CZ37465U1 - Křížový stůl pro 2D dynamické skenování - Google Patents

Description

Křížový stůl pro 2D dynamické skenování

Oblast techniky

Technické řešení se týká křížového stolu pro 2D dynamické skenování určený k měření vnitřních rozměrů součástek.

Dosavadní stav techniky

Tvarově komplikované povrchy strojních součástek se dosud skenovaly hlavně pomocí třísouřadnicových měřicích strojů. Tato zařízení jsou určená hlavně do laboratorních podmínek, výjimečně do čistých a klimatizovaných provozních měrových středisek. Jejich předností je velká přesnost a univerzálnost, avšak nevýhodou je malá produktivita, a malá odolnost proti nepříznivým provozním vlivům, jako je chvění, rázy, prašnost, olejová mlha atd. Vysoká produktivita je nově v přesné sériové výrobě ale striktně požadována. Upouští se od namátkové nebo statistické kontroly a zavádí se automatická 100% kontrola přímo ve výrobním toku. Kontrolní stanice musí splňovat přesnostní vlastnosti dosud používané laboratorní techniky, a to při výkonu měření odpovídajícím taktu linky. To klade velké nároky na konstrukci stanic. Ty musí být koncipovány ryze účelově pro danou součástku nebo maximálně pro skupinu součástek rozměrově a tvarově blízkých. Tyto požadavky se daří zatím dobře zvládat u stanic kontrolujících jen několik rozměrů. Při nutnosti skenování je situace výrazně komplikovanější, a to mj. v důsledku absence a nedostupnosti účelových 2D křížových stolů. Tento problém se zvlášť projevuje při potřebě skenovat vnitřní povrchy.

Cílem technického řešení je představit takové zařízení, které by výše uvedené nevýhody stavu techniky potlačilo.

Podstata technického řešení

Výše zmíněné nedostatky odstraňuje do značné míry křížový stůl pro 2D dynamické skenování určený k měření vnitřních rozměrů součástek, který obsahuje první lineární předepnuté bezvůlové axiální valivé vedení, obsahující lineární hřídel uloženou v ložiskovém pouzdře, v němž je osově pohyblivá v ose X, druhé lineární předepnuté bezvůlové axiální valivé vedení, obsahující lineární hřídel uloženou v ložiskovém pouzdře, v němž je osově pohyblivá v ose Y, kde osy X, Y pohybu lineární hřídelí jsou k sobě kolmé, nosný prvek k uchycení měřené součástky, kulový dotyk určený k umístění do měřeného otvoru měřené součástky, který je pevně propojen spojkami s lineárními hřídelemi, pro umožnění převedení pohybu kulového doteku v ose X na lineární osový pohyb lineární hřídele pohyblivé v ose X, a její pohyb v ose Y na lineární osový pohyb lineární hřídele pohyblivé v ose Y, náhonový systém pevně spojený s nosným prvkem, určený k vytvoření pohybu kulového dotyku po vnitřním obvodu měřené součástky, první odměřovací systém pro měření osového posunu hřídele pohyblivé v ose X, a druhý odměřovací systém pro měření osového posunu hřídele pohyblivé v ose Y.

Objasnění výkresů

Technické řešení je přiblíženo pomocí obrázků, kde obr. 1 představuje horní pohled na křížový stůl pro 2D dynamické skenování podle technického řešení ve variantě s kulovým dotekem umístěným na vzduchovém ložisku, obr. 2 představuje boční pohled na křížový stůl pro 2D dynamické skenování podle technického řešení ve variantě s kulovým dotekem umístěným na vzduchovém ložisku, obr. 3 představuje horní pohled na křížový stůl pro 2D dynamické skenování podle technického řešení ve variantě s kulovým dotekem umístěným mimo vzduchové ložisko, a obr. 4

- 1 CZ 37465 U1 představuje boční pohled na křížový stůl pro 2D dynamické skenování podle technického řešení ve variantě s kulovým dotekem umístěným mimo vzduchové ložisko.

Příklad uskutečnění technického řešení

Křížový stůl pro 2D dynamické skenování podle technického řešení určený k měření vnitřních rozměrů součástek, obsahuje první lineární předepnuté bezvůlové axiální valivé vedení 1, obsahující lineární hřídel 1a uloženou v ložiskovém pouzdře 1b, v němž je osově pohyblivá v ose X, druhé lineární předepnuté bezvůlové axiální valivé vedení 2, obsahující lineární hřídel 2a uloženou v ložiskovém pouzdře 2b, v němž je osově pohyblivá v ose Y, kde osy X, Y pohybu lineární hřídelí 1a, 2a jsou k sobě kolmé, nosný prvek 3 k uchycení měřené součástky 4, kulový dotyk 5 určený k umístění do měřeného otvoru měřené součástky 4, který je pevně nasazen na spojce 6, která je vzhledem k valivým vedením 1, 2 umístěna tak, že umožňuje převést pohyb kulového doteku 5 v ose X na lineární osový pohyb lineární hřídele 1a pohyblivé v ose X, a její pohyb v ose Y na lineární osový pohyb lineární hřídele 2a pohyblivé v ose Y, náhonový systém 7 pevně spojený s nosným prvkem 3, určený k vytvoření pohybu kulového dotyku 5 po vnitřním obvodu měřené součástky 4.

Křížový stůl pro 2D dynamické skenování podle technického řešení dále obsahuje první odměřovací systém 8 pro měření osového posunu lineární hřídele 1a pohyblivé v ose X, a druhý odměřovací systém 9 pro měření osového posunu lineární hřídele 2a pohyblivé v ose Y.

Pro nejpřesnější měření pohybu lineární hřídelí 1a, 2a jsou výhodně použity dva kolmo na sebe uspořádané bezkontaktní a tudíž bezsilové odměřovací systémy 8, 9. Ty jsou výhodně inkrementální, jež pracují s rozlišením v řádu nanometrů. Jejich nelinearita je běžně v desetinách pm a rychlost zpracování signálu garantuje uskutečnit měření v řádu sekund, výjimečně desítek sekund. Pro méně náročná měření mohou být použity kontaktní indukčnostní systémy, které jsou ve strojírenské metrologii nejvíce rozšířené a jsou relativně levné a technicky nejvíce propracované po stránce HW i SW. Pracují standardně s rozlišením 0,01 pm při měřicí síle v řádu desetin N. Větší nelinearitu v pm lze dnes již snadno kompenzovat softwarově.

Kulový dotek 5 je možno z důvodů maximální životnosti a minimálního opotřebení opatřit tvrdým povlakem s vlastnostmi blízkými diamantu. Z tohoto důvodu je možno modifikovat nejpřesnější ložiskové kuličky s úchylkou tvaru cca 0,1 pm. K jejich úpravě je účelné použít elektrojiskrové obrábění, tj. drátořez.

Postupné přitlačování kulového doteku 5 na vnitřní kontrolovaný povrch měřené součástky 4 v rozsahu 360° je zajištěn motorickým náhonovým systémem 7, opatřeným např. nezobrazenou přítlačnou hlavicí, jehož kladka působí silově v radiálním směru na vodicí pouzdro kulového doteku 5 postupně v rozsahu 360°.

Převedení pohybu kulového doteku 5 v ose X na lineární osový pohyb lineární hřídele 1a pohyblivé v ose X, a pohybu v ose Y na lineární osový pohyb lineární hřídele 2a pohyblivé v ose Y může být například provedeno vhodným pevným spojením spojky 6 s těmito lineární hřídelemi 1a, 2a, například pomocí ramen, vodících tyčí, atd.

Křížový stůl podle technického řešení je možné realizovat ve dvou variantách:

a) s kulovým dotekem 5 situovaným na axiálním vzduchovém ložisku 10, viz obr. 1 a 2, kde je měřená součástka 4 měřena přímo na vzduchovém ložisku 10 mimo oblast valivých vedení 1, 2, nebo

b) s kulovým dotekem 5 umístěným na pouzdře 2b druhého valivého vedení 2, které je mimo vzduchové ložisko 10, viz obr. 3 a 4.

- 2 CZ 37465 U1

Popsané technické řešení dále obsahuje kompenzační člen 11 k vykompenzování rozdílů vertikální polohy pohyblivé hlavice vzduchového ložiska 10 a pouzdra 2b druhého valivého vedení 2, čímž blokuje kyvný pohyb valivých vedení 1, 2. Tomuto účelu plně vyhovuje oboustranně uchycená planžeta.

Axiální vzduchové ložisko 10 je nejlépe vyrobeno z porézního grafitu. Ten zaručí optimální rozložení vzduchové vrstvy při minimální spotřebě tlakového vzduchu jako nejdražšího používaného média.

Prvky křížového stolu podle technického řešení jsou výhodně kotveny k základovému tělesu.

Podstatou koncepce tohoto křížového stolu je využití stavebních prvků s minimálními pasivními odpory.

S využitím křížového stolu pro 2D dynamické skenování podle technického řešení se počítá v automatických kontrolních stanicích, a to hlavně ke skenování tvaru vnitřních povrchů. Jednou z možných aplikací může být třeba hodnocení vnějších polocelků valivých ložisek (vnější kroužek, klec a valivá tělesa), a to na radiální fluktuaci stykových bodů valivých těles s vnitřním kroužkem.

Claims (1)

1 . Křížový stůl pro 2D dynamické skenování určený k měření vnitřních rozměrů součástek, vyznačující se tím, že obsahuje:

• první lineární předepnuté bezvůlové axiální valivé vedení (1), obsahující lineární hřídel (1a) uloženou v ložiskovém pouzdře (1b), v němž je osově pohyblivá v ose X, • druhé lineární předepnuté bezvůlové axiální valivé vedení (2), obsahující lineární hřídel (2a) uloženou v ložiskovém pouzdře (2b), v němž je osově pohyblivá v ose Y, kde osy X, Y pohybu lineární hřídelí (1a, 2a) jsou k sobě kolmé, • nosný prvek (3) k uchycení měřené součástky (4), • kulový dotyk (5) určený k umístění do měřeného otvoru měřené součástky (4), který je pevně propojen spojkami (6) s lineárními hřídelemi (1a, 2a), pro umožnění převedení pohybu kulového doteku (5) v ose X na lineární osový pohyb lineární hřídele (1a) pohyblivé v ose X a její pohyb v ose Y na lineární osový pohyb lineární hřídele (2a) pohyblivé v ose Y, • náhonový systém (7) pevně spojený s nosným prvkem (3), určený k vytvoření pohybu kulového dotyku (5) po vnitřním obvodu měřené součástky (4), • první odměřovací systém (8) pro měření osového posunu lineární hřídele (1a) pohyblivé v ose X, a • druhý odměřovací systém (9) pro měření osového posunu lineární hřídele (2a) pohyblivé v ose Y.