Измерительные приборы

Пневмоизмерительные устройства могут также измерять потоки. Поскольку поток измеряется между двумя точками, он аналогичен эталонной системе с минимумом и максимумом в системе традиционных измерений. Источник: Mahr

Многие стандартные серийные измерительные приборы больше не являются правильным решением для измерения сегодняшних деталей. В дело вступает оборудование  с персональными настройками.

Сегодня многие сети быстрого питания заново учатся кормить своих клиентов. Даже бургер вы можете «подстроить под себя», выбрав,  с чем и как он будет приготовлен. Этот принцип понятен успешным и растущим сетям.

Пользователи измерительных приборов тоже люди, и у них тоже могут быть свои уникальные предпочтения. Кажется, что если вы сможете нарисовать деталь, у вас получится построить ее. Поэтому многие стандартные измерительные приборы серийного производства больше не являются правильным решением при проведении измерений. Производителям измерительных приборов следует учесть это и начать выпускать оборудование с возможностью персонализированных настроек.

Практические рекомендации

» Обычно чем более конкретна цель применения инструмента, тем быстрее его можно эксплуатировать.

» Но всегда наступает момент, когда даже ручной инструмент с наиболее узкой сферой применения должен уступить дорогу автоматизации.

» Любая мастерская, участвующая в большом производственном цикле, может выиграть от использования специализированного измерительного прибора, который делает проверку более быстрой и легкой.

Приборы со «специальной» круглой шкалой

Некоторые производители делают индивидуальные циферблатные индикаторы важной частью своего бизнеса. Часто незначительных изменений достаточно, чтобы индикаторы стали пригодны для других нетрадиционных целей. «Специальные» характеристики могут означать, что прибор стал легче, быстрее или более точным.

Например, на рис. 1 представлен прибор для измерения диаметра, два референсных контакта обеспечивают преимущество самоцентровки. Но это означает, что измерительный контакт измеряет перпендикуляр к хорде, а не сам диаметр. Существует фиксированное соотношение 5:4 между диаметром обрабатываемой детали и этим перпендикуляром. Для компенсации у индикатора есть циферблат для специального соотношения, который показывает пять единиц на каждые четыре  единицы движения для измерительного контакта, что делает считывание показаний легким. Циферблат со специальным соотношением экономит время для пользователя, устраняет источник потенциальной ошибки и не требует реинжинирига и внесения изменений в прибор – просто специально напечатанный циферблат.

Циферблат можно затемнить для разных целей. При точечных измерениях зеленая зона шкалы показывает, что обрабатываемая деталь находится в пределах допусков, желтая зона предупреждает пользователя о приближении предела, а красная зона означает, что показатель вышел за пределы допусков. Затененная шкала также может использоваться для быстрой сортировки деталей по размеру, с использованием цветных контейнеров в соответствии с цветовой кодировкой шкалы. Для измерения предельного калибра зоны шкалы можно пометить так, что стрелка будет совсем не видна. Если ее не видно, значит, деталь не соответствует норме.

Измерительные приборы

Измерительные приборы, которые автоматически устанавливают по центру обрабатываемую деталь, могут работать гораздо быстрее. Спаренные контакты быстро находят деталь относительно измерительного контакта. Но, как показывают стрелки, измеряется все же хорда, а не диаметр. Таким образом, цифровой индикатор имеет специальное соотношение и шкалу, которая показывает подлинный диаметр. Источник: Mahr

Циферблатные индикаторы могут использоваться для измерения безразмерных единиц. Например, при наличии связи между температурой и отражением материала, специальная шкала может использоваться для измерения в градусах температуры. Проникновение датчика в образец металла может быть представлено на шкале в единицах твердости (например, шкала Роквелла). Могут быть разработаны специальные шкалы для показаний в тех единицах, которые требуются отрасли или сфере применения. Другие примеры включают: футо-фунт крутящего момента, градусы угла, фунты ударной нагрузки, усилие пружины или натяжение кабеля, коэффициент сжатия и даже диоптрии.

Предельные калибры

Для проектирования предельного калибра инженер должен понимать, какие параметры следует проверять, а во многих случаях – и сам производственный процесс. Возьмем для примера большие подшипники – проверяется не размер шесть дюймов или двенадцать дюймов, а диаметр – шесть или восемь футов. Поверхности подшипника могут быть изогнуты или располагаться под углом, что требует разных параметров обработки поверхности. Но большинство систем отделки поверхности используют силу тяжести, чтобы зафиксироваться вдоль своей оси движения. Это означает, что их нужно выровнять для надлежащего качества работы. Поскольку цель заключается в измерении поверхности качения подшипника, которая перпендикулярна направлению силы тяжести, когда подшипник находится на боку, привод не поможет. Здесь в дело вступает специальное приспособление, которое не только поддерживает  прибор для измерения шероховатости поверхности перпендикулярно детали, но и может держать саму деталь, которая порой весит сотни фунтов.

