ISO 5393:2017
(Main)Rotary tools for threaded fasteners — Performance test method
Rotary tools for threaded fasteners — Performance test method
ISO 5393:2017 specifies a laboratory performance test method for power assembly tools (referred throughout the document as "tool") for installing threaded fasteners. ISO 5393:2017 provides a method for the measurement of torque repeatability (scatter) - over a range of torque rates as specified in this document, - over a range of torque adjustment as defined by the manufacturer, and - over a number of operating cycles as defined by the manufacturer. ISO 5393:2017 provides a method for the measurement of the precision of the built-in torque measurement system for tools incorporating such a feature. See Annex E. ISO 5393:2017 gives instructions on equipment parameters, what to test for and how to evaluate and present the test data. ISO 5393:2017 is applicable to tools - of any power source, e.g. pneumatic, hydraulic, and electric, including battery-powered, - which apply torque in a generally continuous manner, and - within the torque range 0,5 Nm to 2 000 Nm. Outside this range, it is acceptable to modify the test method providing that the modification is documented in the test report. ISO 5393:2017 is not applicable to - impact or impulse wrenches, - ratchet wrenches or wrenches with ratcheting clutches, and - other tools which advance fasteners in discontinuous increments, overcoming static friction at each increment. ISO 5393:2017 allows a test to be performed at any test torque level; however, in order to minimize the number of test joints necessary for a wide range of test torque levels, a list of preferred test torque levels is provided in Annex A.
Outils rotatifs pour éléments de fixation filetés — Méthode d'essai des caractéristiques de fonctionnement
ISO 5393:2017 spécifie une méthode d'essai de performance des machines d'assemblage à moteur (désignées dans tout le document par le terme «outils») utilisées pour assembler des éléments de fixation filetés. ISO 5393:2017 fournit une méthode de mesure de la répétabilité du couple (dispersion): - sur une plage de taux de couple comme spécifié dans le présent document; - sur une plage de réglage du couple définie par le fabricant; et - sur un nombre de cycles de fonctionnement défini par le fabricant. ISO 5393:2017 fournit une méthode de mesure de la précision du système intégré de mesure du couple utilisé pour les outils qui en sont équipés. Voir Annexe E. ISO 5393:2017 donne des instructions relatives aux paramètres des équipements, aux éléments à soumettre à l'essai et à la manière d'évaluer et de présenter les résultats des essais. ISO 5393:2017 est applicable aux outils: - quelle que soit leur source d'énergie (pneumatique, hydraulique et électrique, etc., y compris les outils alimentés par batterie); - qui exercent un couple en continu, de manière générale; - dont la plage de couple est comprise entre 0,5 N·m et 2 000 N·m. En dehors de cette plage, il est admis de modifier la méthode d'essai à condition que la modification soit documentée dans le rapport d'essai. ISO 5393:2017 n'est pas applicable: - aux clés à choc ou à impulsion; - aux clés à rochet ou à embrayage à rochet; ni - aux autres outils qui serrent les éléments de fixation par paliers discontinus en surmontant le frottement statique à chaque palier. ISO 5393:2017 permet de réaliser un essai à tous les niveaux du couple d'essai. Toutefois, afin de réduire au minimum le nombre d'assemblages d'essai nécessaire pour une large plage de niveaux du couple d'essai, une liste des niveaux préférentiels du couple d'essai est fournie à l'Annexe A.
General Information
Relations
Standards Content (Sample)
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 5393
Third edition
2017-11
Rotary tools for threaded fasteners —
Performance test method
Outils rotatifs pour éléments de fixation filetés — Méthode d'essai des
caractéristiques de fonctionnement
Reference number
©
ISO 2017
© ISO 2017, Published in Switzerland
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written permission. Permission can be requested from either ISO at the address below or ISO’s member body in the country of
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ii © ISO 2017 – All rights reserved
Contents Page
Foreword .v
Introduction .vi
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
4 Symbols . 4
5 Determination of torque scatter . 5
5.1 General rules for performance tests . 5
5.1.1 Measurements . 5
5.1.2 Ambient conditions . 5
5.1.3 Test installation . . 5
5.1.4 Test tool . 8
5.1.5 Test tool condition . 9
5.1.6 Power media . 9
5.2 Test fixtures .10
5.2.1 General.10
5.2.2 Test joint .10
5.2.3 Measuring instrument .12
5.2.4 Test requirements .12
5.3 Test method .14
5.3.1 Test cycles .14
5.3.2 Run-down phase of the test cycle .14
5.3.3 Alignment .14
5.3.4 Torque measurement .15
5.3.5 Tightening time .15
5.3.6 Graphical presentation .15
5.3.7 Electronically controlled tools .15
5.4 Measurement uncertainty .15
6 Tool performance over a defined range of torque adjustment .15
7 Tool performance over a defined number of operating cycles .15
7.1 General .15
7.2 Operating cycle requirements.16
7.2.1 Tool operation .16
7.2.2 Torque level .16
7.2.3 Operating cycle test joint .16
7.2.4 Ambient conditions .17
7.2.5 Maintenance .17
7.2.6 Method .18
7.2.7 Graphical presentation .18
7.3 Performance test .18
8 Determination of the combined precision of built-in torque measurement systems .18
8.1 General .18
9 Evaluation of test results .19
9.1 Torque scatter .19
9.2 Combined torque scatter .19
9.3 Torque scatter over a defined range of torque adjustment .20
9.4 Torque scatter over a defined number of operating cycles .20
10 Presentation of test results .20
10.1 Test report .20
10.2 Tool performance rating .22
Annex A (informative) Preferred test torque levels.23
Annex B (informative) Example test fixtures for rotary tools for threaded fasteners.24
Annex C (informative) Test joint (additional information) .29
Annex D (informative) Determination of uncertainty of test joint measurements .31
Annex E (informative) Determination of the combined precision of built-in torque
measurement systems .35
Annex F (informative) Example of performance test report .38
Annex G (informative) Tool performance rating .41
Bibliography .43
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Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards
bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out
through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical
committee has been established has the right to be represented on that committee. International
organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.
ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of
electrotechnical standardization.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are
described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular the different approval criteria needed for the
different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the
editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www.iso.org/directives).
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of
patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of
any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or
on the ISO list of patent declarations received (see www.iso.org/patents).
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
For an explanation on the voluntary nature of standards, the meaning of ISO specific terms and
expressions related to conformity assessment, as well as information about ISO's adherence to the
World Trade Organization (WTO) principles in the Technical Barriers to Trade (TBT) see the following
URL: www.iso.org/iso/foreword.html.
This document was prepared by Technical Committee ISO/TC 118, Compressors and pneumatic tools,
machines and equipment, Subcommittee SC 3, Pneumatic tools and machines.
This third edition cancels and replaces the second edition (ISO 5393:1994), which has been technically
revised.
Introduction
The test method specified in this document is designed to measure the performance of power assembly
tools in a laboratory environment. It is not intended as a routine in-plant inspection test.
This document is intended
— to enable the producers of power tools to offer their products under standardized technical
specifications, and
— to give users of threaded fasteners a method for evaluating and specifying the performance of
power assembly tools.
As with the previously published versions, this 2017 version of the document remains a fundamental
test procedure, with no attempt to set acceptance criteria. Any minimum performance requirements
are the responsibility of the user to meet the demands of the particular application for which the tool is
intended for use.
Additional elements have been introduced with this version to address preferred test torque levels, tool
performance over a defined number of operating cycles and a method to determine the precision of any
torque measurement system which may be included as part of the assembly tool.
As with the previously published versions, this document is applicable to tightening tools of any power
source within its scope. This version more clearly addresses electric powered tools which have become
more commonly used in the workplace.
This version includes some changes to the specifications for the test joints and for the test method.
These changes reflect the practical experience gained through the use of the document and are intended
to improve the reproducibility of the test method. Results obtained using this version is not expected to
be significantly different than results obtained using the previous version.
