Témata
Reklama

Strojírenská měřicí technika

Rozvoj měřicích metod a měřicích prostředků navazuje na rozvoj výrobních procesů ve strojírenství a vhodně je dotváří.

Při nasazení měřicích technologií v průmyslu jde zejména o zvyšování přesnosti a jakosti výroby. Zároveň se snahou docílit optimální přesnost měření pozorujeme i tendence tuto přesnost vhodným způsobem vyjádřit formou nejistoty měření, resp. způsobilosti měřicího nebo kontrolního procesu. Další význačnou tendencí je snaha po zvyšování jakosti produkce a včasná identifikace produktů, které nejsou ve shodě s požadovanou specifikací, např. v případě obrobků s kontrolovanou výrobní tolerancí. S tím souvisí i další požadavek na zabezpečování jakosti výroby, totiž snížení doby mezi vznikem neshodného výrobku a jeho vyřazením z reprodukčního procesu. To vede k tendencím zrychlovat, racionalizovat a automatizovat měření a umisťovat měřicí systémy co nejblíže výrobnímu procesu a tam, kde je to možné, přímo do výrobní linky. Uvedené tendence bylo možno pozorovat na mezinárodním semináři a výstavě Měřicí technika pro kontrolu jakosti, který se uskutečnil v březnu 2005 v Plzni již počtrnácté. V článku přinášíme některé význačné trendy z této oblasti.
Reklama
Reklama
Reklama

Kontrola mezními kalibry

Mezní kalibry se používají ve strojírenství více než sto let. Přestože jsou v souvislosti se systémy jakosti podrobovány kritice (zejména se vytýká, že výsledky kontroly kalibrem nelze využít ke zpětnovazebním zásahům do výrobního procesu), mají ve strojírenství stále své opodstatnění. V některých případech, zejména při kontrole závitů, představuje kontrola mezním kalibrem v dílenském prostředí často jediný způsob, jak se přesvědčit racionálně a ekonomicky o kvalitě vyráběného závitu.
Přestože kontrola mezním kalibrem je jednoduchá a snadná, vyžaduje dodržování určitých zásad, zejména Taylorova principu, který mj. určuje vztah mezi dobrou (DS) a zmetkovou (ZS) stranou kalibru:
  • DS má odpovídat svým tvarem i svými rozměry geometricky ideálnímu protikusu (zjišťuje se, zda kontrolovaný obrobek je zaměnitelný);
  • ZS má umožnit kontrolu jednotlivých rozměrů pokud možno bodově (aby se zjistilo případné místní překročení mezního rozměru).
  • Z tabulky 1 je zřejmé, že Taylorův princip nelze vždy dodržet. U kalibru na díry není k dispozici dvoubodová ztělesněná míra. Máme-li dodržet striktně Taylorův princip, bylo by vhodné použít speciální pevný odpich s kulovými konci nebo mikrometrický odpich. Přestože kontrola součástí mezním kalibrem je jednoduchá, je třeba před vlastním zařazením mezních kalibrů do výrobního procesu zvážit jejich výhody a nevýhody - viz tabulka 2.

    I když tvar mezních kalibrů ani jejich rozměry nedoznaly řadu let žádných podstatných úprav, přesto dochází v některých případech k výrazným změnám. Například dánská firma Leitech vyrábí mezní závitové kalibry pro kontrolu matic (závitové trny), které mohou navíc měřit hloubku závitového otvoru.

    Měřidla pro dílenskou kontrolu

    I když základní typy těchto měřidel (posuvky, mikrometrická měřidla, úchylkoměry) se z hlediska použitého měřicího principu nemění, zaznamenáváme v této oblasti několik zajímavých řešení. Např. třmenový mikrometr Quick IP 54 Absolute Digimatic je vybaven vestavěným absolutním měřítkem (měřicí rozsah 30 mm). Novinkou u tohoto typu je také vřeteno, které se během měření neotáčí, ale posouvá. Při posuvu vřetena se nemění poloha měřicích ploch, resp. jejich rovnoběžnost, což může přispět ke zvýšení přesnosti měření. Nově vyvinutý mechanismus umožňuje rychlý posuv vřetene (10 mm.ot-1) a tím i rychlé přestavení měřidla na jiný měřený rozměr.
    Většina číslicových měřidel je spojena signálním kabelem s vyhodnocovací jednotkou nebo počítačem. Některé dílenské přístroje pomocí přenosového zařízení BOPE umožňují bezdrátový přenos dat na externí počítač. V krytém prostoru, např. tovární hale, jde o vzdálenost do 10 až 15 m.
    V oblasti struktury povrchu (drsnost povrchu R, vlnitost W, základní profil P) umožňuje norma ČSN EN ISO 4287:1997 předepisovat různé parametry struktury [1]. Většinu těchto parametrů dovolují měřit dílenské i laboratorní profilometry. Příkladem dílenského přístroje je Hommel Tester W55 (výrobce Hommelwerke), který lze používat pro jednoduché aplikace se snímačem s opěrnou patkou i pro náročná měření se vztažnou referenční rovinou.

