A koordináta mérőgépek szerkezeti kialakítása a mechanika szempontjából

A koordináta mérőgépek, avagy a CMM – Coordinate-Measuring Machine egy olyan többtengelyes és egyben univerzális mérőgép, amely általánosságban egy 3 tengelyes szerkezeti kialakítással rendelkezik, egymásra merőleges tengely-elrendezéssel.

A koordináta mérőgépek működési elve nagyon egyszerű: minden egyes tengelyhez egy külön helyzetérzékelő rendszer került kiépítésre, amihez egy mérőfej is kapcsolódik. Ez a mérőfej folyamatos kapcsolatot tart fenn a gép vezérlőjével, és a gép, valamint az önmaga helyzetéből fakadó eltérésekből képes ezeket a lemért pontokat regisztrálni. A CMM általánosságban tehát három fő egységre osztható fel: a mechanikai kialakításra, a mérőfejre és a vezérlésre.

A mechanikai kialakításról

A mechanikai kialakításon a koordináta gépek kapcsán azt értjük, hogy konkrétan milyen felépítéssel rendelkezik az adott mérőműszer. A legelterjedtebb ezek közül a 3 lineáris tengelyes kialakítás, amelyek nem csak a mechanika szempontjából elképesztően egyszerűek, hanem a vezérlésük ezzel ellentétben képes elvégezni a legkülönfélébb matematikai műveleteket is, hiszen egy nagyon egyszerű X-Y-Z koordináta rendszeren belül kell csak dolgoznia. Lássuk azonban konkrétabban, hogy milyen mechanikai kialakítással ellátott mérőgépeket különböztethetünk meg egymástól – maradva a legnépszerűbb megoldásoknál!

Coordinate-Measuring Machine

Coordinate-Measuring Machine

A portálos kialakítás

A jelenlegi piacon megtalálható koordináta mérőgépek jelentős többsége egyszerű, portálos kialakítással rendelkezik. Az ilyen megoldások lényege, hogy a mérőfej X-, Y- és Z-tengelyen képes mozogni, miközben maga a mérőasztal mozdulatlan marad. Érdekesség, hogy az X- és a Z-tengely a két keresztszánon fut, méghozzá az oszlopokon keresztül, az Y-tengely irányában. A legnagyobb előnyük a merevségük, hátrányuk pedig, hogy nagyon nehézkes a két oszlopot vízszintes irányban felszerelni, ezen túl pedig, ha rossz megmunkálási az X-tengely – amely a radiális ütést végzi –, akkor az egész gép pontatlan lehet.

A mozgóasztalos kialakítás

A koordináta mérőgépek egyik legritkább kialakítási formája a mozgó asztalos konstrukció, ami annak köszönhető, hogy a legtöbb ilyen masina asztalát gránitból vagy hasonlóan kemény alapanyagból készül, amit az óriási tömegből kifolyólag nehéz pontosan mozgatni – ellentétben egy nagyon könnyű mérőfejjel. Hátránya még, hogy az asztal alacsony súlypontja túl merevvé teszi a gépet, míg előnye, hogy a kis sebességű megmunkálás során az asztal tehetetlenségéből származó terhelések nagyon minimálisak, így a pontosság mindig maximális.

A mozgóállványos kialakítás

A mozgóállványos CMM gépek rendszerint bonyolult kialakítással rendelkeznek, ezáltal a portálos megoldással ellentétben a mérőfejet mozgató szisztéma egy oszlopon helyezkedik el, és miközben a Z-, valamint az egyik vízszintes tengely mentén maga a fej mozgatható, addig a másik tengelyen az asztal mozog. Mivel az egymásra épülésből kifolyólag a vezetékek nagy szétosztottsággal bírnak, ezáltal az oszlopos támasztásból fakadó merevség jelentősen csökkenthető. Nagyon gyakori megoldás ebben a konstrukcióban, hogy az összes tengely mentén a fej mozog csak.

A kialakítás legnagyobb előnye – bármelyik géphez mérten –, hogy az a változat rendelkezik a legjobb helykihasználtsággal, ezen felül pedig a hozzáférhetőség kapcsán sincs párja, hiszen mindhárom oldalról szinte korlátlannak tekinthető. A jó hozzáférhetőség-igényű helyszíneken és alkalmazási területeken éppen ezért ezt a kialakítást részesítik előnyben, ezáltal például az automatizált gyártósorokba beépítve, vagy in-line teszterekként, egyszerre több gépet kihasználva.

A hídszerkezetes kialakítás

A hídszerkezetes kialakítás leginkább a portálos konstrukcióval hozható párhuzamba, lévén kizárólag a fej mozog mindhárom tengely mentén. A támasztószerkezet ebben az esetben nem kettő-, hanem négyoszlopos kialakítása, méghozzá egyetlen konzolt tartva, amelyen az Y-tengely vezetékezését találhatjuk. Ez egy rendkívül ritka, általában csak nagyméretű munkadarabok mérésére alkalmazható formátum, ami a támasztók közötti méretek miatt a helykihasználtság tekintetében nem túl szerencsés választás.

A forgó tengelyekkel kiegészített kialakítás

Szintén ritka, de azért előforduló változat a koordináta mérőgépek kapcsán a forgó tengelyekkel kiegészített változat, aminek a lényege, hogy nem csak a mérőfejet lehet forgatni és mozgatni, hanem magát a munkadarabot is. Az ilyen kialakításnak a legfontosabb oka az, hogy növelni tudjuk a mért alkatrészek hozzáférhetőségét, így az alámetszések, vagy éppen az oldalsó furatok, illetve oldalzsebek mérése is lehetővé válik vele.

Hozzászólás írása