位于意大利帕多瓦的ZF Marine公司是一家船舶推進(jìn)泵制造商，他們正在探索如何提升制程控制效率衍止，增強(qiáng)測(cè)量能力哗蛋。

幾個(gè)世紀(jì)以來，無論是在貿(mào)易园担、旅游還是軍事領(lǐng)域届谈，船舶一直是最受歡迎且最普遍使用的交通工具之一，這就是為什么安全性弯汰、可靠性和高效性始終是船舶動(dòng)力系統(tǒng)用戶的主要訴求艰山。ZF Marine是一家跨國(guó)經(jīng)營(yíng)公司，專門為各類船舶設(shè)計(jì)和開發(fā)全套推進(jìn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)咏闪，為用戶提供優(yōu)質(zhì)和創(chuàng)新產(chǎn)品曙搬。

為了確保生產(chǎn)出滿足市場(chǎng)需求的性能卓越、技術(shù)先進(jìn)的產(chǎn)品鸽嫂，ZF將生產(chǎn)重組為以產(chǎn)品功能為導(dǎo)向的各個(gè)高效制造單元纵装。其中，負(fù)責(zé)泵產(chǎn)品生產(chǎn)的第5制造單元啟動(dòng)了一個(gè)項(xiàng)目据某，旨在提高質(zhì)量控制能力和速度橡娄。

提高生產(chǎn)效率

很多制造企業(yè)都必須持續(xù)不斷地對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行監(jiān)控，它們面臨著與ZF公司一樣的問題：必須將加工件送至質(zhì)檢室進(jìn)行測(cè)量 — 該過程可能成為限制生產(chǎn)效率提升的瓶頸癣籽，而這種可能性往往又會(huì)變成現(xiàn)實(shí)挽唉。而在工廠車間內(nèi)直接配置Equator比對(duì)儀系統(tǒng)，就可以繞開這一潛在瓶頸筷狼，避免耗費(fèi)時(shí)間將工件轉(zhuǎn)移到質(zhì)檢室片家，并縮短工件檢測(cè)用時(shí)走木。

Matterazzo先生進(jìn)一步解釋說，“我們與機(jī)床供應(yīng)商進(jìn)行了交流肿兴，經(jīng)過共同研究荡减，我們選擇了Equator比對(duì)儀，大家也叫它‘機(jī)械蜘蛛’叁乍，事實(shí)證明季训，它正是滿足我們需求的最合適的解決方案。Equator比對(duì)儀使我們能夠以極其精確的方式控制生產(chǎn)则沃，我們可以直接在生產(chǎn)過程中在同一臺(tái)設(shè)備上測(cè)量所需的全部輪廓和尺寸肝庸，甚至可以同時(shí)測(cè)量其設(shè)計(jì)截然不同的工件。傳統(tǒng)量具可以檢測(cè)特定尺寸章迎，但是一臺(tái)設(shè)備必定無法檢測(cè)所有尺寸吓死。Equator比對(duì)儀的靈活性和可配置性使我們能夠通過一系列掃描測(cè)量來評(píng)估每個(gè)特征，包括傳統(tǒng)量具無法觸測(cè)的隱蔽尺寸焚寂。它還可以測(cè)量其他一些我們很看重的參數(shù)普晌，例如同心度和平面度〔着”

比對(duì)測(cè)量是關(guān)鍵

Equator比對(duì)儀不是傳統(tǒng)意義上的絕對(duì)式測(cè)量設(shè)備痘括，而是通過與標(biāo)準(zhǔn)件進(jìn)行比對(duì)來完成工件測(cè)量。為什么這對(duì)于生產(chǎn)和制程控制來說是一個(gè)極大優(yōu)勢(shì)滔吠？大多數(shù)情況下纲菌，車間和質(zhì)檢室之間都存在溫差，當(dāng)將工件從生產(chǎn)線上轉(zhuǎn)移到質(zhì)檢室時(shí)疮绷，這不可避免地會(huì)影響測(cè)量精度翰舌。即使將質(zhì)檢室中的傳統(tǒng)測(cè)量設(shè)備拿到車間使用，由于其本身的特性冬骚，它們也需要很長(zhǎng)時(shí)間才能適應(yīng)環(huán)境溫度椅贱，再加上車間溫度變化很快，因此這不是一種可行的方法只冻。而且庇麦，問題不僅局限于此；熱變形不是線性的喜德，它隨形狀和尺寸變化山橄，這就導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果不可靠。所以岗命，最好是將傳統(tǒng)測(cè)量設(shè)備配置在環(huán)境受控的質(zhì)檢室內(nèi)。

雷尼紹制程控制系統(tǒng)Equator比對(duì)儀恰恰能夠滿足我們的需求保蒲，它是一臺(tái)精密品救、準(zhǔn)確、多功能的測(cè)量設(shè)備，而且易于使用他景。我們對(duì)它進(jìn)行了一系列測(cè)試捅振，目前，Equator比對(duì)儀已成為我們的核心測(cè)量設(shè)備托足。