Information regarding rated torque, test torque and torque adjustment range: The scope (see last
paragraph) allows a test to be performed at any test torque level (see 3.18). A manufacturer defines a
tool’s rated torque (see 3.11) and its torque adjustment range (see 3.21). Clause 6 describes a method to
identify torque scatter over a defined range of torque adjustment. In theory, a manufacturer could offer
a tool with a defined rated torque of 100 Nm, and may choose to identify the performance over a defined
torque adjustment range of 60 Nm to 80 Nm (perhaps to satisfy a customer or market requirement).
In that case, as specified in Clause 6, performance tests will be carried out at 60 Nm and 80 Nm, and
should the manufacturer want to identify the tool’s performance over a defined number of operating
cycles, the operating cycle test would be performed at 80 Nm (the upper limit of the defined range of
torque adjustment, as specified in 7.2.2). Results of the performance tests would then be valid only for
that defined range of torque adjustment.
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 5393:2017(E)
Rotary tools for threaded fasteners — Performance test
method
1 Scope
This document specifies a laboratory performance test method for power assembly tools (referred
throughout the document as “tool”) for installing threaded fasteners.
It provides a method for the measurement of torque repeatability (scatter)
— over a range of torque rates as specified in this document,
— over a range of torque adjustment as defined by the manufacturer, and
— over a number of operating cycles as defined by the manufacturer.
It provides a method for the measurement of the precision of the built-in torque measurement system
for tools incorporating such a feature. See Annex E.
It gives instructions on equipment parameters, what to test for and how to evaluate and present the
test data.
It is applicable to tools
— of any power source, e.g. pneumatic, hydraulic, and electric, including battery-powered,
— which apply torque in a generally continuous manner, and
— within the torque range 0,5 Nm to 2 000 Nm. Outside this range, it is acceptable to modify the test
method providing that the modification is documented in the test report.
It is not applicable to
— impact or impulse wrenches,
— ratchet wrenches or wrenches with ratcheting clutches, and
— other tools which advance fasteners in discontinuous increments, overcoming static friction at each
increment.
It allows a test to be performed at any test torque level; however, in order to minimize the number
of test joints necessary for a wide range of test torque levels, a list of preferred test torque levels is
provided in Annex A.
2 Normative references
The following documents are referred to in the text in such a way that some or all of their content
constitutes requirements of this document. For dated references, only the edition cited applies. For
undated references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.
EURAMET/cg-14/v.2.0: March–2011, Guidelines on the Calibration of Static Torque Measuring Devices
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the following terms and definitions apply.
ISO and IEC maintain terminological databases for use in standardization at the following addresses:
— ISO Online browsing platform: available at https://www.iso.org/obp
— IEC Electropedia: available at http://www.electropedia.org/
3.1
angle
measure of the angular displacement through which a fastener is turned
Note 1 to entry: Expressed in degrees (°).
3.2
built-in torque measurement system
torque measurement system incorporated within a power assembly tool for tightening threaded
fasteners with which the torque delivered at the output drive is measured within the tool for display,
storage or control purposes
3.3
combined mean torque
T
comb
midpoint of the combined torque scatter (3.5) of a tool between the lowest and highest predictable
torque readings, encompassing 99,73 % or more of all possible readings
3.4
combined precision of the indicated torque
predicted range of deviation of the value indicated by the built-in torque measurement system (3.2)
Note 1 to entry: From the value indicated by the in-line measuring instrument.
Note 2 to entry: Encompassing 99,73 % or more of all possible torque deviations of indicated torque, taken on a
range of joints of varying torque rate, from a defined high torque rate through and beyond a defined low torque rate.
Note 3 to entry: Characterized both by the mean shift of indication and the scatter of the torque difference.
3.5
combined torque scatter
ΔT
comb
predictable range of torque values delivered by a tool on a range of joints having a specified high torque
rate (3.23) and a specified low torque rate at the same setting of the tool torque adjustment
Note 1 to entry: The indicated values encompassing 99,73 % or more of all possible torque readings.
Note 2 to entry: For practical purposes, combined torque scatter of a tool is the total probable range of torque of
a tool run on all joints used in practice at the same setting of the tool torque adjustment.
3.6
combined torque scatter as a percentage of the combined mean torque
single numerical value designating the predictable range of torque values as delivered by a tool on a
range of joints, having a specified high torque rate (3.23) and a specified low torque rate at the same
setting of the tool torque adjustment
3.7
indicated torque
T
Ind
torque indicated by the power tool’s built-in torque measurement system (3.2)
3.8
mean shift
difference in mean torque (3.9) of a tool run on threaded joints of two different torque rates (3.23) at the
same setting of the tool torque adjustment
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3.9
mean torque
T
arithmetic average of several torque readings on a specific joint under stated conditions, calculated by
dividing the sum of the readings by the number of readings
3.10
non-shut-off tool
power assembly tool for tightening threaded fasteners, which delivers an output torque as long as
power is applied to the motor
Note 1 to entry: A stall tool is an example of a non-shut-off tool.
3.11
rated torque
highest mean torque (3.9), as defined by the manufacturer, attainable by a tool tested on a low torque-
rate joint (L)
Note 1 to entry: In accordance with 5.2.4.
3.12
run-down
period of angular rotation without corresponding torque increase
Note 1 to entry: This allows the tool to reach operating speed.
3.13
automatic shut-off tool
power assembly tool for tightening threaded fasteners, which is provided with a torque control
mechanism which shuts off or disconnects the power to the tool when predetermined set output torque
level is attained
3.14
standard deviation
s
measure of the scatter based on the mean-squared deviation from the arithmetic mean derived from a
sample of a statistical population
3.15
6s
range of probability, plus and minus three standard deviations (3.14) from the mean, derived from a
sample of a statistical population
Note 1 to entry: For a normally distributed statistical population, 99,73 % of all members of that population are
encompassed.
3.16
6s torque scatter
predictable range of torque over which a tool performs using a single torque-rate joint under controlled
conditions
Note 1 to entry: For the practical purposes of this document, 6s torque scatter is the total probable range of
torque of a tool run on a single joint at the same setting of the tool torque adjustment.
3.17
6s torque scatter as a percentage of the mean torque
single numerical value designating the predictable range of torque over which a tool performs on a
single torque-rate joint under controlled conditions
3.18
test torque level
mean torque (3.9) level to which a test tool is adjusted on a low torque-rate joint (L)
Note 1 to entry: In accordance with 5.2.4.
3.19
tightening time
time required for the tool to complete the tightening process, beginning at 10 % of the test torque level
(3.18) and ending at the peak dynamic torque
3.20
torque
T
product of the force turning the fastener and the perpendicular distance between the line of force and
the centre of the fastener
Note 1 to entry: Expressed in newton metre (N·m).
Note 2 to entry: For the purposes of this document, peak measured torque during a tightening cycle, measured
with the in-line measuring instrument as specified in 5.2.3.
3.21
torque adjustment range
range over which a power tool can be adjusted from the rated torque to the lowest mean torque (3.9)
recommended by the manufacturer
3.22
torque difference
D
difference between the torque indicated by the power tool’s built-in torque measurement system (3.2)
and the in-line torque measurement system
Note 1 to entry: The calculation of torque difference is specified in Annex E.
Note 2 to entry: The in-line torque measurement system is specified in 5.2.3.
3.23
torque rate
increase in torque with angular displacement while advancing a fastener in a threaded joint
Note 1 to entry: Expressed in newton metre per revolution (N·m/r).
4 Symbols
Symbol Description Subscript Description
D torque difference combined over H and L joints
comb
D torque difference
mean torque difference
D
a
ΔD 6s difference scatter on the H joint
H
n number of readings ith reading
i
s standard deviation indicated
Ind
a
T torque on the L joint
L
mean torque
T
ΔT 6s torque scatter
a
As specified in 5.2.
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5 Determination of torque scatter
5.1 General rules for performance tests
5.1.1 Measurements
All measurements carried out in conformity with this document shall be performed by personnel
trained in the use of the equipment utilizing instrumentation, which is calibrated against existing
standard methods.
5.1.2 Ambient conditions
Unless otherwise noted, the ambient conditions shall, during the test, be kept within the following limits:
— ambient temperature: 22 °C ± 5 °C;
— relative humidity: below 90 %.
