Les MMT tiennent bon à l'ère de la détection avancée

Les MMT tiennent bon à l'ère de la détection avancée

Avec la croissance de nouvelles méthodes de détection pour la métrologie, des lasers aux rayons X, on pourrait penser que la vénérable MMT pourrait s'effacer de la vue. Rien n'est plus loin de la vérité.

Une vérité éternelle est que la fabrication repoussera toujours les limites sur le coût, la performance, et surtout la qualité. « Les tolérances ne se relâchent jamais, elles se resserrent toujours », a remarqué Gene Hancz, spécialiste produit, MMT de Mitutoyo America Corp. (Aurora, IL).

C'est une raison pour laquelle la machine à mesurer tridimensionnelle à plateau fixe, ou MMT, est restée un outil vital. Même si de nouvelles technologies de détection sont entrées dans le domaine de la métrologie, la MMT reste l'un des outils les plus précis disponibles. Elles sont majoritairement des variantes de la MMT de type pont de base, selon Hancz, avec un pont mobile qui traverse au-dessus d'une pièce fixée sur une table et une sonde qui se déplace de haut en bas. Les échelles dans chaque axe déterminent la position X, Y, et Z du point. Les sondes articulées qui tournent indépendamment et les tables rotatives fournissent des degrés de liberté supplémentaires.

Les fournisseurs ont également créé de nombreuses variantes sur l'idée de base de la MMT de type pont pour répondre aux besoins évolutifs – et réduire les coûts. Prenez, par exemple, la MMT à bras horizontal avec une sonde en porte-à-faux attachée à un seul support. Bien que des machines automatiques, extrêmement précises, qui mesurent des pièces de plus en plus grandes attirent facilement l'attention, il y a encore une place pour la modeste MMT manuellement opérée équipée d'une sonde à déclenchement tactile, ou même d'une bille dure. Une autre raison pour laquelle la MMT reste pertinente est que la technologie s'améliore tandis que la valeur augmente. « Quand j'ai commencé dans le métier, une petite MMT manuelle pouvait coûter le même prix que ce que vous pouvez obtenir aujourd'hui dans une MMT à commande numérique, avec le double de précision et le double de volume de mesure », a dit Hancz.

Il rapporte que même les MMT manuelles simples restent populaires, en particulier avec les petits ateliers qui n'ont besoin de mesurer que quelques pièces à la fois. « Il est vital d'acheter le bon équipement pour la bonne application. Souvent, les gens demandent la plus haute précision possible, ce qui serait dans notre série LEGEX, capable de mesurer presque 0,25 micron. Mais celles-ci deviennent très chères, tant à l'achat des machines qu'à les loger dans des pièces où la température et l'humidité sont étroitement contrôlées », a-t-il expliqué. Elles sont nécessaires pour quelques applications, mais pas très nombreuses.

En fait, il pense que la plus grande tendance dans le domaine est les mesures de qualité près-ligne ou en-ligne utilisant des MMT. Cela a conduit Mitutoyo à développer sa ligne de MMT MACH, conçue pour des mesures à grande vitesse en-ligne ou près-ligne en conjonction avec des machines-outils à commande numérique. Par exemple, la MACH-3A est une MMT à bras horizontal optimisée pour la mesure à grande vitesse de pièces longues et cylindriques, telles que les vilebrequins. La dernière est MACH Ko-ga-me, une MMT en-ligne qui peut être configurée soit autonome, soit intégrée dans une cellule de travail.

Alors que les MMT passent en production, surveiller leur santé devient vital. Cette tendance reflète l'évolution de l'Usine Intelligente, et Hancz pointe vers la norme MTConnect que Mitutoyo supporte. « À mon avis, c'est une norme technologique fondamentale pour l'avenir de la surveillance de machine en-ligne ou près-ligne », a-t-il dit.

