美國(guó)德克薩斯州康羅市—ConroeMachine公司實(shí)現(xiàn)了許多機(jī)械制造廠夢(mèng)寐以求的目標(biāo)：全天候采用無(wú)人操作的“自控”工序?qū)σ幌盗泄ぜM(jìn)行車(chē)削加工與監(jiān)控决帖。該公司將FANUC機(jī)器人與Equator?比對(duì)儀進(jìn)行集成菱父，同時(shí)采用雷尼紹EZ-IO軟件來(lái)提供易用而全面的通信功能菩佑，實(shí)現(xiàn)100%工件檢測(cè)以及對(duì)雙主軸Okuma2SP-250車(chē)床的自動(dòng)補(bǔ)償自晰。這一集成的車(chē)削加工單元還可對(duì)成品件進(jìn)行裝箱和堆垛。該公司表示稍坯，此單元在短短的18天內(nèi)便收回了投資酬荞，效率之高令人驚嘆。

今天瞧哟，任何一家工廠都可以借助年輕一代自動(dòng)化專(zhuān)家的聰明才智來(lái)充分挖掘新技術(shù)的潛力混巧，Conroe公司就是一個(gè)明證：該公司的年輕數(shù)控程序員JamesWardell和機(jī)器人技術(shù)員JeffBuck圍繞雷尼紹編程型Equator比對(duì)儀開(kāi)發(fā)出了相關(guān)應(yīng)用程序和軟件。

該自動(dòng)化小組隨后還為客戶(hù)開(kāi)發(fā)了一種無(wú)需人工操作的工件測(cè)量/分揀單元绢涡，將兩臺(tái)Equator比對(duì)儀消弧、一臺(tái)FANUC機(jī)器人、一套影像系統(tǒng)和一套小型多道傳送系統(tǒng)組合在一起搀尊。在這兩種應(yīng)用中室域，Equator比對(duì)儀無(wú)需使用任何夾具便能夠快速、經(jīng)濟(jì)地測(cè)量一系列軸承座圈针容，同時(shí)還可克服工廠環(huán)境變化帶來(lái)的影響杜域，這充分證明了可編程比對(duì)檢測(cè)的價(jià)值。ConroeMachine公司是一家相對(duì)年輕的企業(yè)补蛋，由Murray‘Tippy'Touchette于2000年創(chuàng)立唁谣，企業(yè)的目標(biāo)很明確：利用最先進(jìn)的制造技術(shù)生產(chǎn)零件。公司隨后迅速發(fā)展壯大为毛，員工人數(shù)已達(dá)150余名溪惶，并擁有一座占地6000平方米的空調(diào)廠房。Conroe是一家通用型制造商芦格，由于毗鄰休斯頓终距，因此很大一部分業(yè)務(wù)來(lái)自石油天然氣行業(yè)，主要是鉆探機(jī)械零部件生產(chǎn)俄删。該公司的長(zhǎng)期業(yè)務(wù)之一是制造井下泥漿馬達(dá)使用的推力軸承座圈宏怔，每周會(huì)全天候生產(chǎn)數(shù)千個(gè)這類(lèi)零件。進(jìn)一步提升自動(dòng)化水平

目前Conroe公司在四臺(tái)DoosanPuma車(chē)床上進(jìn)行軸承粗加工畴椰，而以往則用這些車(chē)床同時(shí)進(jìn)行粗加工和精加工臊诊，并且需要四名操作人員進(jìn)行操作。現(xiàn)在，這些車(chē)床分為兩個(gè)單元抓艳，由FANUC機(jī)器人裝載/卸載工件触机，并且只進(jìn)行粗加工操作；這些單元曾經(jīng)是該公司早期自動(dòng)化項(xiàng)目的組成部分壶硅。完成精加工車(chē)削前威兜，半成品件須先外送進(jìn)行表面硬化，使其硬度達(dá)到HRC65庐椒，深度為1.7mm椒舵。

“我們利用這兩個(gè)單元每天穩(wěn)定生產(chǎn)800至1000個(gè)零件，也就是說(shuō)每個(gè)單元每天生產(chǎn)400至500個(gè)零件约谈，”JamesWardell說(shuō)道笔宿，“我們安排了一名操作人員負(fù)責(zé)將工件裝入機(jī)床并檢測(cè)工件。不過(guò)填篱，在保證檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確的前提下徙掠，一名操作人員最多只能檢測(cè)這些數(shù)量的工件，但我們需要更大的產(chǎn)量革陋∥诹”