ZF Marine（意大利）

標(biāo)準(zhǔn)件和生產(chǎn)件

實(shí)際上怯糠，Equator比對(duì)儀的測(cè)量過程由傳統(tǒng)比對(duì)測(cè)量原理演變而來，它在生產(chǎn)件和指定標(biāo)準(zhǔn)件之間進(jìn)行比對(duì)測(cè)量妒穷，這便消除了由于溫度變化引起的差異瓦统。標(biāo)準(zhǔn)件也是在生產(chǎn)線上使用完全相同的材料和方法生產(chǎn)的；并且始終置于生產(chǎn)環(huán)境中橡舟，以確保受到相同環(huán)境條件的影響金矛。Equator比對(duì)儀采用創(chuàng)新的高重復(fù)性技術(shù)，具有輕巧但堅(jiān)固的結(jié)構(gòu)及并聯(lián)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)勺届，這意味著它比傳統(tǒng)測(cè)量設(shè)備更不易受溫度的影響驶俊，也意味著它的形狀隨溫度變化的特性更加類似于被測(cè)工件。

“首先免姿，在質(zhì)檢室用坐標(biāo)測(cè)量機(jī)標(biāo)定一個(gè)有效標(biāo)準(zhǔn)件饼酿，”質(zhì)量控制經(jīng)理Gerardo Matterazzo解釋說，“將已標(biāo)定的標(biāo)準(zhǔn)件放置到生產(chǎn)環(huán)境中胚膊，待其適應(yīng)生產(chǎn)環(huán)境后故俐，標(biāo)準(zhǔn)件會(huì)發(fā)生熱變形。使用Equator比對(duì)儀測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)件澜掩，使測(cè)量過程‘回零’购披。使用同一程序，通過與標(biāo)準(zhǔn)件的尺寸做比對(duì)來檢測(cè)后續(xù)工件肩榕。通過這種方式刚陡，我們可以檢測(cè)出工件與標(biāo)準(zhǔn)件之間的任何偏差，再結(jié)合坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的標(biāo)定值株汉，就可以驗(yàn)證被測(cè)工件與設(shè)計(jì)規(guī)格之間的差異筐乳。”

條件變化則重新校準(zhǔn)

“考慮到生產(chǎn)環(huán)境隨時(shí)間不斷變化狱槽，我們確定了一個(gè)最優(yōu)的重新校準(zhǔn)間隔涨给，大約每?jī)蓚€(gè)小時(shí)重新校準(zhǔn)一次，以確保測(cè)量結(jié)果的偏差不超過1%屿帕。標(biāo)準(zhǔn)件的重新校準(zhǔn)用時(shí)與生產(chǎn)件的測(cè)量用時(shí)相同念肆，所以不會(huì)對(duì)整體生產(chǎn)流程產(chǎn)生實(shí)質(zhì)影響，”Matterazzo繼續(xù)說道盗晓。

借助這一快速的重新校準(zhǔn)過程徊疆，Equator比對(duì)儀幾乎可以立即對(duì)任何熱效應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)償愕啰，由它得到的測(cè)量數(shù)據(jù)可與在溫度受控的質(zhì)檢室得到的數(shù)據(jù)相媲美。無論制程出于何種原因發(fā)生變化棉莹，Equator比對(duì)儀都可以提供連續(xù)的制程控制温盅，其固有的特性可以應(yīng)對(duì)不斷變化的生產(chǎn)條件，而不會(huì)對(duì)生產(chǎn)時(shí)間帶來負(fù)面影響梢拜。

但是改耽，它能做的遠(yuǎn)不止于此。除了對(duì)單一工件進(jìn)行制程控制外叁巨，Equator比對(duì)儀還可以在多種工件之間快速完成測(cè)量切換斑匪，或快速更改測(cè)量程序，以應(yīng)對(duì)現(xiàn)有工件的設(shè)計(jì)變化俘种。Equator比對(duì)儀的測(cè)量結(jié)果也可以用于更新機(jī)床上的刀補(bǔ)秤标，從而形成閉合環(huán)路，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)制程控制宙刘。

便于車間操作

對(duì)于車間操作人員來說苍姜，使用Equator比對(duì)儀不需要經(jīng)過特殊培訓(xùn)或者擁有質(zhì)檢室測(cè)量經(jīng)驗(yàn)，因?yàn)槠洳僮鞣浅Ｖ庇^簡(jiǎn)便悬包。比對(duì)測(cè)量結(jié)果以各種形式顯示在“過程監(jiān)控”屏幕上衙猪，比如曲線圖和數(shù)字表格；您可以選擇感興趣的工件特征布近，軟件隨后將顯示該特征的經(jīng)典彩色條形圖垫释，用戶可從中確定測(cè)量值是否在公差范圍內(nèi)。

“我們接受了Equator比對(duì)儀車間操作的快速培訓(xùn)撑瞧，現(xiàn)在我們所有人員都會(huì)使用它棵譬，從利用標(biāo)準(zhǔn)件使系統(tǒng)回零到解讀測(cè)量結(jié)果，我們都可以輕松完成预伺，”ZF生產(chǎn)人員說唠俄。