Croissance et ensemble de compétences

« Il y a encore beaucoup de croissance dans le marché des MMT », a acquiescé Angus Taylor, président de Hexagon Manufacturing Intelligence (North Kingstown, RI). Il a convenu que les demandes de qualité croissantes stimulent le marché des MMT. Il a également observé que de nombreuses MMT vendues par Hexagon sont placées dans des environnements de production, bien que le placement dans des salles de qualité soit encore une grande partie du marché.

« Mais, en dehors de son utilisation en production, la plus grande préoccupation que nous avons est l'ensemble de compétences des [utilisateurs]. Nous avons des clients qui aimeraient acquérir plus d'équipement, mais n'ont pas les personnes avec les ensembles de compétences pour écrire des programmes pour eux », a-t-il remarqué. Comme tout bon gestionnaire, il voit une opportunité plutôt qu'une crise dans cette observation. « Cela signifie plus d'automatisation et, franchement, une opportunité pour nous d'aider les clients en écrivant les programmes d'inspection pour eux », a-t-il dit.

L'automatisation pourrait inclure le chargement robotique de pièces dans et hors des MMT, mais il la lie aussi à l'information qui pourrait alimenter le processus lui-même. « L'un des éléments clés ici est notre logiciel Q-DAS », a-t-il dit, se référant à la société de logiciels statistiques qu'Hexagon a acquise et qui analyse les données des dispositifs de métrologie pour la prise de décision. « Avec cela, nous commençons à surveiller des choses comme l'usure d'outil et plus spécifiquement [données] sur une caractéristique, et suivre les données de caractéristiques spécifiques », a-t-il dit.

En réponse aux exigences de production et au besoin de rendre les MMT plus faciles à utiliser, en mai Hexagon a annoncé sa nouvelle plateforme MMT Global S, qui a débuté au salon Eastec. Selon l'entreprise, la Global S est l'offre initiale dans la série Enhanced Productivity Series (EPS) d'Hexagon. La nouvelle plateforme propose des technologies intelligentes telles que des améliorations de l'expérience utilisateur (UX), des logiciels de mesure et des options vertes avancées. La plateforme EPS simplifie la création, l'exécution et l'analyse des routines de mesure, et le processus d'inspection est plus rapide car la plateforme Global S est pleinement intégrée avec le logiciel MMT iPC-DMIS pour la collecte, l'évaluation, la gestion et la présentation des données de fabrication, selon Hexagon Manufacturing Intelligence.

D'autres tendances que Taylor voit sont l'accent croissant sur la métrologie sans contact et l'intégration d'équipements dans des usines intelligentes ou interconnectées. « Notre nouveau système de palpage optique pour utilisation sur MMT améliore dramatiquement le débit pour, disons, les inspections de pales de turbine et de blisks », a-t-il remarqué. « Dans tous les domaines, avec les technologies sans contact, nous collecterons des données plus rapidement et gagnerons une meilleure compréhension des caractéristiques et des pièces individuelles. »

Multitâche et spécifique à l'application

« Une tendance que je vois à travers de multiples industries est que les gens veulent être plus productifs avec leur MMT », a dit David Wick, gestionnaire de produit pour Carl Zeiss Industrial Metrology Technology LLC (Maple Grove, MN). Cela signifie mesurer des pièces diverses sur le même équipement, maximisant l'investissement. Un élément clé dans cette stratégie est d'employer le nombre maximum de capteurs disponibles sur les MMT. Aujourd'hui, en plus des vénérables sondes à déclenchement tactile et de palpage analogique, les MMT sont maintenant souvent équipées de scanners laser ligne et même de capteurs de rugosité de surface. Zeiss a introduit un nouveau capteur à lumière blanche confocal pour sa classe de MMT Accura en 2016.

