A pontosság a királyok udvariassága – tartja a mondás. A feldolgozóiparban viszont a pontosság a talpon maradás előfeltétele
A modern gyártástechnika öt trendet különböztet meg (gyorsaság, pontosság, megbízhatóság, rugalmasság és rendszerszintű szemlélet), amelyek meghatározzák egy adott vállalkozás versenyképességét. Sorozatunk ezt az öt trendet járja körül méréstechnikai szemszögből. A sorozat második részében Csontos Tamás, a Werth Magyarország Kft. ügyvezető igazgatója és Mohai Tamás műszaki specialista a pontosság kérdését járják körül.
A sorozat első részét itt olvashatja.
Van fejlesztési verseny/kölcsönhatás a gyártóberendezések és a mérőgépek pontossága között?
Mohai Tamás: Történetileg az első 2D, majd 3D mérőgépeket a korábban megmunkálógépeket készítő cégek gyártották, de a 2000-es évekre ezekből csak hírmondók maradtak talpon. Tény azonban, hogy a két terület most is párhuzamosan fejlődik – elengedhetetlen, hogy a pontosan legyártott alkatrészt pontosan mérjük meg. Nem versenynek, hanem kölcsönhatásnak, szimbiózisnak tekinthető a viszony. A jelenkor új megmunkálási technológiái ki sem fejlődhettek volna, ha a méréstechnika nem fejlődik ezekkel egyidejűleg. A nano koordináta-mérőgépek tengelyenkénti pontossága már akár 10–20 nanométerre is leszorítható, és bár a térbeli pontosságban még csak a 100 nanométer (0,1 mikrométer) érhető el (megjegyzés: léteznek projektek ennek csökkentésére, pl. NanoCMM Project Consortium by EU), ez is nagyobb pontosság, mint ami bármilyen tömeg-gyártástechnológiával elérhető.
Csontos Tamás: A gyakorlatban a gyártó cégek sokszor elfogadják a megmunkálógépek korlátait, ellenben teljesíthetetlen elvárásaik vannak a mérőgépek iránt. Még nem tart ott a technológia, hogy szigorú tűréssel rendelkező alkatrészeket gyártásközi méréssel pár másodperc alatt vizsgáljunk be 100 százalékos biztonsággal. A szimbiózis tehát létezik a fejlesztésben, de a használatban más besorolás alá esik a gyártás és a mérés. Sokan büszkék arra, hogy milyen pontos a gyártóberendezésük, pedig olykor nem is tartanak igényt arra, hogy valódi mérésekkel ellenőrizzék a tényleges pontosságot.
A szerszámgépekkel elérhető pontosság az évek során óhatatlanul romlik. Mi a helyzet a mérőgépek esetében?
Mohai Tamás: A szerszámgépek esetében leginkább a kopóalkatrészek elhasználódása okozza a pontosságvesztést, ami kevésbé jellemző a mérőgépekre, bár a mozgó alkatrészek természetesen itt is kopnak, és a szervovezérlés paraméterei is romlanak. Ezeket könnyebb karbantartani, ezért a mérőgépek sokkal tovább tartják a pontosságot.
Csontos Tamás: Én négy kategóriát különböztetnék meg. Ahol egyáltalán nincsenek mozgó alkatrészek (például az egyszerű optikai elvű szkennerek esetében), ott maximum a szennyeződés bejutása okozhat pontosságvesztést évek, esetleg évtizedek alatt. Ahol a gép légycsapágyazott, ott minimális a súrlódás, és szintén rendkívül hosszú a pontosságvesztés ciklusa – van olyan mérőgép, amiben 10-20 év használat után is tökéletesen működnek a motorok és a hajtáselemek.
A harmadik kategóriába a mechanikus vezetékekkel rendelkező mérőgépek tartoznak. Itt már minden alkatrész kopóalkatrésznek számít, és hiába készülnek extrém tartós anyagokból a vezetékek, attól még újabb hibaforrást jelentenek. A negyedik kategóriát a hordozható mérőeszközök jelentik, ahol már fokozott az emberi tényező jelentősége. Ezek a gépek javarészt nem azért veszítenek a pontosságukból, mert fárad a szerkezetük, hanem mert a gépkezelő odaüti valaminek, esetleg le is ejti a szkennert vagy tapintót. A hordozható eszközök esetében éves karbantartás nélkül nem garantálható a pontosság.
Mohai Tamás: Itt szeretném megjegyezni, hogy a negyedik kategóriába tartozó hordozható mérőkarok csuklópontjaiban található csapágyazások jelentős problémaforrásnak tekinthetők.
Elérhető használat közben a mérőeszköz elméleti, a gyártó által megadott pontossága?
Mohai Tamás: Minél általánosabb célú egy mérőeszköz, annál nehezebb meghatározni a pontosságát. A CMM gépek esetében a pontosság nagyban függ az adott geometriai jellemzőtől vagy éppen a mérési stratégiától. 20-30 pontossági specifikációt viszont értelmetlen lenne megadni az ajánlatban. A gyakorlatban a megadott pontossági értékeket csak megközelíteni lehet a használat során. A három legkritikusabb befolyásoló tényező a hőmérséklet, a vibráció, illetve a mérési stratégia, vagyis a gépkezelő szubjektív befolyása, de ne feledkezzünk meg a szennyeződések szerepéről sem.
