Wat is een coördinatenmeetmachine?
Een coördinatenmeetmachine is een gespecialiseerd industrieel apparaat dat de geometrische eigenschappen van een object meet. De belangrijkste toepassing is bij de productie van machineonderdelen, waar gecontroleerd wordt of het eindproduct overeenkomt met het ontwerpplan. Daarom is het nuttig bij productinspectie, GD&T metingen en dimensionale analyse.
Coördinatenmeetmachines analyseren objecten door ze in een 3-dimensionaal coördinatensysteem te plaatsen. Een taster raakt het object aan op de specifieke punten die gemeten moeten worden en bepaalt zo nauwkeurig de afstand tussen deze punten. CMM's zijn van vitaal belang in industrieën die precieze 3D metingen vereisen, omdat traditionele gereedschappen zoals schuifmaten en optische vergelijkers dergelijke taken niet kunnen uitvoeren. Ze zijn verantwoordelijk voor kritieke auto-, luchtvaart-, medische en defensietoepassingen.
Voordelen van coördinatenmeetmachines
Het belangrijkste voordeel van CMM's ten opzichte van traditionele meetmachines is 3D-meting. Door nauwkeurig 3-dimensionale parameters te bepalen, zoals afstand, hoek, rondheid en parallelliteit, zijn CMM's inspectie-instrumenten van onschatbare waarde. Een andere manier waarop ze verschillen van traditionele meetinstrumenten is door het gebruik van virtuele lijnen en virtuele punten. Deze technieken zijn essentieel voor het meten van 3D objecten zoals machineonderdelen. CMM's kunnen ook oppervlakte-inspecties en geometrische toleranties uitvoeren.
Wat zijn de verschillende soorten CMM's?
CMM's verschillen in de grootte van de onderdelen die ze analyseren en hun werking. Alle CMM's hebben vier hoofdonderdelen: een brug, schakelende tasters, een tafel en een besturing. Dit hoofdstuk bespreekt de details van verschillende typen CMM's.
Brug CMM
De brugtype CMM is de meest voorkomende variant. Hij bestaat uit een staand frame dat over een vlak podium schuift. Het frame heeft twee verticale balken aan de zijkanten van de tafel en een horizontale balk die er dwars overheen loopt. De contactsonde hangt verticaal over de horizontale balk. De taster kan verticaal bewegen om de z-coördinaat te meten. De taster kan ook over de balk bewegen, wat de y-coördinaat weergeeft. Tenslotte geeft de beweging van het frame zelf de x-coördinaat aan.
De brug CMM is zeer nauwkeurig en ideaal voor het meten van kleine tot middelgrote machineonderdelen. Hij kan motor- en carrosseriedelen meten in autowerkplaatsen, medische apparatuur en productieonderdelen.
Portaal CMM
De behuizing van de portaal CMM bevat twee rechthoekige frames aan weerszijden van het podiumoppervlak. Een horizontale balk strekt zich uit over deze frames en schuift heen en weer met behulp van een servomotor. De taster steekt naar beneden uit op een arm die bevestigd is aan de horizontale balk. De beweging van de balk, arm en taster maakt metingen in drie dimensies mogelijk.
Portaal CMM's hebben de grootste behuizing van alle typen. Bij grotere versies kan het werkgebied op de grond liggen. Portaal CMM's bieden een groot volume in het werkgebied. Ze inspecteren grote machines zoals auto-onderdelen, CT-scanners en propellers van vliegtuigen. Ze worden ook gebruikt in de productie- en consumptiegoederenindustrie om grote machineonderdelen te analyseren.
Cantilever CMM
De cantilever CMM heeft een rechthoekig frame aan één kant van de tafel, met aan de bovenkant een geleiderail. De horizontale dwarsbalk beweegt over deze geleiderail en meet de x-coördinaat. De steunarm met de taster beweegt over de dwarsbalk en meet de y-coördinaat. Tot slot steekt de tasterarm verticaal uit en bepaalt zo de z-coördinaat. De taster dankt zijn naam aan de dwarsbalk die zich over het podium uitstrekt.