5.1.3 Test installation
The tool shall be connected to the test joint through the measuring instrument. The alignment of these
three elements is important to reduce the influences on measured peak torque.
The tool shall be rigidly fixed in the test stand to prevent any influence by the operator.
Diagrams of typical test installations are shown in Figure 1, Figure 2 and Figure 3.
a
3 4
LH 2
Key
1 test power tool
2 test power tool support fixture
3 torque/angle transducer
4 amplifier with peak detection and visual display or print-out capability
5 test fixture (L joint or H Joint)
6 power tool control electronics
a
Cable length should not exceed 10 m.
Figure 1 — Typical test installation for electric tool
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a
8 7
LH
Key
1 test power tool
2 test power tool support fixture
3 torque/angle transducer
4 amplifier with peak detection and visual display or print-out capability
5 test fixture (L joint or H Joint)
6 compressed air supply
7 shut-off valve
8 filter
9 pressure control [feedback pilot regulator and pilot operated regulator (with optional flow control)]
10 lubricator
11 pressure gauge
a
3-m hose length.
Figure 2 — Typical test installation for pneumatic tool
a
LH
5 12
Key
1 test power tool
2 test power tool support fixture
3 torque/angle transducer
4 amplifier with peak detection and visual display or print-out capability
5 test fixture(L joint or H joint)
6 hydraulic reservoir
7 low pressure relief valve
8 unload valve
9 high pressure relief valve
10 cooler
11 relief valve
12 pressure gauge
a
Hose length should not exceed 10 m.
Figure 3 — Typical test installation for hydraulic tool
5.1.4 Test tool
The test tool shall be adjusted to within 5 % of the test torque level on the low torque-rate joint (L) in
accordance with the manufacturer’s instructions. The torque adjustment shall be constant throughout
the test. In the case of an automatic shut-off tool, the adjustment shall be such that the shut-off
mechanism operates each time.
Once the control settings have been adjusted for the test torque level, all control settings shall be
constant throughout the test.
8 © ISO 2017 – All rights reserved
A list of preferred test torque levels is provided in Annex A. Adjusting the torque to a preferred test
torque level is recommended in order to minimize the number of test joints necessary for testing.
5.1.5 Test tool condition
The test tool shall be in good working condition and lubricated in accordance with the manufacturer’s
specification. Before the start of the test, it shall be ensured that the tool under test is at ambient
temperature.
The tool shall be tested under the manufacturer’s specified input conditions and used in accordance
with the manufacturer’s instructions.
5.1.6 Power media
5.1.6.1 Pneumatic power
The air pressure shall be documented in the test report. The air supply shall include lubrication in
accordance with the manufacturer's instructions.
The performance of pneumatic tools is affected by the ambient conditions such as atmospheric
pressure and temperature. For this reason, unless otherwise specified, the following conditions shall
be maintained:
— atmospheric pressure: 960 ± 100 mbar;
— compressed air temperature: 20 °C ± 5 °C.
Actual values shall be recorded if they are outside of these limits.
During performance tests of pneumatic tools, it is necessary to state the inlet air pressure. If not stated,
1)
the inlet air pressure is 6,3 bar(g) . The air supply shall be free from fluctuations that would influence
the result.
During performance tests of pneumatic tools, a 3-m hose of the tool manufacturer’s specification shall be
attached to the tool inlet. The air pressure at the inlet of this hose shall be kept within the following limits:
— free-running conditions: between the static value and 2 % below;
— approaching the test torque level: ±2 % of the static value.
NOTE A lubricator with insufficient flow properties can affect these values.
No pressure adjustments shall be made to the pilot regulator during the course of a given test.
5.1.6.2 Hydraulic power
Hydraulic tools shall be tested under rated input conditions. The maximum hydraulic pressure observed
during the test shall be recorded.
The supply pressure shall be free from fluctuations that would influence the result. The typical hose
length should not exceed 10 m.
5.1.6.3 Electric power
5.1.6.3.1 Mains
This includes all tools requiring an external continuous supply. It includes both a.c. and d.c. motor
driven tools. Mains electric tools shall be tested under rated input conditions. The supply voltage shall
1) 1 bar = 0,1 MPa = 100 kPa.
be documented in the test report. The power supply shall be free from fluctuations that would influence
the result.
The typical cable length should not exceed 10 m.
5.1.6.3.2 Battery
The battery pack nominal capacity and nominal voltage shall be recorded. The battery pack used shall
be in good condition. During the tests on the operating cycle test joint (see Clause 7), the battery may be
replaced with a power supply with appropriate voltage and current characteristics.
5.2 Test fixtures
5.2.1 General
The torque rate of a threaded joint varies widely from application to application and can vary
appreciably on a specific assembly. The following characteristics apply.
a) On a low torque-rate joint (“soft joint”), the tightening is usually accomplished with one full
revolution or more of the fastener.
b) On a high torque-rate joint (“hard joint”), the tightening is accomplished in a fraction of a revolution.
On a high torque-rate joint, the kinetic energy of the rotating parts of the tool may cause the torque
delivered to the fastener to be higher than that on a low torque-rate joint.
Any test of torque performance of a tool shall be conducted on joints having controlled torque rates.
The test shall include a joint having a low torque rate and a joint having a high torque rate (see 5.2.4).
The high and low torque rates represent the upper and lower limits of the practical range of conditions
which may affect the torque output of the tool.
5.2.2 Test joint
5.2.2.1 General
To satisfy the conditions specified in 5.2.1, test fixtures for use with this document shall comply with
the following requirements.
5.2.2.2 Description of the test joint torque rate and linearity
In a diagram where the required torque is plotted as a function of the angular displacement of the input
drive of the test joint, the resulting curve shall be close to a straight line from 10 % to 100 % of the test
torque level. The slope of this straight line is used to calculate the torque rate of the joint by regression
analysis of the torque/angle measurement points from 10 % to 100 % of the test torque level.
The tightening speed may affect the frictional characteristics, and therefore the torque rate, of the
test joint. When the torque rate of the test joint is measured, the joint shall be tightened through a
transducer-encoder continuously at a constant speed that approximates the speed of the test tool as it
approaches the test torque level. The encoder shall have a resolution of 0,25° or better. There shall be no
rotational movement of the frame of reference for the angle-sensing element during the measurement.
Between 10 % and 100 % of the test torque level, the values of the high torque-rate joint curve shall not
deviate from a straight line by more than 5 % of the test torque level (see Figure 4).
Between 10 % and 100 % of the test torque level, the values of the low torque-rate joint curve shall not
deviate from a straight line by more than 10 % of the test torque level.
10 © ISO 2017 – All rights reserved
Key
X angle
Y torque level, expressed in percentage of test torque level
a
±5 % of test torque.
Figure 4 — Diagram showing torque rate linearity for the high torque-rate joint
5.2.2.3 Physical characteristics
The moment of inertia of rotating parts in the test joint should be of the same order of magnitude as the
rotating parts of a screw joint for which the assembly tool is intended. This is to ensure that any torque
and speed control of the power tool has realistic conditions.
The moment of inertia of rotating parts between the torque transducer (see 5.2.3) and the power
tool, including any shaft or coupling used, should be of the same order of magnitude as for the socket
normally used (to reduce the influence on accuracy of measured peak torque).
Torsional oscillations should be limited to reduce the influence on accuracy of measured peak torque.
The stiffness and mechanical damping of rotating parts of the test joint, including any shaft or coupling
used, should be high enough to limit these oscillations. For the same reason, the torque rate of the test
joint shall be smooth and not show effects of quickly changing friction, e.g. from stick-slip phenomena.
Connecting shafts or couplings shall be kept to a minimum, especially between the tool and transducer.
Shafts or couplings using a side loading retention shall be avoided (e.g. spring loaded socket retainer, etc.).
The graphical presentation specified in 5.3.6 shall be used to verify these requirements.
The test joints specified require high precision in order to achieve reproducibility. They reflect the
common extremes of actual fastening practice, so that the tool precision revealed through tests on these
specified joints can be applied to the range of fastening tasks encountered in the workplace. Examples
of test joints are given in Annex B.
