CS214975B1 - Způsob vyhodnocování měřených rozměrů součástí a zařízení k provádění způsobu - Google Patents

Abstract

Účelem vynálezu je vyhodnocování měřených součástí při rozměrové kontrole na dobré a špatné kusy. Účelu se dosahuje tím, že v oblasti krajů tolerančního pole působí na třídicí zařízení současně signál snímače s přímou funkcí a signál snímače s inverzní funkcí. Seřízeni snímače umožňuje, že osy souměrnosti hustoty pravděpodobnosti chyby měřidla leží přímo na hranicích tolerančního pole rozměru tříděných součástí. Tím se sníží počet dobrých kusů vyřazených do zmetků.

Description

Vynález se týká způsobu vyhodnocování měřených součástí a zařízení k provádění tohoto způsobu.

Ve výrobních linkách jsou v současné době používány pro rozměrovou kontrolu strojírenských součástí měřicí zařízení s úměrným stupněm automatizace či mechanizace. Jejích společným znakem je využívání snímačů založených na různých principech. V současné době převažují snímače elektrické, a to elektrokontaktové, indukčnostní, případně kapacitní.

Výsledek jakosti a ekonomičností měření a následného třídění je závislý nejen na přesnosti a seřízení použitých snímačů vzhledem k tolerančním mezím, ale též k rozložení měřených rozměrů vzhledem k požadovanému rozměru, které může mít obecně různý tvar, závislý na některých parametrech příslušného obráběcího stroje.

Z hlediska předpisu je nutné nastavit snímač tak, aby žádný zmetkový kus nebyl zařazen mezi dobré kusy. Tomu by odpovídalo např. seřízení měřicích kontaktů elektrokontaktového snímače nebo nastavení spoušťových obvodů indukčnostního či kapacitního snímače. Výsledkem tohoto způsobu seřízení je, že z hlediska zavedené praxe hodnocení sice žádný špatný kus nebude zařazen mezi dobré kusy, ale určitý počet dobrých kusů bude zařazen mezi kusy špatné, což pochopitelně je z hlediska efektivnosti jev nežádoucí, ale dosud nezbytný.

Tyto nevýhody odstraňuje způsob vyhodnocení měřených rozměrů snímači pro třídění na dobré a špatné kusy podle vynálezu. Podstata vynálezu je v tom, že snímané hodnoty měřeného rozměru, které leží v oblasti krajů tolerančního pole se převádějí současně na signál s přímou funkcí a signál s inversní funkcí, přičemž oba tyto signály řídí současně třídění součástí na dobré a špatné. Podstatou zařízení k provádění způsobu je, že v jeho tělese je posuvně uložen odpružený měřící dřík s omezovacím nékružkem a měřicím dotekem, na kterém je z jedné strany upevněn spojovací kontakt v oblasti odpruženého horního a dolního spojovacího měřicího doteku, jejichž první horní resp. první dolní regulační doraz je upevněn na tělese a z druhé strany měřicího dříku je upevněn rozpojovací kontakt v oblasti odpruženého horního a dolního rozpojovacího měřícího doteku, jejichž druhý horní resp. druhý dolní regulační doraz je upevněn na druhé straně tělesa, přičemž horní spojovací měřicí dotek je spojen s vinutím čtvrtého třídicího elektromagnetů a dolní spojovací měřící dotek je epojen s třetím třídicím elektromagnetem, přičemž horní rozpojovací měřicí dotek je spojen s prvním třídicím elektromagnetem a dolní rozpojovací měřící dotek s druhým třídicím elektromagnetem.

Pokrok dosažený vynálezem spočívá v tom, že umožňuje takové seřízení snímače, že osy souměrnosti hustoty pravděpodobnosti chyby měřidla leží přímo na hranicích tolerančního pole rozměru tříděných součástí. Tím se sníží počet dobrých kusů vyřazených do zmetků až o 80 %.

Vynález je objasněn na přiložených výkresech, kde obr. 1 ukazuje hustotu pravděpodobnosti rozložení irozměrů měřených součástí, obr. 2 představuje grafické znázornění podílu dobrých kusů vyřazených do zmetků jako výsledek třídění snímačem s přímou funkcí, obr. 3 je schéma zařízení k vyhodnocení měřených rozměrů podle vynálezu a obr. 4 představuje zapojení tohoto zařízení k vyhodnocení měřených rozměrů. Obr. 5 znázorňuje výsledek třídění snímače s inverzní funkcí, obr. 6 výsledek třídění při současném působení snímače s přímou a inverzní funkcí a obr. 7 výsledek třídění při současném působení snímače s přímou a inverzní funkcí s posunutím seřízení na hranici tolerančního pole.

