek ............................................................................... 26
3.1.3. Porovnávání rozměrů – měření komparační ......................................... 26
3.1.4. Měření nepřímé ..................................................................................... 26
3.2. MĚŘENÍ DÉLKOVÝCH ROZMĚRŮ ............................................................ 26
3.2.1. ZÁKLADNÍ ROVNOBĚŽNÉ MĚRKY ..................................................... 26
3.2.2. KALIBRY ............................................................................................... 27
3.2.3. POSUVNÉ MĚŘÍTKO ........................................................................... 28
3.2.4. MIKROMETR ........................................................................................ 30
3.2.5. VÝŠKOMĚRY ....................................................................................... 33
3.2.6. MIKROSKOP ........................................................................................ 33
3.3. MĚŘENÍ ÚHLŮ ............................................................................................ 34
3.3.1. UHELNÍK .............................................................................................. 34
3.3.2. UNIVERZÁLNÍ ÚHLOMĚR ................................................................... 34
Střední odborná škola technická Uherské Hradiště, Revoluční 747, 686 06 Uherské Hradiště
3 OP Vzdělávání pro konkurenceschopnost Název projektu: Sbližování teorie s praxí
3.3.3. JEDNODUCHÉ DÍLENSKÉ ÚHLOMĚRY – OBLOUKOVÉ ................... 35
3.3.4. SINUSOVÉ PRAVÍTKO ........................................................................ 36
3.4. MĚŘENÍ ZÁVITŮ ......................................................................................... 37
3.4.1. ZÁVITOVÉ HŘEBÍNKOVÉ ŠABLONY (MĚRKY) .................................. 37
3.4.2. MEZNÍ ZÁVITOVÉ KALIBRY ................................................................ 38
Obr. TŘMENOVÝ KALIBR .................................................................................... 38
3.4.3. TŘÍDRÁTKOVÁ METODA .................................................................... 39
3.4.4. MIKROMETR NA ZÁVITY (S NÁSTAVCI) ............................................ 40
4. KALIBRACE MĚŘIDEL ................................................................................... 41
4.1. ÚVOD – PROČ MĚŘIDLA KALIBROVAT ................................................... 41
4.2. ZÁKLADNÍ POJMY Z TEORIE KALIBRACE ............................................... 41
4.2.1. SCHÉMA NÁVAZNOSTI MĚŘIDEL NA STÁTNÍ ETALON: .................. 41
4.2.2. KALIBRAČNÍ POSTUP ......................................................................... 42
4.2.3. SCHÉMA POSTUPU OD KOUPĚ MĚŘIDLA AŽ PO JEHO VYŘAZENÍ45
4.2.4. PŘÍKLADY KALIBRACE ZÁKLADNÍCH MĚŘIDEL DÉLKY .................. 48
4.2.5. ZÁSADY KALIBRACE V METROLOGICKÉ LABORATOŘI ................ 51
5. MODERNÍ TRENDY VE STROJÍRENSKÉ METROLOGII.............................. 52
5.1. ÚVOD – "PÁR SLOV O KLASICKÉM MĚŘENÍ".......................................... 52
5.2. MODERNÍ TRENDY V MĚŘENÍ DÉLEK, ÚHLŮ A TVARŮ SOUČÁSTÍ .... 54
5.2.1. Elektrická měřidla .................................................................................. 55
5.2.2. Optická měřidla ..................................................................................... 55
5.2.3. Pneumatická měřidla ............................................................................ 56
5.3. SOUŘADNICOVÉ MĚŘÍCÍ STROJE ........................................................... 56
5.3.1. Jednosouřadnicové měřící stroje (délkoměry) ...................................... 57
5.3.2. Dvousouřadnicové měřící přístroje ....................................................... 58
5.3.3. Třísouřadnicové měřící přístroje ........................................................... 58
5.3.4. Základní mechanické prvky SMS .......................................................... 59
5.3.5. Snímací systémy SMS .......................................................................... 60
5.3.6. Měření na souřadnicových měřicích strojích ......................................... 61
Střední odborná škola technická Uherské Hradiště, Revoluční 747, 686 06 Uherské Hradiště
4 OP Vzdělávání pro konkurenceschopnost Název projektu: Sbližování teorie s praxí
1. NÁPLŇ MODULU METROLOGIE
Tento modul byl vypracován jako součást výše uvedeného projektu. Jeho cílem je
vytvořit nadstavbu strojírenských měření v naší škole v souladu s platnými švp pro
studijní a učební obory dané obsahem projektu a rovněž z požadavky sociálních
partnerů – firem, ve kterých naši studenti absolvují odbornou praxi či exkurze.
1.1. PROVOZNÍ ŘÁD PRO PRÁCE V LABORATOŘI
1.2. PODNIK
Je nutno rozlišovat požadavky na bezpečnost práce podnicích a v podnikových
laboratořích a ve školských zařízeních. Pro podnik platí např následující normy,
předpisy a ustanovení:
Zákona č. 262 / 2006 Sb.– Zákoník práce
Zákona č. 157/1998 Sb. o chemických látkách a chemických přípravcích.
Nařízení vlády č. 378/2001 Sb., kterým se stanoví bližší požadavky na
bezpečný provoz a používání strojů a technických zařízení.
Nařízení vlády č. 101/2005 Sb. o podrobnějších požadavcích na pracoviště a
pracovní prostředí.
Nařízení vlády č. 495/2001 Sb., kterým se stanoví bližší podmínky
poskytování osobních ochranných pracovních prostředků, mycích čisticích a
desinfekčních prostředků.
Vyhlášky č. 48/1982 Sb., kterou se stanoví základní požadavky k zajištění
bezpečnosti a technických zařízení.
Směrnice Ministerstva zdravotnictví ČR č. 49/1967 Věst. MZd, o posuzování
zdravotní způsobilosti k práci.
ČSN 018003 – Zásady pro bezpečnou práci v chemických laboratořích.
ČSN 01 8013 – Požární tabulky.
A také na kvalifikaci pracovníků v laboratořích:
Pracovat v laboratoři a obsluhovat její zařízení mohou pouze k tomu příslušným
vedoucím pracovníkem pověření pracovníci, odborně a zdravotně způsobilí pro tuto
činnost. O jejich odborné způsobilosti rozhoduje příslušný vedoucí pracovník, o
zdravotní způsobilosti pracovníka rozhoduje lékař.
Pověřit pracovníka uvedenou činností lze, až po úspěšném zakončení jeho zaškolení
a zácviku.
Střední odborná škola technická Uherské Hradiště, Revoluční 747, 686 06 Uherské Hradiště
5 OP Vzdělávání pro konkurenceschopnost Název projektu: Sbližování teorie s praxí
V průběhu zaškolování pracovníka musí být tento prokazatelně seznámen s tímto
provozním bezpečnostním předpisem a návody výrobců pro používání daného
zařízení. Mimo to musí být v omezeném rozsahu seznámen rovněž s potřebnými
ustanoveními uvedenými v „Úvodu“ tohoto předpisu. Rozsah seznámení
s potřebnými ustanoveními stanoví příslušný vedoucí pracovník. Z obsahu
uvedených předpisů musí být zaškolovaný pracovník následně přezkoušen, přičemž
musí prokázat jejich vyhovující znalosti. Toto školení a přezkušování musí být
každoročně opakováno a musí o něm být vedena evidence, uložená u příslušného
vedoucího pracovníka. Uvedené školení a přezkušování pracovníků provádí
příslušný vedoucí pracovník. Za řádný zácvik obsluhy strojů a zařízení laboratoře
odpovídá příslušný vedoucí pracovník, který stanoví jeho potřebnou dobu a
zaměření. V průběhu zácviku si musí pracovník osvojit zejména dodržování
bezpečnostních předpisů, zvláště používání předepsaných ochranných zařízení,
provádění běžné obsluhy a seřizování strojů a zařízení, bezpečnou manipulaci
s materiálem, řádné používání osobních ochranných pracovních prostředků.
1.3. ŠKOLA
Při práci ve školní laboratoři a při metrologických měřeních ve škole je nutné se řídit
následujícími předpisy:
a) Podmínkami bezpečnosti práce a ochrany zdraví při vzdělávacích činnostech
zakotvených v švp daného oboru:
V teoretické výuce jsou žáci pravidelně seznamováni se základními předpisy
Bezpečnosti práce a ochrany zdraví při práci a v oblasti požární prevence. Na
začátku výuky odborného výcviku žáci absolvují „vstupní“ školení o všeobecných
zásadách BOZP a PO na pracovišti a při činnostech které budou v rámci výuky
provádět. Školení provádí bezpečnostní technik ve spolupráci s učitelem praxe. V
průběhu praxe ve školních dílnách žáci absolvují další školení o zásadách BOZP a
PO včetně upozornění na pracovní rizika a používání osobních ochranných
pracovních prostředků vždy před zahájením konkrétní činnosti kterou budou v rámci
odborného výcviku. provádět. Školení provádí učitel. Odborný výcvik vykonávaný u
cizí organizace: za zajištění BOZP a PO žáků je odpovědná tato organizace a ta je
také je povinna zabezpečit školení žáků o zásadách BOZP a PO na tomto pracovišti
a pro konkrétní činnosti, které žáci budou v rámci odborné praxe provádět včetně
upozornění na pracovní rizika a používání OOPP a to před zahájením konkrétní
Střední odborná škola technická Uherské Hradiště, Revoluční 747, 686 06 Uherské Hradiště
6 OP Vzdělávání pro konkurenceschopnost Název projektu: Sbližování teorie s praxí
činnosti. Školení zajišťuje organizace prostřednictvím oprávněné osoby.Při školení
žáků se v přiměřené míře vychází ze Zákoníku práce a z dalších obecně platných
předpisů vztahujících se na činnosti prováděné žáky v rámci odborné praxe nebo
praktické výuky a dotýkající se problematiky BOZP a PO, tj. z nařízení vlády,
platných vyhlášek, technologických postupů, technických norem,návodů k obsluze,
vnitřních předpisů a místních provozně bezpečnostních předpisů.
b) Školním řádem platným pro daný školní rok
paragrafy 5. 11, 12. 13 pro Provoz a vnitřní režim školy vyplývajícího ze školského
zákona č. 561/2004 Sb., o předškolním, základním, středním, vyšším odborném a
jiném vzdělávání (školský zákon) a pozdějších změn, konkrétně § 29Bezpečnost a
ochrana zdraví ve školách a školských zařízeních, upřesněné Metodickým pokynem
k zajištění bezpečnosti a ochrany zdraví dětí, žáků a studentů ve školách a školských
zařízeních zřizovaných Ministerstvem školství, mládeže a tělovýchovy z 22. prosince
2005 Č.j.: 37 014/2005-25. Z toho pak vychází konkrétní předpisy pro měření,
bezpečnost práce, koncepce a uspořádání pracoviště.
1.4. BEZPEČNOST PRÁCE NA PRACOVIŠTI
Při měřeních ve školních laboratořích je nezbytné vždy respektovat bezpečnostní
předpisy, které slouží k ochraně života a zdraví člověka a často mají vliv i na ochranu
majetku. Informace o bezpečnosti práce se zajišťuje proškolením žáků na začátku
každého školního roku a pravidelnými instruktážemi o bezpečnosti práce
v konkrétních pracovních prostorách a laboratořích. Vzhledem k prostoru učebny je
nutné být opatrný při práci s měřidly, vybavením a součástmi, aby nedošlo k pádu
předmětu a tím ke zranění. Zvláště se nesmí: nechávat měřidla, součásti a přístroje
volně na pracovním stole ve větším množství. Pobíhat po učebně s rozloženými
měřidly (úhloměr, posuvka). Strkat se v učebně a házet různými předměty.
1.5. REŽIM PROVOZU UČEBNY MĚŘENÍ
Na začátku vyučování je žákům rozdán potřebný materiál, měřidla, přístroje.
Případné nedostatky, poškození, neúplnost nahlásí vyučujícímu učiteli. Po skončení
práce žáci provedou konzervaci měřidel a jejich uložení do krabic. Prokázané
úmyslné poškození měřidel nebo zařízení hradí žáci v plném rozsahu. Žák je povinen
používat svěřené předměty jen k takovému účelu k jakému jsou určeny.
Střední odborná škola technická Uherské Hradiště, Revoluční 747, 686 06 Uherské Hradiště
7 OP Vzdělávání pro konkurenceschopnost Název projektu: Sbližování teorie s praxí
1.6. PROSTOROVÉ PODMÍNKY PRACOVIŠTĚ
Pracoviště i pracovní stanoviště tj. část pracoviště, kde člověk provádí svou pracovní
činnost, musí vyhovovat požadavkům a nárokům na pracovní pohodu – tzn.
bezpečnostním a hygienickým podmínkám. Musí být: pohodlné, musí umožňovat
pohodlnou práci, nestísněnou polohu těla i končetin, uspořádané, na pracovišti
(stanoviště) musí být správně umístěny nástroje, materiál, přípravky atd., bezpečné,
bezpečnostní kryty, odsávání škodlivých výparů, hygienické, optimální klimatické,
optické a akustické podmínky, možnost udržovat zařízení v čistotě, estetické,
pracoviště musí působit příjemným dojmem (barevná úprava).
1.7. SVĚTELNÉ PODMÍNKY NA PRACOVIŠTI
Z celkového množství informací, které člověk svými smysly přijímá je až 90%
přijímaných zrakem. Při nedostatku slunečního světla je proto nutné zajistit potřebné
světelné podmínky umělým zdrojem – žárovky, zářivky, výbojky. Dobré světelné
podmínky na pracovišti přispívají k vyššímu pracovnímu výkonu a přesnosti měření.
