Trzpienie pomiarowe do sond CNC i czujników 3D - co warto wiedzieć?

Trzpień pomiarowy jest niewielkim, ale bardzo istotnym elementem układu pomiarowego. To właśnie jego końcówka ma bezpośredni kontakt z detalem, dlatego odpowiedni dobór średnicy kulki, długości trzpienia, materiału oraz gwintu ma znaczenie dla dokładności i powtarzalności pomiaru.

Dotyczy to zarówno ręcznych czujników 3D stosowanych na frezarkach i centrach obróbczych, jak również automatycznych sond pomiarowych CNC takich producentów jak Renishaw czy BLUM.

W ofercie DARMET dostępne są wymienne końcówki i trzpienie pomiarowe, które mogą stanowić alternatywę dla oryginalnych części producentów systemów pomiarowych. W wielu przypadkach możliwe jest dobranie zamiennika na podstawie gwintu, średnicy kulki, długości całkowitej oraz efektywnej długości roboczej EWL.

Trzpień pomiarowy to mały element, który ma duży wpływ na pomiar

W sondzie pomiarowej to właśnie trzpień jest elementem, który styka się z powierzchnią detalu. Po kontakcie układ pomiarowy rejestruje punkt i wykorzystuje jego współrzędne do określenia położenia, wymiaru lub geometrii mierzonego elementu.

Dlatego przy wyborze trzpienia warto zwrócić uwagę nie tylko na to, czy da się go wkręcić do sondy. Istotna jest również jego sztywność, długość, średnica kulki, materiał trzonu oraz geometria części pomiarowej.

Czujnik 3D a sonda pomiarowa CNC - jaka jest różnica?

Choć w obu przypadkach używana jest końcówka mająca kontakt z detalem, czujnik 3D i sonda pomiarowa CNC nie są tym samym urządzeniem.

Czujnik 3D

Czujniki 3D są najczęściej wykorzystywane przez operatora obrabiarki do ustawienia detalu, znalezienia krawędzi, osi otworu, środka elementu lub wyznaczenia punktu zerowego.

W wielu popularnych konstrukcjach stosowane są wymienne końcówki z gwintem M3.

Sonda pomiarowa CNC

Sonda CNC jest częścią zautomatyzowanego systemu pomiarowego obrabiarki. Może służyć do automatycznego bazowania detalu, kontroli jego wymiarów podczas procesu produkcyjnego, wykrywania przesunięcia elementu lub wykonywania cykli pomiarowych.

W sondach obrabiarkowych bardzo często spotykane są trzpienie z gwintem M4, między innymi w wielu rozwiązaniach Renishaw i BLUM.

Jak dobrać trzpień pomiarowy do sondy lub czujnika 3D?

Przed zakupem warto porównać kilka podstawowych parametrów.

gwint mocujący np. M2, M3, M4 lub M5,
średnicę kulki pomiarowej,
długość całkowitą trzpienia,
efektywną długość roboczą EWL,
średnicę trzonu,
materiał trzonu np. stal, ceramika lub włókno węglowe,
materiał kulki np. rubin lub stal,
model sondy lub numer katalogowy dotychczasowego trzpienia.

Jeżeli znany jest numer katalogowy oryginalnego trzpienia, dobór zamiennika jest zazwyczaj znacznie prostszy.

Końcówki pomiarowe DARMET do czujników 3D

Do popularnych czujników 3D można zastosować wymienne końcówki DARMET, w tym krótkie trzpienie z gwintem M3 i kulkami wykonanymi ze stali, rubinu lub innych materiałów stosowanych w technice pomiarowej.

Produkt DARMET	Gwint	Kulka	Materiał
Krótki trzpień pomiarowy DARMET Ø4 mm	M3	Ø4 mm	stal
Krótki trzpień pomiarowy DARMET Ø4 mm z kulką rubinową	M3	Ø4 mm	rubin
Krótki ceramiczny trzpień pomiarowy DARMET Ø3 mm	do czujników 3D	Ø3 mm	ceramika

Trzpienie DARMET jako zamienniki Renishaw

Dużą grupę stanowią proste trzpienie pomiarowe z gwintem M4, ceramicznym trzonem i rubinową kulką. Ich parametry odpowiadają popularnym trzpieniom stosowanym w systemach pomiarowych Renishaw.

