GépészPresszó

CNC, ipari automatizálás, karbantartás, gyártás.

Virtuális műhelytúra kezdőknek – az üzem mérőeszközei

Oszd meg az ismerőseiddel!

A gyártási mellékidők közül a leghasznosabb a mérés. Bár sok esetben nem közvetlenül értékteremtő, a minőség elérésének és fenntartásának fontos eszköze. A mérési eredmény továbbá a fejlesztés, jövőre való felkészülés hiteles forrása.

Mérési hatékonyság növelés

Miért mérünk

Bármely termelő egység kapcsán elmondható, hogy a mellékidők minden formája kerülendő, vagy ha ezt nem lehet elérni, minimalizálandó. De van, vagy lehet egy ennél is kártékonyabb “eredménye” hibás a termelési folyamatnak, ami pedig a vevő elvárásainak nem megfelelő termék.

A selejteket három alap típusra bonthatjuk az előfordulás helye szerint, melyek a velük járó költségek szerint sorrendben a következők:

  1. a gyártási folyamat során észlelt

  2. Késztermék végellenőrzése közben észlelt

  3. A vevőnél észlelt

A gyártás közben észlelt selejt termék okozta költség az alapanyag, és az ellenőrzés pillanatáig beletett munka ára.
A végellenőrzés során észlelt selejt a teljes értékteremtési lánc minden költségét tartalmazza, de értéket nem.

A vevőnél, a vevő által észlelt selejt esetén az alapanyag, a gyártás, a csomagolás és az összes logisztikai folyamat költségén felül a hírnéven esett csorbával is számolni kell. Hosszútávon ez kerülhet a letöbbe.

A nem megfelelő termék lehet javítható vagy javíthatatlan selejt is, ami tovább befolyásolja a keletkezett kár mértékét.

A mérés részben a fentiek elkerülését szolgálja, de nem kizárólag. A mérés célozhatja a fejlesztésekhez szükséges adatok begyűjtését is. Idők, költségek, hosszúságok stb. mérésével értékes információt nyerhet bármely vállalat a saját, vagy partnerei folyamatairól.

A mérés ezzel együtt nem mindig direkt értékteremtő feladat, és még ha az is, a hatékonyság növelése ez esetben is fontos és kívánatos.
A pontosság növelése, a mérési idő csökkentése és a mérőeszköz állagának megőrzése mind a hatékonyság maximalizálását segítik.

mérőszoba

Séta az üzemben

Mérések a gyártás előtt

A gyártás megkezdése előtti mérések, feltételezve, hogy a gyártás nyers darabokkal indul és nem már megmunkált félkész termékekkel, a legegyszerűbb eszközökkel kivitelezhetők.
A rajz szerinti befoglaló méretek, átmérők és hosszok gyors ellenőrzésére egy mérőszalag, vagy az üzem legelhasználtabb tolómérője is megteszi.
Ami azt illeti, nem is érdemes ennél sokkal jobb eszközzel megvalósítani az ellenőrzést, hisz a használat még a legjobb körülmények között is kopást eredményez. A gyártást megelőző mérések pedig nem feltétlenül a legjobb körülmények között zajlanak, és nem is a legképzettebb metrológusok végzik ezeket.
A gyártás előtt előfordulhat, hogy a használandó szerszámra vonatkozó ellenőrző méréseket is el kell végezni. Egy CNC megmunkáló központba szerelt maró átmérőjének meghatározására (ellenőrzésére, vagy azonosítására) egy megvigyázott állapotú tolómérő elégséges lehet.
Nem jellemző de nem is kizárt, hogy ennél bonyolultabb, szofisztikáltabb mérőeszközt igényelne a termelési folyamatba bekerülő nyersdarab ellenőrzése.
A termelésben részt vevő egyéb eszközök, mint szerszámok vagy készülékek azonosítása sem igényel mérőgépet.