Dankzij de driezijdige open structuur is de Cantilever CMM zeer toegankelijk. Hij is geschikt voor kleine tot middelgrote werkstukken en biedt een uitstekende nauwkeurigheid. Hij is ook ideaal voor geautomatiseerd werken, omdat laden en lossen eenvoudig toegankelijk is. Door zijn compacte karakter is zijn conventionele toepassing het inspecteren van kleine en complexe componenten, meters en hoofdcomponenten.
Draagbare meetarm CMM
Draagbare meetarmen (CMM's), ook wel knikarmen genoemd, zijn mobiele CMM's die kleine tot grote onderdelen kunnen meten. In tegenstelling tot traditionele CMM's, modelleren draagbare arm CMM's de menselijke arm met een schouder, elleboog, onderarm en pols. Ze kunnen worden verplaatst in de werkplaats en naar het te inspecteren werkstuk worden gebracht.
Door hun draagbaarheid zijn draagbare arm CMM's zeer handig. Ze zijn geschikt voor een groot aantal toepassingen in elke werkplaats. Ze leveren eenvoudige en nauwkeurige metingen en ondersteunen talloze asconfiguraties. Draagbare arm CMM's variëren in grootte van minder dan een meter tot meer dan vier meter. Ze maken productinspecties mogelijk in de luchtvaart, ruimtevaart en militaire industrie.
Optische CMM
Optische CMM's gebruiken een optische lens, camera en computersoftware om het beeld van een werkstuk vast te leggen en te verwerken. Daarom wordt de meting voornamelijk uitgevoerd door software, niet door hardware. Daarom worden optische CMM's ook wel contactloze meetapparaten genoemd. Een optische CMM kan ook bestaan uit extra componenten zoals een CMOS sensor, telecentrische lens en verlichtingsmodule. Het zijn zeer efficiënte machines met hoge meetsnelheden.
Door hun contactloze meettechniek zijn optische CMM's ideaal voor het analyseren van kwetsbare of vervormbare werkstukken zoals wasmallen. Ze zijn ook zeer geschikt voor geautomatiseerde werkstations en fabrieken met hoge productie-eisen. Optische CMM's kunnen oppervlakteanalyses uitvoeren, zoals vlakheidsmetingen, temperatuurprofielen en contourwerk. Ze meten de karakteristieken van kleine en vervormbare onderdelen in de elektronica, medische en kunststofindustrie.
Accessoires voor coördinatenmeetmachines
Naast de fundamentele componenten hebben CMM's diverse aanpasbare uitbreidingen die hun prestaties aanvullen. Deze accessoires geven de CMM meer mogelijkheden en helpen werkplaatsen om aan speciale eisen te voldoen.
Stylus/tasterpunt
De taster is een gemeenschappelijk onderdeel in alle coördinatenmeetmachines. Een CMM taster kan direct contact, laser of optische lenzen gebruiken om metingen op te nemen. De meest voorkomende tasterpunt bestaat uit een hard bolvormig uiteinde van staal of robijn. CMM tasters vertrouwen op een schakelmechanisme waarmee ze coördinaten registreren bij contact met het objectoppervlak. Moderne CMM tastersystemen gebruiken tot 5 assen. Tasters kunnen eenvoudig van boven naar beneden worden geactiveerd of gemotoriseerd om verschillende hoeken te ondersteunen. Tactiele tasters kunnen slepen langs het oppervlak van het object en continu waarnemingen registreren. Ze zijn zeer nuttig bij oppervlakte-inspecties.
Granieten tafel
De granieten tafel die gebruikt wordt in het podiumgedeelte van de CMM dient als basis voor metingen. Het doel is om een vlak en gelijkmatig oppervlak te creëren om werkstukken op te spannen. Granieten tafels zijn duurzaam en robuust, wat nodig is om het gewicht van zware machineonderdelen en werkstukken te kunnen dragen.
Inrichting
Opspanningen zijn nodig in CMM's om ervoor te zorgen dat het werkstuk niet verschuift tijdens het meten. Bij zeer nauwkeurige bewerkingen kan de kleinste beweging leiden tot enorme waarnemingsfouten. Gebruikelijke soorten CMM-opspanningen zijn klemmen, bevestigingsplaten en houdmagneten.
