Speciální vřetena a přímovody
Obor přístrojové techniky se neobejde bez velmi přesných vřeten a přímovodů. Dosud byly tyto prvky používány v zařízeních určených zejména do laboratorních podmínek. Hromadná výroba ložisek a autodílů dnes ale požaduje 100% kontrolu hlavních parametrů přímo v tvrdých podmínkách výrobního procesu a preferují se automatické stanice zabudované do výrobních linek.
Od nových kontrolních zařízení se již standardně požaduje přesnost běžná dříve u laboratorních přístrojů, větší produktivita, delší životnost a nižší pořizovací náklady. Tyto požadavky lze splnit použitím úplně nových měřicích metod a účelově koncipovaných stavebních prvků. V tomto článku uvádíme základní informace o nových vřetenech a přímovodech brněnské společnosti MESING, která tuto speciální techniku vyvíjí i vyrábí a instaluje do zakázkově řešených měřicích a automatizačních zařízení.
Cesty řešení
Přesná vřetena a přímovody tvoří základ zařízení zejména na kontrolu úchylek geometrického tvaru a polohy funkčních ploch a jsou koncipována v souladu se záměrem použití na konkrétním měřicím přístroji. Vyvinout vždy jen jeden univerzální prvek přirozeně nestačilo a pro každý z nich dnes existuje několik variant lišících se způsobem vedení pohyblivé části. Ty jsou tři hlavní – kluzné, valivé a na vzduchovém polštáři; u přímovodů přistupuje ještě membránové vedení.
S prvními dvěma měl řešitelský kolektiv dlouholeté zkušenosti, jelikož dříve působil ve výzkumu ložisek a v maximální míře využíval sériově vyráběné prvky, které obvykle ve spolupráci s jejich výrobci modifikoval. S prvky uloženými na vzduchovém polštáři byly zkušenosti malé a stávající provedení s přívodem tlakového vzduchu soustavou trysek byl výrobně náročný a drahý a také vyžadoval investice do speciální výrobní techniky s dlouhodobou návratností. Jedinou akceptovatelnou variantou byla zevrubná inovace, která by vyřešila i některé principiální nedostatky stávajícího provedení – vedle vysoké cenové hladiny např. nehomogenní tlakové pole, náchylnost ke kmitání, velké rozměry a proto i hmotnost. Úspěšnost byla podmíněna vhodností jak pro vřetena, tak i přímovody.
Poréznost
Problém vyřešily porézní uhlíkové kompozity s několikamikrometrovými kapilárami, prostupujícími celou vrstvu pouzdra ložiska a umožňujícími vytvoření velmi homogenního tlakového pole navíc s výrazně menší spotřebou tlakového vzduchu. Grafit s nízkým koeficientem tření snižuje nebezpečí poškození pouzder i čepů při přerušení přívodu tlakového vzduchu. Rozložení kapilár demonstruje vzorek o délce cca 50 mm, připojený ke zdroji tlakového vzduchu a ponořený do vody (viz obr. 1).
Příklady a vlastnosti prvků
Porézní uhlíkové kompozity uplatnil MESING na obou prvcích a na obr. 2 je takto uložené vřeteno s chybou rotace 0,1 µm a na obr. 3 pak přímovodná jednotka se zdvihem 100 mm a s nepřesností na celém zdvihu 1 µm při radiálních kmitech cca 0,01 µm. Aplikace pro hlavní i pomocná vedení na granitové desce je na obr. 4. Stejné dimenze i základní chybu, jakou má vedení na obr. 3, má i přímovodná jednotka uložená na předepnutém kuličkovém vedení, která ale má hlavně z důvodu rozptylu průměrů kuliček drobné radiální kmity cca o řád větší. Příklad miniaturní jednotky, uložené rovněž na předepnutém kuličkovém vedení se zdvihem 10 mm a s nepřesností na této délce cca 0,1 µm (obr. 5). Na obr. 6 je kluzně uložené vřeteno s chybou rotace 0,1 µm. Rozměrově obdobné varianty pro těžké provozní podmínky a s dlouhou životností vykazují chybu rotace cca 0,5 µm. Další varianta, rovněž pro provozní podmínky, uložená valivě, má základní chybu rotace cca 1 µm (ovál, na kterém je nasuperponovaná vlnitost v důsledku rozptylu průměrů kuliček). MESING kromě toho vyvinul nebo optimalizoval celou řadu různých přímovodů jako pomocných prvků pro některá konkrétní měřicí zařízení průměrů a délek, ale i tvarových úchylek.
Na obr. 7 je kluzně uložena přímovodná jednotka (na tvrdé keramice) pro ruční dílenské měření úchylek přímosti a rovinnosti s přesností 0,5 µm. Velká pozornost byla v poslední době věnována i optimalizaci jednoduchých i kompenzovaných pružinových přímovodů pro dílenská měřidla průměru, ovality a radiálního i čelního házení, která umožní kontrolovat tyto parametry s citlivostí 0,1 µm. Unikátní, vysoce stabilní pružinový přímovod z jednoho bloku materiálu k jemnému polohování zejména snímačů s citlivostí 0,1 µm i vyšší, je na obr. 8. Atypický x/y stoleček s kruhově uspořádanými pružinovými i nosnými prvky (obr. 9) umožnil výrazně minimalizovat rozměry dvousouřadnicových centrážních a polohovacích zařízení.
Prezentovat bylo možno jen menší část vyvinutých zařízení.
Většinu těchto prvků MESING vyvíjel s hlavním cílem použití na jeho zakázkové měřicí technice, ale nebrání se širšímu uplatnění i mimo ně, a to včetně dalších variant. Taková jednání jsou vítána. Přirozeně si firma některá řešení autorsky chrání. Vývoj probíhal za účinné grantové podpory MPO v projektu FRTI 1 / 241.
657
.gif)
