KONTROLA WIELOWYMIAROWA

KARTY KONTROLNE (
- R)

Zakres i cel ćwiczenia

Poznanie zmechanizowanego, zbudowanego z elementów znormalizowanych, dostępnych na rynku przyrządu pomiarowego do kontroli biernej porównawczej kilku lub kilkunastu parametrów jednocześnie, oraz możliwości wykorzystania go do statystycznego sterowania procesem (SPC) poprzez prowadzenie kart kontrolnych (
- R) dla wszystkich parametrów.

Konieczne przyrządy i materiały

• komplet normalnych elementów MDJa (1A-22) do budowy przyrządów kontrolnych wielowymiarowych,

• zmontowane stanowisko z tych elementów oraz wzorzec nastawczy,

• czujniki indukcyjne MDKa,

• wielokanałowy długościomierz indukcyjny sterowany mikroprocesorem DEI-CMP,

• komputer PC-XT, programy, drukarka NX-10.

Rys. 1. Skomputeryzowane satnowisko do kontroli wielowymiarowej: 1 - czujniki indukcyjne MDKa, 2 - przyrząd pomiarowy zmontowany z elementów MDJa, 3 - wielokanałowy długościomierz inukcyjny sterowany mikroprocesorem DEI-CMP, 4 - komputer, 5 - drukarka.

Wymagane wiadomości

1. Mechanizacja i automatyzacja kontroli.

2. Znajomość kompletu normalnych elementów MDJa do budowy przyrządów kontrolnych wielowymiarowych wg tej instrukcji oraz wg instrukcji dostępnej w laboratorium.

3. Podstawowe informacje o przeznaczeniu i charakterystyce użytkowej wielokanałowego długościomierza indukcyjnego DEI-CMP wg tej instrukcji oraz wg instrukcji dostępnej w laboratorium.

4. Zakładanie i prowadzenie karty kontrolnej (
- R) wg PN oraz tej instrukcji.

Tabela 1. Wykaz elementów kompletu MDJa-VIS oraz schematy przyrządów

Lp.	Oznaczenie	Nazwa	Przyrządy
1	MDJa 1A	Podstawa mała	Przykład 1 Przykład 2
2	MDJa 1B	Podstawa średnia
3	MDJa 1C	Podstawa duża
4	MDJa 2A	Wałek koników krótki
5	MDJa 2B	Wałek koników średni
6	MDJa 2C	Wałek koników duży
7	MDJa 3A	Wałek szczęk krótki
8	MDJa 3B	Wałek szczęk średni
9	MDJa 3C	Wałek szczęk długi
10	MDJa 4	Konik z kłem przesuwnym
11	MDJa 5	Konik z kłem stałym
12	MDJa 6	Pryzma nastawna
13	MDJa 7	Pryzma nastawna z nakładkami z węglików spiekanych
14	MDJa 8	Pryzma nastawna z nakładkami brązowymi
15	MDJa 9	Prostowód do kontroli wałków
16	MDJa 10	Prostowód do kontroli wałków stożkowych
17	MDJa 11	Ramię do kontroli bicia promieniowego
18	MDJa 12	Ramię do kontroli wysokości
19	MDJa 13	Szczęka pomiarowa symetryczna
20	MDJa 14	Szczęka pomiarowa prawa
21	MDJa 15	Szczęka pomiarowa lewa
22	MDJa 16	Szczęka bazowa symetryczna
23	MDJa 17	Szczęka bazowa prawa
24	MDJa 18	Szczęka bazowa lewa
25	MDJa 19	Głowica pomiarowa
26	MDJa 20	Przedłużacz czujnika kątowy
27	MDJa 21	Wspornik do poziomego mocowania wałka szczęk
28	MDJa 22	Wspornik do pionowego mocowania wałka szczęk
29	MDJa 23	Wspornik koników
30	MDJa 24	Wspornik do mocowania głowicy pomiarowej
31	MDJa 25	Wspornik do mocowania głowicy pomiarowej
32	MDJa 26	Uchwyt głowicy pomiarowej
33	MDJa 27	Docisk sprężynowy
34	MDJa 28	Podtrzymka pryzmowa
35	MDJa 29	Zespół do obrotu przedmiotu przy kontroli bicia
36	MDJa 30A	Zespół do kontroli długości
37	MDJa 30B	Zespół do kontroli długości
38	MDJa 30C	Zespół do kontroli długości
39	MDJa 30D	Zespół do kontroli długości
40	MDJa 31	Stolik pomiarowy
41	MDJa 32	Prowadnica
42	MDJa 33	Zespół do kontroli otworów

Definicje, określenia, podstawy teoretyczne

1. Stanowiska do kontroli wielowymiarowej są z reguły przyrządami specjalnymi stosowanymi do kontroli biernej elementów o złożonych kształtach, np. wałków wielostopniowych, wałów korbowych, rozrządu, tłoków, itp. Obecnie przyrządy te mogą być budowane ze znormalizowanych elementów wybieranych z kompletu MDJa produkcji VIS.

