Datum zahájení projektu: Datum ukončení projektu: Obor: SM, MS Ročník: 1; 2; 3; 4 Zpracovali: Ing. Helena Jagošová, p

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

OBSAH NÁPLŇ MODULU METROLOGIE .................................................................... 4 PROVOZNÍ ŘÁD PRO PRÁCE V LABORATOŘI .......................................... 4 PODNIK ......................................................................................................... 4 ŠKOLA .......................................................................................................... 5 BEZPEČNOST PRÁCE NA PRACOVIŠTI .................................................... 6 REŽIM PROVOZU UČEBNY MĚŘENÍ .......................................................... 6 PROSTOROVÉ PODMÍNKY PRACOVIŠTĚ ................................................. 7 SVĚTELNÉ PODMÍNKY NA PRACOVIŠTI ................................................... 7 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 1.

1.1. 1.2. 1.3. 1.4. 1.5. 1.6. 1.7. 1.8.

2 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




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. 4 OP Vzdělávání pro konkurenceschopnost



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

s potřebnými

ustanoveními

v

„Úvodu“ stanoví

tohoto příslušný

předpisu.

Rozsah

vedoucí

pracovník.

seznámení 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 5 OP Vzdělávání pro konkurenceschopnost



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.




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.




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 jakosti

znaků. (definice

Management 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.




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.




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.




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 11

OP Vzdělávání pro konkurenceschopnost



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) 12 OP Vzdělávání pro konkurenceschopnost



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




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. 14 OP Vzdělávání pro konkurenceschopnost



2.8.5. ZÁKLADNÍ NÁZVOSLOVÍ Z TEORIE CHYB MĚŘENÍ a) Absolutní chyba měření Δx Označuje rozdíl mezi naměřenou a skutečnou

x  xn  xs 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.

r

x xn  xs * 100  * 100 xs xs

%

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.

R  x max  x min 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.




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.




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

x

x1  x 2  ......  xn n

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:

 x n

i

sx 

x



2

i 1

n 1




Směrodatnou odchylku rozptylu

sx

dílčích aritmetických průměrů můžeme

pokládat za funkci n veličin xi měřených se stejnou výběrovou směrodatnou odchylkou a lze ji vypočítat ze vztahu:

 x  x  n

sx 

sx  n

2

i

i 1

n * n  1

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 s x , při normálním rozdělení zaručuje výsledek s pravděpodobnosti 68,27%, ta však nevyhovuje

požadujeme-li

vyšší

hladinu

pravděpodobnosti,

protože hodnota s x 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 18 OP Vzdělávání pro konkurenceschopnost



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.

 x  x  n

2

i

UA  s x 

i 1

n * n  1

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:

UAk  kA * s x 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 19 OP Vzdělávání pro konkurenceschopnost



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:

UB  UM 2  UE 2  UT 2 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:

UB 

z 3

Hodnota odmocniny ze tří se používá pro normální, tedy Gaussovo rozdělení naměřených hodnot.




Výtah z norem (dovolené chyby měřidel):




2.8.9. Kombinovaná standardní nejistota měření uC vypočteme ji jako geometrický součet nejistoty typu A a typu B

uc  uA 2  uB 2 Rozšířená nejistota měření U

2.8.10.

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.

U  k * uc Vyjádření výsledku měření





L  x  s x  jednotka  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 22




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. 23 OP Vzdělávání pro konkurenceschopnost



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




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, 25




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




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




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.




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.




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.):




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 31 OP Vzdělávání pro konkurenceschopnost



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.




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.




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.




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.




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.

sin   Pro sklon pravítka platí:

h , L

kde h – výška podložení = součet rozměrů základních měrek L – vzdálenost dvou středů válečků Z trigonometrických tabulek nebo pomocí kapesního kalkulátoru zjistíme úhel .




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.




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




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.

d  Md 2  0,86603 . s 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.




3.4.4. MIKROMETR NA ZÁVITY (S NÁSTAVCI) K měření

středního

průměru

speciální

třmenový

mikrometr

závitu

použijeme

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

Otočnou

částí

dotyky.

Na

odečteme

kolmé

k ose

rukojeti stupnici

změřený

závitu.

dotáhneme mikrometru

rozměr,

který

odpovídá střednímu průměru závitu.

SEZNAM POUŽITÝCH ZDROJŮ SOUKUP, J. Technická měření. Praha: MM publishing, s.r.o, 2008. 150 s. ISBN: 97880-7414-002-0. 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. 40 OP Vzdělávání pro konkurenceschopnost



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:




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




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.




Ukázka kalibračního listu:




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.




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




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.




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

kontrolujeme

průsvit

měřící mezi

čelist

pevnou

posuneme

do

nulové

polohy

a

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.




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 setinové

bubínku přes

řehtačku musí

krýt

s nulovou ryskou

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)!!!




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.




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.




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.




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).




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.




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

dopadá

na

paprsek

polopropustný

interferometr tam se rozdělí na

paprsek

referenční

a

měřící,referenční dopadá na pevný dopadá

odražeč, na

měřící 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.




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

přichází najednou

jednotky 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.




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.




5.3.2. Dvousouřadnicové měřící přístroje Jsou

dalším

měřících

vývojovým

mikroskopů,

rozlišitelnost

i

obrazové

pole

článkem

mají

měřící

větší

rozsah, 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.




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. 59 OP Vzdělávání pro konkurenceschopnost



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

v dynamickém

ozve

zvukový

režimu,

signál.

pomoci

nich

Systémy

získáváme

pracují 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.




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.




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.




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



Datum zahájení projektu: Datum ukončení projektu: Obor: SM, MS Ročník: 1; 2; 3; 4 Zpracovali: Ing. Helena Jagošová, p

Recommend Documents