Nedostatečné osvětlení způsobuje zrakovou únavu a následně snížení kvality práce
a výkonnosti.
1.8. PŘEDPISY PRO MĚŘENÍ
Měření všech fyzikálních a stavových veličin musí být jednotná, aby naměřené údaje
byly navzájem porovnatelné. Tuto jednotu zajišťuje tzv. soustava etalonů. Měření v
technice jsou rovněž vázána technickými předpisy - normami. Tyto normy stanovují
postupy měření a konkrétní přesnosti použitých měřicích přístrojů pro měření
požadovaných veličin.
Střední odborná škola technická Uherské Hradiště, Revoluční 747, 686 06 Uherské Hradiště
8 OP Vzdělávání pro konkurenceschopnost Název projektu: Sbližování teorie s praxí
2. ŘÍZENÍ JAKOSTI VE STROJÍRENSKÉ VÝROBĚ A
URČOVÁNÍ NEJISTOT
2.1. ÚVODEM O KVALITĚ A METROLOGII
Již velmi dlouho si lidé vzájemně dodávají své výrobky a služby.
Hlavními měřítky těchto dodávek je množství, kvalita a cena. Tím,
jak stoupala konkurence výrobců a dodavatelů, se stala cena a
kvalita rozhodujícím faktorem odběratele pro nákup určitého zboží.
Tato kvalita musela být stále dodržována, ba dokonce zvyšována.
Pokud chce dnešní výrobce nebo dodavatel dodávat své produkty
na náročné trhy, případně spolupracovat s dalšími subjekty a to
nejen doma, ale i v zahraničí, musí přijmout pravidla dodržování určitých závazných
norem. Ovšem nad těmito normami musí existovat legislativní nadstavba – zákony a
vyhlášky, které jasně a měřitelně definují kvalitu.
Metrologie je věda, která se zabývá jednotnou kontrolou a měřením, tedy nepřímo
zajišťuje dodržování výše zmiňovaných zákonů a vyhlášek.
2.2. MANAGEMENT JAKOSTI VÝROBY
Pro praktický život a řízení podniků byla vypracována
definice jakosti, která je univerzální a velmi závazná, uvádí
ji norma ČSN EN ISO 9000:2001, která hovoří o tom, že
jakost (resp. synonymum kvalita) je stupeň splnění
požadavků souborem typických znaků. Management
jakosti (definice podle ISO 9000:2005) zahrnuje
koordinované činnosti pro nasměrování a řízení organizace
s ohledem na jakost. Funkce managementu jakosti spočívá
v plánování, řízení, prokazování a zlepšování jakosti.
Střední odborná škola technická Uherské Hradiště, Revoluční 747, 686 06 Uherské Hradiště
9 OP Vzdělávání pro konkurenceschopnost Název projektu: Sbližování teorie s praxí
2.3. PROČ ZAVÉST SYSTÉM MANAGEMENTU JAKOSTI VE
FIRMĚ?
V posledních dvou desetiletích stoupl význam jakosti
ve světovém měřítku tak dramaticky, že se někdy
hovoří o revoluci jakosti. Ne všichni řídící pracovníci
jsou ale ochotni akceptovat tyto dramatické změny v
nazírání na kvalitu, což zdůvodňují tím, že jde o módní, rozvojový jev,
který je třeba v podnicích jednoduše přežít. Skutečnost je ovšem taková, že pokud
mají naše podniky v ostrém konkurenčním prostředí opravdu přežít, měly by
problematice managementu jakosti věnovat zásadní pozornost.
Tyto trendy byly v západoevropských firmách zřetelné už koncem osmdesátých let
minulého století. Evropská nadace pro řízení jakosti (EFQM) ve speciálním průzkumu
uskutečněném v roce 1989 zjistila, že 90 % vrcholových manažerů považovalo už
tehdy jakost za kritickou otázku konkurenční schopnosti a 55 % z nich hodnotilo
jakost jako absolutně nejdůležitější faktor jimi řízených firem. Dále pak EFQM ve
spolupráci s Evropskou komisí realizovala v letech 1994 až 1995 výzkumný projekt
zabývající se hledáním evropské cesty ke kvalitě výroby. Jeho součástí se stalo
vypracování případových studií z 35 evropských firem zaměřených na management
jakosti. Analýzy těchto studií jednoznačně prokázaly, že účinný management jakosti
vede:
- ke zlepšování ekonomických výsledků,
- k vyššímu zájmu o požadavky zákazníků,
- k rozvoji podnikové kultury a vedení lidí,
- k významným změnám v osobním rozvoji zaměstnanců.
Tyto závěry jsou velmi zajímavé a měly by být inspirací pro
všechny, kteří doposud váhají s rozhodnutím vydat se podobnou cestou.
Střední odborná škola technická Uherské Hradiště, Revoluční 747, 686 06 Uherské Hradiště
10 OP Vzdělávání pro konkurenceschopnost Název projektu: Sbližování teorie s praxí
2.4. JAKÉ JSOU ZÁKLADNÍ PRINCIPY MANAGEMENTU JAKOSTI?
Základní principy (zásady) managementu jakosti definuje např. norma
ČSN EN ISO 9000:2006, která také uvádí jejich stručné vymezení:
a) Zaměření na zákazníka: Organizace jsou závislé na svých
zákaznících a proto mají rozumět současným a budoucím
potřebám zákazníků, mají plnit jejich požadavky a snažit se předvídat jejich
očekávání.
b) Vedení a řízení lidí: Vedoucí osobnosti (lídři)
prosazují soulad účelu a zaměření organizace.
Mají vytvářet a udržovat interní prostředí, v němž
se mohou lidé plně zapojit při dosahování cílů
organizace.
c) Zapojení lidí: Lidé na všech úrovních jsou
základem organizace a jejich plné zapojení
umožňuje využít jejich schopnosti ve prospěch
organizace.
d) Procesní přístup: Požadovaného výsledku se dosáhne mnohem účinněji,
jsou-li činnosti a související zdroje řízeny jako proces.
e) Systémový přístup k managementu: Identifikování, porozumění a řízení
vzájemně souvisejících procesů jako systému přispívá k efektivnosti a
účinnosti organizace při dosahování jejích cílů.
f) Neustálé zlepšování: Neustálé zlepšování celkové výkonnosti organizace má
být trvalým cílem organizace..
g) Přístup k rozhodování na základě faktů: Efektivní rozhodnutí jsou založena
na analýze údajů a informací.
Střední odborná škola technická Uherské Hradiště, Revoluční 747, 686 06 Uherské Hradiště
11 OP Vzdělávání pro konkurenceschopnost Název projektu: Sbližování teorie s praxí
2.5. NORMY JAKOSTI
Normy jsou v ČR vydávány v souladu se zákonem č. 22/1997 Sb. ve znění
pozdějších předpisů. ISO je mezinárodní organizace pro normalizaci, která se zabývá
tvorbou mezinárodních ISO norem. Z mezinárodních norem se pak tvoří normy
evropské EN a z nich pak normy národní ČSN EN.
Asi nejvýznamnějšími normami pro řízení jakosti jsou tyto normy:
a) ČSN EN ISO 9000 Systémy managementu jakosti - Základy, zásady a slovník
b) ČSN EN ISO 9001 Systémy managementu jakosti - Požadavky
c) ČSN EN ISO 9004 Systémy managementu jakosti - Směrnice pro
zlepšování výkonnosti
d) ČSN EN ISO 14001 Systém enviromentálního managementu – norma týkající se
životního prostředí
Ukázka významu a přínosu zavedení normy ISO 9001pro firmu:
- Vyšší efektivita a ziskovost
- Výroba nebo služby stále vychází vstříc zákazníkovi
- Zvýšení a udržení podílu na trhu
- Zlepšení organizace a morálky uvnitř firmy
- Snížení nákladů a závazků
- Zvýšení spolehlivosti výroby
2.6. PLÁNOVÁNÍ JAKOSTI VÝROBY
Firma, která se přihlásí k systému řízení jakosti musí definovat a
dokumentovat, jak budou požadavky na jakost plněny, proto musí:
- Vypracovat plán jakosti
- Stanovit a získat všechny nástroje řízení, procesy, vybavení, zdroje a
dovednosti, potřebné k dosažení jakosti
- Zajistit spojitost výroby, kontroly, zkoušení, instalace a servisu a zároveň
zajistit jejich modernizaci a vývoj
- Aktualizovat řízení jakosti
- Stanovit zásady vypracovávání záznamů o jakosti
Střední odborná škola technická Uherské Hradiště, Revoluční 747, 686 06 Uherské Hradiště
12 OP Vzdělávání pro konkurenceschopnost Název projektu: Sbližování teorie s praxí
2.7. SMYČKA JAKOSTI VÝROBY
Cílem smyčky jakosti je optimalizovat veškeré procesy, které se podílí na výrobě,
výstupu z podniku až po jeho ukončení životnosti. Cílem je minimalizovat náklady na
procesy při zachování stávající kvality a zefektivnit jejich chod.
2.8. CHYBY A NEJISTOTY MĚŘENÍ
2.8.1. METROLOGICKÝ SYSTÉM V ČESKÉ REPUBLICE
Vznikem ČR a jejím přijetím do Evropské unie byly provedeny kroky
v oblasti metrologie a zkoušení tak, aby se shodly evropské předpisy
s naším národním hospodářstvím.
Zákon č. 20/1993 Sb., o zabezpečení státní správy v oblasti technické
normalizace, metrologie a státního zkušebnictví, ve znění zákona č. 22/1997 Sb., a
zákon č. 505/1990 Sb., určuje působnost těchto orgánů státní správy:
- Ministerstvo průmyslu a obchodu ČR (MPO)
- Úřad pro technickou normalizaci, metrologii a státní zkušebnictví
ÚNMZ)
- Český metrologický institut (ČMI)
- Český institut pro akreditaci (ČIA)
Střední odborná škola technická Uherské Hradiště, Revoluční 747, 686 06 Uherské Hradiště
13 OP Vzdělávání pro konkurenceschopnost Název projektu: Sbližování teorie s praxí
Kromě toho existují organizace autorizované, které ÚNMZ pověřila k provádění
určitých výkonům v oblasti metrologie a zkušebnictví, např. provádí státní kontrolu
měřidel a uchovávání etalonů, vydávají certifikáty (osvědčení) o dodržování určitých
norem daným výrobcem či dodavatelem, jsou to např. Česká společnost pro jakost
(ČSJ) nebo společnost CQS-CERT (Sdružení pro certifikaci systémů jakosti).
2.8.2. ZÁKLADNÍ POJMY METROLOGIE
Metrologie – věda zabývající se měřením
Měření – je soubor činností jejichž cílem je stanovit hodnotu veličiny
Měřená veličina – veličina jejíž hodnota je předmětem měření
Měřící přístroj (měřidlo) - zařízení určené k měření samotné nebo ve
spojení s přídavným zařízením, druhy měřidel:
− etalony
− kontrolní měřidla
− pracovní měřidla stanovená
− pracovní měřidla nestanovená
− orientační (informativní) měřidla
Etalon – měřidlo měřící přístroj, ztělesněná míra, referenční materiál
nebo měřící systém, určené k definování, realizování, uchovávání nebo
reprodukování jednotky nebo jedné či více hodnot veličiny k použití pro referenční
účely (např.: etalon hmotnosti 1kg, etalonová koncová měrka, etalonový ampérmetr).
proces
měření
Střední odborná škola technická Uherské Hradiště, Revoluční 747, 686 06 Uherské Hradiště
14 OP Vzdělávání pro konkurenceschopnost Název projektu: Sbližování teorie s praxí
Výsledek měření – hodnota získaná měřením přisouzená měřené veličině
Veličina – vlastnost jevu, tělesa nebo látky, kterou lze kvalitativně rozlišit a
kvantitativně určit (délka, hmotnost, teplota, elektrický odpor určitého drátu atd.)
Jednotka (měřící) – blíže určená veličina definovaná a přijatá konvencí, se kterou
jsou porovnávány jiné veličiny stejného druhu za účelem vyjádření jejich hodnot ve
vztahu k této veličině
Značka (měřící) jednotky – konvenční označení měřící jednotky (m -značka metru,
A – značka ampéru)
Chyba (měření) – výsledek měření minus pravá hodnota měřené veličiny
Nejistota měření – parametr přidružený k výsledku měření, který charakterizuje
rozptyl hodnot, které by mohly být důvodně přisuzovány k měřené veličině
2.8.3. TECHNICKÁ KONTROLA VE STROJÍRENSKÉM
PODNIKU
Technická kontrola je důležitou částí podnikového systému řízení
jakosti. Jejím cílem je vyhledávání nekvalitních výrobků a hlavně
předcházení vzniku chyb. Technická kontrola v podniku se skládá
ze čtyř části:
vstupní – zajišťuje, aby všechny vstupy odpovídaly všem požadavkům
na jakost materiálů nebo polotovarů vstupujících do výroby
výrobní – zajišťuje technickou kontrolu během výroby
výstupní – zajišťuje technickou kontrolu hotových výrobků a vyřazení nevyhovujících
kontrola pracovních prostředků – obvykle následuje po dokončení výroby, aby se
zjistil stav jejich opotřebení, případně přesnost výrobních strojů
Základním předpisem, který určuje, kdy se má jaká kontrola do procesu výroby
zařadit, je technologický postup. Důležitým faktorem pro zajištění jakosti výroby je
osobní odpovědnost zainteresovaných pracovníků.
2.8.4. CHYBY A NEJISTOTY MĚŘENÍ
Žádným měřením nezískáme správnou hodnotu měřené
veličiny. Opakujeme-li měření za stejných podmínek zjistíme,
že výsledky měření se od sebe více nebo méně liší, každé
měření je tedy zatíženo určitou chybou, měřením se tedy pouze
přiblížíme ke správné hodnotě. Výsledek tedy naměříme s
určitou nejistotou měření.
