‫כיצד יש לבדוק את כוחו של קפיץ?‬ ‫ירון רוזנברג‪ ,‬מנהל טכני‪ ,‬חברת ר‪.‬ב‪.‬מ‪ .‬בע"מ בקרה ומיכון‬ ‫קפיצי מתכת משמשים למיגוון רחב של שימושים תעשייתיים‪ .‬לעיתים נדרש למדוד את‬ ‫כוחו של קפיץ‪ ,‬כדי‪:‬‬ ‫‪ .1‬להשיג מידע חסר אודות הקפיץ‪.‬‬ ‫‪ .2‬לבדוק את איכות הקפיץ ואת עמידותו במפרטי ייצור‪. QC -‬‬ ‫‪ .3‬לחקור את הקפיץ לצורך ‪.reverse engineering‬‬ ‫‪ .4‬לבצע אחזקה ‪ -‬לבדוק קפיצים במתקנים קיימים‪.‬‬ ‫מדידת כוחות של קפיצים הינה אחת מהמדידות החשובות שיש לבצע לצורך קביעת‬ ‫איכות הקפיץ‪ .‬אמנם כל הקפיצים מתוכננים כך שיהיה בהם כוח מסוים בגובה מוגדר‪ ,‬אך‬ ‫עדיין יש הכרח לאמת את החישובים‪ ,‬במיוחד את ערכי הייצור‪ ,‬על‪-‬ידי מדידת כוחות‪.‬‬ ‫מעשית אנו מגדירים בקפיץ ‪ 2‬נקודות בדיקה‪:‬‬ ‫‪ .1‬עמדת מנוחה‪ :‬בה הקפיץ מצוי במצב של שווי משקל ומסומן ב‪.H1 -‬‬ ‫‪ .2‬עמדת הפעלה‪ :‬בה הקפיץ מצוי במצב דחיסה ומסומן כ‪.H2 -‬‬ ‫הטולראנס של הכוחות שנמדדו בנקודת הדחיסה ‪ H2‬לעומת המצב ההתחלתי ‪ H1‬אמור‬ ‫להיות ‪ ± 10%‬בקפיץ סטנדרטי לעומת המפרט‪.‬‬ ‫בקפיצי‪-‬דיוק הטולרנס הנדרש הוא ‪.± 5%‬‬ ‫מספר גורמים משפיעים על איכות המדידה‪:‬‬ ‫‬‫‬‫‪-‬‬ ‫‪-‬‬ ‫מרכוז הסליל‪ :‬הציר של הקפיץ חייב להיות ממורכז‪.‬‬ ‫הגיאומטריה של ריבוע פני‪-‬משטח הנשיאה‪ :‬חזרתיות טובה במיוחד תתקבל‬ ‫בקפיץ שפני השטח שלו הינם שטוחים והפיתול האחרון הינו סמוך לקצה‪.‬‬ ‫גובה‪/‬קוטר‪ :‬קפיץ "רזה" יהיה בעל נטיה להתכופף בזמן הפעלת כוח‬ ‫הדחיסה‪ .‬במקרה כזה יש צורך להתקין מוביל לשמירת הקפיץ במצב אנכי‪.‬‬ ‫בדר"כ משתמשים בפינים או בגלילים כמוביל פנימי )בהתאם לקוטר הקפיץ(‪.‬‬ ‫יש להקפיד שהמוביל יותקן בצורה כזו שבה החיכוך של הקפיץ על המוט בזמן‬ ‫הדחיסה יהיה מינימלי וקבוע‪.‬‬ ‫המתח הפנימי‪ :‬קפיצים מסוימים מחושבים במגבלה של רמת המתח הפנימי‬ ‫המותר‪ .‬במקרה כזה‪ ,‬בזמן מבחן הדחיסה הראשון‪ ,‬המתכת עובדת באזור‬ ‫הפלסטי והקפיץ מתרפה מעט‪ .‬הערכים המושגים בזמן המבחן הראשון יהיו‬ ‫גבוהים יותר מאלה שיושגו במבחן ה‪ 3-‬וה‪ .4-‬בדר"כ מבקשים לבצע סט של‬ ‫העמסות על הקפיץ )בדר"כ ‪ (5‬לפני שמבצעים מדידות‪ ,‬כדי למנוע סטיות אלה‪.‬‬ ‫מאפיינים של מכשיר לבדיקת קפיץ‪:‬‬ ‫‪-‬‬ ‫גיאומטריה של המשטחים ביניהם מונח הקפיץ הנבדק‪ :‬אלה חייבים להיות‬ ‫שטוחים וללא פגמים נראים לעין; ‪ 2‬המשטחים חייבים להיות מקבילים לחלוטין‬ ‫לכל אורך מהלת הבדיקה‪.