WARTO WIEDZIEĆ

Jeszcze niedawno pomiar siły i badania wytrzymałościowe były zupełnie odrębnymi dziedzinami. Pomiar siły koncentrował się głównie na określeniu maksymalnego obciążenia, które może wytrzymać produkt, element czy materiał – np. aby sprawdzić, czy części samochodowe wytrzymują określone siły montażowe. Było to badanie szybkie i stosunkowo proste, wykonywane zarówno w laboratoriach, jak i na liniach produkcyjnych.

Badania wytrzymałościowe były natomiast pełnoprawną nauką o właściwościach fizycznych materiałów, prowadzoną przez wykwalifikowanych inżynierów i naukowców. Analizowano wówczas m.in. siłę zrywania, moduł sprężystości czy charakterystykę plastyczności materiału, stosując ścisłe normy branżowe i zaawansowane oprogramowanie. Było to podejście kompleksowe, wymagające precyzyjnych pomiarów i wiedzy specjalistycznej.

Ewolucja funkcjonalności systemów pomiaru siły

W ostatnich latach granice między tymi dziedzinami ulegają zatarciu. Nowoczesne systemy do pomiaru siły coraz częściej oferują funkcje wcześniej dostępne wyłącznie w drogich maszynach wytrzymałościowych – wysoką dokładność, precyzję i możliwość wykonywania zaawansowanych testów.

Producenci dążą do tego, aby testy mogły być prowadzone bezpośrednio na linii produkcyjnej oraz aby możliwa była natychmiastowa weryfikacja komponentów przychodzących z różnych źródeł na całym świecie. Dzięki temu można szybko wykrywać produkty niezgodne z wymaganiami, poprawiać procesy, zmniejszać odpady i koszty, zwiększając jednocześnie wydajność i terminowość produkcji.

Testowanie na linii produkcyjnej

Dzisiaj linia produkcyjna często pełni funkcję laboratorium „in situ”. Operatorzy, którzy codziennie montują i obsługują produkty, przeprowadzają testy jakości w czasie rzeczywistym. Ich doświadczenie i wiedza mają kluczowe znaczenie dla zapewnienia optymalnej jakości końcowego wyrobu.

Systemy pomiaru siły pozwalają m.in.:

• określić siłę potrzebną do montażu lub demontażu komponentu,

• sprawdzić wytrzymałość kontaktów elektrycznych,

• zweryfikować, czy element wytrzyma wielokrotne obciążenia.

Wyniki tych testów pomagają ocenić trwałość produktu, jego bezpieczeństwo oraz przewidywany okres użytkowania. Nowoczesne systemy umożliwiają pomiar wartości szczytowych i średnich obciążeń, określanie sił zrywania w zależności od charakterystyki próbki oraz przeprowadzanie zaawansowanej analizy statystycznej, np. średniej, odchylenia standardowego i procentowej zmienności. Powszechnym rozwiązaniem jest także analiza „zaliczone/niezaliczone” w czasie rzeczywistym.

Dokładność pomiarów wynosząca poniżej 0,1% oraz możliwość próbkowania do 5 000 razy na sekundę pozwalają gromadzić szczegółowe dane, które następnie mogą być przesyłane do systemów centralnych w celu raportowania i analizy.

Integracja komputerowa i automatyzacja

Pojawienie się komputerów w przemyśle w latach 60. i 70. oraz rozwój komputerowo zintegrowanej produkcji w latach 80. umożliwiły automatyzację procesów i zachowanie powtarzalności testów. Sterowniki PLC, pierwotnie opracowane w branży motoryzacyjnej, pozwalały precyzyjnie kontrolować procesy i testy przy minimalnym udziale operatora.

Automatyzacja testów ewoluowała od prostych programowalnych sterowników do zintegrowanych systemów pomiarowych, które rejestrują dane z wielu punktów w wysokiej rozdzielczości, generują raporty i pozwalają na porównywanie wyników w czasie rzeczywistym. Dzięki temu możliwe jest zarówno udoskonalanie procesów produkcyjnych, jak i poprawa jakości materiałów używanych do produkcji.

Nowoczesne systemy pomiaru siły

Współczesne systemy łączą funkcje dawnych sterowników PLC z możliwościami maszyn wytrzymałościowych. Operatorzy mogą tworzyć wieloetapowe procedury testowe bez dodatkowego komputera czy specjalistycznego oprogramowania. Tworzenie „przepisów testowych” jest intuicyjne i nie wymaga wiedzy programistycznej.

Algorytmy sterowania prędkością i ruchem, oparte na zaawansowanej regulacji PID, w połączeniu z wysokorozdzielczymi enkoderami optycznymi umożliwiają przeprowadzanie testów przy różnych prędkościach i z bardzo precyzyjnymi limitami siły lub przemieszczenia. Systemy automatycznie korygują ugięcia ramy i czujników, umożliwiają pomiar wysokości próbek oraz realizują złożone testy, np. sprężyn, sztywności od góry czy analizy tekstury produktów spożywczych.

Wyniki mogą być prezentowane tabelarycznie z kolorowym kodowaniem limitów tolerancji lub w formie graficznej dla szybkiej analizy. Dane mogą być archiwizowane, eksportowane lub przesyłane między zakładami produkcyjnymi na całym świecie, co zapewnia spójność testów i szybką identyfikację produktów niezgodnych z normami.

Choć wciąż potrzebne są ekstensometry, komory termiczne i zaawansowane oprogramowanie do badań wytrzymałościowych w laboratoriach R&D, wprowadzenie funkcji dawniej zarezerwowanych dla maszyn wytrzymałościowych znacznie zwiększyło możliwości klasycznych systemów do pomiaru siły. Dziś pozwalają one na bardziej zaawansowane testy, bezpośrednio na produkcji i przy rozsądnych kosztach eksploatacji.

Podsumowanie

Pomiar siły ewoluuje w kierunku badań wytrzymałościowych, oferując szeroki zakres funkcji, wysoką precyzję i niski koszt utrzymania – stając się kluczowym narzędziem w kontroli jakości i optymalizacji procesów produkcyjnych.