Na indywidualne zamówienie, w terminach uzgodnionych, dokonuje się wyboru elementów, montażu i instalacji przyrządu u zamawiającego.

Przyrządy te ułatwiają pracę kontrolerów i wielokrotnie skracają czas kontroli. Stosując czujniki indukcyjne, dodatkowo istnieje możliwość współpracy z komputerem i prowadzenia dodatkowych analiz i obliczeń na zbiorach wartości zmierzonych. Na skomputeryzowanym stanowisku wykorzystywanym w ćwiczeniu, oprócz pomiarów, istnieje możliwość prowadzenia kart kontrolnych (
- R) dla wybranych wymiarów.

Karty te wykorzystywane są w praktyce do sterowania procesami obróbki (kontroli i ew. regulacji nastawienia obrabiarek) dla decydujących o jakości parametrów.

W tablicy 1 podano wykaz elementów kompletu MDJa-VIS ich oznaczenie, nazwę oraz dwa schematy przyrządów służących do równoczesnej kontroli wymiarów i bicia podanych na rysunkach kontrolowanych przedmiotów. Liczby występujące na schematach przyrządów odpowiadają liczbom oznaczenia elementu MDJa, np. 9 - MDJa 9, 3A - MDJa 3A.

Jak wynika z podanych przykładów, z kompletu elementów MDJa można budować przyrządy do równoczesnej kontroli:

• średnic zewnętrznych wałów i tulei wielostopniowych,

• średnic i zbieżności stożków zewnętrznych,

• średnic wewnętrznych tulei,

• zewnętrznych, wewnętrznych i mieszanych wymiarów długości wałków i tulei wielostopniowych,

• kształtu i położenia (okrągłości, współosiowości, bicia, itp.).

Dokładną charakterystykę elementów kompletu MDJa-VIS można znaleźć w instrukcji obsługi IO NP-4 Nr 6/77 dostępnej w laboratorium.

Kontrola wałków w przyrządzie sprowadza się do umieszczenia ich w kłach lub pryzmach i delikatnego wprowadzenia w położenie pomiarowe (w przypadku pryzm przedmiot docisnąć sprężyną do pryzmy oporowej) a następnie obrotu wałka wokół osi jeżeli pomiar tego wymaga. Z uwagi na to, ze jest to przyrząd czujnikowy wymaga okresowego (raz na 8 godz.) sprawdzenia-nastawienia przy pomocy wzorców nastawczych.

UWAGA !!!

Przy szybkim wprowadzaniu wałka może nastąpić uszkodzenie sprężyn głowic pomiarowych MDJa 19.

2. Wielokanałowy długościomierz indukcyjny sterowany mikroprocesorem DEI-CMP przeznaczony jest do porównawczych pomiarów odchyłek długości elementów wymiarowych. Może być stosowany zarówno w warunkach laboratoryjnych jak i przemysłowych.

Pomiary dokonywane są kolejno w dziesięciu kanałach, których funkcje są programowane w zależności od kształtu elementu kontrolowanego. W każdym kanale może być wykorzystane do szesnastu głowic (czujników) indukcyjnych, a wynik może być algebraiczną kombinacją typu:

gdzie: F_x - funkcja zaprogramowana w kanale x (x = 1, 2 … 10),

W_n - wyniki pomiarów poszczególnymi czujnikami n (n = 1, 2 … 16),

K - współczynnik podziału wyniku (K = 1, 2, … 16).

Każda z szesnastu głowic może być wykorzystywana jednocześnie we wszystkich kanałach pomiarowych. Ponadto, w każdym kanale pomiarowym można zaprogramować jeden z dwu zakresów pomiarowych, oraz dwie granice pola tolerancji (dolną i górną), których przekroczenie jest sygnalizowane świetlnie.

Czujnik może sterować przełączanym elektrycznie urządzeniem zewnętrznym, przełączając jego zespoły wykonawcze jeśli nastąpiło przekroczenie jakiejkolwiek granicy w którymkolwiek kanale.

Wyniki pomiarów mogą być rejestrowane za pomocą rejestratora VISPPRINT-3, lub przez komputer typu PC-XT/AT.

W przypadku stanowiska wykorzystywanego do tego ćwiczenia długościomierz współpracuje z komputerem PC-XT oraz drukarką.

Na rys. 2 przedstawiono czołową stronę długościomierza z zaznaczeniem poszczególnych zespołów, przełączników i sygnalizatorów.

