Introducción a la medición neumática

Control Calidad, Metrología — Por Juan Luis Cantalejo el 6 Junio 2011 a las 8:32 am

Para medir se pueden usar diferentes medios, puede ser una medición táctil mediante una bola de rubí o una punta de diamante, o bien óptica mediante un láser o mediante ópticas telecéntricas; también existe la posibilidad de medir con aire: ésta es la medición neumática. En esta tecnología se usa como medio un chorro de aire a velocidad supersónica y correlacionando la caída de presión con la distancia se consiguen resoluciones por debajo de la micra.

ejemplo diametros para medicion neumatica

Esta forma de medición llega a permitir medir diámetros entre 1 y 0,01 mm. (solo el mínimo diámetro), o poner 8 jets en 12 mm de Ø.

En este pequeño diagrama veréis cual es el principio:

diagrama medicion neumatica

Usando diferentes medios para captar esta caída de presión y diferentes configuraciones de jets podremos realizar la medición de gran variedad de características:

diagrama medicion neumatica

  • Diámetro
  • Circularidad y cilindricidad
  • Conicidad y forma cónica
  • Perpendicularidad
  • Rectitud
  • Distancia entre centros
  • Paralelismo
  • Torsión
  • Posición
  • Concentricidad y coaxialidad

Con esta tecnología incluso podemos verificar el diámetro medio tanto en taladros como ejes con tolerancias pequeñas.

anillos medicion neumatica
Anillos neumáticos

  • 2.5 ≤ ØN ≤ 25
  • Rango (dependiendo del Ø) ±5µ a ±35µ

Eje neumático

  • 3.5 ≤ ØN ≤ 25
  • Rango (dependiendo del Ø) ±5µ a ±35µ


Por ahora hemos visto un poco sobre los órganos de medida, nos toca ver como se integran en la cadena de medición. La cadena de medición se compone de:

cadena de medicion

Muy básicamente en ella la diferencia de presión generada en el órgano de medida se transforma en una señal analógica al como diferencial de intensidad eléctrica o una fuerza sobre un palpador que luego será analizada y traducida a un dial o una pantalla digital.

cadena de medicion

Esta tecnología lleva implantada en los procesos de producción desde hace bastante tiempo, un ejemplo es el robusto C61 de Hommel-Etamic que desde el año 1961 hasta la actualidad se encarga del control de calidad en muchas plantas. De hecho, la medición neumática en el taller ha demostrado una gran repetitibilidad y reproductibilidad (Cg,Cgk,GR&R,CMC, …) debido a que su medición es sin contacto y también a que el aire a presión limpia la pieza en la zona de contacto.

portamic

Después de C61 , Hommel Etamic incorporó la tecnología digital creando el Pneutamic y el Portamic como aparatos independientes y el TPE99 que integrándose con las estaciones de medida CMZ32 y ESZ entran de lleno en procesos de control de calidad 100% en línea y SPC (Control estadístico de procesos).

portamic portamic

La siguiente generación de la cadena de medición neumática ya se ha expuesto en la feria Control de este año, transductores de pequeño tamaño como el TPE 200 que transmiten las mediciones por Canbus con una altísima frecuencia de muestreo , pudiendose conectar entr ellos por un solo cable, unidades de analisis y visualización táctiles resistentes a un entorno de taller, con software potente e intuitivo hacen a esta tecnología muy atractiva para el desarrollo de útiles y herramientas de control de calidad.

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    7 Comentarios

  • Bernabé Abad dice:

    Qué gran artículo Xavi. Una gran exposición para todo aquel que quiera conocer la base de esta tecnología. Por supuesto que hay muchos más detalles que a priori no parecen importantes, como el tipo y el Ø de toberas (jets), la distancia entre estas toberas y la pieza a medir, la compensación entre toberas, la rugosidad de la pieza, etc…. Por eso, como todo, cada solución en medida neumoelectrónica se personaliza a las características de la aplicación del cliente.