Avec les MMT grandissant en flexibilité, elles peuvent commencer à supplanter les dispositifs construits pour une mesure spécifique, telle que la mesure de forme. « Sur notre dernière version de la MMT Prismo, équipée d'une table rotative et du dernier logiciel Calypso, vous pouvez maintenant faire des mesures de forme de nombreuses formes différentes, telles que des cylindres ou des roulements à billes », a dit Wick. Une autre application courante est l'ingénierie inverse, en utilisant un scanner laser ligne pour mesurer une pièce dont le modèle CAO est inexistant, puis créer un modèle à partir du nuage de points. Un système, de nombreuses mesures. C'est particulièrement utile pour les petites ou moyennes entreprises qui sont fréquemment confrontées à de multiples travaux ou pièces de faible volume.

Parmi les grandes organisations, il voit les façons dont les MMT sont utilisées évoluer différemment. Ces clients veulent plus d'installations spécifiques à l'application qui sont interconnectées avec l'usine et le monde autour d'eux. « Nous obtenons plus de demandes pour l'automatisation, le chargement robotique et la palettisation », a-t-il expliqué. « Les gens veulent mesurer 10 pièces à la fois au lieu d'une, nécessitant plus de connaissances d'application. » Un bon exemple est l'utilisation du logiciel Zeiss Gear Pro, une option pour son logiciel Calypso, pour créer une installation spécifique aux engrenages. Gear Pro mesurera les engrenages cylindriques, coniques et à vis ainsi que les rotors, et mesurera aussi les fraises qui les coupent. D'autres packages incluent les pales de turbine ou les électrodes d'érosion.

Il a également observé, comme d'autres interviewés, que les MMT sont plus acceptées sur le terrain. Pour les environnements difficiles, des offres comme la DuraMax HTG avec son armoire classée IP54 qui maintient la précision sur une large plage de température – 15° à 40°C – augmentent son utilité. Pour l'intégration dans l'automatisation, Wick a également noté que le logiciel Zeiss communique maintenant directement avec les chargeurs robotiques dans le langage natif de n'importe quel fournisseur de robot.

Cela soulève la question de la sécurité des données. L'entreprise a annoncé en mai qu'elle s'associe à Cisco pour construire une plateforme de transmission de données sécurisée pour connecter les dispositifs Zeiss (ex. machines de mesure) sur le terrain aux systèmes de niveau supérieur dans l'environnement Industrie 4.0. L'objectif est une sécurité intégrée. Cela implique le développement conjoint d'une solution pour la surveillance des machines de mesure Zeiss. Cela permettra la mise à disposition rapide de services globaux, tels que l'expertise à distance et le support help-desk.

Une nouvelle approche de la MMT – Portabilité

Alors que les MMT de type pont et leurs variantes se portent bien sur le marché, merci, il y a toujours de la place pour des variantes. La programmabilité d'une MMT à partir d'un fichier CAO a toujours été l'une de ses marques de fabrique, mais même les versions plus petites ne sont pas particulièrement portables. Entrez la MMT portable zCat de 30 lb de Fowler High Precision (Auburndale, MA). Ressemblant à quelque chose comme un caddy à café avec un bras d'extension équipé d'une sonde à déclenchement tactile Renishaw TP20, l'appareil est à la fois portable et programmable.

Une différence clé par rapport aux autres MMT est que c'est une machine à rayon, avec deux axes plutôt que trois. Elle a un volume de mesure de rayon de 700 mm (autour de l'axe central) par 250 mm en hauteur. Sa spécification de précision est alors en deux dimensions : [3,0 + D/100 mm (rayon)] microns et [5,0 + L/100 mm (linéaire)] microns. « Contrairement aux autres appareils portables, c'est une MMT portable vraiment à commande numérique directe », a dit Jeff Petersen, gestionnaire des ventes internationales de zCat LLC, le producteur récemment formé de la machine (partiellement détenu par Fowler).

