Zpřesňování automatické kontroly otvorů
Součástky s úzkými tolerancemi, kterých rychle přibývá, se budou nově měřit snímači s rozlišením 0,01 µm a opakovatelností cca 0,1 µm, ale i lepší.
Přesná a rychlá rozměrová kontrola kruhových i nekruhových otvorů, drážek, štěrbin atd., se dnes běžně realizuje již přímo ve výrobním procesu pomocí různých měřidel a stále častěji i účelovými kontrolními stanicemi (v sériové výrobě přirozeně převládají automatické verze).
Na kruhových otvorech, kterých je nejvíc, jsou podstatné zejména přesné vstupní údaje: hodnotí se průměr daného řezu (minimální, maximální, střední aritmetický, střední integrovaný), jeho ovalita a z údajů dvou řezů se pak vyhodnotí kuželovitost. Získaná data ze snímačů jsou často používána i ke stanovení matematické osy pro výpočet radiálního a čelního házení. Dynamické měření za protáčení součástkou se již stalo samozřejmostí.
Současná situace nenahrává maximální přesnosti
K měření průměrů se donedávna používaly hlavně různé rozpínací hlavice, u kterých se radiální změna polohy doteků přenášela na kuželové zakončení osově pohyblivé jehly. Její protilehlá čelní plocha byla v kontaktu s měřicím hrotem úchylkoměru, nebo nověji univerzálního snímače s upínací stopkou Ø 8 mm. Tyto systémy se používaly k určení náhodného průměru, nebyly ale vhodné pro parametry vyžadující matematický výpočet. Nicméně sehrály nezastupitelnou roli při rozvoji kontroly otvorů a tuto pozici si určitě zachovají i v budoucnu při realizaci přesnostně méně náročných měřicích zařízení.
Následně se začaly rychle uplatňovat univerzální velkosériově vyráběné „ploché“ snímače s hlavním předepnutým kuličkovým a pomocným kluzným vedením. Umísťovaly se proti sobě a zapojovaly do součtového režimu. Díky nim nastal velký boom měření, využívajících matematické výpočty. Nevhodné silové zatěžování obou vedení, výskyt nepravidelných odporů ve vedeních a nerespektování Abbeho principu však obvykle znemožňovalo dosáhnout opakovatelnosti s přesností lepší než 1 µm.
Nové možnosti nabízejí speciální senzory
Další zlepšení přinesly „ploché“ snímače typu monoblok se čtyřmi pružnými klouby, tvořícími stabilní pružinový přímovod. Ani zde ale nebylo možné plně dodržet Abbeho princip, což se logicky odrazilo i v dosahovaných výsledcích.
Ukázalo se, že cesta k rychlému, cenově dostupnému a vysoce přesnému provoznímu měření otvorů vede přes speciální – účelově koncipované snímače (v ČR a německy mluvících zemích hlavně indukčnostní s polomostovým zapojením). Až na malé výjimky nebyly ale na trhu. Velkosérioví výrobci snímačů tuto problematiku neřeší, protože kusová výroba speciálů je technicky velmi náročná a není pro ně rentabilní. Nemají často ani operativní informace, co výrobci zakázkové měřicí techniky reálně potřebují. Právě zde se naskytla příležitost pro několik málo evropských firem, specializovaných na zakázkové kontrolní stanice, avšak s detailnějšími zkušenostmi se snímačovou technikou a začaly si potřebné speciální snímače vyvíjet a vyrábět samy. K nim patří i brněnská společnost MESING.
Trendy, které se v průběhu jejich působení v této oblasti projevily, potvrdily několik klíčových faktorů, jež vedly k úspěšnému prosazení specializovaných výrobců v náročném, silně konkurenčním prostředí průmyslových odvětví s nekompromisními kvalitativními požadavky.
Základem úspěchu je zejména:
– minimalizace pasivních odporů použitím pružných prvků (pružinová – kalená a pérově popuštěná ocel; nutné speciální postupy obrábění a tepelného zpracování),
– dodržování Abbeho principu (ne vždy je to však možné),
– pneumatické odstavování doteků,
– použití speciálních materiálů s minimální hmotností a délkovou teplotní roztažností,
– použití vysoce citlivých indukčnostních systémů,
– instalace konektorového výstupu.
Příklady realizace
Příklady některých speciálních otvorových snímačů MESING jsou zobrazeny na obr. 2 a 3. Všechny pracují s rozlišením 0,01 µm, opakovatelností max. několik 0,1 µm a instalují se po dvojicích. Na obr. 2 jsou snímače, které striktně dodržují Abbeho princip a jsou určeny pro měření v hlubokých otvorech. Doteky jsou odstavovány. Malá „kostka“ je určena pro otvorové měřicí hlavice s větším počtem snímačů (měření Ø, kuželovitosti, radiálního házení a souososti), z prostorových důvodů není vybavena pneumatickým odstavováním doteku a konektorovým výstupem.
Na obr. 3 jsou dvě varianty pákových snímačů pro kontrolu menších otvorů. Jsou vybaveny pneumatickým odstavováním doteků a k odměřování lze použít různé snímací prvky v souladu s přáním zákazníka (MESING, malé snímače PETER HIRT, TESA atd.). Při použití snímače M8 a konfigurace otvor Ø 18 mm a hloubka 32 mm bylo dosaženo opakovatelnosti měření cca 0,05 µm. Doba dokmitu je kratší než 100 ms. Snímače prokázaly funkčnost i v extrémních podmínkách mrazicího boxu (–20 °C) a termoboxu (+70 °C). Zakázkové varianty jsou samozřejmostí.
V současné době probíhá vývoj i nízkosilových snímačů pro kontrolu malých průměrů výkyvem (Ø d ˃ 0,5 mm) a pozornost je věnována mj. i provozní kontrole úzkých drážek, štěrbin a zápichů. Příklad takového snímače je na obr. 4. Opakovatelnost měření je několik 0,01 µm; výsledky testu jsou na obr. 5. Test dokmitu je na obr. 6. Obdobně je řešena i problematika snímačů pro kontrolu vnějších povrchů, zde jsou přesnostní parametry ještě lepší.
Progresivní sériová výroba bude stále více požadovat zakázkové řešení jak snímačů, tak i vlastních stanic. Mnohasnímačové víceparametrické kontrolní stanice vybavené indukčnostními snímači (příklad měřicího místa, viz obr. 1) umožní kontrolu součástek s vysokou přesností a za přijatelnou cenu, přičemž výkon těchto zařízení je opravdu vysoký – takt 2–3 sekundy již není neobvyklý.
Jan Kůr, MESING
170