5.2.3 Measuring instrument
Residual torque measurements give poor correlation to joint condition (tension). Therefore, all
performance measurements made in accordance with this document shall be taken dynamically during
the tightening process using the measuring instruments specified below.
Torque and angle measurements shall be made by means of a rotary torque/angle transducer and
an amplifier with a peak detection and visual display or print-out capability. The transducer shall
be mounted in line between the tool drive and the test joint (see Figures 1, 2 and 3). The torque
measurement system shall incorporate a Butterworth 3rd order low-pass filter with 500 Hz cut-off
frequency.
The transducer shall be of the correct capacity for the test torque levels measured. The measurement
uncertainty of the measurement chain (transducer and amplifier) shall be within the limits according
to class 1 in EURAMET /cg-14/v.2.0. The resolution of the read-out shall be 0,25 % of the test torque
level, or better.
The sampling rate of any analogue-to-digital converter shall be appropriately chosen to ensure that
peak registration error is smaller than the resolution.
The demand of resolution of measured torque in N·m is dependent on test torque level, e.g. a test torque
at 400 N·m requires a resolution of 1 N·m, a test torque at 4 N·m requires 0,01 N·m resolution. This
demand is appropriate for the evaluation of a combined torque scatter value not lower than 5 %.
5.2.4 Test requirements
Each tool shall be tested on both a high (designated H) and a low (designated L) torque-rate joint, for
which the following requirements are applicable.
a) The test joint shall be such that the resistance to rotation during run-down shall not exceed 5 % of
the test torque level.
NOTE 1 It is important that the run-down torque of the test joint is low enough that the speed of the
power tool is not significantly reduced. Otherwise, the kinetic energy of its rotating parts would be reduced
too much when the test torque level is reached.
b) The high torque-rate joint (H) shall be such that the torque increase from 10 % to 100 % of the test
torque level corresponds to an angular displacement of 27° ± 3° (see Figure 5).
NOTE 2 An angular displacement of 27° corresponds to a total angle of 30° at a test torque level between
0 % and 100 %
c) During run-down the transition angle from the 5 % to the 10 % test torque level on the high torque-
rate joint (H) shall not exceed 10° (see Figure 5).
12 © ISO 2017 – All rights reserved
Y
X
<10°
27°
30°
Key
X angle
Y torque level, expressed in percentage of test torque level
1 high torque-rate joint H
2 run-down
Figure 5 — Diagram showing the H joint
d) The low torque-rate joint (L) shall be such that the torque increase from 10 % to 100 % of the test
torque level corresponds to an angular displacement of not less than 324° (see Figure 6).
NOTE 3 An angular displacement of 324° corresponds to a total angle of 360° at a test torque level
between 0 and 100 %.
Y
X
324°
360°
Key
X angle
Y torque level, expressed in percentage of test torque level
1 low torque-rate joint L
2 run-down
Figure 6 — Diagram showing L joint
NOTE 4 Additional information on test joints is given in Annex C.
5.3 Test method
5.3.1 Test cycles
A tool performance test shall consist of 50 test cycles on each of the H and L joints.
5.3.2 Run-down phase of the test cycle
The tool shall be allowed sufficient rundown time to reach stable operating conditions before reaching
the torque rate of the test joint.
5.3.3 Alignment
If the test joint is such that in repeated test cycles, the relative angular orientation of the tool’s output
spindle with respect to the test joint is generally consistent each time the tool reaches the test torque
level, then the following procedure shall be followed.
14 © ISO 2017 – All rights reserved
The angular orientation of the tool’s output spindle with respect to the test joint shall be changed to a
new unique position by rotating the drive connection by 60° to 90° (one flat of the hexagonal or square
drive). This shall be repeated after every 5 test cycles or more frequently throughout the test.
NOTE Changing the angular relationship of the tool’s output spindle with respect to the test joint replicates
the randomness of actual production conditions and accounts for variations in the tool’s gear train or spindle
eccentricity.
5.3.4 Torque measurement
The peak measured torque shall be recorded for every test cycle on each of the H and L test joints.
5.3.5 Tightening time
Control settings that affect the tool performance can also affect the tightening time. The tightening
time shall be recorded for at least one test cycle on each of the H and L test joints.
5.3.6 Graphical presentation
Graphs showing torque vs. time and torque vs. angle shall be recorded for at least one test cycle on each
of the H and L test joints.
5.3.7 Electronically controlled tools
Electronically controlled tools often use numerous control settings which can be adjusted by the user
to change the various tool performance characteristics. Adjusting these settings for minimal torque
scatter may result in a longer tightening time. Conversely, adjusting the settings for minimal tightening
time may result in poor torque scatter.
In order to provide the user with sufficient information regarding the test results, the control settings
used for each test shall be recorded.
As specified in 5.1.4, these control settings shall be constant throughout the test on the H and L test
joints at a particular test torque level.
5.4 Measurement uncertainty
The uncertainty of measurement shall be taken into account and is discussed in Annex D.
6 Tool performance over a defined range of torque adjustment
Tool torque scatter may be identified over all or part of a tool’s torque adjustment range. To find a tool’s
torque scatter over a defined range of torque adjustment, two tool performance tests shall be carried
out on both the high torque-rate joint (H) and the low torque-rate joint (L). One test at the upper limit of
the defined torque adjustment range and the other test at the lower limit.
Alternately, if preferred test torque levels are used (see Annex A), one test shall be carried out at
the preferred test torque level closest to, but not greater than, the upper limit of the defined torque
adjustment range and the other test carried out at the preferred test torque level closest to, but not less
than, the lower limit.
7 Tool performance over a defined number of operating cycles
7.1 General
Performance requirements can vary depending on the intended use of the tool. Establishing a minimum
operating cycle requirement for all tools would not equally serve all needs. Tools for high production
rate applications often require high operating cycle ratings, whereas tools intended for low production
rate applications might benefit from lower operating cycle ratings in terms of size and cost. Therefore,
the torque scatter may be identified over a defined number of operating cycles based on the standard
operating cycle given in 7.2.
To identify a tool’s torque scatter over a defined number of operating cycles, two tool performance
tests shall be carried out. One test shall be performed on a new, unused test tool and one test shall be
performed on the same test tool after completing the defined number of operating cycles.
Because of the large variety of threaded fastener joints and operating conditions in actual production
environments, the user should use caution when using this method to predict the expected durability
under actual conditions of u
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 5393
Troisième édition
2017-11
Outils rotatifs pour éléments de
fixation filetés — Méthode d'essai des
caractéristiques de fonctionnement
Rotary tools for threaded fasteners — Performance test method
Numéro de référence
©
ISO 2017
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sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique, y compris la photocopie, l’affichage sur
l’internet ou sur un Intranet, sans autorisation écrite préalable. Les demandes d’autorisation peuvent être adressées à l’ISO à
l’adresse ci-après ou au comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.
