ISO 5393:1981
(Main)Rotary pneumatic assembly tools for threaded fasteners — Performance test
Rotary pneumatic assembly tools for threaded fasteners — Performance test
Outils pneumatiques rotatifs pour l'assemblage d'éléments de fixation filetés — Essai des caractéristiques de fonctionnement
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International Standard 0 5393
INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATIONOMEXAYHAPOAHAR OPTAHHJAUHR il0 CTAHAAPTL43A~HHOORGANlSATlON INTERNATIONALE DE NORMALISATION
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Rotary pneumatic assembly tools for threaded
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fasteners - Performance test
Outils pneumatiques rotatifs pour l'assemblage d'éléments de fixation filetés - Essai des caractéristiques de fonctionnement
First edition - 1981-11-15
UDC 621.542:621.883 Ref. No. IS0 5393-1981 (E)
-
Descriptors : pneumatic equipment, pneumatic tools, torque, measurement, symbols, tests.
-
Price based on 10 pages
s
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INTERNATIONAL STANDARD IS0 5393-1981 (E)
I
Rotary pneumatic assembly tools for threaded
fasteners - Performance test
O Introduction 2 References
This International Standard covers the performance test IS0 31, Quantities, units and symbols.
methods for measurement of installation torque of pneumatic
assembly tools for tightening of threaded fasteners and how
IS0 1000, SI units and recommendations for the use of their
such tests should be evaluated and presented. multiples and of certain other units.
Such methods are important for the following purposes IS0 2787, Rotary and percussive pneumatic tools - Accep-
tance tests.
ai to enable manufacturers of pneumatic assembly tools
IS0 3534, Statistics - Vocabulary and symbols.
to offer their products under correlated technical specifica-
tions;
IS0 5941, Compressors, pneumatic tools and machines -
Preferred pressures.
b) to give users standardized technical information on tor-
que output and consistency of pneumatic assembly tools
for threaded fasteners.
The test method is designed to measure the capability of
3 Definitions and symbols
assembly tools with the level of accuracy that is needed in
0
assessing type data. The test is not intended as a routine in- The following definitions and symbols are specific to this Inter-
plant inspection test. national Standard
An example of a test joint is given in annex B.
3.1 Definitions')
1 Scope and field of application 3.1.1 torque control tool : Pneumatic assembly tool for
tightening of threaded fasteners, which is provided with torque
This International Standard specifies a performance test sensitive control that limit the magnitude of the output
method for pneumatic assembly tools for installing threaded
torque or Cut it off altogether as a predetermined torque level is
fasteners and gives instructions on how measured data should reached,
be statistically evaluated and presented.
This International Standard is not applicable to impact wren- 3.1.2 stall type tool : Pneumatic assembly tool for tighten-
ches, ratchet wrenches or wrenches with ratcheting clutches, ing of threaded fasteners, which is not provided with any tor-
because their applied torque cannot be measured with conven- que sensitive control means, and which delivers an output tor-
que as long as the trigger or supply valve is actuated.
tional types of instrumentation.
1) Where reference is made to this International Standard, it is to be understood that indicated values of "torque", "rated torque", "standard devia-
tion" and "mean shift" correspond to measurements made at an effective inlet pressure of 6,3 bar and the tool adjusted in such a way that the "test
torque level" equals the rated torque. If for any reason the test pressure is other than 6,3 bar, then the test pressure must be specified each time a
torque is cited.
1
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IS0 5393-1981 (E)
3.2.2 Subscript H is used to denote high and subscript L to
3.1.3 mean torque : Arithmetic mean calculated from
several torque readings on a specific joint and at stated con- denote low torque rate joint conditions.
ditions.
4 Method for measurement of performance
3.1.4 test torque level : Mean torque measured under actual
test conditions when the tool is tested on the low torque rate
joint (see 4.2.4).
4.1 General rules for performance tests
3.1.5 rated torque : Specific term used for mean torque
4.1.1 All measurements carried out in compliance with this
when measured on the low torque rate joint at an effective test
International Standard shall be performed by competent per-
pressure of 6,3 bar’).
sons and with accurate instrumentation, which is calibrated
against existing standard methods.
