Les CMM revendiquent leur droit

Avec la croissance de nouvelles méthodes de détection pour la métrologie, des lasers aux rayons X, on pourrait penser que la vénérable CMM pourrait disparaître de vue. Rien ne pourrait être plus éloigné de la vérité.

Une vérité éternelle est que la fabrication repoussera toujours les limites en matière de coût, de performance et surtout de qualité. "Les tolérances ne se relâchent jamais, elles se resserrent toujours", a fait remarquer Gene Hancz, spécialiste des produits, CMM de Mitutoyo America Corp. (Aurora, IL).

C'est l'une des raisons pour lesquelles la machine à mesurer tridimensionnelle à banc fixe, ou CMM, est restée un outil essentiel. 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. Selon Hancz, il s'agit principalement de variantes de la MMT de type pont de base, avec un pont mobile qui traverse une pièce fixée à une table et une sonde qui se déplace de haut en bas. Les échelles de chaque axe déterminent la position X, Y, et Z de la pointe. Les sondes articulées qui tournent indépendamment et les tables rotatives offrent des degrés de liberté supplémentaires.

Les fournisseurs ont également créé de nombreuses variantes de l'idée de base de la MMT de type pont pour répondre à l'évolution des besoins et réduire les coûts. Prenons, par exemple, la MMT à bras horizontal avec une sonde en porte-à-faux fixée à un seul support. Alors que les machines automatiques extrêmement précises qui mesurent des pièces de plus en plus grandes attireront facilement l'attention, il y a toujours une place pour l'humble MMT à commande manuelle équipée d'un palpeur à déclenchement tactile, ou même d'une boule dure. Une autre raison pour laquelle le CMM reste pertinent est que la technologie s'améliore tandis que la valeur augmente. "Quand j'ai commencé dans l'entreprise, une petite MMT manuelle aurait pu coûter le même prix que ce que vous pouvez obtenir aujourd'hui avec une MMT contrôlée par ordinateur, avec une précision deux fois supérieure et un volume de mesure deux fois supérieur", a déclaré 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 essentiel d'acheter le bon équipement pour la bonne application. Souvent, les gens demandent la plus grande précision possible, ce qui serait dans notre série LEGEX, capable de mesurer près de 0,25 micron. Mais cela coûte très cher, à la fois pour l'achat des machines et pour leur hébergement dans des pièces où la température et l'humidité sont étroitement contrôlées », a-t-il expliqué. Ils sont nécessaires à quelques applications, mais pas à beaucoup.

En fait, il pense que la plus grande tendance dans le domaine concerne les mesures de qualité quasi-ligne ou en ligne à l'aide de MMT. Cela a conduit Mitutoyo à développer sa gamme de MMT MACH, conçue pour les mesures à grande vitesse en ligne ou quasi-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 longues pièces cylindriques, telles que des vilebrequins. Le dernier en date est MACH Ko-ga-me, une MMT en ligne qui peut être configurée de manière autonome ou intégrée dans une cellule de travail.

Alors que les MMT entrent en production, la surveillance de leur état devient vitale. Cette tendance reflète l'évolution de la Smart Factory, et Hancz souligne la norme MTConnect prise en charge par Mitutoyo. "À mon avis, il s'agit d'une norme technologique fondamentale pour l'avenir de la surveillance des machines en ligne ou quasi en ligne", a-t-il déclaré.

Croissance et ensemble de compétences

"Le marché de la MMT est encore en forte croissance", a reconnu Angus Taylor, président de Hexagon Manufacturing Intelligence (North Kingstown, RI). Il a reconnu que les exigences croissantes en matière de qualité stimulent le marché des MMT. Il a également observé que bon nombre des MMT vendues par Hexagon sont placées dans des environnements de production, bien que le placement dans des salles de qualité représente toujours une part importante du marché.

"Mais, mis à part son utilisation en production, la plus grande préoccupation que nous avons est l'ensemble des compétences des [utilisateurs]. Nous avons des clients qui aimeraient acquérir plus d'équipement, mais qui n'ont pas les personnes possédant les compétences nécessaires pour écrire des programmes pour eux », a-t-il fait remarquer. Comme tout bon gestionnaire, il voit une opportunité plutôt qu'une crise dans cette observation. "Cela signifie plus d'automatisation et, franchement, la possibilité pour nous d'aider les clients en écrivant les programmes d'inspection pour eux", a-t-il déclaré.

L'automatisation pourrait inclure le chargement robotisé des pièces dans et hors des CMM, mais il l'associe également à des informations susceptibles d'alimenter le processus lui-même. "L'un des éléments clés ici est notre logiciel Q-DAS", a-t-il déclaré, faisant référence à la société de logiciels statistiques acquise par Hexagon qui analyse les données des appareils de métrologie pour la prise de décision. "Avec cela, nous commençons à surveiller des choses comme l'usure des outils et plus spécifiquement [les données] sur une fonctionnalité, et à suivre les données de fonctionnalités spécifiques", a-t-il déclaré.