Rys. 2. Widok czołowej strony długościomierza: 1 - wskaźnik, 2 - wyświetlacz, 3 - programator, 4 - głowice indukcyjne, 5 - przycisk zerowania, 6 - przycisk wydruku, 7 - przycisk wyświetlania wyników funkcji, 8 - przycisk wyświetlania granicy dolnej, 9 - przycisk wyświetlania granicy górnej, 10 - przełącznik pomiar ciągły/pomiar jednorazowy, 11 - start pomiaru jednorazowego, 12 - przycisk zmiany numeru wyświetlanej funkcji, 13,14,15 - diody sygnalizujące przekroczenie granic: w odpowiednim kanale, granicy dolnej oraz granicy górnej wyświetlanej funkcji, 16 - podpory.

Wybrane parametry użytkowe długościomierza:

• zakres pomiarowy: ± 1000 μm lub ± 100 μm

• odchyłka wskazań: ± 7 μm ± 1,5 μm

• wartość działki elementarnej: 1 μm 0,1 μm

• powtarzalność wskazań: 0,5 μm 0,5 μm

• zakres automatycznej kompensacji zera: 50 μm 50 μm

• maksymalna ilość kanałów pomiarowych: 10 10

• maksymalna ilość głowic pomiarowych: 16 16

• czas pomiaru jedną głowicą: 15 ms 150 ms

• nacisk pomiarowy wskaźnika 0,3 N (30 G)

• czas stabilizacji wskazań po włączeniu zasilania: 30 minut

• wyniki pomiarów można odczytywać na wyświetlaczu 2 lub na ekranie komputera.

Funkcję wyświetlacza i przycisków są dokładnie omówione w instrukcji obsługi. Mają one znaczenia szczególnie w okresie przygotowywania stanowiska do pomiarów oraz wtedy, gdy długościomierz nie współpracuje z komputerem. W przypadku współpracy z komputerem, w trakcie układania programu pomiarowego jak i podczas pomiarów komunikacja następuje poprzez klawiaturę dzięki wewnętrznemu oprogramowaniu długościomierza.

Układanie programu pomiarowego - plan postępowania:

1) Przeprowadzić analizę wymiarów elementu kontrolowanego pod kątem własności metrologicznych długościomierza.

2) Zaprojektować rozmieszczenie głowic w przyrządzie pomiarowym:

• głowice muszą mieć możliwość mechanicznej korekcji nastawienia,

• głowice należy podłączać zawsze poczynając od gniazda nr 1.

3) Zapisać oddzielnie dla każdego kanału realizowane funkcje (suma, różnica, dzielenie przez stałą) z uwzględnieniem pól tolerancji i zakresów pomiarowych.

4) Włączyć komputer i długościomierz do sieci.

5) Wywołać program dmw1.exe na komputerze, z głównego menu wybrać edycję programu i odpowiednią opcję:

1. edycja programu nowego,

2. edycja programu aktualnego,

3. edycja programu z dysku,

4. edycja programu z przyrządu,

5. edycja programu heksadecymalnego.

ad 1 - tworzenie programu od początku wg poleceń z komputera.

ad 2 - zmiana programu pomiarowego znajdującego się aktualnie w pamięci komputera.

ad 3 - zmiana programu pomiarowego przeczytanego z dysku,

ad 4 - wybranie tej opcji powoduje odczytanie programu pomiarowego z długościomierza, który

to program można zmienić.

ad 5 - przetworzenie programu pomiarowego znajdującego się aktualnie w pamięci na zbiór

nadający się do zaprogramowania w pamięci EPROM specjalnym programatorem.

Po skorzystaniu z opcji od 1 do 5 należy wrócić do głównego menu i wybrać z niego transmisję, a następnie odpowiednią opcję:

1. transmisja do przyrządu,

2. transmisja na dysk,

3. transmisja wewnętrzna.

ad 1 - przesłanie programu pomiarowego z pamięci komputera do pamięci długościomierza,

ad 2 - przesłanie programu odpowiednio nazwanego na dysk,

ad 3 - przesłanie programu z pamięci długościomierza do programatora.

3. Karty kontrolne (
- R) stosowane są do kierowania procesem produkcyjnym na podstawie analizy statystycznych parametrów próbek pobieranych z bieżącej produkcji o niewielkich licznościach, np. n=5:

- wartość średniej wymiarów próbki,
(i = 1 … n)

R - wartość rozstępu w próbce R = x_max - x_min.

