Výběr vhodného zařízení pro měření hřídele

Tři technologie s různými výhodami

Uživatelé si dnes mohou vybrat ze tří technologií měření vln:

• optický
• hmatové
• kombinace optického a hmatového vnímání.

Optické systémy jsou hojně využívány díky své flexibilitě a rychlosti. Optické systémy však mohou měřit pouze to, co vidí. V tomto ohledu může být nutné další hmatové měření. Na výběr je několik možností, které se od sebe liší schopností měření a složitostí. V poslední době jsou proto stále oblíbenější kombinované systémy: kombinují rychlost optického systému s hmatovou sondou, která dokáže měřit prvky, které optické sondy nedetekují. Šikovnou kombinací správného optického systému se správnou hmatovou sondou mohou uživatelé dosáhnout maximální přesnosti a flexibility.

Optické měření hřídele

Trh nabízí širokou škálu sofistikovaných, plně automatizovaných optických systémů pro měření hřídelí, které účinně a přesně kontrolují rotačně symetrické obrobky. Tyto systémy umožňují vysoce přesné měření mnoha prvků během několika sekund, a to jak v laboratoři, tak v náročném výrobním prostředí - bez jakéhokoli vlivu obsluhy na výsledky měření. Optické systémy pro měření hřídelí pracují dvěma různými metodami: s kamerou pro řádkové snímání nebo s maticovou kamerou.

Kamera pro řádkové snímání využívá tzv. technologii řádkového snímání, která vytváří snímky rozměrů obrobku, z nichž každý obsahuje jednu linii pixelů. Jak se objekt pohybuje před kamerou, je obraz rekonstruován řádek po řádku. Čárové snímače jsou někdy mírně nakloněny vzhledem k ose obrobku, aby bylo možné lépe měřit rozměry, jako jsou hrany a ramena. Průměry obrobků a prvků jsou reprezentovány jako řada vzájemně propojených bodů nebo pixelů. Konečné měření se provádí na základě vypočteného obrazu obrobku. Velmi malé prvky se však měří obtížněji kvůli nižšímu rozlišení mezi jednotlivými čarami.

Maticové kamery s vysokým rozlišením představují moderní a přesnou alternativu. Dříve bylo tzv. měření maticových polí považováno za poněkud pomalejší alternativu k měření liniovému, a to kvůli většímu množství dat. Technologický pokrok, včetně kratších časů zpracování a speciálních programů pro optimalizaci měření, však tuto mezeru odstranil.

Výhody maticové kamery oproti kameře s řádkovým snímáním jsou dnes následující.

• vyšší rozlišení, a tedy přesnější a stabilnější měření.
• Měření výrazně menších prvků
• Vyhodnocení i těch nejmenších detailů díky funkcím zoomu.

Trend stále menších prvků a stále přísnějších tolerancí pokračuje. To je doprovázeno rostoucí poptávkou po hřídelových snímačích, které se snadno programují, poskytují efektivní a vysoce přesná měření a mohou měřit širokou škálu dílů. Díky nim mohou uživatelé měřit rotačně symetrické obrobky přímo na dílně a zajistit tak optimální kontrolu kvality při pokračující výrobě. Uživatelé si dnes mohou vybrat ze tří technologií měření hřídelí: optické, hmatové nebo kombinace obou.

Hřídele a další rotačně symetrické součásti jsou všudypřítomné téměř v každém mechanickém systému. Většina veškerého obrábění na celém světě se totiž týká výroby hřídelí nebo součástí s nimi spojených. Hřídele obsahují řadu dalších prvků s klíčovými funkcemi, jako jsou pera, kužely, drážky, závity, vačky a ozubená kola. Ty zase musí odpovídat přesným rozměrům, aby mohly spolehlivě fungovat v mechanických systémech.

Různé funkce - stejné požadavky na přesnost

V minulosti uživatelé používali k měření typické hřídele speciální ruční měřicí přístroje, jako jsou třmeny, mikrometry, klešťové měřidlo nebo značkovací deska. Mnohé průměry, délky, úhly, šířky drážek, průměry zaoblení nebo úkosy hřídelí však lze měřit mnohem přesněji pomocí moderních systémů až po špičkové souřadnicové měřicí stroje (CMM). Rostoucí požadavky na přesnost a zkracující se doby cyklů přinášejí další poptávku po vysoce přesných měřeních přímo ve výrobě. Hřídele se zároveň často používají v aplikacích, které jsou kritické z hlediska bezpečnosti a výkonu, takže zajištění přesnosti, kvality a spolehlivosti je nejvyšší prioritou.

Hmatová metrologie hřídelí

Navzdory mnoha výhodám však optická metrologie může vždy zachytit pouze to, co je viditelné zvenčí: proces měření obvykle zahrnuje podsvícení obrobku, aby se získal obrysový obraz pro měření. Tento náčrt však nezobrazuje mnoho prvků, zejména těch velmi podrobných. Na hřídeli mohou být například drážky nebo otvory, které slouží jako reference pro polohu dalších prvků. Drážka drážky není v obrysu viditelná, ale má zásadní význam pro funkci hřídele, a proto musí být změřena. Proto se v závislosti na příslušné funkci dává přednost měření pomocí hmatových sond, které jsou k dispozici v různé složitosti jako indukční sondy a 2D sondy.

Indukční sondy jsou výkonnější než například 3D sondy se spouštěním nebo skenováním. Indukční sondy neměří pouze jednotlivé body. Pohyblivé osy měřicího systému se pohybují po kontrolovaném povrchu a indukční sondy nepřetržitě sbírají datové body. Protože indukční sondy jsou citlivé pouze v jednom směru, mají měřicí systémy další osy pohybu, které umožňují seřídit sondu tak, aby mohla měřit ve směru kolmém na povrch, a to v libovolném směru na hřídeli.

Další třídou hmatových sond je 2D systém. Ty se rovněž pohybují po povrchu a průběžně snímají měřící body. Hlavní rozdíl spočívá v tom, že tyto přístroje mohou měřit ve všech směrech 2D roviny současně, což je opravňuje k měření mnohem složitějších povrchů. Například ozubená kola jsou často součástí převodových hřídelí. Použití systému 2D sond umožňuje přesné měření složité geometrie profilů ozubených kol.

Kombinace optického a hmatového vnímání

U ještě složitějších prvků může být vhodnou metodou kombinace optického a hmatového měření. Správné měření například evolventního profilu vyžaduje současné snímání dvěma pohyblivými osami hřídelového systému a 2D systém dotykové sondy, který je schopen měřit odchylky vždy ortogonálně, tj. v pravém úhlu k povrchu. Toto řešení má rozhodující výhody: umožňuje rychlé kompletní měření hřídele s mnoha různými vlastnostmi, např.

• optické: průměry, délky, poloměry, zkosení
• hmat: typické zuby čelního ozubeného kola

za pouhých pět až deset minut v závislosti na počtu kontrolovaných zubů na ozubeném kole.

Přečtěte si více o hřídelových měřicích strojích Mahr.

Přečtěte si více o našem novém válcovém souřadnicovém měřicím stroji Mar4D PLQ na našich webových stránkách.