自動化生產(chǎn)需要采用自動化測量
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APS一瞥
APS系統(tǒng)因其不尋常的混合設計而引人注目。該系統(tǒng)采用L型布局，其中L型的長腿部分由一套Mazak Palletech FMS（馬扎克托盤技術(shù)柔性生產(chǎn)系統(tǒng)）組成，其周圍與四臺臥式加工中心相連接。托盤技術(shù)兩個裝載站的其中一個由一套機器人管理，該機器人也為一條由兩臺平面磨床、一個熱處理工作站和一臺中型立式加工中心組成的“支線”提供服務。雖然該托盤技術(shù)系統(tǒng)屬于該制造商技術(shù)中相當標準的裝置，但該支線卻是由Kurt公司開發(fā)的其中一個配置，用于對機加工件的精密加工。
系統(tǒng)上的其中一個顯示器，顯示出了臺鉗鑄體表面上的28個公差尺寸讀數(shù)
同樣，關鍵的磨削加工操作則由該公司Kurt Gaging計量部門開發(fā)的專用測量系統(tǒng)所控制。這一系統(tǒng)采用該公司的SPC軟件。該系統(tǒng)的核心部分是其內(nèi)部設計和建造的一個計量工作站。當臺鉗的原始鑄件進入到最后的精加工磨削階段時，該計量站可對臺鉗鑄體的每一項操作進行一系列的測量，監(jiān)控每一道工藝（包括機加工、熱處理和磨削加工），中間無需轉(zhuǎn)換。
“當臺鉗鑄體固定到夾具上加工時，一系列的LVDT探頭將對該零件的平整度、厚度和平行度進行測量。這一過程大約需要30s的時間。該計量裝置將會提供有關的測量數(shù)據(jù)，包括該臺鉗鑄體的總體長度，因此系統(tǒng)操作人員完全理解零件在進行每一操作前后的確切測量數(shù)據(jù)。”Lenz先生解釋說。
接觸式測量探頭在每一個臺鉗鑄體的多個關鍵位置上移動，測定其高度和所需的磨削量。在未經(jīng)精加工的鑄體上找到最高點和最低點，為磨床的精加工自動編程，以使其達到最有效的操作水平
由SPC系統(tǒng)引導的APS系統(tǒng)、Kurt SPC Premium和Manager管理員軟件為全自動化機床、CNC計算機數(shù)控和自動數(shù)據(jù)采集提供了互動功能。檢查一下磨削工藝就可以看到該軟件是如何管理機床和其他設備，以及與APS系統(tǒng)加工單元中的其他步驟如何互動及如何發(fā)送一致的結(jié)果。
APS中的兩臺Chevalier Smart B246011 數(shù)控平面磨床，可加工處理多達60種不同的臺鉗配置。為了確保精確的定位和保持所有這些不同的尺寸，在托盤上裝備了Kurt公司的Docklock氣動定位系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過4個零點定位銷使其固定在每一托盤的底部，這些定位銷由彈簧觸發(fā)定位，并使托盤固定，然后通過氣閥釋放它們。按照該公司的說法，定位銷的定位精度保持在0.0002in（1in=25.4mm）范圍之內(nèi)，而Docklock的氣缸可將臺鉗鑄體緊緊地鎖定，以便于進行磨削加工。完成定位和鎖緊的過程約需幾秒鐘。每臺磨床的承受板一次可承接多達三個托盤，這要根據(jù)臺鉗鑄體的尺寸和操作要求而定。
一旦當托盤由機器人裝載到磨床的床身時，并由Docklock定位器定位以后，一個計量頭就會自動就位，驗證每一個托盤的位置，并檢測每一臺鉗鑄體的高度。這是通過電子方式測量托盤四角上的定位銷高度而完成的。這一過程是為了驗證托盤是否與工作臺床身對準，而同樣重要的是為了測試其是否存在任何負載問題。驗證高度的目的，是為了確定每一臺鉗鑄體所需的磨削量。如果高度和負載量不正確，機器人將會設法對托盤進行重新定位。如果重新定位未獲成功，托盤將被遣返，同時觸發(fā)機構(gòu)向系統(tǒng)操作人員發(fā)出報警，以便采取相應的措施。