Analiza ta umożliwia spostrzeżenie początku naruszenia normalnego przebiegu jeszcze przedtem, zanim naruszenie to doprowadzi do poważnych systematycznych braków. Proces uważa się za uregulowany jeżeli analiza rozmieszczenia punktów na karcie wykazuje jedynie charakter przypadkowy i zawiera się wewnątrz linii kontrolnych, rys. 3,
- górnej,
- dolnej,
- linia centralna odpowiada środkowi rozkładu. Linie te są wcześniej wyznaczone poprzez:

a) badania wstępne 20 - 30 próbek (sposób stabilizacyjny), wtedy:

,
…
oraz
(i = 1, 2 … 30)

R₁, R₂ … R₃₀ oraz
(i = 1, 2 … 30)

następnie zakładając, że rozkład badanych wielkości jest rozkładem normalnym i prawdopodobieństwo przekroczenia linii kontrolnych górnej i dolnej wynosi 0,0027 (2,7 na 1000 wg PN i ANSI, 2 na 1000 wg BS i 1 na 100 wg DIN), stąd:

Prawdopodobieństwo przekroczenia linii kontrolnych wewnętrznych (linie przerywane) wynosi 0,05 (5 na 100 wg PN, BS i DIN, wg ANSI linie te nie występują), stąd:

odpowiednie zależności dotyczące toru R karty wynoszą (przy założonym prawdopodobieństwie przekroczenia 0,005 ± 0,05):

oraz

gdzie: s_r - odchylenie standardowe średniej
,

A₂, A₂^', d_n, D₂, D₂^' dobierać wg PN w zależności od liczności próbki n.

b) Sposobem projektowym, jeśli projektuje się kartę dla nowej produkcji, dla której z góry narzucone są wymiary graniczne B i A, B - A = T oraz określone są wymagania co do dopuszczalnej wadliwości w_o, wtedy:

gdzie: e = ST, S - dobierać wg PN w zależności od wadliwości dopuszczalnej w_o.

Rys. 3. Przykład karty kontrolnej (
-R); wyznaczenie położenia linii kontrolnych oraz prowadzenie karty:

• badania wstępne:
  = -0,49 μm,
  = 5,50 μm,

• obliczenia (sposób stabilizacyjny):

= -0,49 + 0,577 ⋅ 5,50 = 2,68

= -0,49 + 0,377 ⋅ 5,50 = 1,58

= -0,49 - 0,577 ⋅ 5,50 = -3,66

= -0,49 - 0,377 ⋅ 5,50 = -2,56

= 2,11 ⋅ 5,50 = 11,60

= 1,66 ⋅ 5,50 = 9,13

• wg PN:

A_z = 0,577, A_z^' = 0,377, D_z = 2,11, D_z^' = 1,66

Ogólne zasady pomiarów

Po zamontowaniu i zaprogramowaniu stanowiska pomiarowego można przystąpić do sprawdzania i pomiarów wg zasad:

1. Założenie do przyrządu wzorca nastawczego i uruchomienie wskaźnika według założonego cyklu - zerowanie głowic.

2. Sprawdzić wyzerowanie wszystkich kanałów oraz stabilność wskazań w czasie próbnej serii pomiarów.

3. Pomiar właściwy - wyniki zostają wyświetlone na monitorze komputera po wybraniu z głównego menu opcji - wyniki - i decyzji, czy chce się czytać wyniki funkcji, czy wyniki poszczególnych głowic.

UWAGA!!

Szczegółowa procedura przeprowadzania zerowania i pomiarów podana jest w załączniku do tej instrukcji.

Przebieg wykonania ćwiczenia

1. Sprawdzenie przygotowania do ćwiczenia.

2. Wydanie zadania pomiarowego oraz dodatkowe wyjaśnienia prowadzącego na temat obsługi stanowiska.

3. Analiza rysunku kontrolowanego przedmiotu oraz stanowiska zmontowanego z elementów normalnych MDJa-VIS służącego do dokonania kontroli parametrów zaznaczonych na rysunku, patrz protokół do ćwiczenia.

4. Zadanie pomiarowe może mieć dwojaki charakter:

a) pomiary kilku wałków (max trzech) w wybranych pozycjach kątowych oraz określeniu dla każdego wymiaru wartości
i R. Wypełnić protokół.

b) pomiary kilku próbek (max trzech) o liczności n = 5, określeniu
i R dla wskazanych przez prowadzącego wymiarów oraz naniesieniu tych wartości na karty kontrolne (
- R) prowadzone na komputerze lub na formularzach papierowych znajdujących się na stanowisku.

Zidentyfikować położenie linii kontrolnych na wybranej karcie. Wypełnić protokół.

5. Analiza otrzymanych wyników.

Załączniki

1. Protokół do ćwiczenia.

2. Procedura zerowania stanowiska i przeprowadzenia pomiarów.

1

6

---