選擇Equator比對(duì)儀替代其他檢測(cè)方法

“對(duì)于下一步的產(chǎn)量提升，我們構(gòu)思了一種全自動(dòng)化的精加工過(guò)程锦钓，其中包含自動(dòng)工件裝載庙炮、序后測(cè)量、自動(dòng)刀具補(bǔ)償求驳、工件雕刻以及成品件裝箱/堆垛功能种司。”他補(bǔ)充道粥谐，“我們對(duì)這一系統(tǒng)的組成有了較好的規(guī)劃娶得，但在工件測(cè)量技術(shù)、數(shù)控機(jī)床類(lèi)型以及刀具補(bǔ)償軟件方面還未最終確定漾群。檢測(cè)過(guò)程必須快速完成懊湾，以便能夠趕上工件加工周期，這個(gè)時(shí)間最短只有98秒禽篱。最初畜伐，我們?cè)?jīng)考慮過(guò)白光激光器，因?yàn)樗臋z測(cè)速度很快谆级，但工件的反射效應(yīng)太強(qiáng)烤礁。我們還考慮過(guò)定制量具和車(chē)間坐標(biāo)測(cè)量機(jī)讼积。定制量具非常昂貴而且設(shè)定時(shí)要非常小心肥照，而坐標(biāo)測(cè)量機(jī)沒(méi)有速度優(yōu)勢(shì)。在與雷尼紹開(kāi)展其他項(xiàng)目的合作時(shí)，雷尼紹美國(guó)公司的地區(qū)銷(xiāo)售經(jīng)理SheilaSchermerhorn將Equator比對(duì)儀作為一種可行的解決方案推薦給了我們舆绎±鹪啵”

過(guò)程控制工具和軟件

Equator比對(duì)儀是專(zhuān)用量具的一種靈活、低成本替代方案吕朵。它采用比對(duì)測(cè)量的方法猎醇。具有已知測(cè)量值（通過(guò)坐標(biāo)測(cè)量機(jī)測(cè)得）的標(biāo)準(zhǔn)件用于“校對(duì)”Equator比對(duì)儀，然后將所有后續(xù)測(cè)量值與標(biāo)準(zhǔn)件進(jìn)行比對(duì)努溃。校對(duì)后的重復(fù)精度可達(dá)到0.002mm硫嘶。為補(bǔ)償車(chē)間溫度變化，可隨時(shí)重新校對(duì)Equator比對(duì)儀檩翁。Equator比對(duì)儀使用SP25測(cè)頭來(lái)觸測(cè)工件和采集掃描數(shù)據(jù)纤厨，速度高達(dá)1000個(gè)點(diǎn)/秒。測(cè)針存放于內(nèi)置六端口交換架中景絮，而系統(tǒng)通過(guò)MODUS?Equator軟件進(jìn)行編程守镰。Equator比對(duì)儀可通過(guò)按鈕輕松進(jìn)行手動(dòng)操作，但在本案例中说悄，它非常適合集成到Conroe公司的自動(dòng)化系統(tǒng)中猖右，利用EZ-IO軟件實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化運(yùn)行。

“2012年初合圃，我們?cè)贖artwig參加了一場(chǎng)工廠開(kāi)放日活動(dòng)稽橱，觀看了Equator比對(duì)儀協(xié)同Okuma的雙主軸雙龍門(mén)車(chē)床工作的現(xiàn)場(chǎng)演示，”Wardell說(shuō)梨伸，“其中使用的自動(dòng)化方法恰好適合我們的工件類(lèi)型跷焚，此外，車(chē)床上基于Windows?的OSP雙通道控制器具有開(kāi)放式架構(gòu)的PC操作平臺(tái)痪罐，這對(duì)于我們自主開(kāi)發(fā)自動(dòng)補(bǔ)償軟件非常重要逸萄。”

Equator比對(duì)儀已成為自動(dòng)化單元的一部分

Wardell和Buck接下來(lái)組裝了一個(gè)由Okuma2SP-250H竭鞍、比對(duì)儀（單臺(tái)）板惑、雕刻機(jī)以及FANUCM20iA六軸機(jī)器人組成的單元。生產(chǎn)過(guò)程中偎快，首先將待加工的工件（約300個(gè)）裝入車(chē)床的雙工件傳送帶冯乘。車(chē)床的雙龍門(mén)裝載器隨后推進(jìn)主軸，并將車(chē)削后的成品件放在通向傳送系統(tǒng)的料槽上晒夹，方便機(jī)器人拾取裆馒。機(jī)器人將成品件置于Equator比對(duì)儀上進(jìn)行測(cè)量，若檢測(cè)合格丐怯，則將其傳送至雕刻機(jī)喷好，最后對(duì)合格成品件進(jìn)行裝箱/堆垛翔横。

“我們自主開(kāi)發(fā)了刀具補(bǔ)償軟件，可在OSP控制器上運(yùn)行梗搅，”Wardell補(bǔ)充說(shuō)禾唁，“該軟件將Equator比對(duì)儀的測(cè)量結(jié)果以CSV文件形式傳輸給車(chē)床，如果工件偏離公差无切，則執(zhí)行刀補(bǔ)動(dòng)作穗狞。”工件每側(cè)的車(chē)削深度為0.38mm客净，公差嚴(yán)格限定在±0.025mm凭衩，表面粗糙度為0.5μm。工件的外徑尺寸在76.2至152.4mm之間冀烘〗挥。“Equator可以輕松地在公差范圍內(nèi)進(jìn)行測(cè)量，毫不費(fèi)力盘秕∏鹚螅”Wardell說(shuō)。