Střední odborná škola technická Uherské Hradiště, Revoluční 747, 686 06 Uherské Hradiště
15 OP Vzdělávání pro konkurenceschopnost Název projektu: Sbližování teorie s praxí
2.8.5. ZÁKLADNÍ NÁZVOSLOVÍ Z TEORIE CHYB MĚŘENÍ
a) Absolutní chyba měření Δx
Označuje rozdíl mezi naměřenou a skutečnou
xs – skutečná hodnota – podle etalonu - pravá hodnota(správná), problém je v tom,
že není známa → tzv. konvenčně pravá hodnota,
xn – naměřená hodnota
b) Relativní chyba měření
Vypovídá o odchylce naměřené hodnoty vůči pravé hodnotě s tím, že výsledek je v %
a je uváděn výrobci u některých měřidel. Relativní chyba měření má větší vypovídací
schopnost než absolutní chyba měření – lépe se srovnávají výsledky s chybou
v procentech.
c) Rozpětí naměřených hodnot
Vypočteme jako rozdíl mezi největší a nejmenší naměřenou hodnotou. Tato hodnota
vypovídá o rozložení naměřených hodnot a doplňuje představu o naměřených
hodnotách.
xmax,min – maximální, minimální naměřená hodnota
d) Chyby hrubé
Příčinou chyb hrubých je nesprávně provedené měření, nesprávný
odečet údaje, nesprávný způsob zpracování, vada přístroje,
nesprávná manipulace s měřidlem apod. Výsledek měření
ovlivněný hrubou chybou je nepoužitelný. Naměření hodnoty
zatížené hrubou chybou se ze souboru naměřených hodnot vylučují
a nesmí se v měření pokračovat, pokud nebudou příčiny
odstraněny.
sn xxx
%100*100*s
sn
s x
xx
x
xr
minmax xxR
Střední odborná škola technická Uherské Hradiště, Revoluční 747, 686 06 Uherské Hradiště
16 OP Vzdělávání pro konkurenceschopnost Název projektu: Sbližování teorie s praxí
e) Chyby systematické
Chyby systematické vznikají z příčin, které působí soustavně a jednoznačně co do
smyslu a velikosti. Působení systematické chyby se dá zjistit změnou měřicích
poměrů, např. provedením měření na jiném přístroji, jiným pozorovatelem, za jiných
podmínek atd.
Dle poznatelnosti systematické chyby dělíme na:
zjistitelné - mají konkrétní znaménko a hodnotu, lze je použít ke korekci
naměřené hodnoty
neznámé - nemají konkrétní znaménko, nedají se použít ke korekci naměřené
hodnoty, zachází se s nimi jako s chybami náhodnými a zahrnují se do
nejistoty měření
Dle příčin výskytu systematické chyby dělíme na:
chyby měřidla - vznikají při výrobě, činnosti a při používání, jsou způsobené
nepřesností výroby jednotlivých funkčních elementů, nepřesnosti montáže,
změnou pracovních podmínek, zjišťují se kalibrací nebo ověřováním
chyby měřící metody - hlavní příčiny jsou nesprávná volba měřicí metody,
nesprávné umístění měřené součásti na směr měření, vliv přítlačné sily,
deformace atd.
chyby osobní - jsou způsobeny osobou, která provádí měření, příčiny –
nevědomost, neopatrnost, nepozornost, nedokonalost lidských smyslů atd.
chyby způsobené vlivem prostředí - vlhkost, prašnost, teplota, osvětlení, tlak
atd)
f) Chyby náhodné (nahodilé)
Náhodné chyby jsou způsobené příčinami náhodného charakteru co do velikosti a
směru působení. Při každém jednotlivém měření určité veličiny se vyskytují náhodné
chyby a ovlivňují každou naměřenou hodnotu. Při opakovaném měření za stejných
podmínek (osoba, metoda, měřidlo, prostředí apod.) bude soubor naměřených
hodnot v důsledku působení náhodných chyb vykazovat rozptyl, jehož velikost je
úměrná vlivu náhodných chyb. Z jedné naměřené hodnoty nelze posoudit vliv
náhodných vlivů, ale pouze ze souboru naměřených korigovaných hodnot je možno
určit velikost náhodné chyby pomoci intervalu, ve kterém se bude nacházet s určitou
pravděpodobnosti (jistotou) „skutečná“ hodnota naměřené veličiny.
Střední odborná škola technická Uherské Hradiště, Revoluční 747, 686 06 Uherské Hradiště
17 OP Vzdělávání pro konkurenceschopnost Název projektu: Sbližování teorie s praxí
Náhodné chyby mají při měření ve strojírenství nejčastěji Gaussovo rozdělení hustoty
pravděpodobnosti výskytu, které je vyjádřit dvěma zákony statistického charakteru:
- malé chyby jsou častější
než chyby velké,
- chyby kladné jsou stejně
četné jako chyby záporné
s – směrodatná odchylka
aritmetického průměru nebo-li
výběrová
směrodatná odchylka
2s – rozptyl měření
R – rozsah měření
xmax,min – maximální, minimální naměřená hodnota
Bod zvratu – bod, ve kterém Gaussova křivka přechází z vydulé do vypuklé křivky
Kde
x1, x2, xn - naměřené hodnoty
n - počet měření
je aritmetický průměr výběrového souboru – střední hodnota, střední
průměr. Jedná se o prosté sečtení naměřených hodnot dělený počtem hodnot.
Rozptyl sx naměřených hodnot je charakterizován nejčastěji výběrovou směrodatnou
odchylkou:
n
xxxx
n
......21
1
1
2
n
xx
s
n
i
i
x
Střední odborná škola technická Uherské Hradiště, Revoluční 747, 686 06 Uherské Hradiště
18 OP Vzdělávání pro konkurenceschopnost Název projektu: Sbližování teorie s praxí
Směrodatnou odchylku rozptylu xs dílčích aritmetických průměrů můžeme
pokládat za funkci n veličin xi měřených se stejnou výběrovou směrodatnou
odchylkou a lze ji vypočítat ze vztahu:
g) Nejistota měření
Pojem nejistota měření je relativně nový a v současné době velmi aktuální. U
akreditovaných pracovišť se dle mezinárodních norem, směrnic a pokynů evropských
organizací jednoznačně vyžaduje, aby výsledky měření, ověření, kalibrace, zkoušení
byly uvedeny s nejistotou dané procedury. Nejistotou se rozumí parametr
charakterizující rozsah (interval) hodnot kolem výsledku měření, který můžeme
odůvodněně přiřadit hodnotě měřené veličiny. Základem je pravděpodobnostní
princip. Předpokládá se, že nejistota měření pokryje skutečnou hodnotu s
předpokládanou pravděpodobnosti.
2.8.6. NEJISTOTY MĚŘENÍ
Základní charakteristikou nejistoty je standardní nejistota u, která
je vyjádřena hodnotou směrodatné odchylky xs , při normálním
rozdělení zaručuje výsledek s pravděpodobnosti 68,27%, ta však
nevyhovuje požadujeme-li vyšší hladinu pravděpodobnosti,
protože hodnota xs je vhodná pro srovnávání dvou nebo více řad
měření, ale pro porovnávání s předem požadovanými hodnotami (např.: tolerancemi
rozměrů na technických výkresech) je nedostačující (požaduje se zaručení výsledku
měření s pravděpodobností 95%.
Nejistota měření tvoří parametr připojený k výsledku měření. Je to odhad části
měření, který charakterizuje rozmezí hodnot, v němž leží skutečná hodnota měřené
veličiny.
Nejistotu měření způsobuje:
a) Měřidlo
b) Pracovník
1*
1
2
nn
xx
n
ss
n
i
i
xx
Střední odborná škola technická Uherské Hradiště, Revoluční 747, 686 06 Uherské Hradiště
19 OP Vzdělávání pro konkurenceschopnost Název projektu: Sbližování teorie s praxí
c) Prostředí
d) Etalon
e) Výrobek – součást
f) Metoda měření
2.8.7. Standardní nejistoty typu A
Označuje se symbolem u z anglického uncertainty – označení uA Odpovídá v
podstatě náhodným chybám dle klasického přístupu. Jejich příčiny se považují za
neznámé a hodnota nejistoty typu A klesá s počtem měření. Je vyhodnocena pomocí
statistických metod a je charakterizována standardní odchylkou aritmetického
průměru.
Počet opakovaných měření by měl být větší než deset, protože jinak není možné
učinit kvalifikovaný odhad. Pokud není k dispozici potřebný počet měření, použijeme
korigovanou nejistotu UAk:
kde kA je koeficient rozšíření závislý na počtu opakovaných měření. Hodnoty
koeficientu pro 95% pravděpodobnost, pro n – počet měření
jsou v následující tabulce:
2.8.8. Standardní nejistoty typu B
Označení uB. Jsou získány jinak než statistickým zpracováním výsledků
opakovaných měření a jsou vyhodnoceny pro jednotlivé zdroje nejistoty určené pro
konkrétní měření a jejich hodnoty nezávisí na počtu opakování měření. Pocházejí od
různých zdrojů a jejich společné působení vyjadřuje výsledná standardní nejistota
typu B.
Tato nejistota zejména pro délková měření je složena z dílčích nejistot:
1. UM – nejistota měřidla – je určena buď výrobcem nebo kalibrací měřidla
2. UE – nejistota etalonu – je dána hodnotou z kalibračního protokolu
1*
1
2
nn
xx
sU
n
i
i
xA
xAAk skU *
Střední odborná škola technická Uherské Hradiště, Revoluční 747, 686 06 Uherské Hradiště
20 OP Vzdělávání pro konkurenceschopnost Název projektu: Sbližování teorie s praxí
3. UT – nejistota daná rozdílem teplot od 20°C – v případě malých rozsahů
stupnice (do 150 mm) a pohybuje-li se teplota v rozmezí (20 +- 2) °C lze tento
vliv nejistoty zanedbat
Nejistotu typu B vypočteme jako geometrický součet dílčích nejistot:
Pro většinu měření vystačíme s maximální dovolenou chybou měřidla Z, kterou
uvádí výrobce měřidla.Výpočet standardní nejistoty typu B se pak zjednoduší na
tento vztah:
Hodnota odmocniny ze tří se používá pro normální, tedy Gaussovo rozdělení
naměřených hodnot.
222TEMB UUUU
3
zUB
Střední odborná škola technická Uherské Hradiště, Revoluční 747, 686 06 Uherské Hradiště
21 OP Vzdělávání pro konkurenceschopnost Název projektu: Sbližování teorie s praxí
Výtah z norem (dovolené chyby měřidel):
Střední odborná škola technická Uherské Hradiště, Revoluční 747, 686 06 Uherské Hradiště
22 OP Vzdělávání pro konkurenceschopnost Název projektu: Sbližování teorie s praxí
2.8.9. Kombinovaná standardní nejistota měření uC
vypočteme ji jako geometrický součet nejistoty typu A a typu B
22BAc uuu
2.8.10. Rozšířená nejistota měření U
Standardní nejistota charakterizuje nejistotu intervalem jehož překročení (odlehlost
skutečné hodnoty od udávané hodnoty) má poměrně velkou pravděpodobnost. Praxe
proto upřesňuje charakteristiku nejistoty intervalem, jehož překročení má malou
pravděpodobnost, hovoří se o rozšířené nejistotě. Rozšířená kombinovaná nejistota
pro libovolnou pravděpodobnost. Získá se násobením kombinované standardní
nejistoty uC koeficient rozšíření kU. Konvenční hodnoty kU se pohybují od kU =2
(nejčastěji, zaručuje interval spolehlivosti přibližně 95 %).) do kU =3 a bývají
obsaženy:
- v technických normách a předpisech všeobecného určení,
- v individuálních dohodách, technických podmínkách, kontraktech apod.
Vyjádření výsledku měření
Při vyjadřování výsledku měření je nutno uvádět nejistotu na dvě platné číslice
za desetinnou čárkou. Celý výpočet nejistoty se musí provést s
nezaokrouhlenými hodnotami, až pak se provádí zaokrouhlení. Při konečném
zaokrouhlení výběrového průměru z naměřených hodnot postupujeme tak ,že
zaokrouhlená číslice má být řádově shodná s druhou platnou číslici nejistoty.
Tedy ve výsledku měření se uvádí výběrový průměr jako nejpravděpodobnější
hodnota výsledku měření jen na tolik míst, aby jeho číslice nejnižšího řádu měla týž
řád jako číslice nejnižšího řádu nejistoty měření při stejné jednotce metrologické
veličiny. Výsledek měření píšeme v následující podobě. Nejprve uvedeme
značku veličiny, jíž se další údaje týkají, dále zpravidla píšeme rovnítko, pak
výslednou hodnotu a za znaménkem ± nejistotu. Pokud má vyjádřená veličina
jednotku, připojíme jednotku.
