Macchine di misura a coordinate sono dispositivi che eseguono analisi geometriche. I produttori utilizzano le CMM per le misure 3D, le tolleranze e le ispezioni di qualità. Da oltre 50 anni, le CMM sono un punto fermo in diversi settori critici. Il motivo è molto semplice. Le fabbriche cercano di eliminare l'errore umano dai loro processi. Gli strumenti metrologici convenzionali, come calibri, misuratori di altezza e micrometri, sono estremamente suscettibili di questo tipo di errore. Le CMM, invece, riducono gli errori personali nel processo di produzione. Fanno risparmiare denaro, tempo e materie prime.
Che cos'è una macchina CMM?
Lo scopo principale di un CMM è la misurazione dei pezzi. Essa viene eseguita con un sistema di tastatura fisico o ottico. Una CMM è composta da un'area di allestimento, un corpo, una trave di supporto, una sonda a contatto, uno stilo e un computer. Lo stilo è montato sul braccio della sonda. È in grado di eseguire movimenti ortogonali in tre direzioni sul piano cartesiano. Questo movimento è ottenuto con metodi diversi per ogni CMM. Le punte dello stilo contengono un dispositivo di contatto. Il tastatore registra le coordinate di ogni punto del corpo del pezzo e invia queste informazioni al computer. Il computer genera un modello CAD 3D utilizzando questa "nuvola di punti". Le CMM consentono di effettuare misure 3D di alta precisione.
I diversi tipi di CMM
CMM a ponte
La CMM a ponte è una delle CMM più utilizzate nel settore. È eccellente per la misura di pezzi di piccole e medie dimensioni. È costituita da due pilastri di supporto e da una traversa. Il braccio della sonda è collegato alla traversa e garantisce il movimento verticale. Il telaio mobile e i bracci comprendono gli altri due assi di misura.
Pro
La CMM Bridge, oltre a essere versatile, è anche molto precisa. È la scelta ideale per i pezzi di macchina con tolleranze elevate. È disponibile in due varianti: a ponte mobile e a ponte fisso. Si adatta a diversi tipi di officine. Le CMM a ponte possono svolgere diversi compiti, come la misurazione, la profilatura e la scansione.
Contro
Il costo è uno dei fattori limitanti delle CMM a ponte: tendono a essere costose. Inoltre, sono limitate in termini di volume dalla loro struttura. I lavoratori devono trasportare i pezzi nell'area di prova per l'ispezione, il che non è sempre ideale. Infine, richiedono operatori qualificati e sono sensibili ai disturbi ambientali.
CMM a portale
Una CMM Gantry ha una traversa sostenuta da due telai paralleli su entrambi i lati. La traversa si muove liberamente verso l'alto e verso il basso. Anche il braccio della sonda collegato alla traversa si sposta lateralmente. Infine, come nelle CMM a ponte, la sonda si sposta verticalmente per fornire la coordinata mobile finale. Le CMM a portale sono progettate per analizzare pezzi di macchina di grandi dimensioni e sono spesso montate direttamente in officina.
Pro
Le CMM a portale sono opzioni altamente precise e affidabili per la misura di pezzi di automobili. L'ampio volume di allestimento consente di accogliere la maggior parte dei pezzi di medie e grandi dimensioni. Poiché le CMM Gantry sono montate sul pavimento, è più facile caricare e scaricare i pezzi più pesanti.
Contro
Come le CMM a ponte, anche quelle a portale sono piuttosto costose. Tuttavia, trattandosi di un tipo di CMM specializzato, valgono l'investimento. Se investite in queste macchine, tenete presente che sono enormi. Le CMM a portale occupano molto spazio in officina. Inoltre, essendo una CMM di tipo fisso, sono limitate dal loro volume totale.
CMM a braccio orizzontale
Alcuni componenti, come i pannelli e le lamiere automobilistiche, sono prevalentemente monodimensionali. Possono essere corti ma di lunghezza notevole. Questi pezzi non convenzionali non possono essere misurati comodamente dalle CMM a ponte o a portale. Le CMM a braccio orizzontale sono costituite da un braccio sonda montato lateralmente. Invece di spostarsi verticalmente, si muovono orizzontalmente. In questo modo, possono misurare facilmente oggetti con profili lunghi. Le CMM montate su piastra e su pista sono i due tipi di dispositivi di questa categoria.
Pro
Le CMM a braccio orizzontale possono misurare oggetti con profili lunghi. Sono semplici da installare e utilizzare e sono eccellenti per i pezzi che richiedono una tolleranza minore. Sono inoltre poco ingombranti e convenienti.
Contro
Offrono una precisione inferiore rispetto ad altri tipi di CMM. A causa della loro struttura orizzontale, sono prevalentemente limitate a una sola dimensione. Anche se sono compatte, richiedono comunque che il pezzo venga portato a destinazione, quindi non hanno il vantaggio della portabilità.
