Корзина
23 отзыва
E-MAIL: marketing@theseuslab.cz
+375 17 2374211
Координатно-измерительные машины – текущее состояние отрасли их будущее

Координатно-измерительные машины – текущее состояние отрасли их будущее

Координатно-измерительные машины – текущее состояние отрасли их будущее
КИМ и далее будут играть важную роль при производстве высокоточных деталей производства деталей небольших цехах, при аудитах, особенно в критических медицинских и аэрокосмических отраслях.

12.06.18

Координатно-измерительные машины (КИМ) уже достаточно долго применяются в различных производственных процессах, первые коммерческие образцы были представлены компаниями DEA и Ferranti еще в начале 1960-х годов. Первые модели КИМ управлялись вручную и оснащались достаточно грубыми измерительными сенсорами. В конечном счёте КИМ эволюционировали до контролируемых компьютером устройств с ЧПУ и  датчиками касания. 

Родоначальницей КИМ с датчиками касания была компания Renishaw, основанная в 1973 после патентования датчика касания ее соучредителем во время работы в компании Rolls Royce. В настоящее время КИМ применяются по всему миру. Их можно увидеть практически в каждой компании, специализирующейся на точном  производстве. При этом данные машины являются центральным элементом большинства процессов контроля качества.

КИМ – это очень гибкое измерительное устройство, возможности которого ограничиваются только физическими размерами, характеристиками системы зондирования и классом точности. За последние десятилетия КИМ стали быстрее, точнее и дешевле. Последние разработки в области построения данных позволили создать более жесткие, легкие термокомпенсированные конструкции, что предоставило возможность применения КИМ вне лабораторий с контролируемой температурной средой. Усовершенствование сканирующих зондов, включая новейшую 5-осевую технологию Renishaw 5, позволило применять КИМ для измерения геометрии критических деталей, таких как компоненты силовой передачи. Применение КИМ обеспечивает более высокую гибкость измерений и предоставляет больший объем измерительной информации по сравнению с традиционными методами измерений.

 

 

Новейшая КИМ Bridge от Hexagon Manufacturing Intelligence.

 

Количество установленных по всему миру машин по разным оценкам приближается к 150 000 единиц. Типовая конструкция КИМ с воздушными подшипниками практически не подвержена износу. Она может быть легко модернизирована посредством применения новых электронных узлов и программного обеспечения, что продлевает срок эксплуатации машины еще на 10 лет. Как следствие многие КИМ применяются в области точного производства уже более 30 лет, при этом рамы большинства из них прошли ни одну модернизацию.

КИМ также стали источником большого разочарования для инженеров-технологов и менеджеров, поскольку они слишком часто являются узким местом в производственном цикле. Обычно для работы с КИМ требуется высококвалифицированный программист, который в большинстве малых и средних компаний также является и оператором КИМ. Призывы уничтожить все КИМ, которые мы можем слышать от многих менеджеров заводов, вероятнее всего, в большей мере связаны с разочарованием от процесса программирования КИМ и измерений в проблемных местах, чем с функциональностью и качеством получаемых с помощью КИМ измерительных данных.

За последнее десятилетие появилось много предположений, связанных с окончанием эры координатно-измерительных машин, но какую альтернативу может предложить рынок? КИМ являются доступными, надежными, обеспечивают высокую повторяемость и точность измерений. Любая замещающая технология должна обладать всеми этими и многими другими характеристиками.

В переносе машин из лаборатории по контролю качества в точку производства нет ничего нового; основоположники создания гибких производственных модулей, такие как GE, делали это еще в начале 90-х. В те дни КИМ размещалась в защитном корпусе с кондиционируемыми условиями, при этом оператор осуществлял загрузку и выгрузку деталей через открывающиеся двери. Применение защитного корпуса для обеспечения определенных условий работы КИМ является обычным явлением и сегодня.
 
 

КИМ Zeiss Duramax с консольной конструкцией с механическими подшипниками для расположения в цеху.

 

В попытках создать нечувствительное к температуре устройство появились КИМ, защищенные от неблагоприятных производственных условий, в которых воздушные подшипники были заменены на опоры качения, а конструкция изготовлена из чугуна либо бетонополимера. Гранит, обладающий естественной способностью поглощать влажность и расширяться, не является идеальным материалом для КИМ, предназначенных для эксплуатации в цехах. Машины, которые устанавливаются в цехах, должны были иметь малую занимаемую площадь, поэтому компании-производители КИМ вернулись к более ранней консольной конструкции, впервые разработанной Ferranti. Такая конструкция обладает минимальной занимаемой площадью и предлагает самый эффективный измерительный объем.

 

Усиление позиций оптических сканеров.

GOM робот с установленной измерительной системой оптического контроля.

 

КИМ также зарекомендовали себя в качестве эффективного носителя несенсорных измерительных зондов, таких как лазерные сканеры и оптические датчики. Поэтому многие поставщики предлагают решения в комплекте с несколькими датчиками и устройством для их автоматической смены. 

Растущий спрос на формирование цифровых массивов данных измеряемых объектов обуславливает возможность расширения применения не только тактильного сканирования, но и других технологий. Оптические сканеры с широкой областью обзора обладают существенными преимуществами, особенно при контроле листового металла и пластиковых деталей, поскольку они способны достаточно быстро оцифровывать геометрические параметры деталей с минимальным количеством перемещений датчика.

 

Многоосевой промышленный робот

 

Группа датчиков Faro Cobalt, установленных на 6 осевом роботе.