For torque control tools, the rated torque value is determined
with the highest setting of the torque control means in accor-
4.1.2 The performance of pneumatic tools is affected by dif-
dance with the manufacturer’s recommendation and 6,3 bar
ferent ambient conditions such as atmospheric pressure and
test pressure.
temperature. For this reason ambient conditions shall be kept
within limits stated in IS0 2787.
3.1.6 torque range : Comprises all torque values between
and including the rated torque and the lowest mean torque
recommended by the manufacturer.
4.1.3 During the performance tests the air pressure measured
at the inlet to the tool must be kept within the following limits :
NOTE - Provided that the available air pressure is at least 6,3 bar, the
mean torque delivered by a tool for tightening threaded fasteners, can
- free running conditions : between nominal value
normally be adjusted to any desired value within the torque range.
and -4 % of nominal value;
Such adjustment is made by regulating the air pressure or manipulating
the torque control means.
- approaching maximum torque : k 2 % of nominal
For some torque control tools, the torque output is adjusted in a limited
value.
number of steps within the torque range.
No adjustments are to be made during the course of a given
3.1.7 torque rate : The torque rate of a screw joint is a
test. An example of a suitable test installation is shown in
measure of joint stiffness, defined as required torque increase
figure 2.
per angular displacement (expressed in newton metres per
revolution) as the joint is tightened.
4.1.4 If torque output is adjusted by other means than varia-
tion of pressure, the adjustment shall be constant throughout
The torque rate varies widely in practical applications and can
the test and such that the torque control mechanism operates
vary on a specific joint due to variances in component parts
each time.
which make up that joint. These variances are due to factors
such as lubrication, elasticity, quality of threads, compress-
ibility of material, etc.
4.1.5 It is recommended that torque control tools are sub-
jected to complete tests at the levels of adjustment that corres-
For this test method, the test joints or the test rig must have
pond to the highest and the lowest torque levels within the
controlled constant torque rates to give consistent test results.
torque range of the tool. Performance tests may also be carried
out at any test torque level within the torque range.
The torque rate is measured by simultaneous recording of the
applied torque and the angular displacement of the input of the
No test should be performed outside the torque range recom-
test fixture or threaded fastener, at a speed which is sufficiently
mended by the manufacturer.
low to exclude dynamic effects.
4.1.6 During the test run of the tool, lubrication consistent
3.1.8 mean shift : The mean torque on the high torque rate
with manufacturer’s specification shall be provided.
joint (see 4.2.4) minus the mean torque on the low torque rate
joint, at otherwise identical test conditions, notably same
pressure level and same setting of torque control means.
4.2 Torque measurement
3.1.9 rated mean shift : The mean shift when the test con-
4.2.1 The torque increase per revolution, or torque rate, of a
ditions are such that the test torque level equals the rated
threaded joint varies widely from application to application and
torque.
can vary appreciably on a specific assembly. Any test of torque
performance of a tool must be conducted on joints having con-
3.2 Symbols trolled torque rates. The test shall include a joint where the tor-
que rate is very low and a joint where the torque rate is high as
3.2.1 Symbols and units are to be according to IS0 31 and per 4.2.4. The high and low torque rates straddle the range of
conditions which affect the torque output of the tool.
IS0 1000 when applicable.
1) 1 bar = 100 kPa
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IS0 5393-1981 (E)
On a low torque rate joint, the tightening is usually accom- c) The moment of inertia of rotating parts in the test joint
shall be as small as possible in relationship to the effective
plished with several revolutions of the fastener. In this case the
torque delivered to the fastener approximates the stall torque of moment of inertia of the rotating parts of the tool.
the tool or its torque setting.
4.2.3 When the torque rate of a test joint is measured, the
On a high torque rate joint, the tightening is accomplished in a
joint shall be tightened slowly but evenly in order to exclude
fraction of a revolution. On a high torque rate joint, the kinetic
inertia effects and stick-slip problems.
energy of the rotating parts of the tool may cause the torque
delivered to the fastener to be higher than on a low torque rate.
