Zderzeniochron :: Instytut Metalurgii i Inżynierii Materiałowej Polskiej Akademii Nauk

Zderzeniochron

Uwaga, otwiera nowe okno. PDFDrukuj

Dr hab. inż. Jan BONARSKI, profesor PAN

Instytut Metalurgii i Inżynierii Materiałowej
Polskiej Akademii Nauk
ul. Reymonta 25, 30-059 Kraków,
tel.: +48 12 2952871, fax: +48 12 2952804
e-mail: Adres poczty elektronicznej jest chroniony przed robotami spamującymi. W przeglądarce musi być włączona obsługa JavaScript, żeby go zobaczyć.


Zderzeniochron jest oryginalnym urządzeniem mechanicznym, przeznaczonym do ochrony głowic pomiarowych urządzeń skanujących przed ich zniszczeniem na skutek zderzenia z obiektem badanym (masywna próbka materiału, element konstrukcyjny, itp.). Urządzenie zostało skonstruowane w Pracowni Struktur Anizotropowych macierzystego Instytutu, a jego prototypowy egzemplarz pokazano na Rys. 1. Obecnie trwa procedura ochrony patentowej zderzeniochronu [1].

 

Rysunek 1. Widok prototypu zderzeniochronu w stanie gotowym do eksploatacji (na potrzeby testowania urządzenia w laboratorium firmowym KSI nadano mu anglojęzyczną nazwę Transducer Protection Device)

 

Rysunek 2. Prototyp zderzeniochronu głowicy skanującej zamontowany w mikroskopie akustycznym EVO II firmy KSI

Działanie zderzeniochronu zostało zweryfikowane w praktyce z bardzo dobrym skutkiem, jako urządzenie chroniące głowicę mikroskopu akustycznego typu EVO II wykorzystywanego w laboratorium badawczym Instytutu (Rys. 2). Skuteczność zderzeniochronu potwierdzono także podczas wyrafinowanych testów eksploatacyjnych, bezpośrednio u producenta mikroskopów akustycznych (firma Kraemer Sonic Industry, Niemcy).

Zasada działania zderzeniochronu opiera się wykorzystaniu energii zderzenia ciał materialnych do uruchomienia mechanizmu, który usuwa jeden z obiektów uczestniczących w akcie zderzenia (w tym przypadku głowicy ultradźwiękowej) na bezpieczną odległość, unikając tym samym jego zniszczenia. Działanie jest automatyczne, nie wymaga dodatkowego zasilania bądź sterowania zewnętrznego i jest wyzwalane w chwili zetknięcia się elementu chronionego (np. głowicy pomiarowej) z przeszkodą. Kierunek wycofania elementu chronionego jest zawsze ten sam i pokrywa się z kierunkiem osi wzdłużnej zderzeniochronu. W przypadku ochrony wspomnianej głowicy ultradźwiękowej mikroskopu akustycznego, odległość wycofania wynosi ok. 10 mm i jest wystarczająca do uchronienia jej przed zniszczeniem na skutek zderzenia z masywnym obiektem (próbką). Masa zderzeniochronu wraz z zamontowaną głowicą skanującą i uchwytem mocującym (Rys. 1) wynosi ok. 0.5 kg.

Wszystkie elementy urządzenia wykonane są z materiałów odpornych na korozję (stal typu 18-9), czyniąc go przystosowanym do pracy w warunkach środowiska wilgotnego.

Prezentowany zderzeniochron jest wyposażony w elementy regulujące jego parametry działania (dystans wycofania, czułość reakcji, zakres przenoszonych obciążeń), a zamontowany na ruchomym elemencie konstrukcyjnym wytrzymuje przeciążenie do 3g. Przywrócenie stanu roboczego po zaistniałej kolizji jest bardzo łatwe i wymaga kilku-sekundowej operacji nastawiania dokonywanej przez operatora bez konieczności demontażu głowicy. Nie jest przy tym wymagana dodatkowa regulacja ustawień, gdyż pozycja głowicy skanującej wraca do stanu wyjściowego (sprzed zderzenia) z dokładnością sięgającą 10 um w każdym możliwym kierunku jej ruchu.

Urządzeniami najbardziej zbliżonymi - w znaczeniu funkcjonalności - do prezentowanego zderzeniochronu głowicy skanującej są zaawansowane (zatem drogie, wymagające zasilania i bardziej zaawansowanego oprzyrządowania) systemy antykolizyjne stosowane w motoryzacji, lotnictwie, transporcie.

Możliwe zastosowania obejmują także inne typy mikroskopów skanujących. Prezentowane rozwiązanie konstrukcyjne nie cechuje się uniwersalnością zastosowań, jednakże po odpowiedniej modyfikacji uwzględniającej specyfikę zastosowania, może być stosowane także w innych typach skanerów, np, lakierniczych, poligraficznych, itp. Obszarem potencjalnego zastosowania zderzeniochronu są konstrukcje/urządzenia, w których określone elementy powinny być szczególnie chronione przed zniszczeniem na skutek kolizji z innymi ciałami. Określenie "szczególnie chronione" odnosi się do tych części, które podczas zderzenia nie powinny ulec zniszczeniu ze względu na znaczenie/koszt. W każdym określonym przypadku zastosowania zderzeniochronu głowicy skanującej wymagana jest odpowiednia jego regulacja, stosownie do zdefiniowanych warunków pracy.

 

 

Bibliografia

Jan Bonarski i Krzysztof Gajda: Wniosek patentowy # BPP/4331/2012.