С малыми деталями проблем может быть еще больше. Инжекционные отверстия в головках цилиндра представляют собой очень маленькие отверстия, но с очень значимыми требованиями к отделке поверхностей. Они не перпендикулярны ни к какой поверхности, но располагаются под определенным углом к верхней части головки цилиндра. Это создает множество трудностей с проектированием измерительного устройства, включая наклон датчика, защиту датчика при проникновении внутрь, измерении и вытягивании его назад.

Зная дизайн головки цилиндра, можно спроектировать специальное устройство, которое наклоняет головку цилиндра, используя ее как исходную точку относительно датчика поверхности, находящегося под правильным углом к отверстию. Специальная муфта защищает датчик, а механический переключатель держит датчик во втянутом состоянии, пока вставка  не будет завершена, а датчик не будет находиться в нужной позиции. Для калибровки системы калибровочное устройство моделирует деталь и устанавливает измерительное устройство с нужным наклоном относительно участка поверхности.

Измерительные приборы Измерительные приборы
Циферблат можно затемнить для разных целей. При точечных измерениях зеленая зона шкалы показывает, что обрабатываемая деталь находится в пределах допусков, желтая зона предупреждает пользователя о приближении предела, а красная зона означает, что показатель вышел за пределы допусков.Источник: Mahr При измерении прямолинейности и/или конусности цилиндра важно соблюдение зазоров между близкими струями воздуха.Источник: Mahr

Пневмоизмерительные устройства с индивидуальными настройками

Измерительные приборы

Автоматический измерительный прибор обычно экономически эффективен, если деталь должна проверяться каждые 45 секунд или чаще. Источник: Mahr

Пневмоизмерительные устройства – последнее достижение в проведении измерений с персонализированными настройками. Поскольку эти инструменты отличаются ограниченным диапазоном измерений и высокими показателями в эксплуатации, каждый такой инструмент изготавливается для конкретной области применения. Есть стандартные конфигурации пневмоизмерительных пробок и колец, но даже их можно немного подогнать под конкретные требования пользователя. Такие аспекты, как конкретное местонахождение струи на определенной высоте, конфигурация  струи, вид проверки, должны  учитывать требования заказчика. К относительным измерениям относятся расстояние между центрами, конусность и концентричность. Помимо высокого разрешения и оптического увеличения, скорости и воспроизводимости пневмоизмерительные устройства демонстрируют значительную гибкость.

Пневмоизмерительные приборы чаще являются более простыми и дешевыми, чем механические. Они не требуют привязки к передаче механического движения, поэтому «контакты» (струи воздуха)  могут располагаться очень близко и почти под любым углом. Это позволяет выполнять задачи, которые оказались бы очень сложными или дорогостоящими при механических измерениях.

При измерении прямолинейности и/или конусности цилиндра важно соблюдение зазоров между близкими струями воздуха. Измерение проводится одним инструментом, у которого струи располагаются с противоположных сторон диафрагмы. Прибор регистрирует только разницу давления между двумя комплектами струй воздуха и непосредственно показывает степень конусности.

Концепция также применима для предельного калибра при измерении нескольких диаметров и конусов за одну операцию. Такое приспособление гораздо проще, чем сопоставимое измерительное устройство с механическими указателями, каждый из которых, возможно, имеет привязку  к передаче движения и механизму вытягивания. Пневмоизмерительный инструмент может также иметь электрический интерфейс, чтобы подавать световые сигналы о соблюдении или нарушении допусков, что быстрее, чем считывание показаний на шкале.

Одна базовая концепция дает возможность для большого числа опций. Базовый принцип: воздушные цепи, действуя дифференциально, проводят измерения, цепи по противоположным сторонам определяют относительные измерения или разницы между характеристиками. Концепция дает возможность выбора – не принимать во внимание размеры и учитывать только относительные измерения, и наоборот.  Оператору не приходится что-то добавлять, вычитать или иным образом манипулировать данными. Все понятно из прямого считывания.

Рассмотрим, например, предельный калибр, который позволяет валу вращаться. Две воздушные струи с противоположных сторон шейки точно измеряют диаметр шейки, даже если она отклоняется от круговой траектории вала.  По мере вращения вала давление воздуха увеличивается в одной струе, но уменьшается в другой. Общее давление с этой стороны диафрагмы остается постоянным, поэтому можно получить показание диаметра.

Измерение потока

Пневмоизмерение с учетом индивидуальных особенностей позволяет больше, чем просто совершать измерения. Производителю  пластиковых сопел и клапанов нужен способ для проверки целостности отверстия детали большого объема с соблюдением конкретных требований к технологическому потоку. Поскольку отверстия очень маленькие и расположены в труднодоступном месте, нет механического или оптического решения этой проблемы.

Поскольку большинство пневмосистем измеряют диаметр, используя противодавление ограниченной воздушной струи в фиксированную проушину, с помощью воздуха также можно замерять поток. Поскольку поток обычно замеряется  между двумя точками, он аналогичен эталонной системе с минимумом и максимумом в системе традиционных измерений. Это позволяет использовать простые пневмоизмерительные системы, как, например, измерительную колонку для определенных размеров отверстий, а для большего диапазона размеров отверстий можно применить полную пневмосистему.