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Fax +41 22 749 09 47
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ii © ISO 2017 – Tous droits réservés
Sommaire Page
Avant-propos .v
Introduction .vi
1 Domaine d'application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 2
4 Symboles . 5
5 Détermination de la dispersion du couple . 5
5.1 Règles générales pour les essais de performance . 5
5.1.1 Mesures . 5
5.1.2 Conditions ambiantes . 5
5.1.3 Installation d’essai . 5
5.1.4 Outil d’essai . 8
5.1.5 État de l’outil d’essai . 9
5.1.6 Consommation énergétique . 9
5.2 Montages d’essai .10
5.2.1 Généralités .10
5.2.2 Assemblage d’essai .10
5.2.3 Instrument de mesure.12
5.2.4 Exigences d’essai .12
5.3 Méthode d’essai .14
5.3.1 Cycles d’essai .14
5.3.2 Phase d’approche du cycle d’essai .14
5.3.3 Alignement .14
5.3.4 Mesurage du couple .15
5.3.5 Temps de serrage.15
5.3.6 Représentation graphique .15
5.3.7 Outils à commande électronique .15
5.4 Incertitude de mesure .15
6 Performance de l’outil sur une plage définie du réglage du couple .15
7 Performance de l’outil sur un nombre défini de cycles de fonctionnement .16
7.1 Généralités .16
7.2 Exigences relatives au cycle de fonctionnement .16
7.2.1 Fonctionnement de l’outil .16
7.2.2 Niveau de couple .16
7.2.3 Assemblage d’essai pour le cycle de fonctionnement .16
7.2.4 Conditions ambiantes .17
7.2.5 Maintenance .17
7.2.6 Méthode .18
7.2.7 Représentation graphique .18
7.3 Essai de performance .18
8 Détermination de la précision combinée des systèmes intégrés de mesure du couple .18
8.1 Généralités .18
9 Évaluation des résultats d’essai .19
9.1 Dispersion du couple .19
9.2 Dispersion combinée des couples .19
9.3 Dispersion du couple sur une plage définie du réglage du couple .20
9.4 Dispersion du couple sur un nombre défini de cycles de fonctionnement .20
10 Présentation des résultats d’essai .21
10.1 Rapport d’essai .21
10.2 Estimation de la performance de l’outil .22
Annexe A (informative) Niveaux préférentiels du couple d’essai .23
Annexe B (informative) Exemple de montages d’essai d’outils rotatifs pour éléments de
fixation filetés .24
Annexe C (informative) Assemblage d’essai (informations supplémentaires) .29
Annexe D (informative) Détermination de l’incertitude des mesurages des assemblages d’essai .32
Annexe E (informative) Détermination de la précision combinée des systèmes intégrés de
mesure du couple.36
Annexe F (informative) Exemple de rapport d’essai de performance .39
Annexe G (informative) Évaluation des caractéristiques de fonctionnement de l’outil .42
Bibliographie .45
iv © ISO 2017 – Tous droits réservés
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes
nationaux de normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est
en général confiée aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude
a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,
gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux.
L'ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui
concerne la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier de prendre note des différents
critères d'approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a été
rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2 (voir www.
iso.org/directives).
L'attention est attirée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable
de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence. Les détails concernant
les références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de
l'élaboration du document sont indiqués dans l'Introduction et/ou dans la liste des déclarations de
brevets reçues par l'ISO (voir www.iso.org/brevets).
Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données
pour information, par souci de commodité, à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un
engagement.
Pour une explication de la nature volontaire des normes, la signification des termes et expressions
spécifiques de l'ISO liés à l'évaluation de la conformité, ou pour toute information au sujet de l'adhésion
de l'ISO aux principes de l’Organisation mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles
techniques au commerce (OTC), voir le lien suivant: www.iso.org/avant-propos.
Le présent document a été élaboré par le comité technique ISO/TC 118, Compresseurs, machines
portatives pneumatiques, machines et équipements pneumatiques, sous-comité SC 3, Machines portatives
pneumatiques et machines pneumatiques.
Cette troisième édition annule et remplace la deuxième édition (ISO 5393:1994), qui a fait l’objet d’une
révision technique.
Introduction
La méthode d’essai spécifiée dans le présent document est destinée à mesurer en laboratoire les
caractéristiques de fonctionnement des machines d’assemblage à moteur. Elle n’est pas conçue pour des
essais de contrôle de routine en usine.
Le présent document est destiné à:
— permettre aux fournisseurs de machines à moteur de proposer leurs produits avec des spécifications
techniques normalisées; et
— donner aux utilisateurs d’éléments de fixation filetés une méthode d’évaluation et de spécification
des caractéristiques de fonctionnement des machines d’assemblage à moteur.
Comme avec les versions publiées antérieurement, la version 2017 du présent document reste une
procédure d’essai fondamentale qui ne vise pas à établir des critères d’acceptation. Les éventuelles
exigences de caractéristiques minimales destinées à satisfaire les demandes de l’application spécifique
à laquelle la machine est destinée relèvent de la responsabilité de l’utilisateur.
Des éléments supplémentaires ont été introduits dans la présente version pour aborder les niveaux
préférentiels du couple d’essai, les performances de la machine sur un nombre défini de cycles de
fonctionnement et une méthode de détermination de la précision du système de mesure du couple
éventuellement intégré à la machine d’assemblage.
Comme pour les versions publiées antérieurement, la présente Norme internationale s’applique
aux machines de serrage entrant dans son domaine d’application, quelle que soit la source d’énergie
utilisée. La présente version traite plus précisément des machines électriques qui sont de plus en plus
couramment utilisées sur le lieu de travail.
La présente version comprend des modifications relatives aux spécifications relatives aux assemblages
d’essai et à la méthode d’essai. Ces modifications s’appuient sur l’expérience pratique acquise par
l’utilisation du document et visent à améliorer la reproductibilité de la méthode d’essai. Les résultats
obtenus en utilisant la présente version ne devraient pas être significativement différents de ceux
obtenus en utilisant la version antérieure.
Informations relatives au couple nominal, au couple d’essai et à la plage de réglage du couple: le Domaine
d’application (voir le précédent alinéa) permet la réalisation d’un essai quel que soit le niveau du couple
d’essai (voir 3.18). Le fabricant définit le couple nominal de la machine (voir 3.11) ainsi que la plage
de réglage du couple (voir 3.21) correspondant. L’Article 6 décrit une méthode de détermination de la
dispersion du couple sur une plage définie du réglage du couple. En théorie, le fabricant peut proposer
une machine de couple nominal égal à 100 N·m et choisir la détermination de ses caractéristiques de
fonctionnement sur une plage de réglage du couple comprise entre 60 N·m et 80 N·m (par exemple
pour répondre aux exigences d’un client ou du marché). Dans ce cas, comme spécifié à l’Article 6, les
essais de performance seront réalisés à 60 N·m et 80 N·m et, s’il convient au fabricant de déterminer les
caractéristiques de fonctionnement de la machine sur un nombre défini de cycles de fonctionnement,
l’essai de cycles de fonctionnement sera réalisé à 80 N·m (limite supérieure de la plage de réglage du
couple, comme spécifié en 7.2.2). Les résultats des essais de performance ne seront alors valables que
pour la plage de réglage du couple ainsi définie.
vi © ISO 2017 – Tous droits réservés
NORME INTERNATIONALE ISO 5393:2017(F)
Outils rotatifs pour éléments de fixation filetés — Méthode
d'essai des caractéristiques de fonctionnement
1 Domaine d'application
Le présent document spécifie une méthode d’essai de performance des machines d’assemblage à
moteur (désignées dans tout le document par le terme «outils») utilisées pour assembler des éléments
de fixation filetés.
Il fournit une méthode de mesure de la répétabilité du couple (dispersion):
— sur une plage de taux de couple comme spécifié dans le présent document;
— sur une plage de réglage du couple définie par le fabricant; et
— sur un nombre de cycles de fonctionnement défini par le fabricant.
Il fournit une méthode de mesure de la précision du système intégré de mesure du couple utilisé pour
les outils qui en sont équipés. Voir Annexe E.
Il donne des instructions relatives aux paramètres des équipements, aux éléments à soumettre à l’essai
et à la manière d’évaluer et de présenter les résultats des essais.
Il est applicable aux outils:
— quelle que soit leur source d’énergie (pneumatique, hydraulique et électrique, etc., y compris les
outils alimentés par batterie);
— qui exercent un couple en continu, de manière générale;
— dont la plage de couple est comprise entre 0,5 N·m et 2 000 N·m. En dehors de cette plage, il est admis
de modifier la méthode d’essai à condition que la modification soit documentée dans le rapport
d’essai.
Le présent document n’est pas applicable:
— aux clés à choc ou à impulsion;
— aux clés à rochet ou à embrayage à rochet; ni
— aux autres outils qui serrent les éléments de fixation par paliers discontinus en surmontant le
frottement statique à chaque palier.
Le présent document permet de réaliser un essai à tous les niveaux du couple d’essai. Toutefois, afin de
réduire au minimum le nombre d’assemblages d’essai nécessaire pour une large plage de niveaux du
couple d’essai, une liste des niveaux préférentiels du couple d’essai est fournie à l’Annexe A.