Jakost kontroly závisí zejména na přesnosti snímačů, která se obvykle vyjadřuje v jednotkách směrodatné odchylky S. Maximální chyba se zpravidla vyjadřuje ve tvaru á_max=+2á případně á_max—+3ó. Přitom platí pro <S_max=±2á, že pravděpodobnost správností měření bude na obou tolerančních mezích 95,45 % a pro <5_max=+3<5 bude tato pravděpodobnost 99,73 %. Hustota pravděpodobnosti v normovaném normálním tvaru se vyjadřuje Gauss-Laplaceovou _ u²

2 křivkou s»(uj = — -^e > Jelikož obsah celé plochy 0(u) = í e ² du = 1,

V2jf J

-oo odpovídá obsahu plochy omezené uvedenou křivkou v Integračních mezích + 28 95,45 % a ± 36 99,73 % obsahu celé plochy. V případě, že u příslušného obráběcího stroje, který obrábí měřené součásti, budou eliminovány systematické chyby, bude pravděpodobné rozložení rozměrů φ_ν normální, a tato funkce bude mít tvar _ t*—a)² 1 2σ. ² f(x)_v = —^e · Rozložení rozměrů σ„ν2π odpovídající uvedené funkci, které jsou souměrně rozloženy vzhledem k požadované toleranci T, která může např. nabýt hodnoty Τ = 2,5σ_ν.

Pro určení přesnosti snímače se běžně dodržuje zásada, že max. chyba 6_max = ± 3<j_m má být Vio až ¹/s velikosti tolerance T měřeného rozměru.

Snímač je nutno nastavit tak, aby žádný zmetkový kus nebyl zařazen mezi dobré kusy. Tomu odpovídají polohy nastavení snímače na horní a dolní mezní úchylce tak, aby jejich středy ležely uvnitř tolerančního pole a jejich posunutí směrem ke středu tolerančního pole odpovídalo max. chybě 2<5_max, jak vyplývá z obr. 1, kde je znázorněna hustota pravděpodobnosti f_v(x) rozložení rozměrů, hustota pravděpodobnosti f_M1 (x) rozložení chyb měřidla na dolní úchylce, hustota pravděpodobnosti f_M2(x) rozložení chyb měřidla na horní úchylce, střední souřadnice m_v rozměrů měřených kusů, dále souřadnice m_M1 osy souměrnosti funkce f_M1(x), souřadnice m_M2 osy souměrnosti funkce f_M2(x). Pro názornost je uveden konkrétní příklad grafickým znázorněním na obr. 2.

Při seřízení měřidla podle schématu bude podíl dobrých kusů, které budou zařazeny mezi kusy špatné na horní mezní úchylce ^pdz = JKW Λ²Μ dx]dx po dosazení za f_v(x) a f_M2[x)

3σΜ2 (X—μν]^{2 p}dz = f í —;== . e 2σ_ν ² J L o„V2ir — 3om2 _χ fx—μΜ2)² —== θ 2σΜ2² jjjj 1 (j_x σ„ΐ/2π J kde P_DZ je plocha úměrná počtu dobrých kusů, zařazených do zmetků.

Tento podíl je graficky znázorněn na obr. 2 vyšrafovanou plochou označenou P_DZP, jejíž velikost je na obou mezích stejná.

Budou-li např. kontrolovány válcové čepy s úhrnnou tolerancí 20μιη vyrobené na obráběcím stroji, jehož max. chyba + 3σ_ν = 24μιη na kontrolním automatu, jehož nastavení snímačů o přesnosti σ_Μ = — /^m bude vyhovovat požadavku, aby žádné zmetkové kusy nebyly zařazeny do dobrých kusů, bude 7,11 % dobrých kusů vyřazeno do zmetků. To při průměrném výkonu běžných automatů 3000 ks/h činí přibližně 1700 dobrých kusů vyřazených do zmetků za 1 směnu.

Způsob vyhodnocování měřených rozměrů součástí spočívá ve společném využití působení činných a inverzních funkcí třídicího snímače. V oblasti krajů tolerančního pole působí na třídicí zařízení současně signály z měřicích doteků části snímače s přímou funkcí a z měřicích doteků části snímače s inverzní funkcí.

Působí-li signál na třídicí zařízení např. v oblasti středu nastavení tohoto snímače s přímou funkcí, bude hustota pravděpodobnosti rozdělení na dobré a špatné kusy odpovídat distribuční funkci, která má přibližně nulovou hodnotu pro — 3σ_Μ a pro + 3_σΜ přibližně hodnotu

1. V případě, že bude použit snímač s Inverzní funkcí, bude hustota pravděpodobnosti rozdělení na dobré a špatné kusy odpovídat distribuční funkci, která má přibližně hodnotu 1 pro — 3om a pro +3ctm přibližně hodnotu 1.

