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坚固耐用的直接测量系统

2019-06-26 00:00950

  目前,MAG集团的Hüller Hille公司正在努力降低生产成本,与此同时还要提高质量和降低装配成本。利用Schneeberger Amsa测量系统及单轨导向装置取了可观成效。
  整个事情要从2003年Hüller Hille的“蓝星”说起。在开发该系列机床时,位于德国Mosbach的Hüller Hille公司将主攻方向放在了质量和制造成本方面。因此,在其原型机上配置了Schneebergel公司紧凑的Amsa集成位移测量系统。这是一种基于磁阻的测量系统。应用该系统的目的是在最小的空间内获得最高的精度,实现可靠加工,而且要维修方便。结果,目标达成,此后MAG Hüller Hille一直在蓝星NBH系列加工中心上采用Hüller Hille方案(图1)。

图1 MAG集团的Hüller Hille公司在其NBH系
列机床上采用了Schneeberger的配备Amsa复
合测量系统和成型导轨的成套测量解决方案。

  MAG Hüller Hille开发部主管Krischke说:“我们总是采用成型导轨作为拖板导向,由于其上可以集成测量系统,因而在机床的加工区内用不着再装玻璃光栅尺。此外,还省去了安装尺子所需的连接部件的费用。不必再去校正光栅尺和将其连接到拖板上了,甚至可以省去了相应的气源布线(图2)。”

图2 MAG Hüller Hille公司的开发部
主管Joachim Krischke说:我们总是
采用成型导轨作为拖板导向,由于
其上可以集成测量系统,也就用不
着再去处理安装玻璃光栅所需的表面 

  系统成套提供,安装即可

  这就是说该系统是成套提供的,能直接安装到机床上,就设计与装配而言,与玻璃光栅相比,这种增量测量系统具有显著的优点。在操作和维护方面,Amsa的得分也很高。因此,就局部而言,采用这种结构可以不受灰尘、油、润滑脂、冷却液和清洗剂的影响。系统的测量装置集成在到成型导轨上,有二条磁道。精确分度的磁道由若干孔组成,宽200mm,纵向交错配置。确定绝对位置的基准磁道用间隔编码的基准刻度或规则排列的基准刻度实现(图3)。磁介质用高硬度保护罩保护,防止其受机械或环境磁场的影响。Krischke认为读数头的配置及其适用性是该系统最突出的优点。他说:“大幅度降低了装配成本,我们现在是按拖板实际移动量测量距离。对于这一点,还要说明的是:多年来,我们一直采用宽度为35mm到65mm的单导轨。由于测量组件是按全长安装于同一位置,所以我们可以使用横向配置的读数头。这样,不仅简化了机座的固定和装配,而且简化了维修。如果测量系统出现故障,只需更换读数头,与轴向和磁道尺寸无关。”

图3 Schneeberger系统可达到±5μm/1000mm或±2μm/4Omm的精度

  系统不受环境影响

  毫无疑问,设计、操作、维修和成本都是特别重要的项目,最重要的是测量系统的精度。在这一方面,即便玻璃光栅也很难达到Amsa测量系统所能达到程度。这不是哪一种测量系统精度高的问题, 而是哪一种测量系统更能满足用户要求。对这个问题,Schneeberger区域销售经理Harald Liehl认为没问题:“我们的测量系统能与机床床身实现极好的热偶合,测量时非常接近于加工区。由于机床采用精密单轨导向系统,测量不受振动和冲击和影响,测量组件也是精心调校过的。”

  其工作原理是:传感器与测量组件之间发生相对运动,磁阻传感器材料中磁场强度的变化会使其产生相应的电阻变化,而电阻变化是很容易检测的。由于电路结构为不受温度波动干扰的惠斯登电桥,使用寿命长且干扰磁场最小。其尺寸和精度范围足以适合整个MAG Hüller Hille NBH系列机床(要求精度为7μm)。总之,对于机床用户来说,只要达到要求,至于安装什么测量系统,并不重要。
  Krischke说:情况也不尽然,有时即使已达到要求的精度标准;对用户,就精度标准而言,玻璃栅与增量测量技术没有什么区别。一般情况下,特别是汽车工业,测量系统的型式都要求写入技术规范。当前,他们大多要求采用玻璃光栅。在这种情况下,机床要按要求配置。此处,绝对测量系统的优点是,一旦机床停机,就会立即重置基准点。采用Amsa系统时,必须先运行50mm重置基准点。因此,Schneeberger正在基于这项技术展开面对未来的新一轮研发工作。
  高质量机床的研发与生产是要体现这一行业的技术水平。很多机床是每天三班,每周7天连续运行的。机床不仅会受到冷却剂雾气、乳化液和灰尘的影响,而且还要适合加工不同的工件材料。这就是MAG Hüller Hille公司为什么要采用单轨的滚动导轨作为机床的核心部件,以达成最高的质量标准。
  减少部件数量,以提高装配生产率。通常,与Schneeberger联合举办培训课程、连续观测机床数据、依据规定的参数模拟机床负载运行。无论如何,导轨必须要比机床本身的使用寿命长。为保证可靠性,MAG Hüller Hille机床的规格都比同类机床要求的规格大一些。

图4 MAG Hüller Hille的循环式装配生产线是
按交货日期排列的。除了可以节省时间外,还
可以通过安装Schneeherger系统降低生产成本 

  毫无疑问,这在TCO数据方面作用明显。例如,MAG Hüller Hille 明确表示,降低生产成本和提高质量标准就能形成竞争力。本文的实例说明,减少零件数量,就能降低装配成本,就减少了故障源。诸元素的综合就提高了生产力。就目前情况来看,Mosbach工厂采用的是循环式装配线,在此装配线上,完成一台NBH机床需10天时间(图4),既一年300台机床。将来可能要二班作业。
  据Krischke透露,迄今为止,Mosbach工厂已装配了600多台采用单轨并安装Amsa测量系统的机床,这不属于瑞士直线导轨制造商的许可证产品。这也不会使Schneeberger公司成为一种标准化系统的导轨和测量功能的独家供应商。对于价格和技术还在进行连续监控,也就是定期重审。

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