2 Références normatives
Les documents suivants cités dans le texte constituent, pour tout ou partie de leur contenu, des
exigences du présent document. Pour les références datées, seule l’édition citée s’applique. Pour les
références non datées, la dernière édition du document de référence s'applique (y compris les éventuels
amendements).
EURAMET/cg-14/v.2.0: Mars 2011, Lignes directrices sur l'étalonnage des dispositifs de mesure du couple
statique
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions suivants s’appliquent.
L’ISO et l’IEC tiennent à jour des bases de données terminologiques destinées à être utilisées en
normalisation, consultables aux adresses suivantes:
— ISO Online browsing platform: disponible à l’adresse https://www.iso.org/obp
— IEC Electropedia: disponible à l’adresse http://www.electropedia.org/
3.1
angle
mesure du déplacement angulaire de l’élément de fixation
Note 1 à l'article: Exprimé en degrés (°).
3.2
système intégré de mesure du couple
système de mesure du couple intégré dans un outil d’assemblage à moteur pour le serrage des éléments
de fixation filetés qui mesure le couple libéré au circuit de sortie dans l’outil à des fins de visualisation,
de stockage ou de contrôle
3.3
couple moyen combiné
T
comb
valeur médiane de la dispersion combinée des couples (3.5) d’un outil entre la valeur la plus faible et la
valeur la plus forte prévisibles, englobant 99,73 % ou plus de toutes les valeurs relevées
3.4
précision combinée du couple indiqué
plage prévisible de l’écart relatif à la valeur indiquée par le système intégré de mesure du couple (3.2)
Note 1 à l'article: À partir de la valeur indiquée par l’instrument de mesure en ligne.
Note 2 à l'article: Englobant 99,73 % ou plus de tous les écarts de couple possibles des couples indiqués, relevées
sur un ensemble d’assemblages à taux de couple variant d’un fort taux de couple donné à un faible taux de couple
donné et au-delà.
Note 3 à l'article: Caractérisée par le décalage de la moyenne de l’indication et la dispersion de la différence
de couple.
3.5
dispersion combinée des couples
ΔT
comb
plage prévisible des valeurs de couple fournies par un outil sur un ensemble d’assemblages présentant
un fort taux de couple (3.23) spécifié et un faible taux de couple spécifié pour le même réglage du couple
de l’outil
Note 1 à l'article: Les valeurs indiquées englobent 99,73 % ou plus de toutes les valeurs de couple possibles
relevées.
Note 2 à l'article: En pratique, la dispersion combinée des couples d’un outil est la totalité de la plage probable de
variation du couple d’un outil sur tous les assemblages possibles, pour la même valeur de réglage du couple.
3.6
pourcentage de dispersion combinée du couple moyen combiné
valeur numérique unique indiquant la plage prévisible des valeurs de couple fournies par un outil sur
un ensemble d’assemblages présentant un fort taux de couple (3.23) spécifié et un faible taux de couple
spécifié pour le même réglage du couple de l’outil
2 © ISO 2017 – Tous droits réservés
3.7
couple indiqué
T
Ind
couple indiqué par le système intégré de mesure du couple (3.2) de l’outil électrique
3.8
décalage des moyennes
différence entre les couples moyens (3.9) d’un outil mesurés sur des assemblages filetés à taux de couple
(3.23) différents, pour la même valeur de réglage du couple
3.9
couple moyen
T
moyenne arithmétique de plusieurs mesures de couple obtenues sur un assemblage donné dans des
conditions prescrites, calculée en divisant la somme des mesures par leur nombre
3.10
outil sans arrêt
outil à moteur pour l’assemblage d’éléments de fixation filetés qui applique un couple tant que le moteur
est alimenté en énergie
Note 1 à l'article: Un outil à calage est un exemple d’outil sans arrêt.
3.11
couple nominal
couple moyen (3.9) le plus élevé, défini par le fabricant, qui puisse être atteint sur un outil soumis à
l’essai sur un assemblage à faible taux de couple (L)
Note 1 à l'article: Conformément à 5.2.4.
3.12
approche
période de rotation angulaire sans augmentation du couple
Note 1 à l'article: L’approche permet à l’outil d’atteindre sa vitesse de fonctionnement.
3.13
outil avec arrêt automatique
outil à moteur pour l’assemblage d’éléments de fixation filetés, muni d’un système de réglage du couple
qui coupe l’alimentation de l’outil dès que le couple a atteint un niveau déterminé et préréglé
3.14
écart-type
s
mesure de la dispersion fondée sur l’écart quadratique moyen par rapport à la moyenne arithmétique
des mesures obtenues sur un échantillon de population statistique
3.15
6s
étendue de probabilité de plus ou moins trois écarts-types (3.14) par rapport à une moyenne établie sur
un échantillon de population statistique
Note 1 à l'article: Englobe 99,73 % de tous les membres d’une population statistique à distribution normale.
3.16
dispersion à 6s du couple
plage prévisible des valeurs du couple dans laquelle fonctionne un outil sur un assemblage à un taux de
couple donné dans les conditions contrôlées
Note 1 à l'article: Pour les besoins pratiques du présent document, la dispersion à 6s du couple est la totalité de
la plage probable de variation du couple appliqué par un outil sur un seul assemblage, pour la même valeur de
réglage du couple.
3.17
pourcentage de dispersion à 6s du couple moyen
valeur numérique unique définissant la plage prévisible du couple dans laquelle fonctionne un outil sur
un assemblage à un taux de couple donné dans les conditions contrôlées
3.18
niveau du couple d’essai
niveau de couple moyen (3.9) auquel l’outil d’essai est réglé sur un assemblage à faible taux de couple (L)
Note 1 à l'article: Conformément à 5.2.4.
3.19
temps de serrage
temps requis pour que l’outil réalise le processus de serrage, commençant à 10 % du niveau du couple
d’essai (3.18) et finissant à la valeur crête du couple dynamique
3.20
couple
T
produit de la force exercée pour faire tourner un élément de fixation par la distance perpendiculaire
entre cette force et l’axe de l’élément de fixation
Note 1 à l'article: Exprimé en Newton mètres (N·m).
Note 2 à l'article: Pour les besoins du présent document, crête du couple mesurée pendant un cycle de serrage et
obtenue avec l’instrument de mesure en ligne, tel que spécifié en 5.2.3.
3.21
plage de réglage du couple
plage dans laquelle un outil à moteur peut être réglé entre le couple nominal et le couple moyen (3.9) le
plus faible recommandé par le fabricant
3.22
différence de couple
D
différence entre le couple indiqué par le système intégré de mesure du couple (3.2) de l’outil à moteur et
le système en ligne de mesure du couple
Note 1 à l'article: Le calcul de la différence de couple est spécifié à l’Annexe E.
Note 2 à l'article: Le système intégré de mesure du couple est spécifié en 5.2.3.
3.23
taux de couple
augmentation du couple avec déplacement angulaire lors du serrage d’un élément de fixation dans un
assemblage fileté
Note 1 à l'article: Exprimé en newtons-mètres par tour (N·m/r).
4 © ISO 2017 – Tous droits réservés
4 Symboles
Symbole Description Indice Description
D différence de couple combinée avec les assemblages H et L
comb
D différence de couple
différence moyenne de couple
D
a
ΔD différence de dispersion à 6s sur l’assemblage H
H
n nombre de mesures i-ème mesure
i
s écart-type indiqué
Ind
a
T couple sur l’assemblage L
L
couple moyen
T
ΔT dispersion à 6s du couple
a
Comme spécifié en 5.2.
5 Détermination de la dispersion du couple
5.1 Règles générales pour les essais de performance
5.1.1 Mesures
Toutes les mesures effectuées conformément au présent document doivent être réalisées par un
personnel formé à l’utilisation de l’équipement et utilisant les instruments étalonnés par des méthodes
normalisées existantes.
5.1.2 Conditions ambiantes
Sauf mention contraire, les conditions ambiantes doivent respecter les limites suivantes pendant l’essai:
— température ambiante: 22 °C ± 5 °C;
— humidité relative: inférieure à 90 %.