En réponse aux exigences de production et à la nécessité de faciliter l'utilisation des MMT, Hexagon a annoncé en mai sa nouvelle plate-forme Global S CMM, qui a fait ses débuts au salon Eastec. Selon la société, le Global S est la première offre de la série Enhanced Productivity Series (EPS) d'Hexagon. La nouvelle plate-forme comprend des technologies intelligentes telles que des améliorations de l'expérience utilisateur (UX), des logiciels de mesure et des options vertes avancées. La plate-forme EPS simplifie la création, l'exécution et l'analyse des routines de mesure, et le processus d'inspection est plus rapide car la plate-forme Global S est entièrement intégrée au logiciel iPC-DMIS CMM pour la collecte, l'évaluation, la gestion et la présentation des données de fabrication, selon Hexagon Intelligence de fabrication.

D'autres tendances observées par Taylor sont l'accent croissant mis sur la métrologie sans contact et l'intégration d'équipements dans des usines intelligentes ou interconnectées. « Notre nouveau système de palpage optique à utiliser sur les MMT améliore considérablement le débit pour, par exemple, les inspections d'aubes de turbine et de disques aubagés », a-t-il fait remarquer. "Dans tous les domaines, grâce aux technologies sans contact, nous collecterons des données plus rapidement et acquerrons une meilleure compréhension des fonctionnalités et des pièces individuelles."

Multitâche et application spécifique

"Une tendance que je constate dans plusieurs secteurs est que les gens souhaitent être plus productifs avec leur MMT", a déclaré David Wick, chef de produit pour Carl Zeiss Industrial Metrology Technology LLC (Maple Grove, MN). Cela signifie mesurer diverses pièces sur le même équipement, maximisant ainsi l'investissement. Un élément clé de cette stratégie consiste à utiliser le nombre maximal de capteurs disponibles sur les MMT. Aujourd'hui, en plus de la vénérable gâchette tactile et des sondes analogiques à balayage, les MMT sont désormais souvent équipées de scanners à ligne laser et même de capteurs de rugosité de surface. Zeiss a introduit un nouveau capteur de lumière blanche confocale pour sa classe de MMT Accura en 2016.

Avec la flexibilité croissante des MMT, elles peuvent commencer à supplanter les appareils spécialement conçus pour une mesure spécifique, telle que la mesure de forme. "Sur notre dernière version du Prismo CMM, équipé d'une table rotative et du dernier logiciel Calypso, vous pouvez désormais prendre des mesures de forme de nombreuses formes différentes, telles que des cylindres ou des roulements à billes", a déclaré Wick. Une autre application courante est la rétro-ingénierie, en utilisant un scanner à ligne laser 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. Ceci est particulièrement utile pour les petites ou moyennes entreprises qui sont fréquemment chargées de plusieurs travaux ou de pièces à faible volume.

Parmi les grandes organisations, il voit les façons d'utiliser les CMM évoluer de différentes manières. Ces clients veulent des installations plus spécifiques à l'application qui sont interconnectées avec l'usine et le monde qui les entoure. "Nous recevons de plus en plus de demandes d'automatisation, de chargement de robots et de palettisation", a-t-il expliqué. "Les gens veulent mesurer 10 pièces à la fois au lieu d'une seule, ce qui nécessite plus de connaissances sur les applications." Un bon exemple est l'utilisation du logiciel Zeiss Gear Pro, une option pour son logiciel Calypso, pour créer une installation spécifique à l'équipement. Gear Pro mesurera les engrenages cylindriques, coniques et à vis sans fin ainsi que les rotors, et mesurera également les plaques de cuisson qui les coupent. D'autres packages incluent des aubes de turbine ou des électrodes d'érosion.

Il a également observé, comme d'autres personnes interrogées, que les MMT sont mieux acceptées dans l'atelier. Pour les environnements difficiles, des offres telles que DuraMax HTG avec son boîtier classé IP54 qui maintient la précision sur une large plage de températures (15° à 40°C) augmentent son utilité. Pour l'intégration dans l'automatisation, Wick a également noté que le logiciel Zeiss communique désormais directement avec les chargeurs de robots dans la langue maternelle de n'importe quel fournisseur de robots.

Cela soulève la question de la sécurité des données. La société a annoncé en mai qu'elle s'associait à Cisco pour créer une plate-forme de transmission de données sécurisée permettant de connecter les appareils Zeiss (par exemple, les machines de mesure) sur le terrain à des systèmes de niveau supérieur dans l'environnement de l'industrie 4.0. L'objectif est la sécurité intégrée. Il s'agit du développement conjoint d'une solution de surveillance des machines de mesure Zeiss. Il permettra la fourniture rapide de services mondiaux, tels qu'un expert en la matière à distance et une assistance technique.