DARMET	Zamiennik Renishaw	Kulka	Długość	EWL
DARMET M4 Ø4 × 50	A-5003-0233	Ø4 mm	50 mm	33,5 mm
DARMET M4 Ø5 × 50	A-5003-0235	Ø5 mm	50 mm	33,5 mm
DARMET M4 Ø5 × 75	A-5003-0236	Ø5 mm	75 mm	58,5 mm
DARMET M4 Ø5 × 100	A-5000-9761	Ø5 mm	100 mm	83,5 mm
DARMET M4 Ø6 × 75	A-5003-2764	Ø6 mm	75 mm	63,5 mm
DARMET M4 Ø6 × 50	A-5000-3709	Ø6 mm	50 mm	38,5 mm
DARMET M4 Ø6 × 100	A-5000-3712	Ø6 mm	100 mm	88,5 mm
DARMET M4 Ø6 × 150	A-5000-8156	Ø6 mm	150 mm	135 mm

Uwaga: numer oryginalnego produktu jest bardzo dobrym punktem wyjścia przy doborze, jednak przed wymianą zawsze należy porównać także gwint, średnicę kulki, długość i geometrię trzpienia.

Dodatkowe trzpienie DARMET M3 - zamienniki popularnych końcówek Renishaw

Oferta DARMET może zostać rozszerzona również o kolejne proste trzpienie z gwintem M3. Szczególnie interesujące są wersje z ceramicznym trzonem i rubinową kulką.

Produkt DARMET	Odpowiednik Renishaw	Kulka	L	EWL
DARMET M3-0067	Renishaw A-5003-0067	Ø3 mm, rubin	50 mm	43,7 mm
DARMET M3-0068	Renishaw A-5003-0068	Ø4 mm, rubin	50 mm	46 mm
DARMET M3-0069	Renishaw A-5003-0069	Ø5 mm, rubin	50 mm	50 mm

Trzpienie DARMET jako zamienniki BLUM

Drugą ważną grupą są trzpienie przeznaczone do popularnych sond obrabiarkowych BLUM.

Produkt DARMET	Zamiennik BLUM	Średnica kulki	Długość DARMET
DARMET M4 Ø4 × 52	143414	Ø4 mm	52 mm
DARMET M4 Ø6 × 53	143416	Ø6 mm	53 mm
DARMET M4 Ø6 × 103	143428	Ø6 mm	103 mm
DARMET M4 Ø4 × 52	143746	Ø4 mm	52 mm
DARMET M4 Ø6 × 53	143748	Ø6 mm	53 mm
DARMET M4 Ø6 × 103	143760	Ø6 mm	103 mm

DARMET - trzpienie M2, M3, M4 i M5

Gama trzpieni pomiarowych DARMET nie musi ograniczać się wyłącznie do najpopularniejszych zamienników M3 i M4. Dostępne są również konfiguracje z gwintami M2, M3, M4 oraz M5.

Pozwala to dobrać trzpień zarówno do sond obrabiarkowych, jak również do innych systemów pomiarowych i maszyn współrzędnościowych.

W zależności od konfiguracji dostępne mogą być:

kulki o średnicach od bardzo małych końcówek pomiarowych do dużych kulek pomiarowych,
trzony ze stali nierdzewnej, węglika spiekanego, ceramiki i włókna węglowego,
różne długości całkowite i długości robocze,
przedłużki M2, M3, M4 i M5,
adaptery pomiędzy różnymi standardami gwintów,
trzpienie proste oraz bardziej rozbudowane konfiguracje pomiarowe.

Ceramiczny trzpień i rubinowa kulka, dlaczego to popularne połączenie?

