Témata
Reklama

Použití lineárních induktivních měřítek na strojích

Na našem trhu se prodává několik typů induktivních lineárních měřítek, která se liší způsobem snímání a tím i vhodností použití pro různé aplikace. Protože se všechna měřítka vyznačují vysokou technickou kvalitou, je často obtížné rozhodnout, který typ použít pro danou aplikaci. Následující článek velmi stručným pohledem hodnotí výhody a nevýhody jednotlivých typů.

Není provedeno porovnání s fotoelektrickými a ultrazvukovými lineárními snímači, které pracují na jiném principu. Navíc je velmi obtížné obecné hodnocení, protože některé negativní vlastnosti snímačů lze kompenzovat dodatečnými úpravami, které však mohou být velmi nákladné. Proto hlavními kritérii pro porovnání je požadavek relativně nízké ceny a vysoká provozní spolehlivost.
Reklama
Reklama
Reklama

Měřítka s magnetickou páskou

Nosičem informace je páska, u níž jsou v pravidelných intervalech vytvořeny magnetické zóny, jejichž poloha se vyhodnocuje ve snímací hlavě pohybující se nad páskou. Výhodou těchto měřítek je jejich relativně nízká cena i při větších odměřovaných délkách. Jejich použití je z cenových důvodů téměř bezkonkurenční na dřevoobráběcích strojích a na strojích, kde se nevyskytují při výrobě feromagnetické piliny a třísky. Rovněž možnost velké vzduchové mezery mezi snímací hlavicí a páskou poskytuje dobrou provozní spolehlivost. Nevýhodou je hrubší základní rozlišení v desetinách milimetru. Při požadavku vyššího rozlišení je zapotřebí zmenšit vzduchovou mezeru mezi páskou a hlavicí. Tím se zvyšuje nebezpečí vniknutí nečistot do vzduchové mezery a tím i mechanického poškození měřítka. Toto nebezpečí je obzvlášť velké u kovoobráběcích strojů, kde jsou kovové piliny a drobné třísky přitahovány na magnetické zóny na pásce. Měřítka je pak zapotřebí dobře krytovat, což snižuje jejich původní výhodu nízké ceny magnetického nosiče. I přes tato opatření se časem na magnetických zónách usazují jemné kovové částice a mohou způsobit poškození měřítka.

Měřítka induktosynového typu

Inductosyn byl původně firemní název typového provedení měřítek firmy Farand, který zevšeobecněl. Jedná se o měřítka zhotovená formou vodivého plošného spoje na nevodivé fólii, která se lepí na ocelovou podložku ve tvaru desky nebo pásky. Plošný spoj má tvar pravoúhlého meandru, jehož motiv se opakuje po dvou milimetrech. Proti měřítku je ve vzdálenosti cca 0,1 mm umístěn jezdec, na kterém jsou opět formou plošného spoje vytvořeny dva oddělené průběhy (plošné vinutí) se stoupáním dva milimetry vzájemně posunuté o čtvrt rozteče, tj. o 0,5 mm.
Je-li plošný spoj měřítka napájen střídavým proudem o frekvenci např. 5 kHz, indukují se do dvou "vinutí" jezdce malá napětí, jejichž amplituda se při vzájemném posouvání měřítka a jezdce mění v jednom vinutí podle sinusové, ve druhém podle kosinusové závislosti. Po zesílení signálů jsou tyto změny amplitud napětí vyhodnocovány a zpracovány v převodnících nebo indikacích polohy. Výhodou tohoto typu odměřování je velká rozlišitelnost, která závisí na kvalitě vyhodnocovací elektroniky a může být až 0,0005 mm. Nevýhodou je, že k odměřování vedou dva kabely. Jeden k měřítku, druhý k jezdci. Další nevýhodou je, že s délkou měřítka se zvyšuje jeho ohmický odpor a tudíž i budicí výkon. Rovněž malá vzdálenost mezi měřítkem a jezdcem zvyšuje nebezpečí vniknutí třísek do mezery a tím poškození měřítka. Ochrana tenkou nemagnetickou fólií zase zvyšuje vzdálenost mezi měřítkem a jezdcem, nároky na přesnost montáže a tedy i cenu instalačních prací. Nedokonalé nalepení pásky na podložku rovněž ovlivňuje velikost vzduchové mezery a tím i velikost signálu a přesnost. Lepení na broušenou podložku výrazně zvyšuje cenu a prodražuje montáž, obdobně i krytování měřítka.

