Kontrola, kalibrace a kompenzace souřadnicových měřicích strojů zařízením LaserTracer od společnosti Etalon

Maximalizace volumetrické přesnosti

Kontrola, kalibrování a kompenzování souřadnicových měřicích strojů se obvykle provádí pomocí kalibrační tyče s koulemi. K normalizovanému monitorování používá firma Audi zařízení od firmy Etalon sídlící v německém Braunschweigu. Tento systém přináší časovou úsporu a umožňuje podle potřeby dokonalou volumetrickou kompenzaci zařízení.

Nejistota měření souřadnicového měřicího stroje (SMS) by měla být pětkrát až desetkrát nižší než sledované tolerance, aby bylo možno provést kvalifikovaný odhad a řídit výrobní proces spolehlivě a ekonomicky efektivně. Zvláště u velkých SMS existuje nebezpečí, že dojde ke změnám geometrie v důsledku klesání základu, kolizí nebo stárnutí konstrukčních dílů stroje, takže je nutná opětovná kalibrace.

„Monitorování a kalibrace SMS z hlediska přesnosti měřicí techniky nabývá v posledních letech neustále na významu, v neposlední řadě i s ohledem na výrobní tolerance, které jsou čím dál menší", tvrdí Josef Mutsch, odpovědný za oblast zajišťování jakosti měřicí techniky u firmy Audi v Ingolstadtu. „Musíme být dnes kdykoli schopni rychle a přesně analyzovat geometrickou přesnost našich SMS, abychom dokázali vyrábět s dodržením požadovaných rozměrů. Především po kolizích je nezbytné okamžitě reagovat nebo u SMS, jejichž základ není zcela stabilizován, přikládáme velký význam neustálému ověřování kalibrace.“

Při zajišťování jakosti v ingolstadtském závodě Audi se používá větší počet dvousloupových CNC souřadnicových měřicích strojů a ručních SMS. U nich se může – dokonce bez nepředvídaných událostí v mezidobí -  stát pravidelná kontrola zatěžkávací zkouškou. Jakmile si Josef Mutsch v rámci oborového setkání specialistů všimnul zařízení LaserTracer firmy Etalon, rychle rozpoznal potenciál této nové technologie ve srovnání s kalibrační tyčí opatřenou koulemi, kterou doposud používala firma Audi. „Následovaly rozsáhlé série zkoušek a dílčí vývojové práce u firem Etalon a Zeiss.


Díky čilé výměně informací mezi účastníky projektu bylo možno pokračovat ve vývoji zařízení LaserTracer tak, aby se rozsah použití zařízení firmy Etalon rozšířil i na ruční SMS a aby bylo zaručeno plynulé předávání měřicích údajů na řídicí software SMS pomocí na míru navrženého rozhraní ", informuje Josef Mutsch.

Zařízení LaserTracer bylo vyvinuto ke kalibrování, kontrole a zvyšování přesnosti měřicích zařízení a obráběcích strojů. Hlavní součástí je laserový interferometr, který automaticky sleduje reflektor, a tím je schopen určovat geometrické odchylky s maximální přesností. Oproti tradičním měřicím přístrojům disponuje systém podle údajů výrobce díky patentované technologii ojedinělou přesností bodu otáčení. Koule s odchylkou tvaru v řádu nanometrů slouží jako optická reference interferometru. Tím se plně kompenzují mechanické nepřesnosti rotační a sklopné osy. K měření v prostoru SMS se zařízení několikrát napevno umístí bez speciálního vyrovnání. Místo nástroje/sondy se upne reflektor. V následném automatickém měřicím procesu sleduje systém dráhu pojezdu zařízení v celém pracovním prostoru a plynule snímá délkové změny s rozlišením v nanometrech.