‬‬ ‫‬‫‪-‬‬ ‫‪-‬‬ ‫רזולוציה של הסנסור‪ :‬המאפיינים של סנסורי הכוח והמרחק )רזולוציה‪ ,‬דיוק(‬ ‫הינם מרכיבי מפתח‪ .‬לגבי סנסור הכוח‪ ,‬הדיוק הנדרש צריך להיות לפחות‬ ‫‪ 0.1%‬מתחום המדידה והרזולוציה טובה יותר מ‪.1/1000 -‬‬ ‫לגבי סנסור המרחק‪ ,‬ניתן להסתפק ברזולציה של ‪ 0.01‬לגבי קפיצים‬ ‫סטנדרטים קטנים או לגבי קפיצים עם העמסות נמוכות‪ .‬יש לשים לב במיוחד‬ ‫לדיוק של סנסור המרחק במקרה של קפיצים גדולים או קפיצים בעלי כח גבוה‪.‬‬ ‫במקרה כזה שגיאה קטנה במדידת המרחק יכולה לגרום לפיזור תוצאות גדול‬ ‫במדידות הכח‪.‬‬ ‫מתקן הבדיקה חייב להיות מתוכנן בצורה כזו שיכלול מובילים לכל אורכו על‪-‬‬ ‫מנת שלא יתעוות בעת הפעלת כח על הקפיץ‪.‬‬ ‫שאלות נפוצות לגבי מדידת הקפיץ‪:‬‬ ‫מהו הפיצוי של תא הכח )‪?(load cell compensation‬‬ ‫מונח זה מתייחס לביצוע אשר מתקן את השגיאה של מדידת‪-‬המרחק‪ ,‬עקב הסטיה של‬ ‫המסגרת מצד אחד‪ ,‬והעיוות של הסנסור מצד שני‪ .‬אם משתמשים במתקן בדיקה קשיח‬ ‫בעל מובילים‪ ,‬הם יצמצמו מאד את העיוות‪ .‬ניתן לצמצם שגיאה זו על‪-‬ידי שימוש בתא‪-‬כוח‬ ‫מתוכנן היטב‪,‬המותאם לכוחות המוכננים להמדד‪ ,‬עם שגיאה כוללת של פחות מ‪0.005%-‬‬ ‫בעומס מקסימלי בתחום המדידה המתוכנן‪.‬‬ ‫לדוגמא‪ :‬לא ניתן לבדוק קפיץ המתוכנן לתחום מדידה של ‪ Kgf 10‬באמצעות תא‪-‬כוח בעל‬ ‫תחום מדידה של ‪ .Kgf 100‬חשוב לשמור על "כלל אצבע" שבו המדידה חייבת להמצא‬ ‫בתחום שמעל ‪ 10%‬מתחום המדידה של תא הכוח‪.‬‬ ‫האם עלינו להשתמש במעצורי‪/‬מפסקי מיקום כדי להגדיר את הגבהים ‪? H1, H2‬‬ ‫קיים קושי בהתאמת מיקום המעצורים‪ .‬המעצורים הינם אביזרים מכניים המתוקנים מכנית‬ ‫במתקן העגינה של הקפיץ הנמדד‪ .‬שימוש במעצורים‪/‬מפסקים מחיב שינוי במיקום‬ ‫בהתאם לקפיץ הנבדק‪.‬‬ ‫חשוב לזכור‪ :‬כאשר משתמשים במעצורים‪/‬מפסקי מיקום קיימת סבירות גבוהה של קבלת‬ ‫תוצאות שונות בבדיקת קפיץ זהה על‪-‬ידי מפעילים שונים‪.‬‬ ‫שימוש בסנסור אלקטרוני מתאים למדידת מרחק ימנע טעויות במדידה או קבלת תוצאות‬ ‫שונות על‪-‬ידי מפעילים שונים‪.‬‬ ‫כיצד למדוד גובה חופשי?‬ ‫כדי למדוד את הגובה החופשי של קפיץ בדרך אמינה וחזרתית‪ ,‬אנו מגדירים כוח מינימלי‬ ‫בו אנו נוכל לבצע מדידת גובה חופשי של הקפיץ מבלי להעמיס את הקפיץ‪ ,‬דבר שיגרום‬ ‫לקבלת גובה חופשי שגוי‪.‬‬ ‫כדי למנוע בעיות הנובעות מרעש או ממדידה בסנסור לא מתאים‪ ,‬מומלץ לקבוע כוח שהוא‬ ‫לפחות פי ‪ 3‬מהרזולוציה של הסנסור‬