Tyčová měřítka s napájenou měřicí tyčí

Funkčně tato měřítka připomínají lineární induktosyn. Uvnitř měřicí tyče z nemagnetického materiálu o průměru 12 mm je umístěno bifilární vinutí se stoupáním 2 mm. Po tyči se posouvá jezdec, který obsahuje dvě vinutí posunutá o čtvrt rozteče a předzesilovač. Vinutí tyče je opět napájeno střídavým proudem, např. o frekvenci 5 kHz. Do dvou vinutí jezdce se indukují napětí, která při posouvání jezdce po tyči mění svoji amplitudu. Další zpracování signálu je podobné jako u induktosynu. Výhodou tohoto uspořádání je to, že jezdec je na tyči umístěn symetricky, takže změny vůle mezi jezdcem a tyčí se neprojevují. Další výhodou je vyšší odolnost proti znečištění - jezdec lze vybavit stěrači. Velkou výhodou je i jednodušší montáž na stroj, která je usnadněna univerzálními příchytkami. Nevýhodou je, že k tyči i k jezdci vede kabel, což komplikuje kabeláž na stroji.

Tyčová měřítka s pasivní měřicí tyčí

Tato měřítka, na rozdíl od dvou předchozích typů, pracují na principu změny magnetické vodivosti. U zahraničního výrobce jsou uvnitř nemagnetické tyče umístěny feromagnetické kuličky o průměru cca půl palce. Po tyči se pohybuje jezdec, který obsahuje tři vinutí. Jedno budicí a dvě snímací, která jsou prostorově posunuta o čtvrt rozteče periody, tj. o čtvrtinu průměru kuličky. Budicí vinutí je napájeno střídavým proudem, do snímacích se indukují napětí, jejichž amplituda se mění při posouvání jezdce po tyči změnou magnetické vodivosti dané tvarem kuliček. Změna napětí je opět podle sinusové a kosinusové závislosti. Princip vyhodnocení je podobný jako v předešlých případech. Výhodou tohoto provedení je, že odpadá kabel napájení tyče. Do rozměrného jezdce, který obsahuje i korekční obvody, lze umístit obvod, jenž umožňuje změnu výstupního signálu z analogového na číslicový, např. na dvě řady posunutých pravoúhlých impulzů na obdobný, jako u fotoelektrických měřítek.
Vysoká odolnost měřítek proti znečištění a mechanickému poškození třískami umožňuje poskytnout z reklamních důvodů neomezenou záruku na provoz tyče. Další výhodou je poměrně snadná montáž pomocí univerzálních příchytek. Vzhledem k větší měřicí periodě, dané velkým průměrem kuliček, lze dosáhnout vysokých rychlostí posuvu bez chybného čtení. Nevýhodou je obtížnější rozlišení, protože interpolovaná perioda je cca 12 mm na rozdíl od 2 mm u předešlých typů. Hrubší rozlišení (0,005 mm) však pro běžné stroje plně vyhovuje. Při požadavku na vyšší rozlišení se používají měřítka s menšími kuličkami. Přesnost měřítek je určena rozměry kuliček, které se musí při výrobě proměřovat a vybírat. Aby mezi kuličkami v tyčové trubce nebyla na jejich styku vůle, musí se na koncích stlačovat předepsanou silou, čímž lze ovlivňovat součtovou chybu. Tyče s kuličkami jsou poměrně hmotné.
U tuzemského výrobce obsahuje nemagnetická měřicí tyč o průměru 12 mm přesnou feromagnetickou spirálu se stoupáním 2 mm. Proto se tento typ označuje jako Spiro. Trubka je dutá, což snižuje její hmotnost. V jezdci jsou opět tři vinutí: budicí a dvě snímací. Vyhodnocení je podobné jako v předešlém případě. Všechny výhody předešlého typu jsou zachovány, navíc tím, že měřicí perioda je 2 mm, je snazší interpolace, takže základní rozlišení může být bez problémů 0,001 mm. Menší rozměry a nižší cena umožňují aplikace i na menší stroje. V současné době je připravována verze měřítek s tzv. kvadraturním výstupem (dvě řady posunutých impulzů) a dále s tzv. sinusovým výstupem (stejnosměrné napětí mění svoji velikost v závislosti na poloze podle sinusové a kosinusové závislosti na rozdíl od předchozích typů výstupů, kde se podle těchto závislostí mění amplituda nosné frekvence).
Ing. František Moučka
Reklama
Vydání #11
Kód článku: 31190
Datum: 12. 11. 2003
Rubrika: Trendy / Měření
Autor:
Firmy
Související články
Měření v rámci celého výrobního řetězce