 

Промышленные роботы с большим количеством степеней свободы стали конкурентами традиционным КИМ, работающим в декартовой системе координат. Это произошло, поскольку они недорогие, защищены от неблагоприятных производственных условий, прочные и надежные носители для тяжелых оптических сканеров. Такие решения уже применяются при работе с автомобильным листовым железом и заменяют координатные измерительные машины во многих инновационно-ориентированных компаниях. Применение объектно-ориентрованного программирования и измерительного программного обеспечение в сочетании с роботом также значительно сократило сложность программирования устройства; характеристики точности КИМ перевешивают все мнимые либо фактические недостатки данного оборудования.

 

Портативная шарнирная рука

Портативные шарнирные руки с шестью степенями свободы и ручным управлением также оказали значительное влияние на количество КИМ за последнее десятилетие, ввиду их портативности, гибкости и высоким манипуляционным возможностям. В настоящее время все меньше производителей КИМ предлагают ручные КИМ, работающие в декартовой системе координат, так как рынок все больше смещается в сторону портативных шарнирных рук.

 

Измерения на станке

Измерение детали с помощью измерительной системы станка.

 

Активную конкуренцию КИМ также составляет растущее применение  зондирования на станках с ЧПУ, при таком подходе проверка деталей является частью цикла резки металла. Постоянно возрастающая точность металлорежущих станков в настоящее время находится на одном уровне с КИМ структурами, а преимущество использования КИМ в качестве независимого средства контроля, зачастую нивелируется достоинствами адаптивного управления в реальном времени и минимизации количества дефектных деталей при измерении непосредственно на станке.

 

Сравнительные измерения

Система Renishaw Equator, в основе которой лежит метод сравнительных измерений, создана для измерений в неидеальной среде. Это позволяет вернуться к более ранним принципам производственных измерений с применением эталонных деталей либо калибров на производственном участке, заменяя традиционные КИМ при мелком производстве. Недавно внедренная замкнутая обратная связь со станками с ЧПУ перемещает координатные измерения в цех производственных машин на территорию промышленности 4.0.

 

Консолидации индустрии

За последние десятилетия производство КИМ осталось лишь у нескольких крупным международных производителей. Единственным исключением является Китай, где по-прежнему существует «мелкосерийная промышленность», включающая множество региональных поставщиков КИМ, производящих от десятков до нескольких сотен единиц в год. Все китайские производители используют зонды, измерительные шкалы и программные компоненты из Европы и США с ограниченной индивидуализацией продукции. Следовательно, консолидация индустрии КИМ, которая произошла по всей Европе и США в 1990-х годах, в ближайшие годы будет наблюдаться и в  Китае. В настоящий момент ни один из китайских производителей КИМ не смог закрепиться на экспортных рынках. Возможно, это связано с тем, что единственным преимуществом китайских производителей является низкая стоимость рабочей силы при сборке КИМ и более высокая эффективность производства по сравнению с западными поставщиками, большинство из которых также перенесли производство в Китай. Недавнее сообщение Nikon Metrology, в котором сообщается об их уходе из сферы производства КИМ, может быть еще одним свидетельством того, что вытеснение мелких производителей КИМ еще не завершено.

По сравнению с КИМ промышленные роботы могут нести более высокую полезную нагрузку и обладают запястьем непрерывного действия; чтобы быть конкурентоспособными в перспективе более точные структуры КИМ должны быть оснащены запястьем непрерывного действия с возможностью установки тяжелых оптических сенсоров последнего поколения.
Никто не может спорить с точностью КИМ. КИМ по-прежнему могут играть значительную роль в решении перспективных задач, если смогут преодолеть сегодняшние ограничения в отношении установки датчиков следующего поколения. Применение сверхмощного запястья непрерывного действия на устройстве с тремя степенями свободы, работающем в декартовой системе координат обеспечивает более высокую точность и повторяемость по сравнению с роботом с 6 степенями свободы, что может раскрыть все преимущества оптических датчиков и значительно расширить область их применения.

 

Производственная компьютерная томография.

 

Количество измерительных задач, решаемых с применением компьютерной томографии, непрерывно возрастает.

 

Компьютерная томография (КТ) также начинает проникать и забирает часть рынка КИМ. Особенно часто КТ применяется  для сложных пластмассовых деталей и сложных изделий, изготовленных с использованием аддитивных технологий, несмотря на то, что цена данных систем в настоящее время значительно превышает стоимость КИМ.

КИМ и далее будут играть важную роль при производстве высокоточных деталей производства деталей небольших цехах, при аудитах, особенно в критических медицинских и аэрокосмических отраслях. И, безусловно, КИМ слишком глубоко внедрены в большинстве компаний, что не позволит полностью  отказаться от них в ближайшей перспективе...

Таким образом, развитие многих новых измерительных технологий будет оказывать дальнейшее влияние на рынок КИМ. Чтобы обеспечить  конкурентоспособность КИМ, производители должны внедрять более эффективное программного обеспечение для программирования, оснащать КИМ моторизованными высокопроизводительными запястьями, которые позволяют применять оптические датчики последнего поколения. 

КИМ и их роль в производственном процессе неизбежно будут меняться. Можно только предполагать как долго будут длиться данные изменения, и какую долю рынка будут занимать КИМ в ближайшие годы… Текущее нежелание отказаться от старых КИМ может указывать на то, что они будут активно применяться еще в течение нескольких десятилетий.
 

С координатно-измерительными машинами можете ознакомится на нашем сайте здесь →.

Предыдущие статьи
Контакты
  • Телефон:
    +375 (29) 640-41-26
    +375 (17) 237-42-11 доб. 418,
  • Контактное лицо:
    Дежурный специалист
  • Адрес:
    Pobřežní 249/46, Karlín, 186 00 Praha 8, Praha, Чехия
Карта
social-icon
Loading...