Gyártás- és műveletközi mérések

Bármely művelet közben történő mérés, akár a szerszámgépen, vagy készülékben fontos a továbbhaladás szempontjából. Ha a mérés elmarad, és az alkatrész bármely jellemzője kívül esik az elvárásokon, minden további beletett munka veszteség.
A gyártás közbeni mérések egyik legalapvetőbb eszköze a tolómérő. Bár több néven is fut, ez a legelterjedtebb. Pontosságát tekintve 0.01, 0.02 és 0.05 mm. Értelemszerűen az ár a pontossággal növekszik.
Másik fontos jellemző a fizikai behatásoknak való ellenállás, amit IP számmal jelölnek. Körülményektől függően érdemes olyat választani, ami legalább cseppálló, és a port is elviseli.

Tolómérő
Órás tolómérő


A mért érték leolvasását tekintve is létezik számos változat, mint a nóniuszos, órás vagy digitális. Az órás eszközöket sokan a legjobbnak tartják, mert könnyen és pontosan olvasható, és az elektronika semmilyen módon nincs hatással a működésre.
A digitális és analóg közti különbség elsősorban a leolvasás gyorsaságában és pontosságában van.
Ahogy azt korábban említettem, a mérések során is fontos szempont a hatékonyság. Ennek kulcsfontosságú szegmense, hogy a mért érték leolvasása pontos és gyors legyen. A digitális kijelzés ezt szolgálja. Hátránya, hogy a lemerült elem ellehetetleníti a készülék használatát.

A mikrométerek is használhatók műveletközi ellenőrzésre. Sokkal érzékenyebb eszközök, a helytelen használat szinte azonnal kárt tehet bennük.
A patkó és furatmikro-k a legtöbb üzemben megtalálhatók. Pontosságukat, felbontásukat tekintve ahogy a nevük is jelzi, mikronos, bár ez kissé megtévesztő. Számos közülük 0.01mm es mérési pontosságot tesz lehetővé. És a digitális változatok mikronos kijelzése sem jelenti, hogy 0.001mm pontosságú mérést képes végezni.

Hárompontos furatmikro

A mikrométerek használata és tárolása fokozott odafigyelést igényel. A digitális változatok leolvasása gyors, de a nóniusz rendszerűeké valamivel lassabb, mint a tolómérő esetében.
A használathoz elengedhetetlen óvatosság, és a lasabb leolvasás miatt csak ott használják, ahol valóban szükséges.
A patkó “mikrókkal” külső átmérők, a “furatmikrókkal” belső átmérők mérhetők. Általában igaz az, hogy -tól -ig értékek közt használható, így egy készletre van szükség, nem csak egy-egy darabra.
A kalirálásuk időről időre szükséges, amihez a legtöbb készletben van egy a feladatra dedikált mérőhasáb vagy gyűrű.

Mikrométer
Mikrométer

Tolómérők és mikrométerek esetén is van olyan, mely a mérési eredményeket képes számítógépen tárolni. A kapcsolatot vezetékkel és anélkül is ki lehet alakítani a mérőeszköz és a PC között.

Mérőhasábok segítségével távolságokat lehet ellenőrizni anélkül, hogy mérőműszert kellene használni. Például hornyok szélességét stb.
A mérőhasáb edzett és köszörült eszköz, mely egyedül és készletben is kapható. Jellemző, hogy egyes méreteket több hasáb “össze építésével” lehet ellenőrizni. Mivel a felületek nagyon jók, az összerakott hasábok összeragadnak.
Bár a mérőhasáb nem érzékeny eszköz, a tárolása és használata során nem árt az óvatosság. A felülete és a geometriája kulcsfontosságú a használata során.

Mérőhasáb készlet
Mérőhasáb készlet

Idomszerekkel például furatok (dugós idomszer) mérete ellenőrizhető, szintén mérőeszköz bevonása nélkül. Ennek előnye, hogy a leolvasás, vagy az eszköz pontatlansága nem okozhat hibát.Képzetlen munkaerő számára is használható, és nagyon gyors az ellenőrzés folyamata.Nem érzékeny eszköz, de a tárolás és használat ésszerűséget követel.