    Souřadnicové měřicí stroje

    Tendence po zvyšující se přesnosti i přizpůsobování se nepříznivým dílenským podmínkám se uplatňují u souřadnicových měřicích strojů. Jde o zařízení, která jsou schopna řešit složité metrologické úkoly a která se vyznačují značnou univerzálností. Příkladem extrémně přesného CMM může být portálový stroj Legex (výrobce Mitutoyo), jehož mezní dovolená úchylka je vyjádřena výrazem
    MPEE = (0,35 + L/1000) mm,

    kde je L měřená délka v milimetrech.

    Tato hodnota je stanovena v souladu s normou ISO 10360-2 a předpokládá použití speciální snímací hlavy MTP 2000. Rozlišitelnost délkových odměřovacích systémů je 0,01 mm.
    K použití CMM v dílenských podmínkách, kde dochází ke značnému kolísání teploty, přistupují různí výrobci CMM diferencovaně. Např. firma Zeiss, konkrétně u CMM Center Max navigator, definuje mezní dovolenou úchylku v závislosti na teplotě, ve které CMM pracuje. Uvažuje se rozsah okolní teploty v intervalu 15 až 35 °C za předpokladu, že kolísání teploty nepřekročí hodnotu 2,0 °C.h-1, resp. 2,0 °C.m-1 a 8,0 °C/d. MPPE je vyjádřeno v závislosti na teplotě okolí pod označením TVA (Temperature Variable Accuracy). Příklad je v tabulce 3.
    Jiný způsob, jak omezit nepříznivé teplotní podmínky v dílenském provozu, využívá italská firma DEA. Jde o novou metodu pro kompenzaci těchto vlivů, označenou jako Clima. Tato kompenzační metoda slouží k lineární teplotní kompenzaci a ke zjišťování geometrických deformací CMM pomocí sítě 11 teplotních senzorů, jejichž hodnoty se souhrnně zpracovávají. CMM vybavené touto technologií mohou pracovat při dané přesnosti v intervalu 16 až 26 °C s teplotním gradientem 5 °C/d.

    Souřadnicové přístroje obsluhují výrobní dělníci

    Vedle uvedených CMM, které se vyznačují univerzálností a CNC řízením, se v dílenském prostředí uplatňují další CMM, charakterizované manuálním řízením a nenáročností obsluhy. Pro některé obdobné typy CMM se používá s mírnou nadsázkou termín souřadnicové posuvky. Pro kvalifikovaného dělníka je otázka zaškolení na takovém přístroji otázkou několika hodin. Příkladem jednoduchého přístroje je TESA MICRO-HITE 3D. Je to zařízení pro měření malých a středně velkých součástí (měřicí rozsahy x = 400 mm, y = 450 mm, z = 500 mm, rozlišitelnost indikace 0,001 mm, chyba opakovatelnosti nepřekročí 0,003 mm). Přístroj však umožňuje provádět i složitější operace, např. digitalizovat data měřeného tvaru do formátu CAD.

    Měřicí technika pro reverzní inženýrství

    CMM nacházejí uplatnění i v oblasti reverzního inženýrství [2]. Při této činnosti se využívá mj. i počítačová tomografie (CT), založená na rentgenovém záření. Tento měřicí princip ve spojení s multisenzorovým souřadnicovým strojem Werth TomoScope umožňuje komplexní proměření funkčních rozměrů. Měřený objekt určený k digitalizování se umístí na otočný stůl přístroje a prozáří se rentgenovými paprsky. Plošný detektor zpracuje rentgenogram v digitální 2D obraz. Otáčením stolu s objektem postupně vznikne 3D rekonstrukce měřeného objektu. Zapojením dalších senzorů (dotykové a optické senzory) se mohou rozšířit možnosti využití této metody.
    Literatura
    [1] Novák, Zd.: Zvyšování kvality hodnocení struktury povrchu. MM Průmyslové spektrum č. 11/2004
    [2] Syřiště D. a kol.: Reverzní inženýrství, digitalizace a výroba forem. MM Průmyslové spektrum č. 6/2004
    Čeněk Nenáhlo
    Česká metrologická společnost
    Reklama
    Vydání #6
    Kód článku: 50622
    Datum: 15. 06. 2005
    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 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.

    Reklama
    Reklama
    Reklama
    Reklama
    Související články
    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.

    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.

    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.

    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.

    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.

    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.

    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?

    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.

    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.

    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.

    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