Použitím systému LaserTracer se softwarem Trac-Check lze odchylku zařízení zjistit v souladu s normou ISO 10360-2 s přesností na zlomek mikrometru. Tak lze zjistit, zda měřicí zařízení odpovídá specifikacím, nebo zda je nutno provést servisní zásah. Jednoduché kompenzační hodnoty pro koeficient měřítka a pravoúhlost lze odvodit přímo z výsledků měření. Patentovaná technologie automatického vyrovnávání měřicího paprsku ve srovnání s kalibrační tyčí s koulemi zkracuje drasticky dobu měření; navíc je zařízení mnohem více uzpůsobeno pro přemisťování než kalibrační tyč s koulemi a nevyžaduje pro sestavení druhou osobu.

Začlenění zařízení LaserTracer do systému zajišťování jakosti u firmy Audi AG proběhlo v polovině roku 2013. Od té doby, co se používá místo kalibrační tyče s koulemi, dokázala firma Audi podle vlastních informací zkrátit dobu kontroly SMS na polovinu. „Všechna naše SMS procházejí turnusově kontrolou pomocí zařízení LaserTracer", vysvětluje Josef Mutsch. „Podle výsledků, získaných softwarem Trac-Check firmy Etalon, stanovujeme náš další postup.“


Pokud všechny naměřené hodnoty leží v toleranci, není nutný žádný zásah. Přesto navrhne systém příležitostně lineární a úhlovou korekci, čímž se SMS ještě více zpřesní. „Podle našich zkušeností lze geometrickou přesnost kalibrovaných SMS zvýšit ještě o dalších 15 procent, jestliže provedeme zkorigování nabízené systémem LaserTracer“, říká Josef Mutsch.

Naproti tomu je nutný neodkladný zásah, jestliže SMS pracuje mimo toleranci. Tehdy se pomocí softwaru Trac-Cal vytvoří korekční data a údaje o volumetrické kompenzaci jsou předány do řídicího systému SMS. Nakonec se provede ještě jednou měření pomocí zařízení LaserTracer ke kontrole nové kalibrace. „Úplná volumetrická kompenzace – včetně kontroly – proběhne v jednom dni. V průměru lze tímto způsobem zvýšit přesnost zařízení oproti specifikacím výrobce o 30 procent, ve výjimečných případech o více než 50 procent", myslí si Josef Mutsch. Pro něj jsou přednosti zařízení LaserTracer nasnadě: „Dokážeme rychle a přesně říci, jak dobře nebo špatně si SMS stojí. Tato informace má zásadní význam především z hlediska požadované přesnosti výroby. Výsledky měření zařízením LaserTracer se ukazují být spolehlivějšími a přesnějšími než výsledky získané kalibrační tyčí s koulemi." K tomu se ještě připočítává vysoký stupeň nezávislosti na poskytovatelích služeb, na něž byl výrobce automobilů dříve při vypracování korekčních dat odkázán.

Pomocí zařízení LaserTracer lze volumetrickou kompenzaci provést okamžitě. Přitom se sleduje i elastická deformace sloupu SMS – což je základní faktor přesnosti. „Tato výhoda flexibility, přesnosti a možnosti rychle reagovat na geometrické odchylky umožňuje optimální souhru v řízení tolerancí a jakosti", říká Josef Mutsch. Mezitím bylo zařízení LaserTracer nasazeno ke kontrole SMS také v závodech Audi v Neckarsulmu v maďarském Györu.

Slabiny kalibrační tyče s koulemi

Kalibrační tyč s koulemi je považována za osvědčenou pomůcku ke kalibrování souřadnicových měřicích strojů. Přesto naráží toto zkušební těleso neustále na hranice svých možností:

• U velmi velkých SMS nelze zachytit celý měřicí prostor bez přemístění.
• Kalibrační tyč s koulemi je náchylná na mechanické poškození.
• Kalibrace SMS zabere většinou celý pracovní den, dokonce i dobře zacvičeným pracovníkům.
• Jestliže se u SMS zjistí výrazná geometrická odchylka, musí se do firmy povolat externí firma, která provede seřízení.

Video prezentace systému Etalon pro kalibrace obráběcích a souřadnicových měřicích strojů

Zpět na výpis článků