Na cestě k aplikaci konceptu Průmyslu 4.0 se měřicí a kontrolní technologie čím dál víc používají jako řídící nástroj ve výrobě. V rámci plnění této nové role ale potřebují pružněji a rychleji zachytit kvalitativní údaje na různých místech: v měřicí laboratoři, v těsné blízkosti výrobní linky, stejně tak jako přímo v ní.

Přesné měření libovolného materiálu nebo povrchu

Společnost Keyence uvedla na trh řadu konfokálních snímačů polohy CL-3000 pro vysoce přesné měření na jakémkoliv materiálu nebo povrchu. Tyto vysoce kompaktní koaxiální laserové snímače polohy pomáhají s takovými úkoly, jako je zlepšování kvality, prevence dodávek nevyhovujících dílů a zvyšování objemu výroby.

Měřicí technologie pro Průmysl 4.0 v Nitře

Průmysl 4.0 závisí na propojení systémů schopných spolu komunikovat, schopných získávat, vyhodnocovat a sdílet data a na takto zpracované informace reagovat v reálném čase. Údaje z měření jsou nezbytné pro shromažďování informací, které mají být použity při inteligentním rozhodování za účelem zabránit nežádoucím procesním změnám.

Související články
Měřicí technika se stává součástí výrobních strojů

Vzhledem k tomu, že jednou z aktivit České metrologické společnosti, z. s., je mimo jiné také sledování prezentace aktuálních metrologických novinek, trendů vývoje a zastoupení metrologie na veletrzích pořádaných v České republice i v zahraničí, navštívili jsme mimo jiné veletrh Toolex 2017, který se již po desáté konal v polském městě Sosnowiec na třetím největším výstavišti v Polsku – Expo Silesia.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Měřicí přístroje pro efektivní výrobu

Jestliže jsou nástroje přesně zaměřeny a seřízeny ještě před samotným obráběním mimo obráběcí stroj, lze následně zkrátit vedlejší neproduktivní časy na stroji a zvýšit tak celkovou efektivitu výroby. Přístroje pro měření a seřizování nástrojů mohou v samotném procesu třískového obrábění zajistit zvýšení produktivity až o 25 %, a to při velmi dobrém poměru cena/výkon. Úspěšné obrábění tedy vyžaduje nejen výkonné stroje, ale i přesně seřízené nástroje.

Velmi přesný měřicí stroj pro výpočetní tomografii

Nový model TomoCheck S HA (High Accuracy) 200 společnosti Werth Messtechnik GmbH se senzorem pro výpočetní tomografii je aktuálně nejpřesnějším souřadnicovým měřicím strojem na světě.

Konfirmace měřidel

Příspěvek se zabývá problematikou zajištění návaznosti měření a rozebírá obvyklé metrologické čin-nosti, které jsou za tím účelem prováděny. Zákon o metrologii i běžná praxe zmiňují jako základní postupy kalibraci nebo ověření stanovených měřidel. Kalibrace je postup vedoucí k dosažení způsobilého měřidla ve dvou logických krocích podle definice VIM. Vždy musí být zjištěn aktuální stav měřidla – provádí se zkouškou, která ověří, zda je měřidlo způsobilé plnit dané specifikace, či nikoliv. Nezpůsobilé měřidlo se musí kalibrovat nebo vyřadit. O výsledku je vydán doklad (kalibrační certifikát), jímž je potvrzena způsobilost z dřívější kalibrace nebo způsobilost dosažená kalibrací novou. Zvláštní pozornost je věnována kalibraci měřidel řízených softwarem, např. u souřadnicových měřicích strojů.