5.1.3 Installation d’essai
L’outil doit être raccordé à l’assemblage d’essai par l’intermédiaire de l’instrument de mesure.
L’alignement de ces trois éléments est important pour réduire les influences sur la crête de couple
mesurée.
L’outil doit être fixé de façon rigide dans le montage d’essai pour éviter toute influence de l’opérateur.
Les schémas des installations types d’essai sont donnés à la Figure 1, la Figure 2 et la Figure 3.
a
3 4
LH 2
Légende
1 outil à moteur d’essai
2 support de montage de l’outil à moteur d’essai
3 transducteur de couple/d’angle
4 amplificateur avec détection de crête et capacité d’affichage visuel ou d’impression
5 montage d’essai (assemblage L ou assemblage H)
6 électronique de commande de l’outil à moteur
a
Il convient que la longueur du câble ne dépasse pas 10 m.
Figure 1 — Installation d’essai type pour un outil électrique
6 © ISO 2017 – Tous droits réservés
a
8 7
LH
Légende
1 outil à moteur d’essai
2 support de montage de l’outil à moteur d’essai
3 transducteur de couple/d’angle
4 amplificateur avec détection de crête et capacité d’affichage visuel ou d’impression
5 montage d’essai (assemblage L ou assemblage H)
6 alimentation en air comprimé
7 soupape d’arrêt
8 filtre
9 contrôle de la pression [régulateur piloté à contre-réaction et régulateur piloté (avec commande de débit
facultative)]
10 lubrificateur
11 manomètre
a
Conduit de longueur 3 m.
Figure 2 — Installation d’essai type pour un outil pneumatique
a
LH
5 12
Légende
1 outil à moteur d’essai
2 support de montage de l’outil à moteur d’essai
3 transducteur de couple/d’angle
4 amplificateur avec détection de crête et capacité d’affichage visuel ou d’impression
5 montage d’essai (assemblage L ou assemblage H)
6 réservoir hydraulique
7 valve de détente basse pression
8 clapet de dérivation
9 valve de détente haute pression
10 refroidisseur
11 valve de détente
12 manomètre
a
Il convient que la longueur du conduit ne dépasse pas 10 m.
Figure 3 — Installation d’essai type pour un outil hydraulique
5.1.4 Outil d’essai
L’outil d’essai doit être réglé à moins de 5 % du niveau du couple d’essai sur l’assemblage à faible taux de
couple (L) conformément aux instructions du fabricant. Le réglage du couple doit être constant pendant
toute la durée de l’essai. Si l’outil possède un arrêt automatique, le réglage doit faire en sorte que le
mécanisme d’arrêt fonctionne à chaque fois.
Une fois que les paramètres ont été réglés pour le niveau du couple d’essai, tous les paramètres de
commande doivent être constants pendant toute la durée de l’essai.
8 © ISO 2017 – Tous droits réservés
Une liste des niveaux préférentiels du couple d’essai est donnée à l’Annexe A. Il est recommandé
d’ajuster le couple à un niveau préférentiel du couple d’essai afin de limiter le nombre d’assemblages
d’essai nécessaire à l’essai.
5.1.5 État de l’outil d’essai
L’outil d’essai doit être en bon état de marche et lubrifié conformément aux spécifications du fabricant.
Avant le début de l’essai, il doit être vérifié que l’outil soumis à l’essai est à température ambiante.
L’outil doit être soumis à l’essai dans les conditions d’alimentation spécifiées par le fabricant et utilisé
conformément aux instructions du fabricant.
5.1.6 Consommation énergétique
5.1.6.1 Puissance pneumatique
La pression de l’air doit être consignée dans le rapport d’essai. L’alimentation en air doit comprendre la
lubrification, conformément aux instructions du fabricant.
Les caractéristiques de fonctionnement des outils pneumatiques sont influencées par les conditions
ambiantes telles que la pression atmosphérique et la température. Pour cette raison, et sauf spécification
contraire, les conditions suivantes doivent être maintenues:
— pression atmosphérique: 960 mbar ± 100 mbar;
— température de l’air comprimé: 20 °C ± 5 °C.
Les valeurs réelles doivent être consignées si elles sortent de ces limites.
Pendant l’essai de performance des outils pneumatiques, il est nécessaire de spécifier la pression
1)
d’alimentation en air. À défaut, la pression d’alimentation en air est de 6,3 bar(g) . L’alimentation en air
ne doit pas subir de variations susceptibles d’influer sur les résultats.
Pendant l’essai de performance des outils pneumatiques, un conduit de 3 mètres répondant aux
spécifications du fabricant doit être fixé à l’orifice d’entrée de l’outil. La pression de l’air à l’orifice
d’entrée de ce conduit doit être maintenue dans les limites suivantes:
— à vide: entre la valeur statique et 2 % en dessous;
— au voisinage du niveau du couple d’essai: ± 2 % de la valeur statique.
NOTE Un lubrificateur de débit insuffisant peut influencer ces valeurs.
Aucune modification de réglage de pression ne doit être apportée au régulateur piloté pendant la durée
d’un essai donné.
5.1.6.2 Puissance hydraulique
Les outils hydrauliques doivent être soumis à l’essai dans les conditions d’alimentation nominales. La
pression hydraulique maximale observée pendant l’essai doit être enregistrée.
La pression d’alimentation ne doit pas subir de variations susceptibles d’influer sur les résultats. De
manière générale, il convient que la longueur du conduit ne dépasse pas 10 m.
1) 1 bar = 0,1 MPa = 100 kPa.
5.1.6.3 Puissance électrique
5.1.6.3.1 Conducteur principal
Ceci inclut tous les outils nécessitant une alimentation externe continue. Cela inclut à la fois les outils à
moteur à courant alternatif et à courant continu. Les principaux outils électriques doivent être soumis à
l’essai dans les conditions d’alimentation nominales. La tension d’alimentation doit être consignée dans
le rapport d’essai. L’alimentation en puissance ne doit pas subir de variations susceptibles d’influer sur
les résultats.
De manière générale, il convient que la longueur du câble ne dépasse pas 10 m.
5.1.6.3.2 Batterie
La capacité nominale du bloc de batteries et la tension nominale doivent être enregistrées. Le bloc
de batteries utilisé doit être en bon état. Pendant les essais sur l’assemblage d’essai pour le cycle de
fonctionnement (voir Article 7), la batterie peut être remplacée par une alimentation électrique
présentant les caractéristiques appropriées de tension et d’intensité.
5.2 Montages d’essai
5.2.1 Généralités
Le taux de couple d’un assemblage fileté varie considérablement d’une application à l’autre et peut
également varier de manière appréciable sur un assemblage spécifique. Les caractéristiques suivantes
s’appliquent:
a) pour un assemblage à faible taux de couple, le serrage s’effectue généralement après un ou plusieurs
tours complets de l’élément de fixation;
b) pour un assemblage à fort taux de couple, le serrage s’effectue en une fraction de tour. Pour un
assemblage à fort taux de couple, l’énergie cinétique des pièces en rotation de l’outil peut générer sur
l’élément de fixation un couple supérieur à celui qui s’exerce sur un assemblage à faible taux de couple.
Tout essai de performance du couple d’un outil doit être réalisé sur des assemblages à taux de couple
contrôlés. L’essai doit comprendre un assemblage à faible taux de couple et un assemblage à fort taux de
couple (voir 5.2.4). Les taux de couple faibles et forts représentent les limites supérieures et inférieures
de la plage effective des conditions qui peuvent affecter le couple de l’outil.
5.2.2 Assemblage d’essai
5.2.2.1 Généralités
Pour satisfaire aux conditions spécifiées en 5.2.1, les montages d’essai à utiliser avec le présent
document doivent être conformes aux exigences suivantes.
5.2.2.2 Description du taux de couple et de la linéarité de l’assemblage d’essai
Sur un graphique représentant le couple requis en fonction du déplacement angulaire du circuit d’entrée
de l’assemblage d’essai, la courbe obtenue entre 10 % et 100 % du niveau du couple d’essai doit être
approximativement une droite. La pente de cette droite sert à calculer le taux de couple de l’assemblage,
en faisant une analyse par régression des points de mesure couple/angle, de 10 % à 100 % du niveau du
couple d’essai.