Une nouvelle approche du CMM :la portabilité

Bien 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 caractéristiques, mais même les versions plus petites ne sont pas particulièrement portables. Entrez dans la MMT portable zCat de 30 lb de Fowler High Precision (Auburndale, MA). Ressemblant à une boîte 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 qu'il s'agit d'une machine à rayon, avec deux axes au lieu de trois. Il a un volume de mesure de 700 mm de rayon (autour de l'axe central) sur 250 mm de 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 à d'autres appareils portables, il s'agit d'une MMT portable contrôlée directement par ordinateur", a déclaré Jeff Petersen, directeur des ventes internationales de zCat LLC, le producteur récemment formé de la machine (détenu en partie par Fowler).

Pourquoi une MMT portable et programmable ? Pour Fowler, c'était le prochain ajout logique à son catalogue d'outils à main de métrologie, selon Petersen. "Notre outil typique était un appareil de type à axe unique ou à échelle linéaire, vraiment bon pour ce qu'il était censé faire mais tout simplement pas capable de faire les mesures 3D détaillées qu'une MMT typique peut faire", a-t-il expliqué. "Un CMM, en revanche, est généralement relégué dans une pièce spéciale et exploité par une personne hautement qualifiée." Leur rêve était d'amener une MMT juste à côté de la machine CNC fabriquant les pièces, opérée par du personnel moins formé à la programmation des MMT.

Depuis son introduction en 2014, l'appareil "fonctionne bien", selon Petersen. "Certains clients achètent leur deuxième et troisième machine", a-t-il déclaré.

Processus au-delà des CMM

L'invention de Renishaw du palpeur à déclenchement par contact est souvent reconnue pour avoir lancé la révolution CMM à l'époque, permettant un contrôle informatique direct tout en augmentant la précision et la répétabilité par rapport aux palpeurs à bille dure. remplacé. Étant donné que Renishaw est un fournisseur de composants (clé) pour le monde de la métrologie qui comprend, mais ne se limite pas à, les MMT, Denis Zayia a une perspective unique en tant que vice-président des ventes et du marketing et ancien directeur commercial des MMT pour Renishaw LLC (West Dundee, IL). "Il y a beaucoup plus d'attention aujourd'hui sur la métrologie comme moteur pour comprendre les processus, fournir un retour d'information pour le contrôle des variables et pour vérifier le résultat final", a-t-il observé. Les palpeurs Renishaw ont désormais évolué vers un système de mesure indépendant à cinq axes, le REVO, qui permet un balayage à grande vitesse, une inspection sans contact et une analyse de l'état de surface sur une seule MMT.

Il pense qu'il y a une place pour l'acquisition et la surveillance des données dans toute la cellule de fabrication, y compris la machine-outil, la CMM dans la salle de qualité et les jauges flexibles dans l'atelier. Tout en gagnant en importance dans l'atelier, les MMT ont traditionnellement été considérées comme un goulot d'étranglement. "Avec une appréciation de l'ensemble du processus, vous devez éviter de laisser les CMM constituer ce goulot d'étranglement", a-t-il déclaré. « 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 d'une autre manière », a-t-il déclaré. 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 la jauge flexible) a son rôle respectif à jouer, et Renishaw fournit des palpeurs et des équipements pour chaque phase. Son système de jaugeage Equator a été conçu avec ce « processus complet » à l'esprit. Une CMM de salle de qualité est souvent mieux utilisée pour maîtriser une pièce à utiliser sur la jauge Equator, qui réside dans l'atelier à côté de la machine-outil et est insensible aux variations de température contrairement à la CMM.

"Une approche équilibrée et efficace est nécessaire lors de l'établissement de la charge de travail de chaque composant en fonction de critères familiers", a-t-il déclaré. « Les pièces coûteuses à faible volume peuvent être inspectées sur la machine-outil elle-même. Les pièces à grand volume sont mieux inspectées et maîtrisées sur la MMT, puis remastérisées sur la jauge flexible. Chaque pièce supplémentaire est ensuite comparée au maître connu, les données de décalage étant renvoyées dans la machine-outil. L'acte d'équilibre se traduit par une efficacité, un débit et des économies accrus. »

Fabrication intelligente

Avec sa perspective unique, comment Zayia de Renishaw voit-il l'avenir ? « Une usine avec un contrôle direct des processus et une fabrication intelligente, les décisions étant prises dans l'atelier en fonction des données collectées. En outre, une augmentation de la fabrication additive ainsi que des améliorations connexes du débit, de la métrologie et de la disponibilité de matériaux supplémentaires », a-t-il déclaré.