Wybór maszyny pomiarowej w produkcji jednostkowej

TECHNOLOGIE I URZĄDZENIA
Wybór maszyny pomiarowej
w produkcji jednostkowej
PIOTR KULIG*
Wybór odpowiedniej maszyny pomiarowej dla kontroli pojedynczych
elementów często niesie ze sobą sporo wątpliwości i niejasności, które
mogą spowodować, iż nie będzie możliwe wykorzystanie wszystkich
możliwości oferowanych przez wybrany produkt lub też nie będą dostępne przydatne i niekiedy ułatwiające proces kontroli narzędzia.
Głównymi czynnikami w doborze rozwiązań metrologicznych są charakterystyka mierzonych detali, ich ilość oraz
gabaryty, a przede wszystkim wymagana
dokładność inspekcji. Na rynku współrzędnościowych maszyn pomiarowych
obecnych jest wiele bardzo zróżnicowanych rozwiązań, od stacjonarnych
współrzędnościowych maszyn pomiarowych, poprzez maszyny przenośne, aż
do systemów multisensorycznych (wykorzystujących metody stykowe, laserowe oraz optyczne w trakcie jednej sesji
pomiarowej).
Biorąc pod uwagę charakterystykę
pomiarów w produkcji jednostkowej,
podstawowy podział powinien rozróżniać maszyny sterowane ręcznie oraz
numerycznie – CNC.
Wiele zalet płynących ze zautomatyzowania pomiarów, poprzez wykorzystanie technologii komputerowego sterowania numerycznego, można
docenić zwłaszcza w trakcie pomiarów
seryjnych. W przypadku kontroli pojedynczej sztuki zalety te nie są wyraźnie
dostrzegane, nie dyskwalifikuje to jednak tego rozwiązania. Jednakże maszyny te, ze względu na bardziej skomplikowaną budowę, są przeważnie dużo
droższe od ich odpowiedników sterowanych manualnie.
Dodatkowe oprzyrządowanie, takie
jak głowice pomiarowe, też odgrywa
dużą rolę w cenie, jaką musimy zapłacić za wybrane rozwiązanie. W sytuacji
wyboru maszyny sterowanej ręcznie nie
ma konieczności inwestowania w pięcioosiową głowicę zmotoryzowaną, ręcznie
przestawiana także pozwoli na uzyskanie
odpowiedniej indeksacji przy niższym
nakładzie środków finansowych.
Czas kontroli pierwszej sztuki na
maszynie CNC w porównaniu z maszyną manualną nie różni się znacząco,
ponieważ w praktyce większość planów
pomiarowych w wersji CNC jest pisanych poprzez pomiar pierwszego detalu (nie jest to jednak zasada, niektóre
z dostępnych oprogramowań pomiarowych umożliwiają napisanie i zasymulowanie planu pomiarowego bez mierzenia konkretnego detalu).
Często rozpatrywanym rozwiązaniem dla poruszanych w tym artykule
zagadnień są systemy przenośne, które
można podzielić na dwie podstawowe
grupy: systemy dedykowane do pomiarów stykowych, np. ramiona pomiarowe,
albo systemy bezstykowe, np. skanery
laserowe lub światła białego (fotogrametryczne).
Coraz częściej jednak można zauważyć połączenie tych rozwiązań, na
przykład współrzędnościowe ramiona pomiarowe posiadające zintegrowane skanery laserowe czy też możliwość
zastosowania w systemach optycznych
pomiaru stykowego za pomocą różnego rodzaju sond i trzpieni. Powstały też
systemy hybrydowe, w których pozycja
końcówki pomiarowej wyznaczana jest
przez system optyczny (kamery CCD
– przykładem takiego rozwiązania jest
system METRONOR).
Niepodważalną zaletą systemów
przenośnych, oczywiście poza mobilnością, jest możliwość pomiaru w warunkach produkcyjnych. Urządzenia te
nie mają tak restrykcyjnych wymogów
— 40 —
dotyczących środowiska pracy, jak maszyny stacjonarne przeznaczone do pracy w laboratoriach, co jest szczególnie
ważne w przypadku, gdy mamy do czynienia z kontrolą elementów wielkogabarytowych – ich kontrola może odbyć
się bezpośrednio na stole, obrabiarce lub
w trakcie ich montażu.
Biorąc pod uwagę, iż transport oraz
czas poświęcony na mocowanie dużych
elementów w laboratorium niejednokrotnie niesie za sobą duże koszty, systemy przenośne znajdują coraz częstsze
zastosowanie.
Niepewność pomiarowa w przypadku systemów przenośnych jest niestety jeszcze dużo większa (kilkadziesiąt
mikronów) niż w maszynach stacjonarnych (tutaj mamy do czynienia zazwyczaj z kilkoma mikronami); zjawisko to na szczęście staje się coraz mniej
zauważalne, systemy mobile są coraz
dokładniejsze.
Oprogramowanie pomiarowe, tak
jak w przypadku maszyn, powinno być
dobierane głównie w oparciu o specyfikę mierzonych detali (jest to zagadnienie równie rozległe, co dobór samej
maszyny).
Na potrzeby tej publikacji zaznaczę
tylko, że producenci oprogramowania
pomiarowego starają się stworzyć produkt jak najbardziej uniwersalny, dlatego można zainwestować w taki program,
który będzie obsługiwał zarówno maszyny CNC, jak i sterowane ręcznie (w tym
także niektóre systemy przenośne).
Podsumowując:
– liczba jednakowych detali poddawanych kontroli przeważnie wpływa na
wybór sterowania maszyną (CNC lub
manualny),
– tolerancje i warunki, w jakich musimy dokonać inspekcji, wpływają na
wybór pomiędzy maszyną stacjonarną a mobilną.

*OBERON 3D
styczeń-luty 2011 r.