4.2.4 Each assembly tool shall be tested on both a high
4.2.2 To satisfy the above conditions, test fixtures for use
(designated H) and a low (designated Li torque rate joint,
with this International Standard must comply with the follow-
where
ing :
a) the high torque rate joint (Hi shall be such that the
a) In a diagram where the required torque is plotted as a
torque increase from 50 % to 100 % of the test torque level
function of the angular displacement of the input drive of
corresponds to an angular displacement of less than 30°,
the test joint, the resulting curve must essentially be a
see figure 1;
straight line between 50 % and 100 % of the test torque
level. The slope of this straight line is used to calculate the
b) the low torque rate joint (L) shall be such that the
torque rate of the joint, Between the limits of 20 % and
torque increase from 50 % to 100 % of the test torque level
100 % of the test torque level, plotted values shall not
corresponds to an angular displacement of not less than one
deviate from a straight line by an amount of more than 10 %
full turn (360°), see figure 1.
of the test torque level;
NOTE - It is a minimum requirement that each tool shall be tested on
b) The torque rate of any test joints shall remain within
a high torque rate joint and on a low torque rate joint as defined above,
plus or minus 10 % of the torque rate stated in the test
however, the test procedure can be applied to any specified torque
4.4.2); rate.
report (see
t
...
Al,
Norme internationale 5393
INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATlON*MEWL(IYHAPO~HAR OPrAHM3AllMR fl0 CTAHAAPTLl3A~MM~RGnNlSATlON INTERNATIONALE DE NORMALISATION
n
Outils pneumatiques rotatifs pour l'assemblage
d'éléments de fixation filetés - Essai des caractéristiques
de fonctionnement
Rotary pneumatic assembly tools for threaded fasteners - Performance test
Première ibdition - 1981-11-15
CDU 621.542 : 621.883 Réf. no : IS0 5393-1981 (FI
Descripteurs : matériel pneumatique, outil pour marteau pneumatique, couple de torsion, mesurage, symbole, essai.
Prix basé sur 10 pages
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NORME INTERNATIONALE IS0 5393-1981 (FI
Outils pneumatiques rotatifs pour l'assemblage
d'éléments de fixation filetés - Essai des caractéristiques
de fonctionnement
O Introduction 2 Références
a
La présente Norme internationale traite des méthodes de mesu- IS0 31, Grandeurs, unités et symboles.
rage du couple de serrage exercé par des outils pneumatiques
pour l'assemblage d'éléments de fixation filetés et de la manière IS0 IOOO, Unités SI et recommandationspour I'emploideleurs
dont les résultats de mesurage peuvent être évalués et présen- multiples et de certaines autres unités.
tés.
IS0 2787, Outils pneumatiques rotatifs et percutants - Essais
Ces méthodes revêtent une grande importance dans la mesure
de réception.
où
IS0 3534, Statistique - Vocabulaire et symboles.
a) elles permettent, aux fabricants d'outils pneumatiques
d'assemblage, d'offrir des produits conformes aux spécifi- IS0 5941, Compresseurs, outils et machines pneumatiques -
cations techniques unifiées; Pressions préférentielles.
b) elles donnent aux utilisateurs des renseignements tech-
niques normalisés sur la valeur du couple et sur la compati-
3 Définitions & symboles
bilité d'emploi d'outils pneumatiques avec des éléments de
fixation filetés.
Dans le cadre de la présente Norme internationale, les défini-
tions et symboles suivants sont applicables
Ces méthodes sont destinées à mesurer la capacité des outils
d'assemblage au niveau de précision nécessaire pour évaluer
les données. Elles ne conviennent pas comme mesurages de 3.1 Definitions''
routine dans les contrôles d'usine.