Průmysl 4.0 v měření aneb Kvalita 4.0

V souvislosti s postupující mírou digitalizace a automatizace výroby se často hovoří o Průmyslu 4.0 neboli čtvrté průmyslové revoluci. Tento trend se pochopitelně nevyhýbá ani oboru měření. Objevuje se dokonce nový pojem – Kvalita 4.0. Co si pod tím představit?

Revoluční linka pro měření kvality

Je to takový český "americký sen". Začínal jako soustružník, dnes Miroslav Dušek vlastní strojírenskou firmu s mnohamilionovým obratem. Láska k poctivému řemeslu se u něj potkává s vynalézavostí, která ho nyní dovedla k vývoji revoluční linky pro měření kvality.

Ochrana provozních měřidel tlaku před mechanickým namáháním

Při měření tlaku v potrubních systémech a v nádobách se setkáváme s nepříznivými mechanickými vlivy, které mají původ v měřeném procesu. Jedná se o tlakové rázy, pulzace, otřesy či vibrace, a někdy také o přetížení nad rámec měřicího rozsahu přístroje. Pulzace tlaku v potrubí zpravidla pochází od čerpadel, případně od rotujících míchadel v nádobách. Tlakové rázy jsou způsobovány setrvačností sloupce kapaliny pohybující se v potrubí; na jejich vzniku se podílí i činnost ventilů a škrticích orgánů. Destruktivní účinky mohou mít i bubliny par a plynů v tekutině proudící přes ventily. Otřesy a vibrace jsou způsobovány zpravidla rotujícími částmi strojů, prouděním tekutin, pulzacemi a tlakovými rázy v potrubí. Tento článek si klade za cíl shrnout způsoby, jak lze tlakoměry před uvedenými vlivy ochránit.

Vestavné přístroje pro měření v silnoproudé síti

Řadou vestavných přístrojů SIRAX se doplňují přístroje s vysokým výkonem SINEAX a završují tak portfolio v této oblasti. Přístroje série SIRAX se vyznačují základní funkčností převodníku elektrických veličin za dodržení velmi dobrého poměru cena/výkon. Přístroje BM1200 a BM1400 představují jednoduché a cenově výhodné monitory silnoproudé sítě. Pro vyšší stupeň vizualizace a komfortnější koncept obsluhy jsou vhodné multifunkční monitorovací přístroje, které byly označeny MM1200 a MM1400, jsou vybaveny TFT displejem a lze je na základě přehledného menu též konfigurovat.

Měření energie je důležité ve všech oborech

Spotřeba a ve velké míře i kvalita energií je v poslední době stále více sledovanou veličinou. Měřicími systémy od přehledových měřičů spotřeby až po systémy, kde je měření, zobrazování, ukládání a grafické prezentování veličin integrováno do větších systémů lze získávat přehled o spotřebě kdykoli je to potřeba.

Multisenzorová technologie a počítačová tomografie

Výběr vhodného měřicího přístroje pro účely rozměrové kontroly je velmi důležitý. Běžný přístup je takový, že daná aplikace určí vhodný typ senzoru. Pro správné rozhodnutí potřebuje vzít uživatel v úvahu několik aspektů.

Měřím, měříš, měříme…na obráběcím stroji

V moderních výrobních systémech složených z CNC obráběcích strojů je měření a kontrola nástrojů pro preventivní zajištění kvality nepostradatelná. Změřená data nástrojů nebo změřené hodnoty obrobků jsou potom použity k automatickému výpočtu kompenzačních hodnot v probíhajícím výrobním procesu. Pomocí automatické kompenzace rozměrů nástrojů nebo případnou výměnou nástrojů zůstávají výsledky obrábění stabilní.

Reklama
Předplatné MM

Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členem naší velké strojařské rodiny? Změňte to a staňte se naším stálým čtenářem. 

Proč jsme nejlepší?

  • Autoři článků jsou špičkoví praktici a akademici 
  • Vysoký podíl redakčního obsahu
  • Úzká provázanost printového a on-line obsahu ve špičkové platformě

a mnoho dalších benefitů.

... již 25 let zkušeností s odbornou novinařinou

      Předplatit