W wielu wysokiej jakości trzpieniach pomiarowych stosowane jest połączenie ceramicznego trzonu i syntetycznej kulki rubinowej.

Ceramika pozwala uzyskać sztywny i stosunkowo lekki trzon, co jest szczególnie istotne przy dłuższych trzpieniach. Mniejsza masa ogranicza obciążenie mechanizmu sondy, a odpowiednia sztywność pomaga ograniczyć ugięcie podczas kontaktu z detalem.

Rubin jest natomiast materiałem bardzo twardym i odpornym na zużycie. Dzięki możliwości uzyskania bardzo dobrej kulistości jest powszechnie stosowany w precyzyjnych końcówkach pomiarowych.

Stal, węglik, ceramika czy włókno węglowe?

Materiał trzonu należy dopasować przede wszystkim do długości trzpienia i wymagań konkretnego pomiaru.

Stal nierdzewna

Dobrze sprawdza się w krótszych trzpieniach. Zapewnia wysoką sztywność i prostą, trwałą konstrukcję.

Węglik spiekany

Jest bardzo sztywny i dobrze sprawdza się przy stosunkowo niewielkich średnicach trzonu. Stosowany jest przede wszystkim tam, gdzie istotne jest ograniczenie ugięcia.

Ceramika

Łączy niewielką masę z wysoką sztywnością, dlatego jest często stosowana w dłuższych trzpieniach do sond obrabiarkowych.

Włókno węglowe

Jest szczególnie interesujące w bardzo długich konfiguracjach, w których ograniczenie masy trzpienia ma duże znaczenie.

Co oznacza EWL - efektywna długość robocza trzpienia?

Przy porównywaniu trzpieni często pojawia się parametr EWL (Effective Working Length), czyli efektywna długość robocza.

Nie jest to zawsze to samo co całkowita długość trzpienia. EWL określa praktyczny zasięg pomiarowy wynikający z geometrii kulki oraz trzonu.

Przykładowo dwa trzpienie mogą mieć identyczną długość całkowitą 50 mm, ale różne średnice kulek i trzonów, a w konsekwencji inną efektywną długość roboczą.

Dlatego przy doborze zamiennika warto porównywać nie tylko L, ale również EWL.

Czy większa kulka pomiarowa jest lepsza?

Nie istnieje jedna średnica odpowiednia do każdego zastosowania.

Większa kulka może ułatwić pomiar dużych powierzchni, a dzięki większej średnicy może również umożliwiać zastosowanie grubszego i sztywniejszego trzonu.

Mniejsza kulka pozwala natomiast dotrzeć do niewielkich otworów, rowków i bardziej złożonych elementów geometrycznych.

Najważniejsze jest więc dopasowanie średnicy kulki do mierzonej cechy i wymaganej geometrii pomiaru.

Jak dobrać zamiennik trzpienia Renishaw?

Najprostsza sytuacja występuje wtedy, gdy na dotychczasowym trzpieniu lub w dokumentacji sondy znajduje się numer katalogowy Renishaw.

Przykładowo:

A-5003-0233 → DARMET M4, Ø4 mm, L50 mm,
A-5003-0235 → DARMET M4, Ø5 mm, L50 mm,
A-5003-0236 → DARMET M4, Ø5 mm, L75 mm,
A-5003-2764 → DARMET M4, Ø6 mm, L75 mm,
A-5000-3709 → DARMET M4, Ø6 mm, L50 mm,
A-5000-3712 → DARMET M4, Ø6 mm, L100 mm,
A-5000-8156 → DARMET M4, Ø6 mm, L150 mm.

Po znalezieniu odpowiedniego numeru należy dodatkowo sprawdzić gwint, średnicę kulki, długość całkowitą oraz EWL.

Jak dobrać zamiennik trzpienia BLUM?

W przypadku systemów BLUM również najlepiej rozpocząć od numeru katalogowego oryginalnego trzpienia.