Luchtcompressoren en drogers
De CMM werkt op perslucht. Het luchttoevoersysteem bestaat uit een compressor, filter, droger, druktank/reservoir en regelaars. Het persluchtniveau moet constant bewaakt worden, omdat een onjuiste toevoer de CMM kan beschadigen.
Software
Moderne CMM's vertrouwen op software om metingen uit te voeren. Softwaretools hebben het proces van productinspectie veel eenvoudiger gemaakt. Voor de meeste CMM software is geen kennis van programmeertaal nodig. Afstandberekeningen en geometrische analyses worden uitgevoerd via een gebruikersvriendelijke interface op een CAD model. Het controlestation, waarin de CMM software is ondergebracht, vereist een moderne computer met een up-to-date besturingssysteem en de benodigde hardwarecomponenten.
Een coördinatenmeetmachine gebruiken
In dit hoofdstuk bespreken we een aantal fundamentele voorbereidende acties die genomen moeten worden voor succesvol CMM-gebruik.
Styluskalibratie (tasterkalibratie)
Bij continu gebruik kan de stylus - of tasterpunt - van een CMM zijn nauwkeurigheid verliezen. Tijdig onderhoud en regelmatig kalibreren zorgen ervoor dat de CMM optimaal presteert. Bij tasterkalibratie worden afstanden gemeten op een vooraf gedefinieerd object, een artefact. De afmetingen van het artefact zijn bekend en de afstand die de CMM tijdens kalibratie registreert, wordt vergeleken met de werkelijke waarden. Voor de meeste CMM's is het artefact een bolvormig object. Als de gerapporteerde afstanden niet nauwkeurig zijn, kunnen de verschillende onderdelen van de CMM worden onderworpen aan onderhoud en aanpassingen totdat de gekalibreerde waarden acceptabel zijn.
Voorzorgsmaatregelen bij het hanteren
Voordat je de CMM gebruikt, moet je er altijd voor zorgen dat het werkgebied en de tasters vrij zijn van vreemde voorwerpen en vuil (FOD). Zorg er ook voor dat de armen van de CMM soepel over de geleiderails bewegen. Sommige voorwerpen hebben de neiging om uit te zetten of in te krimpen bij verschillende temperaturen; daarom raden we aan om het werkstuk de tijd te geven om zich aan te passen aan de kamertemperatuur. Zorg er ook voor dat de taster het object met een constante snelheid raakt voor tactiele metingen.
Onderhoud en kalibratie
Bij langdurig gebruik verliezen CMM's hun nauwkeurigheid. Uw machine heeft onderhoud en kalibratie nodig om 100% te kunnen presteren. CMM-onderhoud omvat inspectie en reparatie van alle bewegende en stationaire delen, verbindingen, schroeven, motoren en besturingen. CMM-kalibratie controleert de algehele nauwkeurigheid door een artefact met bekende afmetingen te meten. Afhankelijk van de kalibratieresultaten kan de CMM nog een onderhoudsronde ondergaan of goedgekeurd worden voor gebruik.
Coördinaten meetmachine (CMM) Operator Training
CMM's zijn complexe apparaten die deskundige operators nodig hebben. CMM operators zijn opgeleide metrologietechnici die bedreven zijn in programmeren, debuggen en industrieel beheer. Operators moeten bekend zijn met alle werkende onderdelen van de CMM. Ze moeten in staat zijn om taken met de CMM efficiënt uit te voeren en op de hoogte zijn van alle operationele protocollen. De opleiding van operators vereist ook kennis van de besturing en de softwaretools die gebruikt worden voor geometrische analyse.
Conclusie
Investeren in een coördinatenmeetmachine brengt veel stappen met zich mee, maar wij zijn er om de reis aangenaam te maken. Zolang u uw eisen kent, kan een beetje professionele begeleiding u helpen uw doelen te bereiken. De belangrijkste factoren die uw keuze voor een CMM beïnvloeden zijn uitvoervereisten, productgrootte, nauwkeurigheid en herhaalbaarheid. Ondersteuning en serviceopties zijn ook belangrijke factoren bij het kiezen van CMM's. Regelmatig onderhoud en kalibratie verlengen niet alleen de levensduur van een CMM, maar zijn ook noodzakelijk voor optimale prestaties. Neem contact met ons op voor een professioneel advies over CMM's. We helpen u graag verder!