Využití způsobu je nezávislé na použitém druhu snímače, pokud umožňuje realizovat inverzi.

V případě, že jsou v činnosti oba třídicí elektromagnety ovládané doteky s inverzní funkcí a současně vypnuty oba třídicí elektromagnety ovládané doteky s přímou funkcí, je měřený kus zařazen mezi dobré. V případě, že je v činnosti alespoň jeden z třídicích elektromagnetů ovládaných doteky s přímou funkcí, nebo vypnut alespoň jeden z třídicích elektromagnetů ovládaných doteky s inverzní funkcí, je kus zařazen do špatných.

Zařízení k vyhodnocování měřených rozměrů (obr. 3) sestává z tělesa 1, ve kterém je posuvně uložen měřicí dřík 2, opatřený na jednom konci nákružkem 4 a na opačném konci omezovacím nákružkem 5. Mezi nákružkem 4 a tělesem 1 je na měřicím dříku 2 pružina 3 pro vyvození měřicího tlaku. Omezovači nákružek 5 slouží k omezení měřicího zdvihu. Na měřicím dříku 2 jsou upevněny kontakty, a to z jedné strany spojovací kontakt 6 a z druhé strany rozpojovací kontakt 7. Nad spojovacím kontaktem 6 je umístěn horní spojovací měřicí dotek 8, připevněný na pružině, vetknuté v horní části stěny tělesa 1. Pod spojovacím dotekem B je dolní spojovací měřicí dotek 9, připevněný na pružině, vetknuté v dolní části stěny tělesa 1. Pod pružinou vetknutou v horní části stěny tělesa 1 je na stěně tělesa 1 umístěn první horní regulační doraz 10, dotýkající se pružiny zespoda a sloužící k omezení zdvihu horního spojovacího měřicího doteku 8. Nad pružinou vetknutou ve spodní části stěny tělesa 1 je na stěně tělesa 1 umístěn první dolní regulační doraz 11, dotýkající se pružiny zeshora a sloužící k omezení zdvihu dolního spojovacího měřicího doteku 9. Obdobně je uspořádána druhá strana s rozpojovacím kontaktem 7, nad kterým je horní rozpojovací měřicí dotek 12 a pod ním dolní rozpojovací měřicí dotek 13, přičemž pružiny, na které je připevněn horní rozpojovací měřicí dotek 12, se zespoda dotýká druhý horní regulační doraz 14, vymezující zdvih horního rozpojovacího měřícího doteku 12 a pružiny, ve které je připevněn dolní rozpojovací měřicí dotek 13 se zeshora dotýká druhý dolní regulační doraz 15. Dolní konec měřicího dříku 2 je opatřen měřicím dotekem 16 pro snímání velikosti měřeného předmětu 17. Horní spojovací měřicí dotek 8 je spojen s vinutím čtvrtého třídicího elektromagnetu 20 (obr. 4) a dolní spojovací měřicí dotek 9 je spojen s třetím třídicím elektromagnetem

21. Horní rozpojovací měřicí dotek 12 je spojen s prvním třídicím elektromagnetem 18 a dolní rozpojovací měřicí dotek 13 je spojen s druhým třídicím elektromagnetem 19.

Při měření předmětu, jehož rozměr je menší než předepsaná tolerance, je spojen spojovací kontakt 6 s dolním spojovacím měřicím dotekem 9 a rozpojovací kontakt 7 s dolním rozpojovacím měřicím dotekem 13, zatímco spojovací kontakt 6 a horní spojovací měřicí dotek 8 jsou rozpojeny, stejně jako jsou rozpojeny rozpojovací kontakt 7 a horní rozpojovací měřicí dotek

12. V důsledku toho je v činnosti třídicí elektromagnet 19. Současně je přiváděn proud do třídicího elektromagnetů 21 přes kontakt 6 a dolní spojovací měřicí dotek 9. Je-li rozměr předmětu na hranici dolní tolerance, začíná fáze, kdy pravděpodobnost uvedení v činnost třídicího elektromagnetů 19 působením rozpojovacího kontaktu 7 a dolního rozpojovacího měřicího dodoteku 13 se blíží 1 a pravděpodobnost uvedení v činnost elektromagnetů 21 spojovacím kontaktem 6 a dolním spojovacím měřicím dotekem 9 se blíží 0. Jestliže velikost předmětu odpovídá středu nastavení snímače, tj. ve vzdálenosti 3om od dolní toleranční meze, je pravděpodobnost vyřazení tohoto kusu působením rozpojovacího kontaktu 7 a dolního rozpojovacího měřicího do teku 13 0,5 a působením spojovacího kontaktu B a dolního spojovacího měřicího doteku 9 také 0,5. Jestliže velikost měřeného předmětu odpovídá vzdálenosti Osm od dolní toleranční meze, pak pravděpodobnost uvedení v činnost třídicího elektromagnetů 19 působením rozpojovacího kontaktu 7 a dolního rozpojovacího měřicího doteku 13 se blíží 0 a pravděpodobnost vyřazení elektromagnetem 21 působením spojovacího kontaktu 6 a dolního spojovacího měřicího doteku 9 se blíži 1. V oblasti od tohoto bodu až ke středu tolerance není vyřazován žádný kus do zmetků. Od středu tolerance pro narůstání rozměrů měřeného předmětu platí děj v opačném smyslu, v činnosti je však třídicí elektromagnet 18 a třídicí elektromagnet 20. Výsledkem činnosti působení snímače podle vynálezu je snížení počtu dobrých kusů vyřazených do zmetků o 80 % a to tím, že při použití uvedeného snímače stačí ho seřídit tak, že osy souměrnosti funkcí f_Mi(x) a f_M2(x) leží na hranicích tolerančního pole a nemusí být tedy posunuty o 3vm.

Pro větší přehlednost je dále uveden přiklad grafického znázornění.

Na obr. 2 je šrafováním vyznačena velikost plochy P_DZP, která je úměrná počtu dobrých kusů vytříděných do kusů zmetkových při použití běžného snímače s přímým působením seřízeného tak, aby žádný špatný kus nebyl zařazen mezi dobré kusy, tj. osa souměrnosti jeho funkce f_M(x) je posunuta o hodnotu 3om dovnitř tolerančního pole.

Obr. 5 znázorňuje tvar plochy P_DZI, jejíž, velikost je úměrná počtu dobrých kusů vytříděných do kusů zmetkových snímačem s inverzním zapojením při stejných parametrech seřízení jako v předešlém případě.

Na obr. 6 je znázorněn výsledek třídění při současném působení přímého a inverzního snímače šrafovanými plochami P_D2P a P_DZI, kde je vidět, že žádný kus, jehož rozměr je v Intervalu

T T

--a —---- + 3aw není zařazen do

2 dobrých. Z této skutečnosti vyplývá, že pro správné třídění při použití snímače podle vynálezu je dostačující jeho seřízení tak, aby osa souměrnosti funkce ím(x) ležela na hranicích tolerance, jak je znázorněno na obr. 7. Vzniklá úspora je úměrná rozdílu P_DZP — (Pdzp + Pdzi), která činí až 80 °/o, takže např. v případě, kdy při použití snímače s přímou funkcí bylo vytříděno 1000 kusů dobrých do zmetků, bylo by při použití snímače podle vynálezu vytříděno do zmetků pouze 200 kusů.

Claims (2)

1. PŘE DM Ě

   1. Způsob vyhodnocování měřených rozměrů součástí pro třídění na dobré a špatné kusy, vyznačený tím, že snímané hodnoty měřeného rozměru, které leží v oblasti krajů tolerančního pole se převádějí současně na signál s přímou funkcí a signál s inverzní funkcí, přičemž oba tyto signály řídí současně tříděni součástí na dobré a špatné.
2. 2. Zařízení k provádění způsobu podle bodu 1 opatřené měřicím dotekem a elektromágnety, vyznačené tím, že v jeho tělese (lj je posuvně uložen odpružený měřici dřík (2) s omezovacím nákružkem (5) a měřicím dotekem (16), na kterém je z jedné strany upevněn spojovací kontakt (6) v oblasti odpruženého horního a dolního spojovacího měřicího doteku (8, 9), jejichž první horní regulační doVYNALEZU raz (10J a první dolní regulační doraz (11) je upevněn na tělese (1) a z druhé strany měřicího dříku (2) je upevněn rozpojovací kontakt (7) v oblasti odpruženého horního a dolního rozpojovacího měřicího doteku (12, 13J, jejíchž druhý horní regulační doraz (14) a druhý dolní regulační doraz (15) je upevněn na druhé straně tělesa (1), přičemž horní spojovací měřicí dotek (8) je spojen s vinutím čtvrtého třídicího elektromagnetů (20) a dolní spojovací měřicí dotek (9) je spojen s třetím třídicím elektromagnetem (21) a horní rozpojovací měřicí dotek (12) je spojen s prvním třídicím elektromagnetem (18) a dolní rozpojovací měřící dotek (13) je spojen s druhým třídicím elektromagnetem (19).