Новый метод измерения длины пружин произвольной формы

Инженер-разработчик измеряет окружность пружины неправильной формы с точностью до микрон на видеоизмерительной машине Nikon Metrology iNEXIV VMA-4540.

Новый метод измерения длины пружин произвольной формы

Пол Томас, инженер-разработчик компании Clifford Springs, измеряет окружность пружины неправильной формы с точностью до микрон на видеоизмерительной машине Nikon Metrology iNEXIV VMA-4540.

Видеоизмерительная система NIKON iNEXIV обеспечивает воспроизводимость процесса с точностью до микрон

Как определить диаметр пружины после изготовления, когда она представляет собой неправильную петлю со сваренными вместе концами и не сформированным уплотнением в виде круга? Стандартные варианты - это традиционные круглые микрометры, подходящие для определенного размера большой пружины, или конические ступенчатые калибры, увеличивающиеся с шагом в один миллиметр для меньших размеров. Однако компания Clifford Springs из Реддича реализовала более точный процесс, используя видеоизмерительную машину с ЧПУ Nikon Metrology iNEXIV VMA-4540, установленную в мае 2016 года.

«Итак, видеоизмерительная система была действительно единственным вариантом для решения нашей задачи, мы рассмотрели трех или четырех потенциальных поставщиков. Решение Nikon Metrology iNEXIV было единственным, которое успешно сработало и с тех пор зарекомендовало себя.»

John Clifford — Managing director at Clifford Springs

Для воспроизводимости, измеряемой в однозначных микронах, оптическое измерительное оборудование автоматически определяет длину витой пружины произвольной формы, чтобы определить, какой будет ее длина, когда она будет круглой, после чего деление на пи дает точный результат для диаметра.

Clifford Springs планирует использовать iNEXIV VMA-4540 для автоматического подсчета количества витков на единицу длины пружины, петлевой или несваренной, что позволяет прогнозировать характеристики отклонения нагрузки при использовании. По сравнению с настоящим методом ручного подсчета количества витков на заданной длине и использования формулы для экстраполяции общего количества на всю пружину, оптический метод будет более точным.

Кроме того, измерение угла между последовательными витками пружины и их расстояния друг от друга будет более точным и гораздо более быстрым, чем текущие ручные процедуры с использованием профильного проектора. Еще одно важное преимущество состоит в том, что автоматизированная система исключает риск человеческой ошибки.

Управляющий директор Джон Клиффорд комментирует: «Заказчики все чаще просят отчеты с подтверждением числовых значений наших проверок пружин, которые мы производим, но ранее была возможна только запись результатов измерений вручную».

« ...но с мая этого года оптическая измерительная машина Nikon позволяет нам распечатывать фактические показания диаметра пружины, и вскоре будет учтено количество витков и геометрия пружин. Это повысило наш опыт в области метрологии и повысило доверие клиентов к нашей продукции».

Исследованы различные системы контроля

Пол Томас, инженер-разработчик Clifford Springs, комментирует: «Мы рассмотрели несколько альтернативных систем для автоматизации проверки наших пружин. В их число входят сканеры синего и белого света, но они лучше подходят для сравнительных, чем абсолютных измерений, и традиционные проекторы оптического профиля, которые слишком зависят от человеческого фактора.

«Контактная метрология на координатно-измерительной машине (КИМ) не использовалась, так как при касании пружина перемещалась во время проверки. Испытания проводились с использованием лазерного сканера на КИМ, но полученный набор точек дал данные, которые было трудно преобразовать в измерение

«Таким образом, система оптического видеоизмерения была действительно единственным вариантом, и мы рассмотрели трех или четырех потенциальных поставщиков. Решение Nikon Metrology iNEXIV было единственным, которое успешно работало и с тех пор показало себя весьма успешно в эксплуатации ».

Далее Томас объяснил, что компания Nikon Metrology помогла Клиффорд Спрингс совместно разработать новый метод измерения длины пружины. Программное обеспечение AutoMeasure iNEXIV дает команду измерительной головке 2D автоматически следовать контуру петли, неоднократно меняя ее ориентацию и измеряя координаты точек на той же высоте с интервалами вокруг внешней (или внутренней) пружины. Оператору просто нужно ввести начальную точку, конечную точку и шаг измерения.