Např.: L= (58,65±0,12) mm
jednotkasxL x
cukU *
Střední odborná škola technická Uherské Hradiště, Revoluční 747, 686 06 Uherské Hradiště
23 OP Vzdělávání pro konkurenceschopnost Název projektu: Sbližování teorie s praxí
2.8.11. Shrnutí postupu výpočtu nejistoty
Pří výpočtu nejistot lze postupovat dle následujících kroků:
a) provedou se opakovaná měření (pokud je to možně) a zaznamenají se
hodnoty ovlivňujících veličin (teplota, tlak. vlhkost, ...), které jsou složkami
nejistoty typu B
b) na odečtené hodnoty se aplikují veškeré nutné korekce (např. známých
systematických chyb měřicích přístrojů)
c) stanoví se průměrná hodnota měření a nejistota typu A, podle počtu měření
se případně provede její přepočet koeficientem rozšíření kA
d) určí se všechny zdroje nejistoty typu B
e) pomoci Gaussova (příp. rozšířeného) zákona šířeni nejistot se vypočítá
kombinovaná nejistota typu B a obdobně rozšířená nejistota C
f) urči se koeficient rozšíření kU pro požadovanou pravděpodobnost pokrytí a
urči se rozšířená nejistota
g) do protokolu se uvede výsledek měřeni, nejistota, koeficient rozšíření a další
doplňující údaje s respektováním výše uvedených zásad pro desetinná místa,
platné cifry a zaokrouhlováni.
Střední odborná škola technická Uherské Hradiště, Revoluční 747, 686 06 Uherské Hradiště
24 OP Vzdělávání pro konkurenceschopnost Název projektu: Sbližování teorie s praxí
2.8.12. METODIKA URČOVÁNÍ NEJISTOT
Obecně se základní požadavky na vyjadřování nejistot měření se odvíjejí od normy
ČSN EN ISO/IEC 17 025, ze které vychází dokumenty EAL R2 "Metodika
vyjadřování nejistot měření při kalibracích", EAL-G23 "Vyjadřování nejistot
v kvantitativním zkoušení"vydaná ČMI.
2.8.13. ZPRACOVÁNÍ VÝSLEDKŮ MĚŘENÍ A ZÁPIS O MĚŘENÍ
Naměřené hodnoty dále zpracovávají, aby jsme
získali hodnotu měřené veličiny ve správném
tvaru, jak bylo popsáno výše a o celém měření se
provede zápis.
Zápis o měření – protokol má obsahovat:
Popis měření – měřící metoda, schéma zapojení, postup měření
Vnější podmínky měření – místo, datum, laboratoř, teplota, tlak, vlhkost čas
Použitá měřidla – rozsah, citlivost, přesnost, výrobní číslo a označení
Výsledky měření – jejich matematické nebo grafické vyjádření
Rozbor měření a zhodnocení výsledků
Jména kontrolujících
2.8.14. PODMÍNKY SPRÁVNÉHO MĚŘENÍ
Správné měření vede získání zcela spolehlivého výsledku měření
s danou přesností = nejistotou měření.
Podmínky správného měření je možné shrnout do následujících bodů:
každá zkušební laboratoř se musí řídit vyhláškami a zákonem č. 505/1990 Sb., to
hlavně znamená, že všechny etalony a měřidla musí mít platnou kalibraci a platná
ověření
vhodné měřící prostředky – musí mít odpovídající metrologické vlastnosti, platnou
kalibraci a ověření
kvalifikace pracovníků – musí odpovídat vykonávané funkci
správný postup měření – spočívá nevolbě optimální metody měření
zajištění vhodných prostor s vyhovujícím prostředím – prostor laboratoře musí
vyhovovat pro zajištění požadovaných podmínek měření
záznam o měření – dokument o měření, který se archivuje
Střední odborná škola technická Uherské Hradiště, Revoluční 747, 686 06 Uherské Hradiště
25 OP Vzdělávání pro konkurenceschopnost Název projektu: Sbližování teorie s praxí
SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY A ZDROJŮ
Šulc J. a kol. : Technologická a strojnická měření, SNTL 1980
Bumbálek L. a kol. : Kontrola a měření, INFORMATORIUM 2009
http://www.statspol.cz/request/request2006/sbornik/cezova.pdf
http://www.businessinfo.cz/cz/clanek/kvalita-jakost/system-managementu-jakosti
http://www.designtech.cz/c/caq/nejistoty-mereni.htm
http://www.sssdfm.cz/Projekt/Stroj2.doc
http://www.fs.vsb.cz/books/StrojMetro/strojirenska-metrologie.pdf
http://www.cqs.cz
http://martin.feld.cvut.cz-machPrednasky.pdf
3. MĚŘENÍ DÉLEK, ÚHLŮ A ZÁVITŮ
3.1. TEORIE MĚŘENÍ
Měřením zjišťujeme, kolik měrných jednotek měřená veličina (délkový rozměr, úhel)
obsahuje. Mezi nejpoužívanější měřicí přístroje patří posuvné měřítko, mikrometr a
úhloměr, tedy měřidla přímá, nebo různé druhy měrek a kalibry, tedy měřidla pevná,
se kterými měřenou veličinu pouze
porovnáváme.
3.1.1. Měření skutečného
rozměru (absolutní)
Měrnou jednotkou ve strojírenství je 1
mm, což je jedna tisícina metru.
Podle požadovaných přesností
volíme vhodné druhy měřidel. K
měření s přesnosti na 1 mm postačí
použít ocelové měřítko nebo stáčecí
metry. K měření s větší přesností –
desetin nebo setin milimetru se
používají posuvná měřítka s různou
dosažitelnou přesností, posuvné
hloubkoměry, třmenové mikrometry
se stanovenými rozsahy měření,
Střední odborná škola technická Uherské Hradiště, Revoluční 747, 686 06 Uherské Hradiště
26 OP Vzdělávání pro konkurenceschopnost Název projektu: Sbližování teorie s praxí
mikrometrické hloubkoměry, mikrometry pro měření dutin, aj.
3.1.2. Zjišťování odchylek
Tam, kde bývá vhodnější nezjišťovat skutečný rozměr součástí, nýbrž pouze měřit
odchylku skutečného rozměru od požadovaného, se používají číselníkové
úchylkoměry v různém provedení (dutinoměry) a pasametry. Jsou to velmi přesná
měřidla, která se musí uchovávat v
čistotě, zabraňovat možnosti jejich
mechanického poškození, vhodně
konzervovat atp. Pokud se nesplní
tyto požadavky, je pravděpodobné,
že měřidlo nebude správně měřit a
to by vedlo k výrobě zmetků -
neupotřebitelných součástí.
Obr. Pasametr →
3.1.3. Porovnávání rozměrů – měření komparační
Při komparačním měření nezjišťujeme číselnou hodnotu kontrolovaného rozměru, ale
tento rozměr pouze porovnáváme s etalonem tj. s válcovým nebo třmenovým
kalibrem, závitovou měrkou, poloměrovou měrkou, šablonou na měření úhlů atd.
3.1.4. Měření nepřímé
Nepřímé měření se používá tam, kde nejde měřený rozměr určit přímo. Rozměr se
počítá z řad výsledků přímých měření.
3.2. MĚŘENÍ DÉLKOVÝCH ROZMĚRŮ
3.2.1. ZÁKLADNÍ ROVNOBĚŽNÉ MĚRKY
- jsou to přesné destičky nebo hranoly s přesností až 0,001mm, vyrobené obvykle z
kovu (ocelové, ze slinutého karbidu, keramické).
- vyrábějí se ve čtyřech stupních přesnosti, nejpřesnější jsou na kontrolu v
laboratořích, nejméně přesné pro dílenskou výrobu
- jsou dodávány v sadách a jejich skládáním k sobě můžeme sestavit různé rozměry
- díky vysoké kvalitě povrchu k sobě měrky při správném přiložení přilnou
Střední odborná škola technická Uherské Hradiště, Revoluční 747, 686 06 Uherské Hradiště
27 OP Vzdělávání pro konkurenceschopnost Název projektu: Sbližování teorie s praxí
Postup měření pomocí měrek:
- před použitím se měrky očistí vatou a technickým benzínem
- základní měrky se musí chránit před teplem a dotykem ruky
- po použití se měrky očistí, lehce natřou mazacím tukem a vloží zpět do sady
- při skládání měrek k sobě platí zásada, že vždy začínáme s nejmenším rozměrem
měrky a na něj nasouváme větší. K sestavení rozměru použijme co nejmenší počet
měrek, nejvýše 5 kusů. Styková chyba při složení dvou měrek k sobě může být až
0,0002mm a přikládáním dalších měrek se tato chyba zvětšuje.
Kontrola měrek:
- na měřícím přístroji pravidelně kontrolujeme jejich střední délku a rovnoběžnost
- vizuálně (pohledem) kontrolujeme vzhled a čistotu dosedacích ploch měrek
- rovinnost měřících ploch kontrolujeme skleněnou planparalelní destičkou
- nevyhovující měrky se vyřadí a nahradí novými
3.2.2. KALIBRY
- jsou pevná porovnávací měřidla
- používají se především tam, kde je předem stanovený rozsah nepřesnosti - tzv.
tolerance
neměří absolutní hodnotu, ale porovnává kontrolovaný údaj se dvěma mezními
rozměry, mezi kterými má ležet správný rozměr součásti
- používají se k měření vnějších i vnitřních rozměrů
Střední odborná škola technická Uherské Hradiště, Revoluční 747, 686 06 Uherské Hradiště
28 OP Vzdělávání pro konkurenceschopnost Název projektu: Sbližování teorie s praxí
Postup měření pomocí kalibrů:
- kalibry se vyznačují tím, že mají dvě měřící části – “dobrou a špatnou”
- dobrá strana se musí při měření vnitřního rozměru snadno vsunout do díry nebo při
měření vnějšího rozměru přesunout přes hřídel
- dobrou a špatnou stranu kalibru lze rozeznat podle několika znaků. Špatná strana
může být označena červenou barvou a slovním označením, nebo může být kratší
než dobrá strana.
Kontrola kalibrů:
- kontrola se provádí v laboratoři kontrolními kalibry, základními měrkami a
komparačními kalibry
- rovinu měřící plochy u třmenových kalibrů kontrolujeme interferenčními sklíčky
1 – kalibr na díry
2 – kalibr na vnější
rozměry
3 – kalibr na závity
4 – kalibr na kuželové
díry
3.2.3. POSUVNÉ MĚŘÍTKO
- slouží k přímému měření délkových rozměrů
- jsou to nejrozšířenější měřidla ve výrobě
- mají různé druhy přesností, podle toho, na kolik dílků mají rozdělenu noniovu
stupnici, jsou měřítka s přesností 0,1mm, 0,05mm, 0,02mm.
Střední odborná škola technická Uherské Hradiště, Revoluční 747, 686 06 Uherské Hradiště
29 OP Vzdělávání pro konkurenceschopnost Název projektu: Sbližování teorie s praxí
Obr. Popis posuvného měřítka
Obr. Nonius pro přesnost 0,1mm, 0,05mm a 0,02mm Měřený rozměr 23,6mm
Postup při měření vnějšího rozměru pomocí posuvky
Těleso vložíme mezi roztažené čelisti. Pohybem posuvné části měřítka přitiskneme
těleso k pevné čelisti a aretační pružinou zajistíme pohyblivou čelist. Při odečítání
rozměru tak nemůže dojít k uvolnění čelisti.
Nejprve odečteme velikost rozměru tělesa v celých milimetrech na pevné stupnici.
Potom zjišťujeme, který dílek na noniově stupnici se kryje s dílkem na hlavní stupnici.
tento dílek udává další část měřeného rozměru (desetiny nebo setiny mm – podle
přesnosti měřítka). Celkový rozměr získáme sečtením údajů z pevné a noniovy
stupnice.Abychom eliminovali chyby měření, opakujeme měření každého rozměru
vícekrát (čím více, tím lépe - zpravidla pět až desetkrát) a matematickým průměrem
stanovíme výslednou hodnotu změřeného rozměru.
Postup při měření vnitřního rozměru pomocí posuvky
Měření vnitřních rozměrů se provádí měřícími hroty pro vnitřní měření, které se vloží
mezi kontrolované plochy. Další postup je stejný jako u vnějších rozměrů.
Střední odborná škola technická Uherské Hradiště, Revoluční 747, 686 06 Uherské Hradiště
30 OP Vzdělávání pro konkurenceschopnost Název projektu: Sbližování teorie s praxí
Kontrola posuvného měřítka:
Při kontrole přesnosti posuvného měřítka je zapotřebí postupně zkontrolovat:
a) rovnoběžnost měřících čelistí při sevřené (nulové) poloze činných ploch –
prohlídkou proti světlu (průsvitem).
b) kolmost měřících čelistí pomocí nožového úhelníku
c) rovinnost hlavního měřidla pomocí nožového pravítka
d) přesnost základní stupnice a přesnost nonia pomocí základních měrek
rovnoběžných
Údržba posuvného měřítka:
Údržba spočívá v udržování čistoty a po ukončení měření v nakonzervování měřítka
tenkou vrstvou konzervačního prostředku. Důležité je šetrné zacházení se svěřenými
měřidly a jejich ochrana před pádem. Nikdy neměříme pohybující se součást např. při
soustružení, broušení atp. Po ukončení práce vkládáme měřítko do ochranného
pouzdra a s tímto pouzdrem na určené místo, nikdy mezi nářadí.
Obr. Digitální posuvné měřítko
3.2.4. MIKROMETR
Mikrometry jsou přímá měřidla měřící s přesností 0,01mm, protože jeho pohyblivý
měřící dotek je posunován mikrometrickým šroubem. Výroba mikrometrického
šroubu, který má stoupání 0,5 mm, je velmi náročná na přesnost a proto se vyrábí
jen v délce 25 mm. Ze stejného důvodu jsou mikrometry vyráběny vždy jen pro
měření délek v rozsahu 25 mm (např. 0–25 mm, 25-50 mm,...,100-125 mm atd.).