A menetkaliberek is hasonló elven működnek. Az a jellemző, hogy két fele van, egy “jó” és egy “nem jó”, ami színekkel is meg van különböztetve egymástól. Így szakmai rálátás nélkül is felmérhető az elkészült furat vagy menet méretének helyessége.

Idomszer
Menetkaliber

Felületi érdesség mérés akkor történik, ha a felület meghatározó szerepet tölt be egy termék életében. Ilyen lehet például egy tömítő felület. A felület érdességéből következtetni lehet például egy forgácsolási technológia vagy szerszámválasztás helyességére stb.
Léteznek hordozható és fix változatok, a mért eredményt pedig többféle rendszerben képesek értelmezni. Ezeknél is jellemző, hogy az eredményeket képes tárolni és számítógépre eljuttatni, illetve megőrzi korábbi mérések eredményeit.
Ez különösen hasznos, ha egy forgácsoló szerszám kopására a létrehozott felület érdességének változásából akarunk következtetni.

Természetesen az itt felsorolt eszközök nem csak gyártásközi, vagy műveletközi ellenőrzésre használhatók, de általánosan az a jellemző, hogy a késztermékek ellenőrzése legalább mérőszobai körülmények között történik.

Késztermék ellenőrzés

A fent sorolt eljárásokról elmondható, hogy nem igényelnek speciális körülményeket, vagy kimagasló metrológiai tudást, relatív gyorsan elvégezhetők és mindezekhez képest pontos eredményt adnak.
A pontosság további növelése, vagy a mérési eredmények dokumentálása azt jelenti az üzemek számára, hogy a mérés előkészítésére fordított idő jelentősen növekszik. Ezzel együtt a szükséges hozzáértésnek is magasabbnak kell lenni. És nem utolsó sorban a mérés elvégzésének körülményeit tekintve nagyfokú szabályozottságra van szükség.

Az üzemi és mérőszobai  mérőeszközök között helyezkedik el (mert mobilis, pontosságát tekintve kimagasló, de üzemi körülmények között is használható) a 3D mérőkar.

A mérőkarokat jellemzően mérésre (tapintóval) vagy 3D scannelésre is lehet használni.
A mérési tartomány a mérőkar hosszától függ. A pontosság a mérési tartomány növekedésével csökken. A működés lényege, hogy a 3D modell méreteit hasonlítja össze a legyártott és tapintott alkatrész méreteivel. Így szabad felületek is ellenőrizhetők vele, szemben a kézi eszközökkel.

3D mérőkar
3D mérőkar


Mivel a felállításának feltételei a legtöbb helyen adottak, így nem kell a mérésnek mérőszobában történni. Nagyméretű forma szerszámokat akár a szerszámgépben is ellenőrizhetünk a módszerrel. Tudni kell azonban, hogy bár a modern szoftverek és a szenzorok sokat segítenek a környezeti körülmények okozta változások kompenzálásában, a mérés pontossága üzemi körülmények között nem éri el a speciális laborban végzett mérés pontosságát, még azonos mérőgép esetén sem.
3D mérőkar esetén a mérési referenciát egy felvett pont adja.

A 3D mérőkarok használatával kapcsolatosan itt is olvashat.

A szakmát kóstolgatóknak szánt virtuális műhelytúránk során a mérőszoba ajtajában elhelyezett 3D mérőkartól tovább haladva meg is érkezünk abba a helyiségbe, ahol a hőmérséklet és a páratartalom is szabályozott, illetve aminek a levegőjét akár a portól is megóvják.
A legtöbb mérőszobában helyet kapnak a koordináta mérőgépek.
Jellemző rájuk, hogy nem mozgathatók, fizikai méretek ellenőrzésére szolgálnak, és kiviteltől függően akár hat szabadságfokkal is rendelkeznek.
A koordináta mérőgépek története 1950-re nyúlik vissza. Nem meglepő módon katonai célokat szolgált az akkor még csak két tengelyes mérőgép.
Azóta nem csak a tengelyek száma nőtt, hanem a mérési pontosság és az automatizálhatóságuk is.Pontosságuk legalább 0.001mm.

