CAPITOLUL 6 Traductoare pentru controlul dimensional Aceste traductoare sunt utilizate frecvent în automatizarea operaţiilor de control dimensional prin care se garantează tehnologic precizia de execuţie a unui produs. De asemenea se folosesc în operaţii de control activ statistic şi de sortare automată a unor piese. Aceste traductoare produc semnale de ieşire discretă în funcţie de rezultatul comparării dimensiunilor controlate în raport cu una sau mai multe referinţe. Elementele sensibile ale acestor traductoare se realizează în următoarele variante: 6.1. Elemente sensibile electrice Acestea utilizează structuri mecanice asociate cu elemente discrete de tip rezistiv, inductiv sau fotoelectric. Frecvent utilizate sunt elementele sensibile electrice cu contact, la care dimensiunea piesei (1) este controlată de un palpator (2), a cărui deplasare poate închide unul sau mai multe contacte electrice (3), (figura 6.1 - a, b, c).
Fig. 6.1 – Elemente sensibile electrice: a)- Limită superioară ( ex. verificarea planeităţii); b) – Încadrare între limite (ex. la diametrele bilelor de rulmenţi); c) – Rezistenţe discrete (ex. controlul rugozităţii)
Pentru creşterea sensibilităţii se folosesc transmisii speciale cu pârghii care măresc deplasarea contactului mobil. Rezistenţa electrică a contactului trebuie să fie neglijabilă (< 0,1 Ω) pentru contactul închis şi peste 100 MΩ dacă contactul este deschis.
Capitolul 6
136
Observaţie: Pentru o cursă a palpatorului de 3…4 mm, un sistem de pârghii adecvat permite sesizarea unor praguri de 1(un) micron. În prezent, traductoarele de acest tip folosesc elemente fotosensibile pentru sesizarea deplasării palpatorului. Astfel, creşte considerabil durata de viaţă, prin evitarea uzurii mecanice. 6.2. Elemente sensibile pneumatice pentru controlul dimensional Controlul dimensional este un domeniu în care utilizarea dispozitivelor pneumatice este indicată datorită următoarelor avantaje: - simplitate funcţională şi constructivă; - micşorarea gradului de uzură, datorită absenţei frecărilor; - stabilitate la variaţii ale parametrilor mediului (temperatură, presiune, câmpuri electrice şi/sau magnetice) ; - liniaritate bună pe domenii mari şi precizii ridicate ; - viteză de răspuns mare. Principalul dezavantaj îl constituie necesitatea sursei de aer instrumental, care se justifică, dacă există un număr mare de consumatori. Funcţionarea elementelor sensibile pneumatice (pentru controlul dimensiunilor geometrice) se bazează, în majoritatea cazurilor, pe principiul dispozitivului duză - paletă prezentat în cadrul senzorilor de proximitate fluidici – figura 5.8. Referitor la dispozitivul duză – paletă (figura 5.8) trebuie precizat că rezistenţa R2 este variabilă fiind formată din ansamblul duză – paletă, astfel că R2 are două componente: − R '2 - componenta constantă, datorită diametrului constant al canalului duzei; −
" R2
- componenta variabilă, datorită interstiţiului (x) variabil dintre duză
şi paletă. Distanţa de măsurat x reprezintă dimensiunea geometrică a piesei controlate şi se consideră mărimea de intrare (variabila independentă). Variaţiile mărimii x se traduc în variaţii ale presiunii P2 care este mărimea de ieşire. Caracteristica statică P2 = f ( x ) din figura 5.8 – b este liniară în zona AB de funcţionare. În funcţie de raportul dintre diametrele rezistenţelor pneumatice R 1 şi R '2 , dar şi de valoarea presiunii de alimentare ( Pa = P1 ) domeniul de lucru al dispozitivului duză – paletă poate fi ajustat sub valori de 1 mm ( x ≤1 mm ). • Traductor pneumatic bazat pe variaţia presiunii (Traductor " Superjet ") care a fost realizat de IMF - (Intreprinderea de Mecanică Fină), Bucureşti, figura 6.2. Acest tip de traductor reprezintă o aplicaţie directă a preluării semnalului de presiune în funcţie de distanţa de măsurat (x).
Traductoare pentru controlul dimensional
137
Fig. 6.2 . Traductor “ Superjet “
Semnificaţia notaţiilor din figură este: 1- camera de intrare ; 2- cameră de compensare ; 3- echipaj mobil prins de membrana 6; 4- ceas (comparator); 5- duză de compensare ; 6- membrană elastică ; 7 şi 8- Rezistenţe pneumatice de admisie; 9- duză de evacuare. Echipajul mobil 3 constituie o supapă a duzei de compensare 5. Când piesa se apropie de duza 9 presiunea în camera 1 creşte şi deformează membrana 6, care ridicându-se va ridica şi echipajul 3. Ca urmare se deschide duza 5 odată cu deplasarea comparatorului 4 până când se egalizează presiunile în camerele 1 şi 2. La egalitatea celor două presiuni din camerele 2 şi 1 comparatorul arată valoarea deplasării x. Precizia de măsurare este cuprinsă în domeniul: (0,1 … 0,5) µm. • Traductor pneumatic bazat pe variaţia vitezei Elementul sensibil al acestui traductor utilizează principiul ajutajelor de tip Venturi, conform figurii 6.3.
Fig. 6.3. Ajutaj Venturi.
138
Capitolul 6
Variaţia (modulaţia) distanţei x determină o variaţie de acelaşi sens a debitului prin duza 4 şi deci a vitezei aerului prin întreg circuitul pneumatic. Datorită manometrului diferenţial 5 conectat la tubul Venturi, are loc o creştere a vitezei şi implicit a presiunii dinamice în fanta 3, deci o scădere a presiunii statice faţă de camera 2. În acest mod presiunea diferenţială (Δp=k⋅x) este o măsură a distanţei x dintre obiect şi ajutajul 4. Precizia de măsurare a distanţei este : (0,2 … 0,4) Μm . Robinetul 1 permite reglarea presiunii de alimentare din camera 2, iar supapa 6 se utilizeză pentru reglajul de zero al traductorului. • Traductoare bazate pe variaţia debitului Funcţionarea acestor traductoare are la bază fenomenul cunoscut, conform căruia variaţia distanţei duză – paletă (x) conduce la variaţia ariei de curgerea aerului prin circuitul pneumatic de alimentare şi ca urmare are loc o variaţie proporţională a debitului. Schema de principiu a acestui traductoreste dată în figura 6.4, unde notaţiile au următoarea semnificaţie:
Fig. 6.4 – Traductor bazat pe variaţia debitului
1 – reductor de alimentare; 2 – rotametru (cilindru gradat, de obicei transparent); 3 – duză de evacuare; 4 – plutitorul rotametrului; Rotametru fiind gradat în unităti de lungime permite măsurarea lungimii x într-un domeniu de până la 2 mm, cu o precizie de 0,5 µm…2 µm.