W ofercie DARMET znajdują się między innymi zamienniki: 143414, 143416, 143428, 143746, 143748 oraz 143760.

Przed zamówieniem warto sprawdzić konkretny model sondy oraz geometrię obecnie zastosowanego trzpienia.

Czy po wymianie trzpienia należy skalibrować sondę?

Po wymianie trzpienia, szczególnie gdy zmienia się jego długość, średnica kulki lub geometria, należy przeprowadzić procedurę ustawienia lub kalibracji zgodną z instrukcją producenta danego systemu pomiarowego.

Dotyczy to zwłaszcza automatycznych sond CNC, ponieważ sterowanie obrabiarki wykorzystuje zapisane parametry układu pomiarowego podczas wykonywania cykli.

Na co zwrócić uwagę przy zakupie trzpienia pomiarowego?

Dobrej jakości trzpień powinien zapewniać między innymi:

dobrą kulistość końcówki pomiarowej,
prawidłowe osiowanie kulki względem trzonu,
wysoką sztywność trzonu,
precyzyjnie wykonany gwint,
trwałe połączenie kulki z trzpieniem,
powtarzalność parametrów geometrycznych.

W przypadku pomiarów wykonywanych bezpośrednio na obrabiarce jakość trzpienia ma znaczenie nie tylko dla samej dokładności, ale również dla stabilności całego procesu produkcyjnego.

Trzpienie pomiarowe DARMET, czyli alternatywa dla drogich końcówek

Dobrze dobrany trzpień DARMET może stanowić wysokiej jakości zamiennik popularnych końcówek stosowanych w sondach Renishaw, BLUM oraz innych systemach pomiarowych.

Najważniejsze jest dokładne porównanie parametrów technicznych. W przypadku wątpliwości warto podać numer katalogowy dotychczas używanego trzpienia, model sondy oraz wymagane wymiary.

Najczęściej zadawane pytania

Czy trzpień DARMET może zastąpić oryginalny trzpień Renishaw?

Tak, jeżeli wybrany model odpowiada wymaganym parametrom oryginalnego trzpienia i przede wszystkim gwintowi, średnicy kulki, długości całkowitej, EWL oraz geometrii. Dla wielu popularnych numerów Renishaw dostępne są bezpośrednio dobrane zamienniki DARMET.

Czy trzpienie DARMET pasują do sond BLUM?

W ofercie znajdują się modele przygotowane jako zamienniki konkretnych numerów BLUM, między innymi 143414, 143416, 143428, 143746, 143748 i 143760. Przed zakupem należy sprawdzić numer stosowanego trzpienia i model sondy.

Jaki gwint stosowany jest w trzpieniach pomiarowych?

W zależności od systemu można spotkać między innymi M2, M3, M4 i M5. W czujnikach 3D często spotykany jest M3, natomiast w wielu sondach obrabiarkowych popularny jest M4.

Co oznacza EWL?

EWL to efektywna długość robocza trzpienia. Parametr określa użyteczny zasięg końcówki pomiarowej i jest jednym z kluczowych parametrów przy doborze zamiennika.

Rubin czy stal - jaką kulkę wybrać?

Rubin jest bardzo twardy i odporny na zużycie, dlatego jest jednym z najczęściej stosowanych materiałów w precyzyjnych trzpieniach pomiarowych. Stal może być natomiast stosowana w prostszych lub specyficznych konstrukcjach końcówek.

Czy po wymianie trzpienia trzeba ponownie ustawić sondę?

Po zmianie trzpienia zaleca się wykonanie procedury kalibracji lub ustawienia przewidzianej przez producenta sondy, szczególnie jeśli zmieniła się długość lub średnica kulki.

Informacja: nazwy Renishaw, BLUM, HAIMER oraz numery katalogowe produktów zostały użyte wyłącznie w celu identyfikacji kompatybilności i ułatwienia doboru zamiennika. DARMET nie sugeruje, że produkty oznaczone jako zamienniki są produktami wymienionych producentów.