“我們意識(shí)到在制造時(shí)間上有很大的節(jié)省空間，”ZF質(zhì)量控制經(jīng)理Gerardo Matterazzo解釋說早斯，“但是我們要找到正確的工具杜戈。雷尼紹制程控制系統(tǒng)Equator比對(duì)儀恰恰能夠滿足我們的需求，它是一臺(tái)精密阶桦、準(zhǔn)確拉拨、多功能的測(cè)量設(shè)備，而且易于使用铜朗。我們對(duì)它進(jìn)行了一系列測(cè)試旦坷，目前，Equator比對(duì)儀已成為我們第5制造單元的核心測(cè)量設(shè)備嗅桑∈Γ”

ZF Marine（意大利）

無需定期重新校準(zhǔn)迎反，維護(hù)成本更低

Matterazzo先生還提到了另一個(gè)重要優(yōu)勢(shì)：“我想強(qiáng)調(diào)的是，Equator比對(duì)儀帶給我們的價(jià)值不止如此趾迈。它無需定期校準(zhǔn)，因?yàn)槊看螠y(cè)量標(biāo)準(zhǔn)件就如同重新校準(zhǔn)一樣烤惊，這樣不僅節(jié)省了直接成本（即校準(zhǔn)成本）乔煞，也節(jié)省了間接的停機(jī)成本。我們永遠(yuǎn)不必停機(jī)進(jìn)行維護(hù)柒室，因?yàn)槔啄峤B可以提供即時(shí)支持：雷尼紹的優(yōu)質(zhì)服務(wù)不僅僅攸關(guān)成本渡贾，而且貼合我們的實(shí)際生產(chǎn)需求，非常重要雄右】丈В”

Equator比對(duì)儀將在ZF Marine的未來發(fā)展戰(zhàn)略中發(fā)揮關(guān)鍵作用。Equator比對(duì)儀將重新部署到第5制造單元的核心位置擂仍，以充分發(fā)掘其潛在能力囤屹。ZF還將繼續(xù)探索還有哪些生產(chǎn)環(huán)節(jié)也可以從Equator比對(duì)儀中獲益。ZF還打算在現(xiàn)有機(jī)床上加裝觸發(fā)式測(cè)頭逢渔，這是雷尼紹提供的另一項(xiàng)業(yè)務(wù)肋坚。

背景

Equator比對(duì)儀的測(cè)量機(jī)構(gòu)基于“并聯(lián)運(yùn)動(dòng)”原理設(shè)計(jì)，與傳統(tǒng)測(cè)量設(shè)備以及機(jī)床上使用的笛卡爾結(jié)構(gòu)相比肃廓，它具有重復(fù)性高智厌、慣性力小和能量消耗低的特點(diǎn)。

笛卡爾結(jié)構(gòu)具有三個(gè)正交軸官澳，即X軸尔兆、Y軸和Z軸，這種結(jié)構(gòu)通常都很重澈渠，以保證精確定位所需的剛性蜈坛。然而，由于其體積巨大植嚼，在負(fù)載狀態(tài)下會(huì)發(fā)生響應(yīng)延遲遏貌，并可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)變形。除此之外钾非，軸的質(zhì)量大意味著運(yùn)動(dòng)速度不能過高获玻，因?yàn)橐@得相同的加速度，需要更大的外力來克服結(jié)構(gòu)本身巨大的慣性力巨均，這對(duì)運(yùn)動(dòng)速度造成了實(shí)際限制缕兄。這些慣性力會(huì)導(dǎo)致小幅度的偏轉(zhuǎn)和位移，即使量值極小测捎，也會(huì)造成測(cè)量誤差弓洒。

Equator比對(duì)儀的結(jié)構(gòu)與之大不相同而芥，它的三個(gè)線性驅(qū)動(dòng)軸安裝在上部結(jié)構(gòu)的萬向接頭上。每個(gè)軸的另一端直接與測(cè)頭平臺(tái)相連膀值，因此相比笛卡爾結(jié)構(gòu)棍丐，比對(duì)儀的測(cè)量傳感器的位置與運(yùn)動(dòng)軸更為接近。電機(jī)通過接頭將軸驅(qū)動(dòng)到適當(dāng)?shù)奈恢貌滋ぃ蛊浔３旨兝?壓縮狀態(tài)歌逢，而不存在彎曲狀態(tài)∏逃可移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)軸上安裝有直線光柵秘案，實(shí)現(xiàn)了施力位置和定位反饋位置的同一性。所有這些因素共同消除了可導(dǎo)致測(cè)量誤差的未被察覺的軸運(yùn)動(dòng)潦匈。這三個(gè)線性軸阱高，分別稱為P、Q和R軸茬缩，以非常規(guī)方向安裝赤惊，但所有運(yùn)動(dòng)命令（基于傳統(tǒng)的X、Y和Z坐標(biāo)）均可由在后臺(tái)運(yùn)行的數(shù)學(xué)算法完成轉(zhuǎn)換凰锡。

（雷尼紹）

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