A koordináta mérőgépek általában portál felépítésűek. Asztaluk nagy pontossággal gyártott gránit. A tengelyek mozgása során minimális a fizikai kapcsolat, ebből adódóan az amortizáció egy nagyon lassú folyamat.
Ahogy a mérőgépek szoftverei fejlődnek az eszköz felhasználhatósága, tudása, környezeti körülmények változására való reakciója is egyre jobb és jobb lesz. Ráadásul a szoftverek általában frissíthetők, így a gép a megvásárlás után is fejleszthető, a felmerülő igények szerint.

Koordináta mérőgép
CMM

A koordináta mérőgépek hátrányaiként szokták emlegetni, hogy az egyes típusok egymással nem igazán kompatibilisek. Illetve, hogy használatuk magasan képzett szakembereket igényel.
A koordináta mérőgépen való munka hasonlít a a CNC forgácsoláshoz abból a szempontból, hogy különösen sorozatsan végzett mérések esetén a mérendő alkatrészt készülékbe kell tenni. Annak referencia pontot kell adni, és innen történik a mérés. A mérőprogram automatikusan fut, de a kézi mérés is kivitelezhető.
Hatalmas előnye, hogy a mért adatokat dokumentálja, a méretek változásait grafikonnal kirajzolja. Így nem csak értékek de trendek is megfigyelhetők. Ezekből levont következtetések segítségével a gyártás folyamat is optimalizálható.
A mérésnek és a gyártásnak egyfajta szimbiózisban kell történnie. Ha megvan az összhang, egymás munkáját segítve növelhetik a gyártott alkatrészek minőségét.
Sajnos sok helyen ez nem valósul meg.

Az optikai mérőgép, szemben a CMM-mel a mérés során nem létesít fizikai kapcsolatot a mérendő tárggyal. Nincs szüksége helyre a hozzáféréshez és a legkülönbözőbb alakzatokat is meg tudja mérni.
Természetesen vannak kivételek, vannak eltérő kivitelek. Például az optikai/tapintós kombinációk.
Az optikai mérőgépek egyik legfontosabb része a kamerarendszer és a szenzor. Ezek hatékonyságát pedig jelentősen befolyásolja a munkatér bevilágítási képesség.

Optikai mérőgép

A rendszer hasonlóan a koordináta mérőgépekhez, automata mérési módban is képes dolgozni, ami megfelelően előkészített mérés esetén gyorsítja a folyamatot és tehermentesíti a gépen dolgozó méréstechnológiai szakembert.

Jellemző, hogy az optika egy irányból képes vizsgálni az alkatrészt, és az arra került bármely nemű szennyeződés megtéveszti a rendszert.

Korántsem az összes eszközt számba véve, azok működési elvét nem részletezve a kezdőknek szánt műhelytúra véget is ért. Általánosan elmondható, hogy minden mérésre szánt és használt eszköz kezelése fokozott óvatosságot igényel nem csak munka, de a tárolás során is. Egyes eszközök a gyors mérés kivitelezését célozzák, felhasználásuk csak egy adott méret ellenőrzésére alkalmas. Előnyük, hogy “tévedhetetlenek”.
Vannak azonban bonyolult, automata mérést és dokumentálást is lehetővé tevő mérőeszközök, melyek használata magas kvalitású szakembert kíván.


A mérőeszközök megválasztásánál figyelembe kell venni a mérés pontosságával szemben támasztott követelményeket, a felhasználás körülményeit, a mérésre rendelkezésre álló időt, és a mérési dokumentáció szükségességét.
Fontos továbbá, hogy a mérési struktúra, elv és kultúra illeszkedjen adott termelés rendszerhez, azzal összhangban legyen képes működni. Ha ezek a feltételek biztosítottak, a mérés nemcsak elkészült darabok minőségét igazolja, hanem a fejlődést is szolgálja.

Szerző: Sipos Ádám