Pourquoi une MMT portable et programmable ? Pour Fowler, c'était l'ajout logique suivant à son catalogue d'outils de métrologie manuels, selon Petersen. « Notre outil typique était un dispositif à axe unique ou à échelle linéaire, vraiment bon pour ce pour quoi il était prévu mais simplement incapable de faire les mesures 3D détaillées qu'une MMT typique peut faire », a-t-il expliqué. « Une MMT, d'autre part, est généralement reléguée dans une pièce spéciale et opérée par une personne hautement entraînée. » Leur rêve était d'amener une MMT juste à côté de la machine CNC fabriquant les pièces, opérée par du personnel avec beaucoup moins d'entraînement en programmation de MMT.

Depuis son introduction en 2014, l'appareil « se passe bien », selon Petersen. « Certains clients achètent leur deuxième et troisième machine », a-t-il dit.

Processus au-delà des MMT

L'invention de la sonde à déclenchement tactile par Renishaw est souvent créditée d'avoir déclenché la révolution des MMT à l'époque, permettant le contrôle numérique direct tout en augmentant la précision et la répétabilité par rapport aux sondes à bille dure qu'elle a remplacées. Puisque Renishaw est un fournisseur de composants (clé) pour le monde de la métrologie qui inclut – mais n'est pas limité aux – MMT, Denis Zayia a une perspective unique en tant que vice-président des ventes et marketing, et ancien gestionnaire d'affaires MMT pour Renishaw LLC (West Dundee, IL). « Il y a beaucoup plus de focus aujourd'hui sur la métrologie étant le pilote pour comprendre les processus, fournir un retour pour le contrôle des variables et pour vérifier le résultat final », a-t-il observé. Les sondes Renishaw ont maintenant évolué en un système de mesure indépendant à cinq axes, le REVO, qui fournit un balayage à grande vitesse, l'inspection sans contact, et l'analyse de finition de surface sur une seule MMT.

Il croit qu'il y a une place pour l'acquisition de données et la surveillance à travers la cellule de fabrication, y compris la machine-outil, la MMT dans la salle de qualité, et les gabarits flexibles sur le terrain. Tout en gagnant en importance sur le terrain, les MMT ont traditionnellement été vues comme un goulot d'étranglement. « Avec une appréciation pour l'ensemble du processus, vous devez éviter de permettre aux MMT d'être ce goulot d'étranglement », a-t-il dit. « Le système à cinq axes est conçu pour surmonter cela. Le palpage sur machine peut avoir ses défis. Vous voulez principalement que votre machine-outil coupe du métal ou crée des pièces autrement », a-t-il dit. Dans le passé, il n'a généralement pas enregistré de données, perdant l'historique de la mesure. Mais le logiciel d'aujourd'hui a surmonté cela.

Chaque composant – la machine-outil, la MMT, et le gabarit flexible – a son rôle respectif à jouer, et Renishaw fournit des sondes et équipements pour chaque phase. Son système de gabarit Equator a été construit avec ce « processus complet » à l'esprit. Une MMT de salle de qualité est souvent mieux utilisée pour maîtriser une pièce pour une utilisation sur le gabarit Equator, qui réside sur le terrain à côté de la machine-outil et est immunisé contre les variations de température par opposition à la MMT.

« Une approche équilibrée et efficace est requise lors de l'établissement de la charge de travail pour chaque composant basé sur des critères familiers », a-t-il dit. « Les pièces coûteuses, à faible volume, peuvent être inspectées sur la machine-outil elle-même. Les pièces à haut volume sont mieux inspectées et maîtrisées sur la MMT et puis remaîtrisées sur le gabarit flexible. Chaque pièce additionnelle est ensuite comparée au maître connu avec les données de décalage étant réinjectées dans la machine-outil. L'exercice d'équilibrage résulte en une efficacité, un débit et des économies de coûts accrus. »

Fabrication intelligente

Avec sa perspective unique, comment Renishaw's Zayia voit-il l'avenir ? « Une usine avec contrôle direct de processus et fabrication intelligente, avec des décisions prises sur le terrain basées sur les données collectées. En plus, une augmentation de la fabrication additive avec des améliorations connexes en débit, métrologie et disponibilité de matériaux supplémentaires », a-t-il dit.