La vitesse de serrage peut influer sur les caractéristiques de frottement, et donc sur le taux de couple,
de l’assemblage d’essai. Pendant la mesure du taux de couple de l’assemblage d’essai, l’assemblage doit
être serré par l’intermédiaire d’un codeur-transducteur, de manière continue et à une vitesse constante
proche de la vitesse de l’outil d’essai, à mesure que le taux de couple se rapproche du niveau du couple
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d’essai. Le codeur doit avoir une résolution minimale de 0,25°. Le cadre de référence du capteur
angulaire ne doit pas tourner pendant le mesurage.
Entre 10 % et 100 % du niveau du couple d’essai, la courbe des valeurs relevées pour l’assemblage à fort
taux de couple ne doit pas s’écarter de la ligne droite de plus de 5 % du niveau du couple d’essai (voir
Figure 4).
Entre 10 % et 100 % du niveau du couple d’essai, la courbe des valeurs relevées pour l’assemblage à
faible taux de couple ne doit pas s’écarter de la ligne droite de plus de 10 % du couple d’essai.
Légende
X angle
Y niveau du couple, exprimé en pourcentage du niveau du couple d’essai
a
±5 % du couple d’essai.
Figure 4 — Schéma représentant la linéarité du taux du couple pour l’assemblage à fort taux
de couple
5.2.2.3 Caractéristiques physiques
Il convient que le moment d’inertie des pièces en rotation de l’assemblage d’essai soit du même ordre de
grandeur que celui des pièces en rotation d’un assemblage par vis pour lequel l’outil d’assemblage est
conçu afin de garantir le réalisme des conditions de contrôle du couple et de la vitesse de l’outil à moteur.
Il convient que le moment d’inertie des pièces en rotation entre le transducteur de couple (voir 5.2.3) et
l’outil à moteur, y compris l’arbre ou le raccord éventuellement utilisé, soit du même ordre de grandeur
que celui du support normalement utilisé afin de réduire l’influence sur l’exactitude de la crête du
couple mesuré.
Il convient que les oscillations de torsion soient limitées afin de réduire l’influence sur l’exactitude de
la mesure de la crête du couple. Il convient que la rigidité et l’amortissement mécanique des pièces
en rotation de l’assemblage d’essai, y compris de l’arbre ou du raccord éventuellement utilisé, soient
suffisants pour limiter ces oscillations. Pour la même raison, le taux de couple de l’assemblage d’essai
doit être régulier et ne pas présenter d’effets de frottement à changement rapide dus, par exemple, à des
phénomènes de glissement par à-coups.
Les arbres ou raccords couplés doivent être aussi peu nombreux que possible, surtout entre l’outil et le
transducteur. Les arbres ou raccords utilisant un dispositif latéral de retenue de charge doivent être
évités (par exemple un dispositif de retenue à ressort du support, etc.).
Les spécifications de représentation graphique de 5.3.6 doivent être utilisées pour vérifier que ces
exigences sont satisfaites.
Pour garantir la reproductibilité, il est nécessaire que la précision des assemblages d’essai soit élevée.
Ces assemblages représentent les conditions extrêmes couramment constatées dans la pratique réelle
des fixations de sorte que la précision de l’outil établie lors des essais sur ces assemblages spécifiques
puisse être appliquée à l’étendue des tâches de fixations à réaliser sur le lieu de travail. Des exemples
d’assemblages d’essai sont donnés à l’Annexe B.
5.2.3 Instrument de mesure
Les mesures résiduelles du couple sont faiblement corrélées à l’état de l’assemblage (tension). Par
conséquent, toutes les mesures de performance effectuées conformément au présent document doivent
être relevées de manière dynamique pendant le processus de serrage, en utilisant les instruments de
mesure spécifiés ci-dessous.
Les mesurages de couple et d’angle doivent être effectués à l’aide d’un transducteur rotatif de
couple/d’angle et d’un amplificateur avec détection de crête et capacité d’affichage visuel ou
d’impression. Le transducteur doit être monté en série entre l’entraînement de l’outil et l’assemblage
d’essai (voir Figures 1, 2 et 3). Le système de mesurage du couple doit intégrer un filtre passe-bas de
Butterworth du troisième ordre avec une fréquence de coupure de 500 Hz.
La capacité du transducteur doit être adaptée aux niveaux de couple d’essai mesurés. L’incertitude de
mesure de la chaîne de mesure (transducteur et amplificateur) doit être dans les limites de la classe 1
conformément à l’EURAMET/cg-14/v.2.0. La résolution de lecture doit être au moins égale à 0,25 % du
niveau du couple d’essai.
Le taux d’échantillonnage de l’éventuel convertisseur analogique-numérique doit être choisi pour que
l’erreur sur l’enregistrement de crête soit inférieure à la résolution.
La demande de résolution du couple mesuré en N·m dépend du niveau du couple d’essai: pour un couple
d’essai de 400 N·m, par exemple, la résolution sera de 1 N·m et de 0,01 N·m pour un couple d’essai de
4 N·m. Cette exigence convient pour l’évaluation d’une valeur de dispersion combinée des couples qui
n’est pas inférieure à 5 %.
5.2.4 Exigences d’essai
Chaque outil doit être à la fois soumis à l’essai sur un assemblage à fort taux de couple (désigné H) et un
assemblage à faible taux de couple (désigné L), pour lesquels les exigences suivantes sont applicables.
a) L’assemblage d’essai doit être tel que la résistance à la rotation pendant l’approche ne doit pas
dépasser 5 % du niveau du couple d’essai.
NOTE 1 Il est important que le couple d’approche de l’assemblage d’essai soit suffisamment faible pour
que la vitesse de l’outil à moteur ne soit pas réduite de manière significative. Dans le cas contraire, l’énergie
cinétique de ses pièces en rotation serait trop réduite lorsque le couple d’essai est atteint.
b) L’assemblage à fort taux de couple (H) doit être tel que l’augmentation du couple de 10 % à 100 %
du niveau du couple d’essai corresponde à un déplacement angulaire de 27° ± 3° (voir Figure 5).
NOTE 2 Un déplacement angulaire de 27° correspond à un angle total de 30° à un niveau de couple d’essai
entre 0 % et 100 %.
c) Pendant l’approche, l’angle de transition de 5 % à 10 % du niveau du couple d’essai sur l’assemblage
à fort taux de couple (H) ne doit pas dépasser 10° (voir Figure 5).
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Y
X
<10°
27°
30°
Légende
X angle
Y niveau du couple, exprimé en pourcentage du niveau du couple d’essai
1 assemblage à taux de couple élevé H
2 approche
Figure 5 — Schéma représentant l’assemblage H
d) L’assemblage à faible taux de couple (L) doit être tel que l’augmentation du couple de 10 % à 100 %
du niveau du couple d’essai corresponde à un déplacement angulaire qui ne soit pas inférieur à 324°
(voir Figure 6).
NOTE 3 Un déplacement angulaire de 324° correspond à un angle total de 360° à un niveau de couple
d’essai compris entre 0 et 100 %.
Y
X
324°
360°
Légende
X angle
Y niveau du couple, exprimé en pourcentage du niveau du couple d’essai
1 assemblage à faible taux de couple L
2 approche
Figure 6 — Schéma représentant l’assemblage L
NOTE 4 De plus amples informations sur les assemblages d’essai sont données à l’Annexe C.
5.3 Méthode d’essai
5.3.1 Cycles d’essai
Un essai de performance de l’outil doit comporter 50 cycles d’essai sur chaque assemblage H et L.
5.3.2 Phase d’approche du cycle d’essai
Le temps d’approche de l’outil doit être suffisant pour permettre la stabilisation des conditions de
fonctionnement avant d’atteindre le taux de couple de l’assemblage d’essai.
5.3.3 Alignement
Si l’assemblage d’essai est tel que lors de cycles d’essai répétés, l’or
...
Questions, Comments and Discussion
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