koszyk koszyk
Start
Baza wiedzy
Pomiary wielkości geometrycznych Pneumatyczne systemy do pomiaru wielkości geometrycznych

Pneumatyczne systemy do pomiaru wielkości geometrycznych

Firmy oferujące precyzyjną obróbkę niejednokrotnie borykają się z problemem dotyczącym metody weryfikacji wielkości geometrycznych wyprodukowanego asortymentu. Przy produkcji niskoseryjnej najczęściej wykorzystuje się zaawansowane systemy pomiarowe znajdujące się w laboratorium pomiarowym, jednak co zrobić, gdy wielkość produkcji wykracza poza potencjał laboratorium? W takim wypadku rozwiązaniem jest weryfikacja wymiarów bezpośrednio na etapie produkcji, co przy wąskich tolerancjach stanowi duże wyzwanie. Rozwiązaniem tego problemu może być zastosowanie pneumatycznych systemów pomiarowych, które dzięki swoim zaletom gwarantują precyzyjne i powtarzalne pomiary oraz zdobywają coraz szersze grono użytkowników. Tego typu systemy pomiarowe firmy Jenoptik znajdują się w ofercie firmy ITA i konfigurowane są z uwzględnieniem wytycznych przedstawionych przez klienta.

Zasada działania oraz zalety technologii pomiarów pneumatycznych

Pomiary pneumatyczne zalicza się do kategorii pomiarów odniesieniowych, gdyż do ich wykonania niezbędne jest posiadanie odpowiedniego wzorca. W tym miejscu należy zaznaczyć, że wielkości geometryczne wzorca są bezpośrednio powiązane z mierzonymi wielkościami na części docelowej. Dla przykładu używając głowicy pneumatycznej do pomiaru średnicy wewnętrznej 15±0,005 mm, jako wzorzec najczęściej stosowany jest pierścień o średnicy wewnętrznej równej 15 mm.

 

Zasada działania pneumatycznego przyrządu pomiarowego została przedstawiona na zdjęciu nr 1. Oczywiście do wykonania pomiaru niezbędny jest dostęp do sprężonego powietrza, które to przechodząc przez reduktor (ustalający odpowiednie ciśnienie wejściowe) oraz filtr jest przyłączane do przetwornika. W zależności od rozwiązania przetwornik może być wbudowany w elektronikę lub stanowić osobny moduł. Dalej powietrze przekazywane jest do głowicy pomiarowej, której to budowa uzależniona jest od mierzonej charakterystyki. Pierwszym krokiem do uzyskania końcowego rezultatu jest pomiar wzorca, gdzie znając jego dokładny wymiar (z dołączonego certyfikatu) dokonujemy pomiaru ciśnienia wyjściowego. Następnie wykonując pomiar na części docelowej mamy do czynienia ze zmianą odległości dysz pomiarowych od mierzonej powierzchni, a co za tym idzie następuje zmiana ciśnienia wyjściowego ΔL (wyjątkiem jest sytuacja, gdzie mierzona część jest wykonana dokładnie w nominale wzorca), która to jest przeliczana i wyświetlana na elektronice jako zmiana mierzonej wielkości geometrycznej.

 

Zalety technologii pomiarów pneumatycznych:

  • pomiar bezstykowy – brak bezpośredniego kontaktu z mierzoną powierzchnią, co zapobiega ewentualnym jej uszkodzeniom
  • brak konieczności czyszczenia części przed pomiarem – powietrze wypływające z dysz powoduje oczyszczenie miejsc pomiarowych
  • precyzja oraz powtarzalność – zdolność systemu pomiarowego może być osiągnięta nawet dla tolerancji całkowitej 1µm
  • szybkość – pomiar wielu cech w ciągu kilku sekund
  • możliwość automatyzacji – pomiary pneumatyczne mogą zostać zautomatyzowane poprzez umieszczenie przyrządu/stacji pomiarowej bezpośrednio w linii produkcyjnej
  • odporność na warunki otoczenia – pomiary pneumatyczne doskonale sprawdzają się w warunkach produkcyjnych

Podstawowe głowice pomiarowe oraz mierzone cechy

Wśród podstawowych pomiarowych głowic pneumatycznych możemy wyróżnić następujące rozwiązania:

  • trzpienie pomiarowe – do pomiaru średnic wewnętrznych
  • pierścienie pomiarowe - do pomiaru średnic zewnętrznych
  • szczęki pomiarowe - do pomiaru średnic zewnętrznych

 

 

Trzpień pomiarowy AG100 firmy Jenoptik
Trzpienie pomiarowye AG200 firmy Jenoptik
Szczęka pomiarowa AG300 firmy Jenoptik

Cechy mierzone przy pomocy pneumatyki możemy podzielić na cechy mierzone bezpośrednio na części oraz cechy przeliczanie z otrzymanych pomiarów bezpośrednich. Najpopularniejszymi cechami mierzonymi bezpośrednio są średnice i odległości, na podstawie których możemy wyliczyć takie wielkości jak: owalność, kąt, stożkowość, równoległość, współśrodkowość czy prostopadłość. Sam pomiar może być statyczny lub dynamiczny (z obrotem części lub głowicy), a trzpień pomiarowy czy pierścień może posiadać kilka dysz powietrznych na obwodzie, co pozwala wyznaczyć wymiary zarówno średnie, jak i maksymalne czy minimalne dla mierzonej wielkości. Oczywiście możliwości pomiarowe dla konkretnej części ustalane są po dokładnej analizie jej geometrii oraz przedstawionego zadania pomiarowego. Jest wiele czynników wpływających na końcową ocenę możliwości zastosowania pneumatycznych systemów pomiarowych. Jednym z najważniejszych jest chropowatość mierzonej powierzchni, gdyż dla dużej wartości chropowatości odczyt ciśnienia wyjściowego może być niestabilny, co z kolei będzie mieć wpływ na powtarzalność pomiarów.

Możliwe konfiguracje pneumatycznych przyrządów oraz stacji pomiarowych

W zależności od stopnia automatyzacji przyrządów/stacji pomiarowych możemy zaliczyć je do następujących kategorii:

  • ręczne przyrządy pomiarowe - obsługiwane bezpośrednio przez operatora.
  • półautomatyczne stacje pomiarowe – załadunek części przez operatora i automatyczny przebieg pomiaru.
  • automatyczne stacje pomiarowe – pełny pomiarowy cykl automatyczny łącznie z załadunkiem oraz rozładunkiem części.

 

 

Pneumatyczny pierścień pomiarowy AG200 z elektroniką Pneutamic

Typowa konfiguracja dla ręcznych przyrządów pomiarowych składa się z następujących elementów: głowica pomiarowa, wzorzec, elektronika oraz elementy przyłączeniowe (przewody, filtr z reduktorem itd.). W tym przypadku najczęściej stosowaną elektroniką firmy Jenoptik jest model Pneutamic, który wyposażony jest w wyświetlacz cyfrowy oraz tarczę wskazującą położenie wyniku w ustalonym polu tolerancji. W przypadku posiadania większej ilości głowic można łączyć ze sobą moduły Pneutamic, co pozwala korzystać tylko z jednego źródła zasilania powietrzem oraz energii elektrycznej.

Stacja pomiarowa z wykorzystaniem głowic AG380 firmy Jenoptik

 

W przypadku, gdy zadanie pomiarowe przewiduje weryfikację więcej niż jednej cechy jednocześnie konieczne jest stworzenie dedykowanej stacji pomiarowej. Przykład takiej stacji wykorzystującej głowice pomiarowe AG300. W tym przypadku po opuszczeniu części na szczęki następuje jednoczesny pomiar sześciu średnic zewnętrznych wałka. Taka konfiguracja wymusza zastosowanie bardziej zaawansowanej elektroniki, która pozwoli na jednoczesne wyświetlenie wszystkich mierzonych wartości. Warunki te spełnia komputer przemysłowy VEGA, który posiada klasę ochrony IP65 i może być bezpiecznie użytkowany w warunkach produkcyjnych. W zainstalowanym oprogramowaniu Tolaris mamy możliwość tworzenia dowolnych programów pomiarowych oraz eksportowania zmierzonych danych w pliku tekstowym lub formacie Q-DAS. Dodając moduł komunikacji PLC elektronika VEGA może być stosowana również w rozwiązaniach zautomatyzowanych.