Nejčastěji používaný je mikrometr třmenový. Jeho hlavními částmi jsou (viz. obr.):
Střední odborná škola technická Uherské Hradiště, Revoluční 747, 686 06 Uherské Hradiště
31 OP Vzdělávání pro konkurenceschopnost Název projektu: Sbližování teorie s praxí
1. třmen s pevným dotykem
2. pohyblivý dotyk s maticí se stoupáním
0,5mm
3. brzda
4. rukojeť, uvnitř je třecí spojka
5. dělící bubínek
6. stupnice mikrometru
7. milimetrová stupnice
8. setinová stupnice
DRUHY TŘMENOVÝCH MIKROMETRŮ:
1. mikrometr na závity
2. talířkový mikrometr na ozubená
kola
3. mikrometr na měření tloušťek stěn
4. třídotykové mikrometrické měřidlo
5. mikrometrický hloubkoměr
5. mikrometrický odpich
Postup měření a kontrola mikrometru:
Vybereme mikrometr s vhodným rozsahem podle předpokládané velikosti měřeného
rozměru. Překontrolujeme přesnost jeho měření a to tak, že pevný a pohyblivý dotek
sešroubujeme k sobě na nulový rozměr. U větších rozsahů vložíme mezi doteky
kontrolní váleček příslušný k danému rozsahu. Hrana bubínku se musí krýt s nulou
nebo začátkem většího rozsahu na hlavní stupnici a středová čára hlavní stupnice se
po citlivém dotažení bubínku přes řehtačku musí krýt s nulovou ryskou setinové
stupnice po obvodu bubínku. Ta se často nekryje, takže musíme bubínek na nulu
seřídit. Nejprve bubínek uvolníme tak, že speciálním klíčkem, vloženým do zářezů z
čela bubínku, pootočíme proti směru hodinových ručiček. Uvolněným bubínkem
pootočíme tak, aby se nulová ryska jeho stupnice kryla se středovou čárou hlavní
Střední odborná škola technická Uherské Hradiště, Revoluční 747, 686 06 Uherské Hradiště
32 OP Vzdělávání pro konkurenceschopnost Název projektu: Sbližování teorie s praxí
stupnice, a opačným pohybem klíčku bubínek zajistíme. Potom překontrolujeme
správnost seřízení oddálením doteků mikrometru pootočením malého průměru asi o
půl otáčky a přes řehtačku doteky opět citlivě dotáhneme.
Abychom předešli chybě měření způsobené tepelnou roztažností třměnu mikrometru
při jeho držení v ruce, zpravidla, umožňují-li to rozměry a tvar měřené součásti,
upevníme mikrometr do speciálního stojánku. Mezi jeho doteky vložíme očištěnou
měřenou součást a přes řehtačku citlivě oba doteky dotáhneme. Nedodržení stejné
citlivosti dotahování řehtačky při seřízení i opakovaně při měření způsobí nepřesný
výsledek a chyby v měření.
Čtení naměřené hodnoty:
Při odečítání rozměru nejprve přečteme celé milimetry nad a případně poloviny
milimetrů pod čarou hlavní stupnice odkryté hranou bubínku (např. 12,5 mm na obr.
a/ nebo 71 mm na obr. b/). K tomuto číslu přičteme údaj (v setinách milimetru) na
stupnici po obvodu bubínku, jehož ryska je nejblíže vodorovné čáře hlavní stupnice
(např. 12,5 mm + 0,15 mm na obr. a/ nebo 71 mm + 0,41 mm na obr. b/). Tyto
hodnoty sečteme a výsledkem součtu je naměřená hodnota (např. 12,6 mm na obr.
a/ nebo 71,41 mm na obr. b/), kterou napíšeme do příslušné kolonky protokolu z
měření.
Střední odborná škola technická Uherské Hradiště, Revoluční 747, 686 06 Uherské Hradiště
33 OP Vzdělávání pro konkurenceschopnost Název projektu: Sbližování teorie s praxí
3.2.5. VÝŠKOMĚRY
Výškoměr měří výšku součásti, která je
uložena na kontrolní desce. Skládá se ze
základny (1) z níž vystupuje kolmo rameno
výškoměru (2). Po rameni výškoměru se
posouvá měřící čelist (3) vybavená měřícím
hrotem. Na měřící čelisti je u digitálního
výškoměru LCD displej (4), ze kterého
provádíme odečet rozměrů.
Výškoměr lze použít i k měření dalších
rozměrů, nejen výšky, musí však být vybaven
speciálním nástavcem, ve kterém je
upevněný úchylkoměr.
Takto upraveným výškoměrem lze měřit i
geometrické tolerance, např. kolmost tělesa,
rovinnost nebo rzivost.
Máme-li výškoměr vybavený speciálním
měřícím hrotem kopinatého tvaru (6), můžeme jej použít i k měření polohy děr na
tělese
3.2.6. MIKROSKOP
Mikroskop se používá k měření velmi malých
rozměrů v pravoúhlých souřadnicích. Měřený
objekt se upevní na pracovní stolek mikroskopu,
který vykonává podélný a příčný pohyb pomocí
mikrometrických šroubů. Optická část
mikroskopu zvětšuje obraz součásti a pomocí
nitkového kříže je umožněno čtení rozměru
součásti.
Střední odborná škola technická Uherské Hradiště, Revoluční 747, 686 06 Uherské Hradiště
34 OP Vzdělávání pro konkurenceschopnost Název projektu: Sbližování teorie s praxí
3.3. MĚŘENÍ ÚHLŮ
3.3.1. UHELNÍK
Úhelníky jsou pevná měřidla, jimiž nejčastěji kontrolujeme úhel
90°, méně často se vyrábějí i pro jiné hodnoty úhlů, např. 45°,
30°, 60°.
Postup měření uhelníkem:
Úhelník vložíme do kontrolovaného úhlu dané součásti a jedno
rameno přitiskneme k součásti, jejíž úhel kontrolujeme. Úchylka
kontrolovaného úhlu se projevuje, jako světelná štěrbina mezi
kontrolovanou součástkou a druhým ramenem úhelníku.
3.3.2. UNIVERZÁLNÍ ÚHLOMĚR
Univerzální úhloměr má dvě navzájem kolmá ramena (1) a vyměnitelné pravítko. Má
pevnou (3) a pohyblivou (4) kruhovou stupnici. Na pevné stupnici se odečítají celé
stupně dané nulovou ryskou nonia. Na pohyblivé stupnici odečítáme minuty na té
rysce, která se nejlépe kryje s ryskou základní stupnice. Princip odečítání je podobný
principu práce s posuvným měřítkem.
Postup měření univerzálním úhloměrem:
Univerzální úhloměr přiložíme ke kontrolovanému tělesu. K jedné ploše přiložíme
pevné rameno, ke druhé ploše pohyblivé rameno. Zkontrolujeme, zda ramena
přiléhají k měřené ploše v celé délce. Úhel, vytvořený sklonem ramen vůči sobě,
odečteme ze stupnice. Výsledný rozměr je dán součtem údajů z pevné a pohyblivé
stupnice.
Střední odborná škola technická Uherské Hradiště, Revoluční 747, 686 06 Uherské Hradiště
35 OP Vzdělávání pro konkurenceschopnost Název projektu: Sbližování teorie s praxí
3.3.3. JEDNODUCHÉ DÍLENSKÉ ÚHLOMĚRY – OBLOUKOVÉ
Mají obloukovou stupnici, na které lze odečíst velikost jakéhokoliv úhlu. Obloukový
úhloměr měří s přesností na stupně, univerzální úhloměr s přesností na minuty.
Obr. Jednoduché dílenské úhloměry
a) s otevřenou polokruhovou stupnicí
0 - 180°
b) s uzavřenou polokruhovou stupnicí
0 - 180°
c) s podélně přestavitelným ramenem
a s uzavřenou polokruhovou stupnicí
10 - 170°
Údržba a kontrola úhloměru:
Správnost měření úhloměrů kontrolujeme 90° kontrolním úhelníkem. Údržba
úhloměrů je stejná jako u posuvného měřítka.
Postup měření:
Měří se tak, že otočné i pevné rameno přiložíme na měřené plochy součásti a na
stupnici odečteme stupně. Tento jednoduchý typ úhloměru umožňuje měřit s
přesností na celé stupně, případně odhadnout jejich poloviny.
Střední odborná škola technická Uherské Hradiště, Revoluční 747, 686 06 Uherské Hradiště
36 OP Vzdělávání pro konkurenceschopnost Název projektu: Sbližování teorie s praxí
3.3.4. SINUSOVÉ PRAVÍTKO
Sinusové pravítko slouží k nepřímému měření úhlů. Při této metodě odměřujeme
některé vedlejší rozměry a velikost úhlu určujeme výpočtem na základě
trigonometrických vztahů. Vedle sinusového existuje ještě tangentové pravítko.
Pravítka se vyrábějí pro délky L = 100, 200 a 300 mm. Základní tvar může být
doplněn přídavnými prvky jako
prismatickými podložkami, kuželovými
hroty apod. Pomocí sinusového
pravítka měříme zejména úkosy a
kuželovitost.
Sinusové pravítko je tvořeno
základním ocelovým tělesem (4) na
jehož spodní části jsou připojeny dva
válečky o známém průměru (5).
Vzdálenost středů válečků je pevně
stanovena. Na horní straně pravítka je
upínací zařízení nebo opěrka (6), která
drží při náklonu pravítka měřené
těleso ve stabilní poloze. K měření se používají ještě základní měrky (2) a
číselníkový úchylkoměr (3).
Postup měření:
Měřený předmět uložíme na pravítko, kužel upneme mezi hroty. Podkládáním
válečků základními měrkami rovnoběžnými uvedeme horní rovinnou plochu nebo
povrchovou přímku kužele měřeného předmětu do polohy rovnoběžné se základnou.
Ustavení kontrolujeme pomocí úchylkoměru.
Pro sklon pravítka platí:
,sinL
h
kde h – výška podložení = součet rozměrů základních měrek
L – vzdálenost dvou středů válečků
Z trigonometrických tabulek nebo pomocí kapesního kalkulátoru zjistíme úhel .
Střední odborná škola technická Uherské Hradiště, Revoluční 747, 686 06 Uherské Hradiště
37 OP Vzdělávání pro konkurenceschopnost Název projektu: Sbližování teorie s praxí
3.4. MĚŘENÍ ZÁVITŮ
Závity je po vyrobení nutné zkontrolovat měřením. Většinou se měří tyto rozměry:
- velký průměr závitu
- rozteč a tvar profilu závitu
- malý průměr závitu
Velký průměr závitu se měří posuvným měřítkem nebo mikrometrem.
Rozteč a tvar profilu závitu kontrolujeme pomocí závitových šablon, které jsou
sestaveny v pevně spojenou soupravu podle druhu závitu.
Šablony se používají jen na přibližné změření druhu a rozteče závitu. Střední průměr
závitu se měří pomocí mikrometru a soupravy přesných drátků.
3.4.1. ZÁVITOVÉ HŘEBÍNKOVÉ ŠABLONY (MĚRKY)
Tyto měrky se používají ke zjišťování hodnoty stoupání závitů. Každá měrka v sadě
představuje profil závitu o určitém stoupání, který přikládáme ke kontrolovanému
místu.
Postup měření:
Nejprve vybereme měrky odpovídajícího profilu závitu (metrické, whitwortovy, atd.)
Potom si součást ustavíme tak, abychom mohli k profilu závitu přiložit závitovou
měrku. Po přiložení měrky kontrolujeme proti světlu, zde mezi svěrkou a profilem
závitu existuje mezera.
U známého závitu můžeme kontrolovat přesnost výroby stoupání, u neznámého
postupně přikládáme jednotlivé měrky do té doby, než mezi měrkou a závitem není
viditelná mezera. Velikost stoupání je uvedena na každé měrce.
Střední odborná škola technická Uherské Hradiště, Revoluční 747, 686 06 Uherské Hradiště
38 OP Vzdělávání pro konkurenceschopnost Název projektu: Sbližování teorie s praxí
3.4.2. MEZNÍ ZÁVITOVÉ KALIBRY
Ke komplexní (úplné) kontrole závitů slouží
mezní závitové kalibry, kterými najednou
kontrolujeme střední průměr, rozteč a správnost
tvaru profilu závitu. Podle nich zjistíme, zda
šroub a matice byly vyrobeny ve správné
toleranci.
U kalibrů pro vnitřní závity rozlišujeme dobrou a
zmetkovou stranu. Zmetkové části kalibrů mají
jen malý počet závitů a jsou označeny červeně.
Podobně jsou značené i závitové kroužky na kontrolu vnějších závitů. Závitové
kalibry kontrolují střední průměr závitu.
Třmenové závitové kalibry používají dvojice profilových válečků, aby se zabránilo
opotřebení dobrých válečků. Dobré válečky mají několik závitů, zatímco zmetkovité
za nimi mají jen jeden chod závitu, potřebný ke kontrole středního průměru závitu.
Obr. Závitový kalibr Obr. Závitové kroužky
Obr. TŘMENOVÝ KALIBR
Střední odborná škola technická Uherské Hradiště, Revoluční 747, 686 06 Uherské Hradiště
39 OP Vzdělávání pro konkurenceschopnost Název projektu: Sbližování teorie s praxí
3.4.3. TŘÍDRÁTKOVÁ METODA
K měření středního průměru závitu se používá i sada měřících drátků a třmenový
mikrometr s plochými dotyky. Jedná se o metodu nepřímého měření, protože
výsledný rozměr budeme dopočítávat z rozměru zjištěného měřením.
Postup měření:
Součást se závitem si přidržíme nebo upevníme
tak, aby byl volný přístup k měřenému závitu.
Z měřící sady vybereme kontrolní drátky.
Průměr drátků, které použijeme k měření, musí splňovat několik požadavků. Musí se
dotýkat vnitřních ploch závitů zhruba v jejich středu a musí přesahovat vně závitu,
aby šel rozměr přes drátky změřit mikrometrem.