Melyik volt az általatok idehaza eladott legpontosabb mérőgép?
Csontos Tamás: Egy székesfehérvári fogaskerékgyártó és -élező cég vásárolt egy multiszenzoros Werth VideoCheck V berendezést, amelynek 1 mikron volt a gyártó által megadott pontossága.
Az alkatrészek geometriája egyre komplexebb, nagy mennyiségű adatpont előállítására van szükség. Visszaszorulóban vannak a hagyományos érintésalapú ellenőrzési rendszerek?
Csontos Tamás: Sok esetben ez így van. Ahol a pontossági követelményeknek meg tud felelni például egy lézerszkenner, ott valóban nincs szükség mérőtapintókra. Ez azonban függ az alkatrész geometriájától is; egy apró furat belsejét vagy egy alámetszést nem lát a lézerszkenner, ott mérőtapintót kell alkalmazni csakúgy, mint a nagyon pontosan megmunkált felületeknél és a szigorú tűréseknél.
Mohai Tamás: Ahol viszont a sok mérési ponton és a nagy sebességen van a hangsúly, ott előnyben vannak a szkennerek, ezeken a területeken tehát valóban visszaszorulóban vannak az érintésalapú berendezések.
Hogyan függ össze az elérhető pontosság az információfeldolgozási kapacitással?
Mohai Tamás: A mérési pontosság fokozható oly módon, hogy több pontot mérek meg, ezért a mérésem statisztikailag megbízhatóbb lesz. De az is javítja a pontosságot, ha a mérési eredményeket szűrni és kompenzálni tudom. Minél gyorsabban értékeli ki a szoftver a kapott eredményeket, annál nagyobb az esély arra, hogy változtasson valamin (például a frekvencián), és új mérést készítsen, amiről esetleg a felhasználó nem is tud. Ehhez kell az információfeldolgozási kapacitás.
A hardver és a szoftver közül melyikben van nagyobb fejlesztési potenciál?
Csontos Tamás: A lézerszkennerek és komputertomográfok esetében, ahol hatalmas adathalmazt kell feldolgozni (a pontfelhő több millió vagy milliárd pontból áll össze), ott nagy szerepe van annak, hogy a szoftver hogyan képes kompenzálni a mérési műhibákat. A szoftvernek képesnek kell lennie arra is, hogy a tükröződő, csillogó felületeken előálló reflexiót is kezelje. Ehhez a hardver is hozzájárul, de ezeken a területeken a szoftver fejlettsége határozza meg nagyban a mérés eredményességét.
A pontosság és a gyorsaság egymással ellentétes elvárások? Egyiket csak a másik kárára lehet növelni?
Csontos Tamás: Mindennaposnak számít, hogy 1-2 másodperces ciklusidő alatt akar pontos mérést az ügyfél – de ez sokszor csak úgy derül ki, hogy visszaszámoljuk a teljes legyártott alkatrészmennyiséget a nap 24 órájára, és figyelembe veszem a 100 százalékos mérési követelményt. Ilyenkor elég irreális elvárások jönnek ki, amiket korábban esetleg senki sem számolt végig. Az igényeket hozzáigazítjuk a lehetőségekhez, de általánosan elmondható, hogy a pontosság és a gyorsaság valóban egymással ellentétes elvárások. Vannak bizonyos szakterületek – például az elektronika vagy a távközlés –, ahol a mintavétel gyorsasága inkább növeli a pontosságot, de az általános iparban ennek a fordítottja igaz.
Milyen esetekben érdemes még külön mérőszobát építeni?
Mohai Tamás: Ezt a tűrések határozzák meg, de én azt gondolom, hogy egy magára valamit is adó cégnek – ha rendelkezik is gyártásközi mérőrendszerrel – szüksége van mérőszobára. Bármikor jöhet ugyanis vitára okot adó mérési munka, és az autóiparban megszokottnak tekintett első-minta mérési feladatokat sem lehet a megmunkálógépek mellett elvégezni. A gyártástechnológiai paraméterek beállításakor sokkal több méretet és jellemzőt kell figyelembe venni, mint később a sorozatgyártásban.
Mit tehet egy felhasználó adott mérőgéppel a lehető legnagyobb pontosság eléréséhez?
Mohai Tamás: Mindenképpen foglalkoznia kell a gép rendszeres karbantartásával és kalibrálásával, hiszen a felhasználó nem tudja a kapott mérési eredményről eldönteni, hogy az megfelel-e a valóságnak, az csak a kalibráció során derül ki. Fontos, hogy a tűrésen belül tartsák a környezeti feltételeket. De az is elengedhetetlen, hogy a mérőgépeket a megfelelő módon képzett személyzet kezelje.
Folytatjuk…
KÖVETKEZŐ RÉSZT ITT OLVASHATJA: Megbízhatóság, a mérési bizonytalanság ellenőrzése
Molnár László
TechMonitor