Для рассматриваемых деталей была выбрана пневматическая система с повторами в пределах 0,00005 дюймов (1 мкм)  и точностью показаний в пределах 0,0003 дюйма (~8 мкм) или менее. Система также обеспечивает эквивалентную скорость потока в литрах в минуту на основе размерных величин и использует также очень низкие скорости потока, требующиеся в данном случае.

Измерительные приборы

Концепция пневмоизмерений применима также к предельному калибру для измерения нескольких диаметров и конусов  за одну операцию. Источник: Mahr

АВТОМАТИЧЕСКОЕ ИЗМЕРЕНИЕ

Вот пример для размышления. Автомобильный производитель 2 уровня должен провести 100%-ную инспекцию размерных допусков и нескольких других характеристик алюминиевых штамповок, предназначенных для поршней компрессора системы кондиционирования. Требования проверки включали: размерные допуски на изгиб и скручивание, проверку на заполняемость в четырех позициях, наличие двух радиусов, удаление  заусенцев в двух позициях. Проблема заключалась в условиях контракта: поставщик должен был сначала поставить, а затем проводить проверку примерно 100 тысяч частей в день.

Обычно чем более конкретна цель применения инструмента, тем быстрее его можно эксплуатировать. Но всегда наступает момент, когда даже ручной инструмент с наиболее узкой сферой применения должен уступить дорогу автоматизации. Или придется нанять целый штат инспекторов.

Автоматический измерительный прибор обычно экономически эффективен, если деталь должна проверяться каждые 45 секунд или чаще. В эту цифру включается не только сама операция измерения, а целый цикл: помещение детали в измерительный инструмент, работа инструмента и считывание показаний, удаление детали. Также могут потребоваться и другие действия: запись измерения, сортировка деталей по определенным категориям, удаление отбракованных деталей.

Измерительные приборы

Для измерения шероховатости поверхности инжекционных отверстий на цилиндрических головках специальное приспособление использует головку цилиндра как исходную точку, затем позиционирует датчик под нужным углом к отверстию. Источник: Mahr

Многие дополнительные переменные влияют на скорость, с которой может измеряться деталь, и таким образом, на настройки измерения, как ручного, так  и автоматического. Сюда входят: количество проверяемых характеристик, необходимость в размерных показаниях, а не просто  результата «годен/не годен», последующего использования данных измерений (например, для экспорта в другую систему или для обратной связи), требуемая степень точности, измерение в технологическом процессе или после  него.

Такое количество переменных объясняет, почему автоматические измерительные приборы редко покупают, что называется, «с полки». В случае поставщика 2 уровня нам пришлось полностью спроектировать инструмент под нужды заказчика – в результате у него появилась возможность инспектировать одну деталь каждые 3,5 секунды (т.е. 1030 деталей в час, 24720 деталей в день). Было приобретено и установлено 4 идентичных устройства, что в целом дало выход  98 880 деталей в день.

При проектировании учитывалась прежде всего надежность обработки  деталей. В итоге разработанный механизм использовал наиболее надежный механизм, который когда-либо был придуман: гравитацию. Детали подаются в верхнюю часть оборудования и соскальзывают по желобу под углом 45° до упора, где концевой переключатель запускает блокирующий механизм. Пневмоцилиндр затем поднимает зажимное приспособление, и комплект электронных головок снижается, пока не коснется детали. Измерительное устройство пересекает деталь, проверяет правильность позиции, заполняемость материалом, наличие грата, радиус. Изгиб и скручивание проверяются как независимые характеристики в сравнении с позицией и диаметром на противоположных сторонах поршня.

Когда проверка завершена, зажимное устройство опускается и деталь подает в выходной желоб. Показания за пределами допусков активируют устройство, удаляющее бракованные детали, а качественные детали переходят к следующему производственному процессу.

Состояние сигнала головки измерительного прибора, обработка и хранение данных контролируются компьютером, откуда ежедневно загружаются измерения. ПЛК контролируют все логические функции прибора. Система доказала свою исключительную надежность, работая круглосуточно месяцами до наступления срока профилактического обслуживания.

Редко механические цеха сталкиваются с настолько жестко поставленными задачами, но любая мастерская, участвующая в большом производственном цикле, может выиграть от использования  специализированного измерительного прибора, который делает проверку более быстрой и легкой. А для больших цехов, где производственный цикл может длиться год и больше, а требования к выпускаемой продукции очень высоки, автоматизированные измерительные инструменты с индивидуальными настройками могут стать единственным способом эффективного проведения инспекции качества.

Источник материала: перевод статьи
Custom Gages to Go: When you want to have it your way,
Mahr.com

Автор статьи-оригинала:
Георг Шютц  (George Schuetz),
Mahr Federal Inc. 

Об авторе

Георг Шютц (George Schuetz) – директор по высокоточным измерительным средствам  Mahr Federal Inc.  Дополнительную информацию можно получить на сайте www.mahr.com.



Понравилась статья? Поделитесь: