PL223549B1 - Przyrząd do pomiaru deformacji płaskich elementów - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest przyrząd do pomiaru deformacji płaskich elementów, takich jak elementy meblarskie i budowlane, przeznaczony zwłaszcza do pomiaru deformacji kształtu elementów mebli skrzyniowych i ram w stolarce otworowej.

Deformacje kształtu elementów mebli skrzyniowych i ram w stolarce otworowej są jednym najważniejszych czynników oceny ich jakości i funkcjonalności. W praktyce ocenia się, że deformacje powyżej 0,5 mm przekraczają przyjęte normy. Szczególnie trudne w ocenie są kształty elementów płytowych.

Obecnie w celu oceny odkształceń stosowana jest metoda wizualna. Metoda wizualna ma wiele wad, których nie można wyeliminować. Główną wadą jest fakt niedoskonałości ludzkich zmysłów, na których opiera się pomiar. Identyfikacja odkształcenia do 0,5 mm jest praktycznie niemożliwa ludzkim okiem i prowadzi w rezultacie do dopuszczania do użytku elementów płytowych, które nie spełniają norm. Efektem tego jest zwiększona częstość zgłoszeń gwarancyjnych mebli, a tym samym wzrost kosztów ponoszonych przez producenta.

Istnieją metody pomiaru odkształceń elementów płaskich. Metoda pomiaru płaskości zaczerpnięta jest z technologii pomiaru stabilności geometrycznej podłóg. W metodzie tej mierzony element ułożony jest w pozycji poziomej na płaskim podłożu lub na zestawie podpór. Płyta ułożona jest pomiędzy dwoma prowadnicami, po których porusza się listwa, do której zamocowane jest urządzenie pomiarowe. Problemem, który pojawia się w przypadku adaptacji tej metody do pomiaru odkształceń elementów mebli skrzyniowych jest jednak pozycja elementu w trakcie pomiaru. Umieszczenie elementu na poziomym podłożu prowadzi do nienaturalnego wyprostowania, co prowadzi do błędnego wnioskowania o jego stabilności wymiarowej.

Dla odmiany rozwiązanie, które ma prowadzić do zniwelowania skutków prostowania, przez umieszczanie elementu płaskiego na podporach, prowadzi do jego wygięcia wynikającego z ciężaru własnego. W konsekwencji, nie jest możliwy pomiar deformacji elementu bez skutku tego dodatkowego odkształcenia.

Z opisów polskich wzorów użytkowych Ru 33642 i Ru 35420 i z opisu patentowego PL 149060 znane są przyrządy do sprawdzania dokładności wymiarów liniowych zewnętrznych części konstrukcyjnych mebli. Przyrządy ujawnione w opisach wzorów użytkowych mają na korpusach usytuowane względem siebie powierzchnię bazową i powierzchnię mierniczą, przy czym powierzchnia miernicza ma konstrukcję wyznaczającą pole tolerancji sprawdzanego wymiaru. Z kolei przyrząd ujawniony w opisie patentowym służy do sprawdzania dokładności wymiaru zewnętrznego zawartego pomiędzy powierzchniami wzajemnie nierównoległymi. Również w tym przyrządzie wykorzystuje się pomiar pomiędzy powierzchnia bazową i mierniczą.

Znane przyrządy są jednak przeznaczone do pomiaru elementu w położeniu poziomym. Konieczne jest zatem poszukiwanie rozwiązań, które pozwoliłyby na pomiar płaskich elementów w pionie i w stanie, w jakim są one używane.

Przyrząd do pomiaru deformacji płaskich elementów według wynalazku stanowi sztywna prostokątna rama, korzystnie dwuwarstwowa, z dwiema belkami równoległymi do pionowych boków ramy, z których jedna jest usytuowana wewnątrz ramy, a druga na zewnątrz ramy i obie są przesuwne w kierunku X. Na jednym z pionowych boków ramy zamocowane są dwie podpory mierzonego el ementu, przy czym jedna z podpór, usytuowana niżej, jest podporą stałą, a druga podpora, usytuowana wyżej, jest podporą ruchomą w kierunku Y. Na dodatkowej belce wewnętrznej znajduje się trzecia podpora elementu mierzonego, która jest ruchoma w kierunku X, a powyżej tej podpory znajduje się podpora stabilizująca element mierzony z regulacją wysokości oraz możliwością przesuwu w kierunkach X i Y. Na dodatkowej belce zewnętrznej znajduje się zespół pomiarowy usytuowany przesuwnie w kierunku Y.

Korzystnie jest, gdy prostokątna rama jest zaopatrzona w warstwę kompensującą wpływ temperatury. W przypadku, gdy rama jest dwuwarstwowa, warstwa kompensująca znajduje się pomiędzy dwiema warstwami ramy.

Korzystnie jest, gdy rama jest umocowana na podporach, najkorzystniej wyposażonych w rolki, które zapewniają mobilność przyrządu i mają możliwość blokowania.

Korzystnie jest, gdy rama przyrządu jest stabilizowana za pomocą co najmniej jednej zewnętrznej, korzystnie ukośnej belki, zamocowanej sztywno po stronie ramy przeciwnej do belki zewnętrznej, na której znajduje się zespół pomiarowy.

PL 223 549 B1

Korzystnie jest, gdy mierzony element jest usytuowany w pionie lub pod kątem do 10 stopni, co zapewnia większą stabilność pomiaru.

Zespół pomiarowy korzystnie stanowi mechaniczny bądź laserowy czujnik odległości, pożądane jest wyposażenie tych zespołów w szynę transmisji danych. Korzystnie zespół pomiarowy jest zamocowany w sposób umożliwiający jego wychylanie, tak, aby pomiar mógł być prowadzony zarówno w osi Z (czujnik zbiera wtedy punkty pomiarowe z płaszczyzny XY), jak też w osiach X i Y (czujnik zbiera punkty pomiarowe z płaszczyzn bocznych, odpowiednio YZ oraz XZ), co umożliwia pomiar krawędzi.

Większość elementów drzewnych może być mierzona stykowo, za pomocą mikromierza mechanicznego. W przypadku materiałów wyjątkowo miękkich bądź wykończonych w sposób podatny na zarysowania wykorzystuje się laserowy czujnik odległości jako zespół pomiarowy.

W przyrządzie według wynalazku mierzone elementy umieszczane są w pozycji pionowej oraz bazowane na trzech stałych i jednym ruchomym punkcie podparcia, które tworzą wirtualną płaszcz yznę odniesienia, co pozwala uniknąć wpływu pierwotnego kształtu, ciężaru własnego mierzonego elementu i zmian deformacji, na wyniki pomiarów. Przyrząd według wynalazku pozwala na pomiar deformacji płaskich elementów meblowych i budowlanych, w pozycji pionowej. Zmierzone odkształcenie poziome i deformacja są reprezentatywne dla okoliczności występujących w praktycznym używaniu elementów. Możliwość kompensacji temperaturowej podwyższa dokładność pomiarów. Ponadto, przyrząd w wersji z rolkami, jest łatwy do przemieszczania w miejsce, gdzie pomiar może być wykonany bez wpływu niesprzyjających czynników zewnętrznych.

Przyrząd według wynalazku został pokazany w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia widok przyrządu, a fig. 2 przedstawia widok przyrządu z mierzonym elementem. Z kolei na fig. 3 rysunku przedstawiono schemat pomiaru, na fig. 4 przykładową mapę odkształceń.

Przyrząd do pomiaru deformacji płaskich elementów przedstawiony na fig. 1 i fig. 2 rysunku stanowi sztywna, prostokątna, dwuwarstwowa rama 1, wykonana ze stalowych profili. Pomiędzy warstwami ramy znajduje się warstwa 2 kompensująca wpływ temperatury, wykonana ze stabilnego elastomeru. Do ramy są zamocowane dwie belki równoległe do pionowych boków ramy: belka 7 jest us ytuowana wewnątrz ramy 1 na prowadnicy 8, belka 10 jest usytuowana na zewnątrz ramy 1, na niezależnej prowadnicy 9. Na pionowym boku ramy bliższym belce 10 zamocowane są dwie podpory mierzonego elementu: podpora 3, usytuowana niżej, jest podpora stałą, a podpora 4, usytuowana wyżej, jest podporą ruchomą w kierunku Y. Na dodatkowej belce wewnętrznej 7 znajduje się trzecia podpora 5 elementu mierzonego, która jest ruchoma w kierunku X, a powyżej, również na belce 7, znajduje się podpora 6 stabilizująca element mierzony, z regulacją wysokości oraz możliwością przesuwu w kierunkach X i Y. Na dodatkowej belce zewnętrznej 10 znajduje się zespół pomiarowy 11 usytuowany na prowadnicach przesuwnie w kierunku Y. Rama 1 jest umocowana na podporach 12, wyposażonych w rolki (niewidoczne na rysunku). Rama 1 jest stabilizowana za pomocą dwóch ukośnych belek 13, zamocowanych sztywno po stronie ramy przeciwnej do belki zewnętrznej 10.

Zespół pomiarowy 11, zawieszony na ruchomej belce 10 oparty jest na mechanicznym bądź laserowym czujniku odległości.

W celu zapewnienia właściwej dokładności pomiaru konieczne jest, aby zespół pomiarowy umożliwiał wykonanie pomiaru z dokładnością do 0,01 mm, co jest wartością wystarczającą, biorąc pod uwagę naturalne nierówności wykończenia powierzchni płaskich elementów używanych w meblarstwie i budownictwie. Możliwe jest wykorzystanie znanych zespołów pomiarowych spełniających to kryterium. Ponadto podpory do mocowania elementu mierzonego powinny zapewniać pozycjonowanie z dokładnością 0,01 mm, a prowadnice zespołu pomiarowego oraz mocowania powinny być wykonane z dokładnością powierzchni minimum 60 μm/m.

Pomiar deformacji za pomocą przyrządu według wynalazku wykonuje się w następujący sposób:

Mierzony element 14 jest wsparty na trzech podporach: stałej - 3, ruchomej w kierunku Y - 4 oraz ruchomej w kierunku X - 5. Podpory te zapewniają trzypunktowe pozycjonowanie elementu. Ponadto mierzony element spoczywa też na stabilizującej podporze 6 z regulacją wysokości oraz z możliwością przesuwania w obu kierunkach XY. Takie mocowanie pozwala ustabilizować element oraz ogranicza wpływ deformacji powstających pod jego ciężarem. Zespół pomiarowy 11 przesuwa się automatycznie lub ręcznie po powierzchni mierzonego elementu w płaszczyźnie Y. Zmiana miejsca pomiaru realizowana jest poprzez system sterowania elektrycznego napędami z kontrolą punktów granicznych. Napędzana jest belka 10 (w osi X), oraz umieszczony na niej zespół pomiarowy 11 (w osi Y). Punkty graniczne ustalają zakres pomiaru oraz/lub punkty pomiarowe na badanej płaszczyźnie. Całość sterowania wyko4

PL 223 549 B1 nywana jest w pulpicie sterowniczym dołączonym do stanowiska, zarówno w przypadku pomiaru automatycznego jak i ręcznego, aby ograniczyć możliwość przypadkowej ingerencji w wyniki poprzez ręczne przesuwanie belki bądź zespołu pomiarowego (przypadkowe oparcie się, niekontrolowane siły, odkształcenie). Złożenie ruchów XY zapewnia dostęp do każdego miejsca mierzonego elementu i pomiar jego deformacji w kierunku Z. Zebrana siatka punktów XY uzupełniona o wartości pomiarów w osi Z stanowi model geometryczny badanego elementu będący wynikiem badania.

W tabeli przedstawiono przykładowo otrzymane wyniki odkształceń osi Z, otrzymane w wyniku pomiaru przeprowadzonego zgodnie ze schematem przedstawionym na fig. 3. Pomiar został zobrazowany przez przykładową mapę odkształceń przedstawiona na fig. 4.

T a b e l a.

	Oś X [mm]
Oś Y [mm]	100	200	300	400	500	600	700	800	900	1000	1100	1200
100	0.33	0.16	0.50	0.68	0.75	0.49	0.45	0.35	0.29	0.85	0,64	0.75
200	0,43	0.92	0.63	0.99	0.05	0.68	0.56	0.65	0.88	0.17	0.09	0,59
300	0,81	0,99	0,06	0,55	0,57	0,96	0,11	0,49	0,94	0,14	0,80	0,65
400	0,05	0,37	0.14	0.20	0,76	0.60	0,96	0.31	0,01	0.06	0,94	0.66
500	0.58	0.13	0.01	0.35	0.34	0.92	0.62	0.04	0.29	0.16	0.94	0.46
600	0,42	0,55	0,48	0,62	0,49	0,98	0,90	0,43	0,10	0,71	0,99	0,13
700	0.82	0.68	0.48	0.30	0,34	0.61	0.88	0.04	0.59	0.61	0.55	0.74
800	0.60	0.85	0.58	0.62	0.88	0,40	0.93	0,71	0.67	0.20	0.65	0.79
900	0,68	0,32	0,75	0,99	0.01	0,37	0,16	0,69	0.04	0,53	0,35	0,22

Zastrzeżenia patentowe

Claims (9)

Zastrzeżenia patentowe

1. Przyrząd do pomiaru deformacji płaskich elementów, znamienny tym, że stanowi go sztywna prostokątna rama (1), z dwiema belkami równoległymi do pionowych boków ramy, z których belka (7) jest usytuowana wewnątrz ramy, a belka (10) na zewnątrz ramy i obie są przesuwne w kierunku X, zaś na jednym z pionowych boków ramy zamocowane są dwie podpory mierzonego elementu, przy czym podpora (3), usytuowana niżej, jest podpora stałą a podpora (4), usytuowana wyżej, jest podporą ruchomą w kierunku Y, na belce (7) znajduje się trzecia podpora (5), która jest ruchoma w kierunku X, a powyżej podpory (5) znajduje się podpora (6) stabilizująca element mierzony, z regulacją wys okości oraz możliwością przesuwu w kierunkach X i Y, zaś na belce (10) znajduje się zespół pomiarowy (11) usytuowany przesuwnie w kierunku Y.

2. Przyrząd według zastrz. 1, znamienny tym, że rama (1) jest dwuwarstwowa.

3. Przyrząd według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że rama (1) jest zaopatrzona w warstwę (2) kompensującą wpływ temperatury.

4. Przyrząd według zastrz. 3, znamienny tym, że warstwa kompensująca (2) znajduje się pomiędzy dwiema warstwami ramy.

5. Przyrząd według zastrz. 1, znamienny tym, że zespół pomiarowy (11) stanowi mechaniczny lub laserowy czujnik odległości.

6. Przyrząd według zastrz. 1, znamienny tym, że rama (1) jest umocowana na podporach (12).

7. Przyrząd według zastrz. 6, znamienny tym, że podpory (12) są wyposażone w rolki.

8. Przyrząd według zastrz. 1, znamienny tym, że rama (1) przyrządu jest stabilizowana za pomocą co najmniej jednej zewnętrznej belki (13), zamocowanej sztywno po stronie ramy przeciwnej do belki (10).

9. Przyrząd według zastrz. 1, znamienny tym, że mierzony element jest usytuowany w pionie lub pod kątem do 10 stopni.