控制加工過(guò)程

“我們的外徑/內(nèi)徑是保持不變的抢熟，可能會(huì)有零點(diǎn)幾的差異柄叹。我們按尺寸批量加工工件，因此可最大限度地減少卡盤(pán)爪和其他刀具的更換匾蛆。Equator比對(duì)儀的高測(cè)量速度使其能夠輕松趕上加工進(jìn)度漓客。由于車(chē)間溫度控制在22.2℃，因此我們只需每天重新校對(duì)一次切油。

檢測(cè)原理和靈活的自動(dòng)化設(shè)計(jì)

工件的測(cè)量方法出奇地簡(jiǎn)單蝙斜。“我們制做了一個(gè)鋁塊澎胡，中心帶有一個(gè)孔孕荠，然后把它放到Equator比對(duì)儀夾具板的中心位置，”Wardell解釋說(shuō)攻谁，“我們用它來(lái)確定中心和設(shè)定坐標(biāo)系稚伍。每個(gè)工件都放在鋁塊的中心。我們通過(guò)觸碰找到工件的中心戚宦，然后對(duì)其他部分進(jìn)行表面掃描个曙。我們?cè)O(shè)計(jì)的測(cè)量過(guò)程在操作時(shí)不需要更換工件夾具或測(cè)針。機(jī)器人通過(guò)Equator比對(duì)儀上的EZ-IO自動(dòng)化軟件受楼，選擇針對(duì)每種工件運(yùn)行的測(cè)量程序垦搬。我們知道必須對(duì)哪些關(guān)鍵特征進(jìn)行測(cè)量，從而確保工件在公差范圍內(nèi)艳汽『锓。”

測(cè)量/分揀使用過(guò)的零件

車(chē)削加工單元目前每天可生產(chǎn)約600至700個(gè)成品件等舔，因此，與以前需要兩個(gè)單元相比摊咨，現(xiàn)在只需一個(gè)單元即可，這為開(kāi)發(fā)后續(xù)項(xiàng)目提供了可能—為客戶(hù)開(kāi)發(fā)零件分揀單元热跨。根據(jù)Touchette的設(shè)想氏长，Wardell和Buck正在開(kāi)發(fā)一種對(duì)使用過(guò)的泥漿馬達(dá)推力軸承座圈進(jìn)行測(cè)量和分揀的單元。

在油田機(jī)械檢修車(chē)間內(nèi)悍暴，使用過(guò)的馬達(dá)經(jīng)拆解和翻新后壳荣，可重新使用∑模“過(guò)去吟钻，客戶(hù)通過(guò)目測(cè)方法檢查使用過(guò)的座圈，以判定零件是否能夠再次利用熏疾；他們知道這種方法會(huì)導(dǎo)致白白扔掉不少好零件溶豌，也就是說(shuō)把錢(qián)給扔掉了，”Wardell說(shuō)葵昂，“我們希望為他們提供一種即插即用型的測(cè)量和分揀系統(tǒng)桶淡，這個(gè)系統(tǒng)可以不依賴(lài)于人為的主觀判斷，從而回收更多還可重新利用的座圈寥掐⊙ゼ牛”

在本文采寫(xiě)期間，Buck和Wardell仍在開(kāi)發(fā)這一新單元召耘，它由兩臺(tái)Equator比對(duì)儀百炬、一臺(tái)FANUCLRMate200iC六軸機(jī)器人、一臺(tái)小型多道傳送系統(tǒng)污它、一套FANUC紅外影像系統(tǒng)和一套用于機(jī)器人末端執(zhí)行器的ATI快速換刀裝置組成剖踊。影像系統(tǒng)將待測(cè)零件的編號(hào)以及需要運(yùn)行的測(cè)量程序告知Equator比對(duì)儀。測(cè)量后衫贬，可重新利用的零件被放置在相應(yīng)的傳送帶上蜜宪，而報(bào)廢的零件則放置在廢品傳送帶上。

“我們?cè)O(shè)計(jì)的這個(gè)系統(tǒng)可以用卡車(chē)運(yùn)輸祥山，而且非常易于工人操作—他們只要打開(kāi)電源圃验，把零件裝到傳送帶上就可以了，”Buck說(shuō)缝呕。

“在我們的加工單元中澳窑，沒(méi)有任何其他車(chē)間量具在經(jīng)濟(jì)效益方面能與Equator比對(duì)儀相媲美，”Wardell補(bǔ)充說(shuō)诚咪，“我們希望通過(guò)向客戶(hù)推廣集成式單元圾篱，為整個(gè)公司在這一業(yè)務(wù)領(lǐng)域的發(fā)展開(kāi)辟一條新的途徑啸席。”

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