Délkové indukčnostní snímače pro automatickou kontrolu
Linková montáž, zejména v automobilovém průmyslu, mění výrazně charakter kontroly. Aby se zcela zamezilo zmetkovosti, zavádí se 100% kontrola přímo do výrobního procesu. Do výrobních linek jsou integrovány tzv. automatické kontrolní stanice, jejichž takt je obvykle v řádu sekund. Za tu dobu je nutné proměřit všechny důležité parametry s přesností známou donedávna jen u laboratorní techniky.
I když existuje velký boom bezkontaktních měřicích metod, díky celé řadě výhod neztrácí kontaktní měření na významu. Do kontaktu s měřeným povrchem přichází jako první dotek se snímačem a ty výrazně ovlivňují přesnost. Po letech určité stagnace zaznamenává snímačová technika opět rozmach, a proto jsme se obrátili na člověka nejpovolanějšího - Ing. Jana Kůra, vedoucího výzkumu a vývoje brněnské společnosti MESING. Jde o předního výrobce a dodavatele zakázkových měřicích a kontrolních zařízení, ale i indukčnostních snímačů.
Lze jednoduše říct, jaká je nyní v oblasti délkových snímačů situace?
Bohužel, přední světoví výrobci snímačů zatím nepodchytili, co moderní kontrolní technika do provozních podmínek potřebuje a desítky let vyrábí stále stejné – sice velmi kvalitní – snímače, které však byly původně vyvinuty hlavně pro laboratorní účely, výjimečně pro provozní měrová střediska.
Zaměřuje se vývojový trend na automatizaci?
Ano, vývoj snímačové techniky musí být v souladu s automatizovanou výrobou. Zejména automobilové díly jsou vyráběny linkově a součástí linek jsou i kontrolní zařízení. Linky jsou koncipovány pro danou součást nebo pro skupinu tvarově i rozměrově blízkých typorozměrů. To přirozeně platí i pro kontrolní techniku. Používat v budoucnu univerzální snímače není možné jak z technických, tak z ekonomických důvodů. Spějeme k širokému spektru snímačů s velkou variabilitou. Samozřejmostí by se mohly stát zakázkově koncipované snímače pro danou kontrolní operaci i velikost kontrolované součástky.
Čím se hlavně liší nově vyvíjené snímače od stávajících?
Laboratorní a provozní podmínky jsou až na výjimky diametrálně odlišné a bude ještě trvat dlouho, než se k sobě přiblíží. V provozech se budeme i nadále setkávat s kolísáním teploty, vibracemi, rázy, olejovou mlhou, magnetickými poli atd. Proto musí být nové snímače koncipovány tak, aby byla jejich funkčnost a přesnost měření nepříznivými vlivy jen minimálně ovlivněna. Snímače musí standardně pracovat s rozlišením 0,01 µm. Velmi důležitým parametrem, který nebyl dosud vůbec sledován, je doba dokmitu doteku snímačů. Čas vyhrazený na měření se stále zkracuje a uživatelé požadují, aby byl dokmit v řádu desítek ms; jako limitní se jen výjimečně uvádí 100 ms. Velké nároky jsou kladeny přirozeně i na dlouhodobou stabilitu a opakovatelnost měření. Nově vyvíjené snímače běžně pracují s opakovatelností jen několik 0,01 µm a v řádu 0,1 µm se pohybuje i dlouhodobá stabilita. Při úrovni vibrací 1m/s2 (kryt 1kW elektromotoru; v takových podmínkách by snímače neměly nikdy pracovat – nebezpečí destrukce feritových jader) se pohybuje šumové pozadí snímačů okolo 0,03 µm. Důležitou roli hraje nově i měřicí síla; uživatelé požadují rozsah 0,01 až 5 N.
Jak se daří tak náročné parametry realizovat?
Optimalizací indukčnostního systému a hlavně úplně novým konstrukčním pojetím stěžejních uzlů snímačů. Minimalizují se nebo se úplně vyloučí pasivní odpory, používají sebezvůlové pružné klouby, nově i jejich monobloky, striktně se dodržuje Abbeho přesnostní princip a používají se rozměrově stabilní materiály, např. uhlíkové kompozity. Standardem je již pneumatické přistavování nebo odstavování doteků. Vývoj zaznamenávají i doteky a očekává se intenzivní uplatnění nanodiamantů.
Jsou přitom sledovány i finanční otázky?
Přirozeně a velmi intenzivně. Cena snímačů hraje velkou roli. Některé stanice, například na kontrolu komplikovaných hřídelových součástek, obsahují třeba i 50 snímačů. U takových zařízení pak snímače tvoří nemalou část ceny. V budoucnu se změní i náhled na snímače s širším uplatněním. Ty nebudou jako mnohdy ještě dosud vrcholem metrologické dokonalosti, ale budou to standardní měřicí prvky charakteru „metrologické bižuterie“.
Používáte speciální technologie?
Výroba snímačů patří do jemné mechaniky a elektroniky. Neobejde se bez „svařovací“ navíječky samonosných cívek, obráběcích strojů na výrobu malých dílů a také bez drátořezu. Nový náhled na snímače nás nutí vyvíjet si speciální montážní, měřicí a zkušební zařízení. Kontrolujeme citlivost, linearitu, opakovatelnost měření, dokmit, měřicí sílu, silový gradient atd. Velkou pozornost věnujeme vývoji nanometrických komparátorů na měření citlivosti a linearity. Tato zařízení řešíme ve spolupráci s ÚPT AV ČR a ČMI v Brně. Montáž snímačů se zatím neobejde bez „zlatých rukou“.
Všechno to musí být finančně velmi náročné, jak dokážete financovat vývoj?
Máte pravdu. Částečně vývoj financujeme z vlastních zdrojů, částečně za účinné grantové podpory MPO (momentálně projekt TRIO FV – 10336).
Příklady některých nových snímačů do provozních podmínek jsou zobrazeny na obr. 1. Na obr. 2 je ukázka dlouhodobé stability a opakovatelnosti měření speciálního a unikátního snímače na měření průměrů hlubokých otvorů. Takové přesnosti nebyly donedávna myslitelné ani v laboratorních podmínkách. A to lze konstatovat i o dalších snímačích z obr. 1. Příklad linkové mnohasnímačové stanice dokládá obr. 3.
Děkujeme za rozhovor.
415