Komputer przemysłowy VEGA firmy Jenoptik
Stacja SG100 do pomiaru średnic wewnętrznych z elektroniką Sirius

Wśród rozwiązań półautomatycznych firma Jenoptik może stworzyć stanowisko zgodnie z wytycznymi klienta, ale w ofercie znajdują się również gotowe rozwiązania dedykowane dla konkretnych aplikacji. Należy tutaj wyróżnić stacje pomiarowe typu „Scan gauge” (SG100, SG200, SG500). Załadunek części wykonuje operator, który wciskając przycisk start rozpoczyna zaprogramowaną sekwencję pomiarową. Głowica porusza się automatycznie wykonując pomiar na zadanych wysokościach. W zależności od mierzonej wielkości głowica może być wymienna, co czyni ze stacji wszechstronne narzędzie pomiarowe. Komputerem dedykowanym do obsługi stacji zautomatyzowanych jest model Sirius, który umożliwia szeroki zakres konfiguracji i gwarantuje stabilną pracę z modułami zewnętrznymi. Innym przykładem rozwiązania półautomatycznego jest stacja Valvescan, która dedykowania jest do pomiaru gniazd zaworowych. Automatyczne stanowiska pomiarowe tworzone są zawsze z uwzględnieniem wytycznych klienta. Przykład takiej stacji realizującej pomiar średnic w cylindrach przedstawiono na poniższym zdjęciu. Stacja stanowi integralną część linii produkcyjnej, co pozwala na stałą kontrolę procesu produkcyjnego. W zależności od aplikacji możliwe są różne sposoby automatyzacji, a coraz popularniejsze staje się wykorzystanie robota jako systemu załadunkowego.

Zautomatyzowane stanowisko do pomiaru średnic w cylindrach

Alternatywa dla zaawansowanych systemów pomiarowych

Można zauważyć, że technologia pomiarów pneumatycznych pozwala na dowolne skonfigurowanie stanowiska oraz dostosowanie go do realizacji konkretnego zadania pomiarowego. Uwzględniając jej najważniejsze zalety, czyli szybkość i precyzję pomiaru oraz możliwość stosowania systemów pomiarowych bezpośrednio na produkcji otrzymujemy doskonałą alternatywę dla zaawansowanych systemów pomiarowych. W okresie powszechnej automatyzacji produkcji zauważa się zwiększone zainteresowanie rozwiązaniami pneumatyki pomiarowej, która w tym aspekcie ma wyraźne zalety w stosunku do innych metod pomiarowych.

Treść powyższego artykułu korzysta z ochrony udzielanej przez przepisy ustawy z dnia 4 lutego 1994 r. o prawie autorskim i prawach pokrewnych (j.t. Dz. U. z 2006 r. Nr 90, poz. 631 ze zm.). Każdy z Klientów zobowiązany jest do poszanowania praw autorskich pod rygorem odpowiedzialności cywilnoprawnej oraz karnej wynikającej z przepisów tej ustawy. Treść artykułu – w całości bądź jakiejkolwiek części – może być wykorzystywana tylko w zakresie dozwolonego użytku osobistego. Wykorzystanie tego artykułu - w całości bądź jakiejkolwiek części - do innych celów a w szczególności - komercyjnych, w tym kopiowanie, publiczne odtwarzanie, lub udostępnianie osobom trzecim w jakikolwiek inny sposób, może następować tylko pod warunkiem uzyskania wyraźnego pisemnego zezwolenia ITA i na warunkach określonych przez ITA. W celu uzyskania zgody na wykorzystanie zawartości Strony, należy skontaktować się z ITA za pośrednictwem formularza kontaktowego dostępnego w zakładce Kontakt. Korzystanie z powyższej treści w celu innym niż do użytku osobistego, a więc do kopiowania, powielania, wykorzystywania w innych publikacjach w całości lub w części bez pisemnej zgody ITA jest zabronione i podlega odpowiedzialności cywilnoprawnej oraz karnej wynikającej z przepisów ustawy o prawie autorskim i prawach pokrewnych.

Wydarzenia w ITA

W najbliższym czasie nie planujemy żadnych wydarzeń, ale możesz zapisać się do naszego newslettera, a my poinformujemy Cię o nadchodzących wydarzeniach.


ITA spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Sp. k. ul. Poznańska 104, Skórzewo,  
60-185 Poznań
+48612225800 +48612225800 fax: +48612225801

Obserwuj nas