    Un detalle es que, para usar esta tecnología, es necesario disponer de 2 patrones (uno a la mínima de la medida y otro a la máxima). ¿Por qué? Porque necesitamos ajustar el tampón o anillo neumático a la zona lineal de la medida (si nos fijamos en la curva del gráfico, debemos ajustar la presión/caudal para trabajar justo en la zona de 45º, nuestra zona lineal). Fuera de esa zona la diferencia entre presión y medición no es proporcional. Esto no es necesario al medir con comparador o sonda inductiva, porque estos elementos son electrónicos y tienen una linealidad mayor; por lo tanto es suficiente calibrar con un solo patrón.

    ¿En qué tipo de aplicaciones es una gran ventaja medir con aire? Básicamente en aquellas en las que se debe medir la pieza cuando aún presenta impurezas, polución, taladrina, etc…. Como tú bien indicabas, el mismo aire de medición limpia la zona a medir. Otra circunstancia es cuando no pueden quedar marca de los palpadores en la pieza, así que es necesario medir sin contacto pero con gran precisión.

    Es por eso que se utiliza en mediciones 100% (automático y/o en manual) de bloques de cilindros, alojamiento cigüeñales, càrter, culatas, etc… No solamente en el post-process fuera del centro de mecanizado y/o bruñidora, sino también dentro de las mismas, porque el ambiente y la taladrina del interior de máquina no afecta a la medición por aire.

    Aún así, muchas empresas o no conocen esta tecnología o, conociéndola superficialmente, se topan con ciertas barreras a adquirir estos elementos. Personalmente me he encontrado con éstas:

    1. Se necesita una alta experiencia y especialización por parte del proveedor. Si tu proveedor de sistemas de medición neumática no la conoce a fondo, es muy probable que surgan muchos problemas de ajustes y fiabilidad en el resultado final. Este es el caso de muchas empresas que no tienen una buena opinión sobre la medición con aire, ya que no se han visto apoyadas técnicamente por su suministrador.

    A día de hoy, en España hay por lo menos un fabricante autóctono experto en esta tecnología, con aplicaciones en OEM´s y Tier 1 desde hace décadas: ICD SERVICIO S.A.

    2. Hasta la fecha, los tampones neumáticos e instrumentos de lectura asociados tenían una “configuración mecánica”, es decir: cada tampón funciona con su elemento de medición adquirido (por ejemplo, el Pneutamic). Si tienes un tampón de medición de Ø30 de Etamic con su instrumento Pneutamic, y quieres usarlo con un tampón de Ø70 (aunque también sea de Etamic), es muy posible que no puedas porque ese instrumento estará calibrado para trabajar con el tampón original, el de Ø30. Pongo el ejemplo con Etamic porque es la marca de la que hablas en tu artículo, pero sucede igual con otras como Marposs, etc…

    A fecha de hoy solamente un fabricante de instrumentos de medición ha solventado este problema. La firma alemana IBR (www.ibrit.com) ha creado un sistema de medicion en bus. El módulo para medición neumática IMB-ae1 puede trabajar con cualquier tampón, anillo u horquilla neumática. Este ajuste se consigue en apenas un par de minutos, así que ahora sí se puede conseguir compatibilizar un instrumento de medición con varios elementos de medición neumática; sumando además toda la gestión SPC.

    Espero haber aportado algún detalle más a tu excelente exposición.

    Un saludo a todo este gran foro.

  • Bernabé Abad dice:

    Perdona Juan Luis, el mérito del artículo es tuyo. El “lapsus” mío ha sido adjudicarlo a Xavi… ¿por qué será?

    Saludos.

  • Juan Luis Cantalejo dice:

    Estimado Bernabe
    Veo que tu conocimiento sobre la materia es amplio,la verdad que la medición neumatica es poco conocida, tienes mucha razon sobre la ingenieria que esta detras de la neumatica, solo con muchos años de experiencia se pueden afrontar los problemas tecnologicos que entrañan un buen planteamiento de un util multicotas,pero una vez realizado, la verdad es que el cliente se queda totalmente satisfecho. yo he conseguido resultados increibles en R&R midiendo de una sola vez circularidad,salto, angulo, conicidad y diametros en los diferentes cilindros de una culata en un ciclo que duraba nada mas que 20 segundos;en Hommel-Etamic, como pioneros en la medicion neumatica y lideres mundiales en equipos y soluciones para la medición lo sabemos.
    Permiteme solo unos pequeños comentarios sobre los puntos que comentas arriba
    1º El pneutamic y el Tpe99 solo necesitan un patron ya que se trabaja sobre el punto medio de la linealidad y funcionan con un microprocesador para integrar la señal.
    2º Tanto en el pneutamic como el Tpe99 la ganancia se introduce como parametro, por lo que podemos adaptarlo a diferentes tampones , horquillas o anillos, de todas formas si se cambia de organo de medida simplemente cambiando la combinación neumatica (una operacion de 10 minutos como maximo) puedes usarlo sin problema.

    En la ultima Control hemos presentado el Tpe200, si ves sus caracteristicas tendras la sensación como yo que el futuro de la medición neumatica es cada vez mas brillante.
    Estaria encantado en conocerte y compartir conocimientos contigo
    muchisimas gracias por complementar mi articulo.

  • Ciertamente el artículo no es mio. Juan Luis es un colaborador de este blog y estoy orgulloso de los artículos que nos proporciona así como de la cantidad de vistas que nos suponen. También es gratificante tener comentarios de seguidores con el tuyo, Bernabé, con una notable conocimiento de la material. Espero que os resulte útil la lectura de nuestros artículos y os agradezco a ambos la participación.

  • Bernabe dice:

    Hola Juan Luis.

    Muchas gracias a tí por este artículo. Creo que pone el foco sobre esta tecnología tan útil y desconocida por el amplio sector del mecanizado. Yo estoy ubicado en Barcelona pero viajo por toda España y otros países… Así que espero tener la oportunidad de conocernos.

    He estado ojeando el nuevo Tpe200 y es un salto cualitativo por parte de Etamic, es cierto. Pero comparándolo con el IBR IMB-ae1 creo que este último aún está por delante prestaciones.

    A nivel de uso con un solo patrón, el IMB-ae1 incorpora también la función de ajuste de ganancia para que trabaje en el centro de la zona lineal. Ese factor es ajustable via software.

    Por otra parte, el ajuste necesario al cambio de tampón u horquilla neumática de cualquier fabricante se efectúa en un par de minutos porque este módulo incorpora un tornillo en la zona posterior para ajuste neumático. Al ir calibrando y comparando la medida se ajusta de una forma extremadamente rápida. Además, de esta forma el nuevo factor es calculado de forma automática y lo puede hacer el cliente sin necesidad de intervención del proveedor.

    Creo que tendrás la oportunidad de verlo trabajar en Renault Valladolid junto con unos tampones especiales que hemos fabricado para control de cilindros, alojamiento cigüeñal, etc…

    Me gustaría que Xavi tuviera la oportunidad de probar el producto IBR (módulos, software, wifi, etc….) y que pudiera dar su opinión al respecto.

    Un fuerte abrazo y a seguir así que este foro es muy interesante.

  • Juan Luis Cantalejo dice:

    Estimado Bernabe
    A veces solo ojear y emitir un juicio de valor es un poco descortes, yo nunca diria que tus productos no estan a la altura de los mios sin estar muy segutro de lo que digo; cuando realice el articulo me base en mis productos ya que son lo conozco y fue con un motivo didactico y no comercial, y creo que esto se esta convirtiendo en un debate improductivo , yo soy ingeniero de soporte y aplicación y lo que te puedo asegurar que Hommel-Etamic sabe desarrollar bien su trabajo y sus productos, como creo que lo haceis vosotros desarrollando lo mejor posible nuestra labor.

  • jorge yepez dice:

    LA MEDICION NEUMATICA : ES EL CANTIDAD DE AIRE COMPRIMIDO Y CONSTANTE QUE DA DICHA HERRAMIENTAS CALIBRADA POR PATRONES PARA FUNCIONAMIENTO AL TRABAJO DE DOS O MAS CUERPOS SIN QUE ESTOS SE TOQUEN , SE PALPEN O TENGAN FRICCIONES.

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