3.1.1 outil à limitation de couple : Outil pneumatique pour
Un exemple d'assemblage d'essai est donné dans l'annexe B. l'assemblage d'éléments de fixation filetés, pourvu d'un
système de réglage de couple limitant le couple appliqué ou
coupant complètement l'alimentation en air dès que le couple a
1 Objet et domaine d'application atteint le niveau préréglé.
La présente Norme internationale spécifie une méthode d'essai
3.1.2 outil à calage : Outil pneumatique pour l'assemblage
des caractéristiques de fonctionnement des outils pneumati-
d'éléments de fixation filetés, non pourvu d'un système de
ques utilisés pour assembler des éléments de fixation filetés et
réglage du couple, et qui exerce un couple aussi longtemps que
elle donne des instructions sur la manière d'évaluer, du point de
la gâchette ou la soupape d'alimentation est actionnée.
vue statistique, et de présenter les résultats de mesure.
3.1.3 couple moyen de l'outil : Moyenne arithmétique de
Elle n'est pas applicable aux outils dont le couple ne peut pas
être mesuré par les moyens de détection de couple électroni- plusieurs mesures de couple obtenues sur un assemblage fileté
donné, dans des conditions spécifiées.
ques.
1) Quel que soit le contexte, en cas de référence à la présente Norme internationale, les valeurs indiquées de ((couple)), ((couple nominal)), ((écart-
à des mesurages effectués sous une pression effective d'entrée en fonctionnement de
type)) et ((décalage des moyennes)), sont censées correspondre
6,3 bar, l'outil étant réglé de manière que le ((couple d'essai)), soit égal au couple nominal. Si pour une raison quelconque, la pression lors de l'essai est
à la pression de référence de 6,3 bar, elle doit être spécifiée ctiaque fois que la valeur de couple est citée.
différente par rapport
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3.2 Symboles
3.1.4 couple d’essai de l‘outil : Couple moyen mesuré dans
les conditions réelles d’essai de l’outil sur l’assemblage d‘essai à
faible taux de serrage (voir 4.2.4).
3.2.1 Les symboles et les unités sont ceux de I‘ISO 31 et de
I’ISO lûûû, selon le cas.
3.1.5 couple nominal de l’outil : Terme spécifique utilisé
3.2.2 L‘indice H qualifie l‘assemblage d‘essai à fort taux de
pour qualifier le couple moyen mesuré sur l’assemblage d’essai
serrage et l’indice L l’assemblage d’essai à faible taux de ser-
à faible taux de serrage, sous une pression effective pneumati-
rage.
que d‘essai spécifiée de 6,3 bar’).
Pour les outils à limitation de couple, la valeur du couple nomi-
Méthode de des
na1 se mesure à la valeur de réglage ia pius élevée du limiteur de
caracteristiques de fonctionnement
couple recommandée par le fabricant et à une pression pneu-
maique d‘essai spécifiée de 6,3 bar.
4.1 Règles générales pour les essais des
caractéristiques de fonctionnement
3.1.6 gamme de couples de serrage : Totalité des valeurs
le cou-
de couple comprises entre le couple nominal (inclus) et
4.1.~ T~~~ les mesurages effectués en application de la pré-
ple moyen le plus bas recommandé par le fabricant.
sente Norme internationale doivent être faits par des personnes
compétentes et avec des instruments précis étalonnés par des
I)
NOTE - A condition que la pression d‘air disponible soit au moins de
normalisées
6.3 bar, le couple moyen exercé par un outil pour l’assemblage d’élé-
ments de fixation filetés peut normalement être réglé à n’importe quelle
valeur de la gamme. Le réglage se fait par régulation de la pression d’air 4.1.2 Les caractéristiques de fonctionnement des outils pneu-
ou ajustement du limiteur de couple.
matiques subissent l‘influence des différences de conditions
ambiantes# et notamment de pression atmosphérique et de
Sur certains outils à limitation de couple, la valeur du couple est limitée
température. Ces conditions doivent donc être maintenues
à un nombre déterminé de valeurs à l’intérieur de la gamme de couples.
dans les limites indiquées dans I’ISO 2787.