Kontrolní drátky jsou celkem tři a vložíme je kolmo k ose závitu. Na jedné straně
tělesa budou dva drátky, na protilehlé straně bude jeden drátek. Nyní se pomocí
třmenového mikrometru změří
rozměr přes drátky. Zjištěný údaj se
dosadí do vzorce a vypočítá se
střední průměr závitu.
sMdd .86603,02
d … hledaný střední průměr závitu
Md2 … naměřená hodnota
s … stoupání závitu
Výše uvedený vzorec platí pouze pro
metrický závit. Pro jiné závity se
používají jiné číselné konstanty.
Střední odborná škola technická Uherské Hradiště, Revoluční 747, 686 06 Uherské Hradiště
40 OP Vzdělávání pro konkurenceschopnost Název projektu: Sbližování teorie s praxí
3.4.4. MIKROMETR NA ZÁVITY (S NÁSTAVCI)
K měření středního průměru závitu použijeme
speciální třmenový mikrometr vybavený sadou
výměnných dotyků (1) pro měření závitů a závitové
měrky.
Postup měření:
Těleso si ustavíme do stabilní polohy a podle druhu
závitu zvolíme měrky. Přikládáním měrek k profilu
závitu určíme jeho stoupání. U mikrometru
s nástavci vybereme podle zjištěného stoupání
odpovídající dvojici dotyků a připojíme ji na pevnou a
pohyblivou čelist.
Tvar dotyků odpovídá profilu závitu.
Jeden dotyk svým tvarem vyplní drážku
mezi dvěma závity, do druhého dotyku
zapadne výstupek závitu. Mikrometr je
tak v poloze kolmé k ose závitu.
Otočnou částí rukojeti dotáhneme
dotyky. Na stupnici mikrometru
odečteme změřený rozměr, který
odpovídá střednímu průměru závitu.
SEZNAM POUŽITÝCH ZDROJŮ
SOUKUP, J. Technická měření. Praha: MM publishing, s.r.o, 2008. 150 s. ISBN: 978-
80-7414-002-0.
DILLINGER, J. Moderní strojírenství pro školu i praxi. Brno: CENTA, spol.s.r.o.,
2007. 612 s. ISBN 978-80-86706-19-1.
VDOLEČEK, F. Technická měření. Brno: VUT v Brně, FSI, 2008. 64 s.
KOLEKTIV AUTORŮ. Metrologie v kostce. Praha: Sdělovací technika, 2008. 64 s.
ISBN 80-86645-01-0.
SLÁDEK, Z., VDOLEČEK,F.: Technická měření. Skriptum VUT. Brno, Nakladatelství
VUT Brno, 1992. 220s. ISBN 80-214-0414-0.
Střední odborná škola technická Uherské Hradiště, Revoluční 747, 686 06 Uherské Hradiště
41 OP Vzdělávání pro konkurenceschopnost Název projektu: Sbližování teorie s praxí
4. KALIBRACE MĚŘIDEL
4.1. ÚVOD – PROČ MĚŘIDLA KALIBROVAT
Máme-li posuzovat zabezpečování kvality strojírenského výrobního procesu,
nevyhneme se metrologii, zejména kalibraci měřidel a měřících prostředků. Některé
náročné měřicí systémy, např. souřadnicové měřící stroje, se obvykle kalibrují
prostřednictvím specializovaných metrologických laboratoří, péče o dílenská délková
měřidla však zůstává převážně na metrologickém středisku podniku
4.2. ZÁKLADNÍ POJMY Z TEORIE KALIBRACE
Kalibrace měřidel je soubor operací, kterými se metrologické vlastnosti měřidla
porovnávají s měřidlem metrologickým navázaným, zpravidla s etalonem organizace,
jiné kalibrační laboratoře nebo etalonem ČMI. Výsledky kalibrace se zaznamenávají
do kalibračního listu.
Návaznost měřidel - se rozumí zařazení měřidel do nepřerušené posloupnosti
přenosu hodnoty veličiny počínající etalonem nejvyšší metrologické kvality po
nejnižší.
4.2.1. SCHÉMA NÁVAZNOSTI MĚŘIDEL NA STÁTNÍ ETALON:
Střední odborná škola technická Uherské Hradiště, Revoluční 747, 686 06 Uherské Hradiště
42 OP Vzdělávání pro konkurenceschopnost Název projektu: Sbližování teorie s praxí
4.2.2. KALIBRAČNÍ POSTUP
Kalibrační postup je předpis, který obsahuje souhrn činností při kalibraci měřidel
a slouží jako návod pro práci zaměstnanců v kalibrační laboratoři. Každý kalibrační
postup by měl být:
a) úplný – musí obsahovat potřebné údaje
b) správný – bez chyb a nesprávných údajů
c) srozumitelný – obsah musí být jednoznačný, aby nevznikaly
pochybnosti o významu jednotlivých údajů a pojmů, zvláště
při používání zkratek
d) účelný – musí určovat optimální podmínky pro co
nejefektivnější průběh kalibrace s minimálními náklady a
pracností
e) validovaný – musí být potvrzena a uznána platnost postupu
případě, že se nejedná o postup normalizovaný
f) stručný – v textové části uvádět pouze nezbytné a důležité
údaje potřebné ke kalibraci měřidel s použitím správných
technických termínů
g) přehledný – čitelný a vhodně upravený
Kalibrační postup musí obsahovat:
a) Předmět kalibrace
b) Odkaz na platné normy a navazující předpisy
c) Požadavky na kvalifikací pracovníků provádějících kalibraci
d) Měřidla a pomůcky pro kalibraci
e) Stanovení obecných podmínek kalibrace:
f) Teplota prostředí – 20 ± 2°C
g) Teplotní rozdíl mezi etalonem a kalibrovaným měřidlem – max. 1°C
h) Vlhkost vzduchu – 50 ± 15%
i) Min. doba temperance měřidla – 30 až 90min
Střední odborná škola technická Uherské Hradiště, Revoluční 747, 686 06 Uherské Hradiště
43 OP Vzdělávání pro konkurenceschopnost Název projektu: Sbližování teorie s praxí
Kalibrační list musí obsahovat:
a) Název a adresu kalibrační laboratoře
b) Pořadové číslo, číslované strany, celkový počet stran
c) Jméno a adresu zákazníka
d) Identifikační údaje měřidla – název, typ, výrobce, identifikační
e) číslo kalibrového měřidla
f) Data přijetí, provedení kalibrace a vystavení kalibračního listu
g) Podmínky provedení kalibrace
h) Měřidla použitá pro kalibraci
i) Vyjádření o návaznosti výsledků měření
j) Výsledky měření a jejich nejistotu měření
k) Jméno, pracovníka, který měřidlo kalibroval, jméno a podpis odpovědného
pracovníka, razítko kalibrační laboratoře
Originál kalibračního listu se předá zákazníkovi, kopii si ponechá kalibrační laboratoř
a archivuje jej po dobu pěti let.
Kalibrační interval - významným aspektem pro zachování schopnosti laboratoře
vytvořit navázané a spolehlivé výsledky měření je stanovení maximální doby, která
by měla být povolena mezi kalibracemi referenčních nebo pracovních etalonů a
používaných měřicích přístrojů.
Střední odborná škola technická Uherské Hradiště, Revoluční 747, 686 06 Uherské Hradiště
44 OP Vzdělávání pro konkurenceschopnost Název projektu: Sbližování teorie s praxí
Ukázka kalibračního listu:
Střední odborná škola technická Uherské Hradiště, Revoluční 747, 686 06 Uherské Hradiště
45 OP Vzdělávání pro konkurenceschopnost Název projektu: Sbližování teorie s praxí
4.2.3. SCHÉMA POSTUPU OD KOUPĚ MĚŘIDLA AŽ PO JEHO VYŘAZENÍ
Metrologická konfirmace je soubor činností pro zajištění toho, aby měřící
vybavení bylo ve shodě s požadavky na jeho zamýšlené použití. Metrologická
konfirmace obecně zahrnuje kalibraci a ověřování, jakékoli nezbytné seřízení nebo
opravu a následnou rekalibraci, porovnání s metrologickými požadavky na
zamýšlené použití, jakékoli požadované zapečetění a označení štítkem.
Střední odborná škola technická Uherské Hradiště, Revoluční 747, 686 06 Uherské Hradiště
46 OP Vzdělávání pro konkurenceschopnost Název projektu: Sbližování teorie s praxí
Metrologický řád
Každý podnik, který pracuje s měřidly, má stanovena pravidla v metrologickému řádu
pro daná měřidla, podle nichž se řídí. Za jeho dodržování a aktualizování odpovídá
metrolog, který je řádně proškolen a je seznámen se všemi měřidly, které jsou
v daném podniku a k jakému účelu jsou využívány.
Podnikový metrologický řád by měl zahrnovat:
− Obsah
− Cíl
− Pojmy, definice, zkratky
− Odpovědnost a pravomoc
− Rozdělení měřidel
− Volba měřidel
− Evidence a značení měřidel
− Výdej měřidel
− Kalibrace měřidel
− Ověřování měřidel
− Vyřazování měřidel
− Související dokumenty
− Přílohy
Přílohy k metrologickému řádu se mohou skládat z těchto dokumentů:
− evidenční karta měřidla
− seznam pracovních měřidel stanovených
− seznam pracovních měřidel nestanovených
− seznam referenčních materiálů
− kalibrační postup pro nestanovená pracovní měřidla
− matice odpovědnosti
− matice dokumentace
− doklad o převzetí měřidel
− objednávka externí kalibrace
− oznámení o vadném měřidle
Střední odborná škola technická Uherské Hradiště, Revoluční 747, 686 06 Uherské Hradiště
47 OP Vzdělávání pro konkurenceschopnost Název projektu: Sbližování teorie s praxí
Povinnosti uživatele:
− Používat jen evidovaná měřidla
− Ohlásit podezření na neshodu měřidla
− Kontrola funkčnosti
− Správné užívání
− Správné uchovávání
− Sledování kalibračních známek a evidenčních čísel
Evidenci měřidel lze vést v papírové podobě nebo v elektronické formě. Neměli
bychom opomíjet dobré rozlišení měřidel, ať už číselnou řadou či barevně. Díky
současným vyspělým technologiím, jako jsou databáze, lze měřidla evidovat nejen
podle data platnosti kalibračních listů, ale i podle jednotlivých podnikových středisek
nebo podle jmenného seznamu uživatelů či měřidel.
Evidenční karta měřidla by měla obsahovat tyto základní údaje:
− Název měřidla
− Jméno výrobce, model a typové označení
− Výrobní číslo
− Evidenční číslo metrologické evidence
− Datum výroby a datum uvedení do provozu
− Stav při převzetí
− Umístění měřidla
− Podrobné údaje z kontrol včetně údajů o ověření nebo kalibrace měřidel
− Podrobnosti o prováděné údržbě
− Evidence závad, poškození, úprav a oprav
U každého měřidla je třeba evidovat základní chybu měřidla (udává ji výrobce). Je to
chyba měřidla určená za referenčních podmínek. Tyto podmínky je třeba zachovávat
pro správnost měření a jeho platnost. Dalším evidovaným údajem je třída přesnosti
měřidla, která se zpravidla vyjadřuje číslem nebo symbolem přijatým dohodou a
nazývaným index třídy.
Střední odborná škola technická Uherské Hradiště, Revoluční 747, 686 06 Uherské Hradiště
48 OP Vzdělávání pro konkurenceschopnost Název projektu: Sbližování teorie s praxí
4.2.4. PŘÍKLADY KALIBRACE ZÁKLADNÍCH MĚŘIDEL DÉLKY
V následujícím přehledu uvádíme základní druhy dílenských měřidel, používaných ve
strojírenství a základní informace o jejich kalibraci a příslušném kalibračním zařízení.
Posuvka
Celková chyba posuvky se zjišťuje koncovými měrkami v nulové poloze a v několika
dalších místech, rozložených rovnoměrně po měřícím rozsahu. Přitom se dbá na to,
aby u každého měřícího místa byl měřen jiný dílek nonické stupnice. Přímost
měřících ramen se kontroluje metodou na průsvit nebo nožovým pravítkem. Tloušťka
jejich osazených konců se měří třmenovým mikrometrem, nebo pasametrem. Měřící
ramena pro vnitřní měření se mohou kalibrovat pomocí kontrolních kroužků. Pro
kalibraci posuvek jsou k dispozici kontrolní sady, které obsahují tři koncové měrky,
např. 30,0 mm, 41,3 mm, 131,4 mm a dva kontrolní kroužky, např. 4 mm a 25 mm.
Dílenská kalibrace posuvky:
Kontrolu posuvného měřidla na přesnost provádíme jednoduchým způsobem a
to tak, že posuvnou měřící čelist posuneme do nulové polohy a
kontrolujeme průsvit mezi pevnou a pohyblivou čelistí. Pokud je posuvka v
pořádku tak mezi rameny nesmí prosvítat žádné světlo. Následně zkontrolujeme krytí
nuly hlavní a noniové stupnice, volnost posouvání pohyblivé části po pevné. Nakonec
to stejné zkontrolujeme při dotažení aretace (nesmí se změnit krytí nul a
neprůsvitnost mezi měřícími doteky.