測量頭的設計應能夠承受惡劣的磨削加工環(huán)境。冷卻液和油泥的存在不應影響到測量操作或影響其測量精度。磨床與測量頭之間通過SPC數(shù)據(jù)采集軟件和KurtUSB直接測量頭接口硬件進行聯(lián)系。零件的測量數(shù)據(jù)與磨削加工的起動/停止尺寸將被直接傳送給磨床控制系統(tǒng)。在完成每一磨削加工周期之后，事先設置好的測量頭將驗證最后這些加工工藝的精度。（為了量具的精度和掌握整個測量過程，在預先確定和可編程的周期中，使用一個獨立于磨床托盤的固定銷釘來驗證和掌握量具的情況）。
與安裝APS以前時的情況相比較，采用SPC軟件來控制磨削加工操作，可使加工周期時間縮短30%。事實上，以前的手工裝卸作業(yè)已被淘汰，無需等待時間，這一數(shù)字并沒有將這一等待時間計算在內(nèi)。
數(shù)據(jù)的采集和分析
在經(jīng)過幾個星期的數(shù)據(jù)采集之后，該公司就能識別出存在問題的區(qū)域，從而通過消除因夾具、工具和其他問題所造成的變化因素，不斷提高工藝水平，Lenz先生報告說?！爱斘覀冊诖罅康臄?shù)據(jù)中采集數(shù)據(jù)的時候，我們創(chuàng)建了一種含有幾個模式的分布圖，并建議在這一數(shù)據(jù)中采用一種以上的工藝。例如，數(shù)據(jù)顯示了每臺臥式加工中心及每臺磨床等的簽名?！?
Lenz先生繼續(xù)說：“我們的測量設置確保我們能夠生產(chǎn)出質(zhì)量非常穩(wěn)定的臺鉗鑄體，不管APS加工單元中的機床、夾具和工具系統(tǒng)采用什么樣的組合。為了進一步優(yōu)化工藝，如果出現(xiàn)了問題，或我們在工具、夾具及機床上的進給速度作出了變化，我們可以非常容易地分析其對生產(chǎn)的影響?！?
APS安裝之前，Kurt公司采用傳統(tǒng)的熱處理、機加工和磨削加工單元來生產(chǎn)其臺鉗。操作人員必須經(jīng)過特殊的培訓才能完成測量程序。
Jon Baller先生是Kurt工程系統(tǒng)集團的軟件開發(fā)經(jīng)理，他回憶說，以前測量工作是一項緩慢的過程。它取決于人員的變化，一個操作人員與另一個操作人員有所不同，而且各生產(chǎn)班次也有所不同，因此，保持穩(wěn)定優(yōu)質(zhì)是一個很大的挑戰(zhàn)，他說：“當我們設計新的APS時，其目標是采用電子方式實時監(jiān)控加工精度與每一工藝步驟的可追溯性。我們已經(jīng)達到了這一目標。而且，我們還更有效地使用了我們的勞動力?，F(xiàn)在，我們只需要三名操作人員，而老的生產(chǎn)系統(tǒng)，我們需要五名操作人員。而且，新系統(tǒng)還很容易升級，因為我們在承接混合訂貨和增加訂貨數(shù)量方面曾經(jīng)歷過更多的變化”
請注意，該新系統(tǒng)具有很多優(yōu)點，Baller先生提出的最重要建議之一是：“建立一套適合于我們臺鉗生產(chǎn)的大型系統(tǒng)，使我們能夠有機會來展示我們的能力?！睔w根結(jié)底，這種優(yōu)勢具有十分重要的意義，因為它為我們公司提供了其所需要的工具，以保持其在全球市場競爭的質(zhì)量和價值?！?
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