3.1.7 taux de Serrage : Pour Un ensemble fileté déterminé,
4.1.3 Pendant l‘essai des caractéristiques de fonctionnement,
mesure de la raideur de l’assemblage définie comme I’augmen-
la pression d‘alimentation mesurée a Itentrée de Ifoutil doit être
tation de couple engendrée par unité de déplacement angulaire
maintenue dans les limites suivantes :
(exprimé en newtons mètres par tour) de la broche de sortie de
-
l’outil. rotation à vide : valeur nominale et jusqu’à moins 4 %
de celle-ci;
Le taux de serrage varie largement selon les applications prati-
-
au voisinage du couple maximal : valeur nominale plus
ques et même sur un assemblage donné par suite de variations
ou moins 2 %.
des parties constitutives de l‘assemblage, ces variations pou-
vant provenir d‘éléments tels que lubrification, élasticité, qua-
Aucune modification de réglage ne doit être faite pendant un
lité des filetages, compressibilite du matériau, etc.
essai donné. Voir à la figure 2 un exemple de montage d‘essai
approprié.
Pour la présente méthode d’essai, les assemblages ou le mon-
tage d’essai choisis doivent avoir un taux de serrage déterminé
constant pour donner des résultats significatifs. 4.1.4 Si la valeur du couple est réglée par d’autres moyens
que la variation de pression, le réglage doit être maintenu cons-
Le taux de serrage se mesure par l‘enregistrement simultané du tant pendant tout l’essai et de maniere que le limiteur de couple
couple exercé et du déplacement angulaire du montage d’essai puisse fonctionner à chaque fois.
ou de l’élément de fixation fileté, à une vitesse suffisamment
basse pour éliminer les effets dynamiques.
4.1.5 II est recommandé de soumettre les outils à limitation de
couple à des essais complets aux niveaux de réglage correspon-
dant aux couples maximal et minimal de la gamme de serrage
3.1.8 décalage des moyennes : Différence entre le couple
de l‘outil. Les essais de caractéristiques de fonctionnement
moyen mesuré sur un assemblage à fort taux de serrage (voir
peuvent aussi être effectués à n’importe quelle valeur de couple
4.2.4) et le couple moyen mesuré sur un assemblage à faible
d‘essai dans la gamme de serrage.
taux de serrage, les conditions d‘essai étant égales par ailleurs,
notamment en ce qui concerne le niveau de pression et le
Aucun essai de caractéristiques de fonctionnement ne doit être
réglage du limiteur de couple.
effectué en dehors de la gamme de serrage recommandée par
le fabricant.
3.1.9 décalage nominal des moyennes : Décalage des
moyennes dans des conditions d’essai telles que le couple 4.1.6 Pendant tout le cycle d’essai, l‘outil doit être lubrifié
conformément aux spécifications du fabricant.
d‘essai est égal au couple nominal.
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IS0 5393-1981 F)
entre les limites de 20 % à 100 % du niveau de ((couple
4.2 Mesurage du couple
d'essai)), les valeurs relevées ne doivent pas dévier de la
ligne droite d'une valeur de plus de 10 % du niveau de ((cou-
4.2.1 L'augmentation du couple par tour, ou le taux de ser-
ple d'essai));
rage, d'un assemblage fileté varie énormément d'une applica-
tion à l'autre et même sur un assemblage donné. Les essais de
b) Le taux de serrage d'un assemblage d'essai quelconque
mesurage du couple exercé par un outil doivent donc être effec-
doit correspondre à I 10 % près à la valeur du taux de ser-
tués sur des assemblages ayant des taux de serrage définis. Ils
rage indiquée dans le procès-verbal d'essai (voir 4.4.2);
doivent également porter sur un assemblage à fort taux de ser-
rage et un assemblage à faible taux de serrage, ces taux extrê-
c) Le moment d'inertie des parties rotatives de I'assem-
mes couvrant la gamme des conditions influant sur la valeur du
blage d'essai doit être aussi faible que possible par rapport
couple de l'outil, voir 4.2.4.
au moment d'inertie des pièces rotatives de l'outil.
Sur un assemblage à faible taux de serrage, le serrage s'effec-
4.2.3 Pour mesurer le taux de serrage d'un assemblage
tue généralement après plusieurs tours de l'élément de fixation.
d'essai, il convient de le serrer de façon lente, et uniforme, afin
Dans ce cas, le couple exercé sur l'élément est approximative-
ment égal au couple de calage de l'outil ou au couple réglé par d'éviter les effets d'inertie et les problèmes de grippage.
le limiteur.