Střední odborná škola technická Uherské Hradiště, Revoluční 747, 686 06 Uherské Hradiště
49 OP Vzdělávání pro konkurenceschopnost Název projektu: Sbližování teorie s praxí
Mikrometr
Celková chyba třmenového mikrometru se zjišťuje koncovými měrkami rovněž v
několika místech. V každém měřícím bodě se přitom měří jiný dílek pomocné
(setinové) stupnice. Tak lze zkontrolovat případný výskyt jakékoli periodické chyby
stoupání mikrometrického šroubu. Rovinnost měřících ploch se zjišťuje skleněnou
měrkou, v případě měřících ploch, u kterých vzhledem k jejich opotřebení nelze
uvažovat se vznikem interferenčního jevu, se používá nožové pravítko. Tato kontrola
se provádí pomocí sady čtyř planparalelních měrek, odstupňovaných ve 4 polohách
v průběhu jedné otáčky šroubu. Kontrolu rovnoběžnosti se doporučuje provádět
pouze při prvotní kalibraci, obvykle u výrobce, nebo po opravě měřících ploch. Měřící
síla se měří vhodným siloměrem na počátku, ve středu a na konci měřícího rozsahu.
Zkušební sady pro třmenové mikrometry, které jsou na trhu, obsahují zpravidla
10 koncových měrek z keramiky nebo oceli (jmenovité rozměry od 2,5 mm do
25,0 mm) a skleněnou měrku pro kontrolu přímosti měřících ploch.
Dílenská kalibrace mikrometru
Provádí se tak, že pevný a pohyblivý dotek sešroubujeme k sobě na nulový
rozměr. U větších rozsahů vložíme mezi doteky kontrolní váleček nebo koncovou
měrku odpovídající danému rozsahu. Hrana bubínku se musí krýt s nulou nebo
začátkem většího rozsahu na hlavní stupnici a středová čára hlavní stupnice se
po citlivém dotažení bubínku přes řehtačku musí krýt s nulovou ryskou
setinové stupnice po obvodu bubínku. Ta se často nekryje, takže musíme bubínek
na nulu seřídit. Nejprve bubínek uvolníme tak, že speciálním klíčkem, vloženým do
zářezů z čela bubínku, pootočíme proti směru hodinových učiček. Uvolněným
bubínkem pootočíme tak, aby se nulová ryska jeho stupnice kryla se středovou
čárou hlavní stupnice a opačným pohybem klíčku bubínek zajistíme. Potom
překontrolujeme správnost seřízení oddálením doteků mikrometru pootočením
malého průměru asi o půl otáčky a přes řehtačku doteky opět citlivě dotáhneme.
Jestliže vzájemná poloha stupnic neukazuje přesně nulu, musíme seřízení
zopakovat, jestliže ano, můžeme pokračovat v měření. Aby byla dodržena stejná a
správná síla přítlaku měřících plošek používejte k dotahování kroužek s brzdičkou
(řehtačku)!!!
Střední odborná škola technická Uherské Hradiště, Revoluční 747, 686 06 Uherské Hradiště
50 OP Vzdělávání pro konkurenceschopnost Název projektu: Sbližování teorie s praxí
Údržba mikrometru:
Měřidla s mikrometrickým šroubem, stejně jako většinu ostatních, udržujeme
v nakonzervovaném stavu, při pokojové teplotě, v příslušném ochranném pouzdru a
chráníme je před mechanickým poškozením. Doteky mikrometru musíme před
měřením očistit od konzervačního prostředku.
Mezní kalibry
Válečkové kalibry (mezní kalibry pro kontrolu děr) se kalibrují pasametrem, nebo
digitálním mikrometrem s výstupem dat a tiskárnou. Tato druhá metoda je rychlejší (i
včetně vyhodnocování), je ale vhodná pouze pro kalibry IT9 a méně přesné. Často
se válečkové kalibry také měří na svislém nebo vodorovném délkoměru. Třmenové
kalibry se měří koncovými měrkami, ze kterých se složí příslušný rozměr a takto
sestavený blok se zasune mezi funkční plochy kalibru. Tato metoda vyžaduje
značnou zručnost a zkušenost, používá se pro kalibry IT8 a méně přesné. Bez
omezení na přesnost kalibru lze třmenové kalibry (tedy i kalibry IT6 nebo dokonce
IT5) měřit na vodorovném délkoměru. Závitové trny (kalibry pro kontrolu závitu
matice) se měří přes drátky (měřicí drátky podle ČSN 25 4108) pasametrem,
digitálním mikrometrem nebo na délkoměru (svislém nebo vodorovném) Závitové
kroužky (kalibry pro kontrolu závitu šroubu) se kontrolují pomocí porovnávacích trnů
nebo měří na vodorovném délkoměru s použitím speciálních měřících doteků. Liší-li
se výsledky měření podle uvedených metod, je rozhodující kontrola porovnávacími
trny.
Úchylkoměry
Celková chyba číselníkového úchylkoměru se zjišťuje na speciálním přístroji nebo na
vodorovném délkoměru. Podmínkou je, aby se měřící tyčka úchylkoměru pohybovala
při kalibraci pouze v jednom směru
(vzestupném a následně sestupném). Výsledky měření se zanášejí do grafu. Tímto
způsobem lze totiž z hodnot celkové chyby stanovit chybu reverzibility, jako rozdíl
hodnot zjištěných při vysouvající a zasouvací se tyčce úchylkoměru ve stejném
místě stupnice. Největší zjištěný rozdíl je chybou reverzibility. Variační rozpětí je další
parametr, který se má při kalibraci zjišťovat, a to pětinásobným spuštěním měřící
tyčky úchylkoměru na měřící stolek. Rozdíl mezi největším a nejmenším údajem je
variační rozpětí. I když variační rozpětí není uvedeno v normě ČSN EN ISO 463, je
významným ukazatelem celkového opotřebení převodů úchylkoměru.
Střední odborná škola technická Uherské Hradiště, Revoluční 747, 686 06 Uherské Hradiště
51 OP Vzdělávání pro konkurenceschopnost Název projektu: Sbližování teorie s praxí
U číselníkových úchylkoměrů, zejména s mechanickým převodem, je důležité
zjišťovat měřící sílu a její kolísání. Měří se vhodným siloměrem na začátku, ve středu
a na konci měřícího rozsahu, a to při vzestupném i sestupném pohybu měřicí tyčky.
Elektronické úchylkoměry
Rozlišení u těchto přístrojů dosahuje až setin mikrometru. Při kalibraci takových
komparátorů je třeba používat speciální přístroje např. s měřícím rozsahem 100 mm
a číslicovým krokem 0,02 µm nebo laserovým nanokomparátorem. Průběh
kalibrace bude řízen počítačem se specializovaným softwarem pro zpracování
výsledků kalibrace (grafické zobrazení průběhu kalibračního procesu, zhotovení
kalibračních křivek apod.). Podle předběžných zkoušek lze odhadnout nejistotu
měření na nanokomparátoru U = 20 nm (pro rozsah měření 25 mm).
4.2.5. ZÁSADY KALIBRACE V METROLOGICKÉ LABORATOŘI
Většina kalibrací délkových měřidel se provádí v metrologické laboratoři. K její mu
základnímu vybavení patří vodorovný délkoměr, založený na komparátorovém
principu prof. Abbeho, což umožňuje měřit s velkou přesností. Vodorovný délkoměr
svou koncepcí i univerzálním vybavením je určen pro kalibraci téměř všech druhů
měřidel zde uvedených a pro některé další (mezní hladké i závitové kalibry,
nastavovací kroužky, kuželové kalibry, mikrometrická měřidla, třmenová i odpichy,
číselníkové úchylkoměry apod.
Při kalibraci v metrologické laboratoři se doporučuje striktně dodržovat výrobcem
předepsané zásady.
Střední odborná škola technická Uherské Hradiště, Revoluční 747, 686 06 Uherské Hradiště
52 OP Vzdělávání pro konkurenceschopnost Název projektu: Sbližování teorie s praxí
SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY A ZDROJŮ
Bumbálek L. a kol. : Kontrola a měření, INFORMATORIUM 2009
http://www.statspol.cz/request/request2006/sbornik/cezova.pdf
http://www.fs.vsb.cz/books/StrojMetro/strojirenska-metrologie.pdf
http://www.vutbr.cz/lide/jiri-pernikar-299/publikace
http://www.sosi.cz/texty/mereni-u-mov-07.pdf
http://www.mbcalibr.cz/navody/merime-posuvkou/
5. MODERNÍ TRENDY VE STROJÍRENSKÉ METROLOGII
5.1. ÚVOD – "PÁR SLOV O KLASICKÉM MĚŘENÍ"
Libovolné měření můžeme charakterizovat jako jakýsi způsob získávání informací o
našem okolí a o jevech či procesech, které pozorujeme. K získávání těchto informací
je člověk vybaven svými základními smysly. Pomocí nich však můžeme postihnout
pouze malý počet jevů. Abychom mohli přesně posoudit námi pozorované jevy,
potřebujeme k tomu určité měřící prostředky, které si můžeme charakterizovat jako
soubor zařízení, přípravků a dalších pomůcek, které jsou určeny k provedení měření
a zjištění kvantitativních vlastností pozorovaného děje.
Zvláštní význam v oblasti měření zaujímají elektrická měření a měřící technika, která
je v současné době velmi důležitá, její výhody jsou:
- elektrický signál může být lehce zpracován (např. zesílen či usměrněn) ve
velmi širokém rozsahu a jeho hodnota změřena s vysokou přesností.
- informace o naměřených hodnotách ve formě elektrického signálu mohou být
snadno zaznamenány či přeneseny na libovolnou vzdálenost rychlostí světla
- spojení číslicových měřících přístrojů s počítači přináší další významný pokrok
v měření a zpracování výsledků měření. Moderní technika nám umožňuje
provést plnou automatizaci procesu měření s vyloučením přítomnosti obsluhy.
- moderní elektrické přístroje umožňují převádět i neelektrické veličiny na
elektrický signál a potom lze i tato měření provádět se všemi výše uvedenými
výhodami.
Měřidlo je technický prostředek určený k měření a zahrnuje pod společným názvem
měřicí přístroje a zhmotněné míry.
Střední odborná škola technická Uherské Hradiště, Revoluční 747, 686 06 Uherské Hradiště
53 OP Vzdělávání pro konkurenceschopnost Název projektu: Sbližování teorie s praxí
Měřidla můžeme rozdělit podle různých hledisek:
a) dle způsobu měření:
- měřidla se stálou hodnotou,
- mezní měřidla,
- stupnicové měřicí prostředky.
b) dle třídy přesnosti:
- etalony - s maximálně dosažitelnou přesnosti,
- základní měřidla,
- laboratorní měřidla,
- provozní měřidla.
c) dle účelu:
- měření délky,
- měření uhlů,
- měření a kontrola závitů,
- měření a kontrola ozubených kol,
- měření tvarů,
- měření odchylek tvaru a polohy,
- měření drsnosti povrchu,
- na speciální měření.
d) dle převodu, použitého na zvětšení měřených veličin:
- s převodem mechanickým,
- s převodem elektrickým,
- s převodem pneumatickým,
- s převodem optickým,
- s převodem kombinovaným.
- dle toho, zda se měřicí dotyk dotýká měřené plochy při měření, nebo ne:
- měřidla dotykové,
- měřidla bezdotykové.
e) dle počtu měřených souřadnic:
- jednosouřadnicové měřicí systémy (posuvné měřítko),
- dvousouřadnicové měřicí systémy (měřící mikroskop),
- třísouřadnicové měřicí systémy (třísouřadnicové měřící stroje).
Střední odborná škola technická Uherské Hradiště, Revoluční 747, 686 06 Uherské Hradiště
54 OP Vzdělávání pro konkurenceschopnost Název projektu: Sbližování teorie s praxí
Měřicí přístroj je měřidlo, které umožňuje převod měřené veličiny na veličinu jinou,
nebo na jinou hodnotu té stejné veličiny se specifikovanou přesností, které tvoří
celek.
Obecně se měřicí přístroj skládá z následujících částí:
a) snímač – nazýváme téţ senzor a je to ta část měřidla nebo řetězce, na který
působí měřená veličina.
b) zobrazovací zařízení – je to ta část měřidla, která zobrazuje naměřenou
hodnotu. Může být analogový nebo digitální, popř. kombinací obou. Samotné
zobrazovací zařízení může dále obsahovat:
c) ukazatel – může být pevný nebo pohyblivý a jeho poloha vůči stupnici indikuje
naměřenou hodnotu.
d) stupnice – uspořádaný soubor očíslovaných značek stupnice.
e) záznamové zařízení – je to část přístroje, která zaznamenává naměřené
hodnoty
Základní typy měřicích přístrojů
a) konvenční měřicí technika
- mechanické zkušební prostředky
- přesnost závisí na zkušenostech personálu
b) digitální měřicí technika
- rychlejší a objektivnější měření než konvenční měřicí technika
- první krok k automatizaci a počítačovému zpracování výsledků
c) počítačem podporovaná souřadnicová měřicí technika
- univerzální využití, pružnost
- může být automatizována pro nasazení v linkách
- jak naprogramování pro linku, tak laboratorní využití vyžaduje kvalifikovanou
obsluhu
5.2. MODERNÍ TRENDY V MĚŘENÍ DÉLEK, ÚHLŮ A TVARŮ SOUČÁSTÍ
Pokud budeme hovořit na toto téma, budeme se pohybovat v oblasti elektrických a
optických měřidel, ať už pro 2D nebo pro 3D měření, dotekových nebo
bezdotykových a rovněž počítačem podporované zpracovávaná a vyhodnocovaná
naměřená data.
Střední odborná škola technická Uherské Hradiště, Revoluční 747, 686 06 Uherské Hradiště
55 OP Vzdělávání pro konkurenceschopnost Název projektu: Sbližování teorie s praxí
5.2.1. Elektrická měřidla
Základní princip činnosti je v tom, že snímač
snímá měřenou veličinu, ta je přenášena do
měřícího přístroje a převáděna na elektrický
signál, který je dále zpracován a výsledek
měření je zobrazen analogicky (spojitě – graf)
nebo digitálně (číslicově).