Каждое измерение проводится на пике отдельной катушки с проволокой, которая распознается автоматически, а не в соседних желобах, так что получается истинный внешний или внутренний диаметр пружины. В зависимости от размера пружины фиксируется от 500 до 1000 наборов координат.

Последовательные точки соединяются вокруг всей петли, чтобы создать серию очень маленьких прямых линий, которые складываются вместе, чтобы определить длину, то есть окружность пружины. Чтобы учесть тот факт, что на самом деле следует суммировать именно дуги между точками, AutoMeasure вводит небольшой поправочный коэффициент, который увеличивает измеренную длину, чтобы получить истинную длину окружности.

Каждый результат не только очень точен, но и хорошо воспроизводится. Если в таблице iNEXIV изменить форму той же петли и снова провести измерения, то будет показано, что записанные длины находятся в пределах нескольких микрон друг от друга.

Исследованы различные системы контроля

iNEXIV VMA-4540 в Клиффорд-Спрингс в настоящее время используется исключительно для двумерного контроля.

Тем не менее, есть возможность использовать оптическую автофокусировку (AF), используя большое рабочее расстояние инструмента 73,5 мм, что позволяет измерять глубину. В настоящее время эта установка не используется, так как ширина рулона легко определяется вручную с помощью штангенциркуля, но это остается возможным, если производитель решит повысить уровень автоматизации при проверке своей продукции.

Можно установить измерительный щуп для сбора данных о точках, если, например, необходимо проверить наклонные поверхности или поднутрения. Датчик смещен от оптической оси, но работает в том же координатном пространстве 450 x 400 x 200 мм, только с немного уменьшенным рабочим диапазоном. Предусмотрено устройство смены щупа, поэтому можно совмещать оптические и тактильные измерения в одном цикле. Универсальность инструмента еще больше повышается за счет множества вариантов освещения, основанных на эпископических, диаскопических и восьмисегментных кольцевых светодиодах. Их сочетание позволяет точно определять малоконтрастные края.

Клиффорд-Спрингс в настоящее время использует только часть потенциальных возможностей iNEXIV. Тем не менее, их обнадеживает то, что их новая метрологическая система обладает широкими возможностями и подходит для выполнения практически любой измерительной задачи, которая может потребоваться в будущем.

О Клиффорд-Спрингс

Компания Clifford Springs, основанная в 1946 году, является одной из немногих компаний в мире, производящих такой широкий ассортимент наклонных, спиральных, подвязочных и меандровых пружин для усиления уплотнений. Пружины имеют диаметр от нескольких миллиметров до примерно 300 мм и в основном изготовлены из нержавеющей стали, хотя при изготовлении некоторых их разновидностей также используются углеродистая сталь, фосфорная бронза и PEEK. Половина продукции завода Redditch поставляется в рулонах для обработки заказчиком, остальная часть разрезается и приваривается к отдельным пружинам. Добавление пружины к уплотнению обеспечивает дополнительное сопротивление направленным наружу радиальным силам, создаваемым текучей средой или газом, перемещаемым под давлением.

Учитывая, что 60% оборота приходится на продажу пружин в мировой нефтегазовый сектор, который в настоящее время переживает спад, можно предположить, что компания в настоящее время переживает трудный период. Однако это не так, поскольку доля рынка была завоевана благодаря внедрению ведущих в отрасли производственных процессов, от намотки рулонов до сварки, а теперь и до контроля продукции. Другие отрасли, в которых широко используются силовые уплотнения, включают аэрокосмический и автомобильный секторы.

Программное обеспечение Nikon Metrology AutoMeasure управляет iNEXIV VMA-4540. Программа автоматически рассчитывает длину окружности после отдельного измерения винтовой пружины.
Традиционный индикатор «годен / негоден» для определения Внутренний и внешний диаметр пружины включения уплотнения определенного размера показаны на переднем плане. На фото сзади показан конический ступенчатый калибр, увеличивающийся с шагом в один миллиметр для измерения диаметров ряда пружин меньшего размера. Такие жесткие измерения были вытеснены видеоизмерительной машиной Nikon Metrology iNEXIV VMA-4540 в Клиффорд-Спрингс в Реддитче.

Подписка на новости!
Будьте в курсе новых акций и спецпредложений!

03.06.2021

Рекомендуем