4.2.4 Chaque outil d'assemblage doit être essayé d'une part
Sur un assemblage à fort taux de serrage, le serrage s'effectue
à fort taux de serrage (indice HI et, d'autre
sur un assemblage
après une fraction de tour. Dans ce cas, l'énergie cinétique des
part, sur un assemblage à faible taux de serrage (indice LI.
parties rotatives de l'outil peut faire que le couple exercé sur
l'élément de fixation soit supérieur à celui qu'on observe avec
a) L'assemblage à fort taux de serrage (Hl doit être tel
un faible taux de serrage.
qu'une augmentation du couple de 50 à 100 % du couple
d'essai corresponde à un déplacement angulaire inférieur ou
à No, voir figure 1.
égal
4.2.2 Pour remplir la condition donnée en 4.2.1, il convient
d'avoir des assemblages d'essai conformes aux spécifications
b) L'assemblage à faible taux de serrage (LI doit être tel
suivantes :
qu'une augmentation du couple de 50 à 100 % du couple
d'essai corresponde à un déplacement angulaire d'au moins
a) Sur un graphique représentant le couple requis en fonc-
un tour complet (360O). voir figure 1.
tion du déplacement angulaire de la partie mobile de
l'assemblage d'essai, la courbe obtenue doit former une
NOTE - II est entendu que chaque outil sera essayé sur l'assemblage à
ligne approximativement droite couvrant l'intervalle de 50 à
fort taux de serrage et sur l'assemblage à faible taux de serrage comme
100 % de la valeur du couple d'essai. La pente de cette
définis ci-dessus, cependant la procédure d'essai peut être appliquée à
n'importe quel taux de serrage spécifié.
droite sert à calculer le taux de serrage de l'assemblage;
Déplacement angulaire
> 3600
Figure 1 - Assemblages à taux de serrage faible et fort
3
---------------------- Page: 4 ----------------------
4.2.5 Les valeurs du taux de serrage données par les mesures 4.3.4 Dans tous les cycles d'essai, l'outil doit faire au moins
deux tours complets à vide, avec un couple n'excédant pas 5 %
effectuées pendant des cycles d'essai réels peuvent différer, du
du couple nominal, avant d'être freiné par l'assemblage d'essai.
fait de l'inertie de l'assemblage, des taux de serrage mesurés
la raison pour laquelle les valeurs du taux de
selon 4.2.3. C'est
serrage calculées sur les enregistrements simultanés du couple
et de l'angle dans les conditions d'essai de l'outil peuvent varier
4.4 Évaluation des résultats d'essai
de f 20 % par rapport au taux de serrage indiqué dans les
procès-verbaux d'essai (voir 4.4.2). sans pour cela invalider
4.4.1 Pour tous les essais effectués conformément à la pré-
l'essai.
sente Norme internationale, on doit effectuer des calculs de
couple moyen et de variance du couple comme suit :
I
4.3 Méthode d'essai et évaluation - Comme indiqué en 4.2.4, l'outil doit être essayé
d'abord avec un assemblage à fort taux de serrage (HI, puis
avec un assemblage à faible taux de serrage (LI.
I 4.3.1 La présente Norme internationale tient compte du fait
que des mesures statiques du couple résiduel donnent une
- On enregistre 100 lectures du couple XH, sur I'assem-
mauvaise appréciation de l'état d'assemblage (tension). Toutes
blage H et 100 autres XL, sur l'assemblage L. (L'indice i indi-
les mesures de caractéristiques de fonctionnement prescrites
que le numéro de la lecture dans la séquence d'essai. II peut
dans la présente Norme internationale sont donc à effectuer de
prendre dans le cas présent n'importe quelle valeur entre 1
façon dynamique pendant le serrage.
et 100. La lettre X représente la valeur réelle du couple. XH,
signifie donc lecture du couple no i sur un assemblage à fort
Les mesurages de couple sont à faire à l'aide d'un capteur de
taux de serrage (H). De même XL, signifie lecture de couple
couple et d'un amplificateur de valeurs
...
Questions, Comments and Discussion
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