5.2.2. Optická měřidla
Tato měřidla se používají v oblasti
bezkontaktních měření. Princip měření je
založený na zpracování dopadajícího nebo
odraženého světelného paprsku
(polychromatického nebo laseru) na optický
snímač, ve kterém se optický signál změní
na elektrický.
Princip laserového měřícího systému:
vstupní laserový paprsek
dopadá na polopropustný
interferometr tam se rozdělí
na paprsek referenční a
měřící,referenční dopadá na
pevný odražeč, měřící
dopadá na odražeč
pohyblivý, který kopíruje tvar
měřené součásti, oba
paprsky se vrátí na interferometr, tam se opět složí, odtud postupují na citlivý
detektor, výsledkem měření je interferogram popisující rozměry nebo tvar měřené
součásti.
Střední odborná škola technická Uherské Hradiště, Revoluční 747, 686 06 Uherské Hradiště
56 OP Vzdělávání pro konkurenceschopnost Název projektu: Sbližování teorie s praxí
Princip laserového skeneru:
Rotující zrcadlo je umístěno
v dráze laserového paprsku, od
něj se paprsek odráží a prochází
optickou soustavou, ta jej
usměrňuje na fotocitlivý prvek,
do vyhodnocovací jednotky
přichází najednou údaje o
natočení zrcadla i z fotocitlivého
prvku a tak se získá obrys měřeného
předmětu
5.2.3. Pneumatická měřidla
I tento typ nachází okrajově své uplatnění ve strojírenské metrologii. Tyto měřící
přístroje zpracovávají změnu tlaku vysílaného pneumatického signálu v souvislosti
s měřenou veličinou, kterou tento signál kopíruje (snímá) a dále se stejně jako u
předchozích tyto změny tlaku přeměňují na elektrický signál.
Elektrická, optická a pneumatická měřidla bývají součástí souřadnicových
měřících strojů.
5.3. SOUŘADNICOVÉ MĚŘÍCÍ STROJE
Jsou specifickým druhem měřících přístrojů, umožňují totiž měření komplexní
geometrie součásti, navíc přesné mechanické provedení, použití odměřovacích
systémů a počítačové zpracování naměřených údajů, umožňují komplexní měření,
které je zatíženo velmi malou chybou.
Princip měření spočívá v tom, že souřadnicové stroje zjišťují geometrii měřených
objektů určením prostorových souřadnic několika měřících bodů, připojením
vyhodnocovacího zařízení se z těchto souřadnic určí geometrie objektu. Důležité je
před měřením přesně definovat souřadnicový systém a jeho výchozí bod. Možnost
volby základního bodu v pracovním prostoru stroje je značnou výhodou SMS oproti
konvenčním metodám.
Střední odborná škola technická Uherské Hradiště, Revoluční 747, 686 06 Uherské Hradiště
57 OP Vzdělávání pro konkurenceschopnost Název projektu: Sbližování teorie s praxí
Jak již bylo výše uvedeno, rozdělují se souřadnicové stroje na:
a) dle počtu měřených souřadnic:
- jednosouřadnicové měřicí systémy (posuvné měřítko),
- dvousouřadnicové měřicí systémy (měřící mikroskop),
- třísouřadnicové měřicí systémy (třísouřadnicové měřící stroje).
b) dle toho, zda se měřicí dotyk dotýká měřené plochy při měření, nebo ne:
- měřidla dotykové,
- měřidla bezdotykové.
-
5.3.1. Jednosouřadnicové měřící stroje (délkoměry)
Měří v jedné souřadné ose , obvykle se skládají ze základního lože, míry(čárové
pravítko), zařízení pro uchycení měřeného objektu a dotykové zařízení. Měřený
objekt se položí na stůl a upne mezi hroty, jeho rozměry se snímají mechanicky
měřící pinolou nebo opticky. Při mechanickém měření se objekt přiloží k hrotu na
dotyk, potom se měřený objekt posune proti míře, při optickém měření se objekt
zaměří a pak posune, posunutí odpovídá měřené délce , která se na míře odečte
jako rozdíl mezi počáteční a konečnou polohou.
Střední odborná škola technická Uherské Hradiště, Revoluční 747, 686 06 Uherské Hradiště
58 OP Vzdělávání pro konkurenceschopnost Název projektu: Sbližování teorie s praxí
5.3.2. Dvousouřadnicové měřící přístroje
Jsou dalším vývojovým článkem
měřících mikroskopů, mají větší
rozlišitelnost i měřící rozsah,
obrazové pole zobrazuje
nepřevrácený obraz, zaostřování je
ruční (hrubé) nebo automatické (jemné). Měří
rozměry na základě dvou navzájem kolmých os
v rovině tvoří je délkoměrné a úhloměrné zařízení,
které umožňují složitější měření ve dvou na sebe kolmých
souřadnicích.V poslední době se užívá taktéž technologie skenování,
kde měřícím zařízením je upravený skener, který přenese obraz
měřené součásti do počítače, kde je následně vyhodnocován.
5.3.3. Třísouřadnicové měřící přístroje
Jsou vrcholem měřící techniky geometrických veličin. Na jedno upnutí součásti
umožňují složité rozměrové měření ve třech navzájem kolmých souřadnicích. Měřený
díl se upevňuje na granitový nebo žilový stůl. Jako míry se používají délkové stupnice
nebo laserové odměřovací systémy. Vysoké efektivnosti měření se dosahuje
spojením měřícího přístroje a počítače.
V praxi rozeznáváme tyto možnosti konstrukčního uspořádání
třísouřadnicových měřících strojů:
Stojanový typ – vyznačuje se relativně malými rozsahy měření,
obvykle jde o laboratorní SMS, kde při dobré přístupnosti k
měřenému objektu se dosahuje největší přesnosti. Bývají vybavené
dělicími stoly, což umožňuje měření v polárních (válcových)
souřadnicích.
Střední odborná škola technická Uherské Hradiště, Revoluční 747, 686 06 Uherské Hradiště
59 OP Vzdělávání pro konkurenceschopnost Název projektu: Sbližování teorie s praxí
Výložníkový typ – vyznačuje se dobrou přístupnosti k měřenému
objektu. Z důvodu tuhosti je osa Y poměrně krátká, proto se hodí
hlavně pro měření dlouhých součástí.
Portálový typ – používá se převážně pro střední a velké rozsahy.
Vyznačuje se dobrou tuhosti, což zajišťuje relativně vysokou
přesnost. Dostupnost k měřenému objektu je omezena
konstrukci. Vyrábí se ve dvou variantách: s pevným portálem
(tužší konstrukce – nutný pohyblivý stůl) a pohyblivým portálem.
Mostový typ – používá se pro největší rozsahy měření
(např. v ose X až 24 m). Tuhost konstrukce je zaručena
mohutně dimenzovanými nosníky a sloupy. Přístupnost k
měřenému objektu je dobrá, přesnost měření je nižší. Použití
SMS je hlavně v automobilovém a leteckém průmyslu.
5.3.4. Základní mechanické prvky SMS
Rám – obvykle jde o svařenec, který musí splňovat vysoké nároky na tuhost i při
dynamickém zatížení. U extrémně velkých SMS rám odpadá a je nahrazen vlastní
základovou deskou, která se instaluje do podlahy.
Stůl – tvoří základ pro ustavení měřené součásti (přímo nebo prostřednictvím
upínacího přípravku). U moderních SMS jsou vyrobeny ze žuly popř. granitu (umělý
kámen). Při výrobě jsou kladeny požadavky na rovinnost a minimální teplotní
roztažnost funkčních ploch.
Sloupy, mostní konstrukce, portály – většinou jsou provedeny jako svařence.
Důraz je kladen na dostatečnou tuhost, rozměrovou a tvarovou stálost.
Pinola – může být provedena jako vertikální nebo horizontální kruhového nebo
čtvercového průřezu z oceli nebo přírodního kamene. Pro kompenzaci případných
průhybů jsou potřebná vyvažovací zařízení.
Střední odborná škola technická Uherské Hradiště, Revoluční 747, 686 06 Uherské Hradiště
60 OP Vzdělávání pro konkurenceschopnost Název projektu: Sbližování teorie s praxí
5.3.5. Snímací systémy SMS
Snímání jednotlivých bodů při měření součásti ovlivňuje přesnost a
možnosti automatizace měření. Snímací systémy dělíme na:
1. bezdotykové systémy - u SMS se prakticky nepoužívají. Používají
se u automatických měřicích mikroskopů pracujících v rovině. Pro
klasické SMS bylo vyvinuto snímání ve formě laserové měřicí hlavy,
řádkové kamery nebo speciálními pneumatickými snímači
2. dotykové (kontaktní) systémy – starší SMS (řízené ručně) mají
pevné doteky ve tvaru koule, kužele apod. Řídicí počítač na povel
obsluhy zaregistruje v okamžiku doteku souřadnice sejmutého bodu
a provede výpočet požadovaných geometrických veličin. Nevýhodou
je, že při snímání nelze zaručit konstantní měřicí sílu, což může
způsobit značné chyby měření.Nejrozšířenější u současných SMS
jsou elektrokontaktní snímací systémy, které dělíme na:
a) systémy spínacího typu – hlava funguje tak, že v okamžiku
dotyku vyšle signál k zastavení pohybu, odečtení souřadnic a
současně se ozve zvukový signál. Systémy pracují
v dynamickém režimu, pomoci nich získáváme diskrétní
hodnoty, není možné spojité snímání souřadnic, tzv.scanning.
b) Systémy měřicího typu – konstrukčně složitější. Představují
miniaturní SMS, který má vazbu na měřicí systémy
jednotlivých souřadnic. Snímací hlava pracuje jak ve statickém
(vždy dojde ke stavu, kdy je indukční systém v nulové poloze,
ve které je možno snímat správné hodnoty souřadnic), tak i
dynamickém režimu (spojité snímání složitých tvarů –
scanning). Dotyk je v neustálém kontaktu se součásti, čehož
se docílí elektronickou regulaci pohonů ve zpětné vazbě na
vlastní regulační systém pohybu pinoly.
Střední odborná škola technická Uherské Hradiště, Revoluční 747, 686 06 Uherské Hradiště
61 OP Vzdělávání pro konkurenceschopnost Název projektu: Sbližování teorie s praxí
5.3.6. Měření na souřadnicových měřicích strojích
Při měření na SMS se získávají potřebné parametry nepřímo z naměřených
pravoúhlých (polárních, popř. válcových) souřadnic v rovině nebo prostoru
s využitím analytické geometrie. Prvním krokem je vždy sestavení plánu
průběhu měření, ve kterém musí být zahrnuta i dokumentace, přípravky
upnutí na stole stroje atd. Plán měření obsahuje tzv. strategii měření,
z kterého musí být jasné požadavky na přesnost výsledků měření a hledá
se optimální postup k jeho dosažení.
Při sestavování průběhu měření musí operátor SMS dodržovat
následující zásady:
1. ustavení obrobku stabilním způsobem na co největší plochu,
2. měřicí základny by měly korespondovat se základnami
konstrukčními,
3. pokud je to možné provádět slučování měřicích operací,
4. ustavení obrobku tak, aby se dal proměřit při jednom
ustavení,
5. volby minimálního počtu doteků,
6. volba měřicích bodů tak, aby postup byl co nejkratší,
7. snímací body mají být rovnoměrně rozloženy na měřeném
geometrickém prvku,
8. počet snímaných bodů volit o 2 až 3 větší než vyžaduje
geometrická definice,
9. směr pohybu snímače před dotykem by měl souhlasit se
směrem některé osy,
10. kruhové a kulové plochy je nutné snímat párovými dvojicemi,
tj. diagonálně,
11. při statistické interpretaci výsledku měření vyhodnotit
minimálně 30 bodů,
12. body měřeného geometrického prvku je vhodné znázorňovat
graficky, aby bylo možné vyloučit hrubé chyby.
Střední odborná škola technická Uherské Hradiště, Revoluční 747, 686 06 Uherské Hradiště
62 OP Vzdělávání pro konkurenceschopnost Název projektu: Sbližování teorie s praxí
Obecně mají třísouřadnicové měřící stroje následující funkce:
- Přírůstkové a absolutní měření rozměru ve třech na sebe
kolmých osách,
- Měření vzdálenosti mezi definovanými body,
- Určení obrysové křivky z naměřených bodů,
- Výpočet středů a průměrů otvorů,
- Výpočet průsečíků os,
- Určení rovinnosti, přímosti, kolmosti, rovnoběžnosti,
- Transformace souřadnic (kartezské, polární),
- Přepočet naměřených hodnot (mm na palce a opačně)
Přesnost souřadnicových měřících strojů ve spojení se správným
odčítacím systémem se pohybuje řádech 0,001 až 0,000 1.
Střední odborná škola technická Uherské Hradiště, Revoluční 747, 686 06 Uherské Hradiště
63 OP Vzdělávání pro konkurenceschopnost Název projektu: Sbližování teorie s praxí
SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY A ZDROJŮ
http://www.346.vsb.cz/Petrkovska,%20Cepova%20-
%20strojirenska%20metrologie.pdf
http://cs.wikipedia.org/wiki/Definice_m%C4%9B%C5%99en%C3%AD
http://www.e-bozp.cz/dok_demo/10_provozni_rady/1Q_06/mpr_laborator.doc
http://www.msmt.cz/dokumenty/uplne-zneni-zakona-c-561-2004-sb
http://aplikace.msmt.cz/PDF/JKMPBOZzakudoPV.pdf
http://is.muni.cz/th/166089/pedf_b/166089_Pawera_Lukas.txt