CMM a sbalzo
Quando l'azienda Ferranti progettò per la prima volta le CMM in Scozia negli anni '70, produsse il tipo Cantilever. Questa CMM ha una struttura di base rigida a cui è collegata una trave orizzontale. La trave contiene il braccio della sonda e lo stilo. Si differenzia dalle CMM a ponte per la presenza di un solo telaio. Consente l'accesso aperto su tre lati della macchina. La CMM a sbalzo offre un'elevata precisione ed è adatta per oggetti di piccole e medie dimensioni.
Pro
Le CMM a sbalzo hanno un'elevata precisione e una bassa probabilità di errori di misura. Sono particolarmente efficienti nella misura di pezzi piccoli come i componenti elettronici. Essendo aperte su tre lati, l'operatore può caricare e scaricare comodamente i pezzi. Le CMM a sbalzo hanno un'eccellente velocità di misura. Sono adatte alle officine che richiedono una produzione rapida.
Contro
A causa della struttura rigida della trave dell'asse X, le CMM Cantilever sono limitate nelle dimensioni degli oggetti che possono misurare. Inoltre, non sono portatili. Devono essere posizionate in una stazione dell'officina e l'operatore deve portare i pezzi da misurare.
Braccio di misura portatile CMM
Eccellenti per le misure in loco, le CMM a braccio portatile hanno cambiato il funzionamento delle CMM in officina. Sono costituite da una sonda a braccio articolato con punta a stilo. La CMM può essere trasportata in varie stazioni dell'officina per misurare i pezzi. I bracci di misura portatili sono dotati di sistemi a sei o sette assi, che consentono di profilare facilmente pezzi complessi. Possono analizzare oggetti in diverse fasi di assemblaggio, da singoli pezzi a intere macchine.
Pro
Il braccio di misura portatile, il più leggero e maneggevole tra le CMM, può cambiare il modo in cui viene eseguita l'analisi dimensionale in officina. Sono dotati di tecnologie Leapfrog, multisensore e di scansione. I bracci portatili sono economici e facili da usare.
Contro
A causa della loro natura portatile, questi tipi di CMM hanno diverse limitazioni. Non sono accurate e precise come le CMM a ponte, il che significa che non sono adatte a macchinari altamente sensibili o con pezzi piccoli.
CMM ottica
I progressi nella visione artificiale hanno permesso alle CMM ottiche di emergere come tecnica di misura rivoluzionaria. Le CMM ottiche non utilizzano sonde fisiche ma metodologie ottiche per misurare gli oggetti. Eseguono analisi dimensionali con triangolazione laser, fotogrammetria e sistemi di imaging. Ciò rende le CMM ottiche ideali per la misurazione di pezzi delicati e deformabili. Le CMM ottiche consentono l'ispezione in linea degli oggetti durante l'assemblaggio. Sono indispensabili per la produzione e l'automazione, costituendo la spina dorsale di Industria 4.0.
Pro
Come le CMM a braccio di misura, le CMM ottiche sono mobili e leggere. Hanno tempi di acquisizione rapidi. Sono versatili, in quanto eseguono con facilità scansioni, tastature e profilature. Sono economiche da acquistare e facili da configurare. Essendo facili da usare, si adattano a un gran numero di casi d'uso. Le CMM ottiche sono il modo migliore per misurare parti di macchina piccole e deformabili.
Contro
Le CMM ottiche sono meno precise delle CMM convenzionali, come quelle a ponte o a portale. Richiedono un'illuminazione specifica per funzionare in modo ottimale. Inoltre, le CMM ottiche possono talvolta avere difficoltà a misurare superfici lucide e riflettenti. Allo stesso modo, le CMM ottiche potrebbero non misurare con precisione i materiali trasparenti.
Scegliere la CMM giusta per le proprie esigenze
Le CMM sono diventate la soluzione di misura leader per ridurre gli errori umani durante la produzione. Migliorando il controllo della qualità e le misure dimensionali, le CMM migliorano il processo produttivo della fabbrica. Nel tempo, questo porta a un minor consumo di materie prime, a risparmi operativi e a un aumento della produzione.
Quando si sceglie una CMM, bisogna considerare la propria applicazione specifica. Sebbene le CMM a sbalzo siano molto precise, non sono molto versatili. Le CMM più flessibili sono quelle a ponte e a portale.
La CMM a braccio orizzontale è adatta alla misura di oggetti lunghi. I bracci di misura portatili e le CMM ottiche sono i migliori per le operazioni portatili e modulari. Se avete altre domande sulla scelta delle CMM, contattateci. Saremo lieti di conoscere le vostre esigenze di misura.