Pneumatyczne systemy do pomiaru wielkości geometrycznych

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.

• 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

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

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. 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.

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.