Medición y control

Unimetrik, empresa vasca de servicios metrológicos perteneciente a Innovalia, ha presentado un revolucionario sistema de verificación de máquinas de medición y máquinas herramienta (MMCs) llamado TetraCheck, con el que los usuarios podrán verificar de forma sencilla y rápida la precisión de su máquina MMC.

Este nuevo sistema, desarrollado por expertos metrólogos y que requiere menos de diez minutos para una medición en una MMC, pretende popularizar la filosofía del “chequeo periódico”, que supone facilitar el análisis frecuente de las máquinas, reduciendo al mínimo el tiempo de ejecución. Esto se realiza gracias a la medición espacial de únicamente cuatro bolas, que, sin embargo, son suficientes para aportar la máxima información.

El sistema TetraCheck está formado por un paquete completo de hardware y software, que permite una muy rápida y económica verificación de la precisión de las máquinas de medición, disponiendo, incluso, de un módulo para su adaptación a máquinas herramienta.

Mientras el software es una aplicación de uso sencillo e intuitivo que facilita el manejo a los profesionales no familiarizados con la calibración, el hardware consiste en un patrón calibrado Enac de seis barras de carbono de alto módulo formando en tetraedro tridimensional con bolas cerámicas de alta precisión en los extremos. Está diseñado para validar instrumentos de medición relacionados (sistemas de medición por coordenadas móviles y fijos, robots industriales, máquinas herramientas, etc) de una forma rápida y muy precisa.

De esta manera, los resultados de la medición con este método informan a los usuarios de problemas potenciales de sus máquinas. Además, aunque no sea el objetivo primordial del sistema, los errores detectados pueden ser compensados en el sistema informático de corrección de errores, mejorándose las prestaciones de la máquina. Así, algunos fabricantes de máquinas utilizan estos sistemas para verificar la precisión de las máquinas instaladas.

El funcionamiento del sistema TetraCheck podría resumirse así: en primer lugar, la máquina de medir por coordenadas, la máquina herramienta o el robot industrial mide, ópticamente o por contacto, las bolas cerámica del tetraedro. Después, y mediante estos datos, el software calcula las distancias longitudinales en las 6 barras laterales del tetraedro. Comparando con las longitudes calibradas, TetraCheck encuentra los errores de escala longitudinal en los 3 ejes y los 3 errores de perpendicularidad.

Las aplicaciones de estos métodos son:

• Chequeos rápidos de máquinas e Instrumentos de medición utilizados en la producción.
• Cálculo de los errores de las máquinas: Los seis errores paramétricos más importantes (tres factores de escala longitudinal y tres perpendicularidades) de máquinas con ejes cartesianos (por ejemplo, máquinas de medir por coordenadas y máquinas herramienta) pueden calcularse con una única medición.
• Método de aceptación de sistemas de medición: los datos propuestos por el fabricante pueden verificarse de forma independiente.
• Cálculo de capacidad del instrumento de medición: utilizando el tetraedro como patrón de medición, pueden determinarse fácilmente los parámetros estadísticos de la producción (Cp, Cpk), así como de los instrumentos de medición relacionados.
• Verificación de la compensación de temperatura: la función de compensación de temperatura, existente en muchos sistema de medición actuales, puede testearse con el sistema TetraCheck bajo diferentes condiciones térmicas.
• Análisis histórico de los datos: TetraCheck permite almacenar los datos del análisis en un histórico y genera un registro gráfico del funcionamiento de la máquina verificada.
• Test de sistemas de medición móviles: la precisión de los sistemas de medición móviles pueden testarse “en el sitio” de la medición.
• Trazabilidad de robots: las mediciones llevadas a cabo con robots en la industria están sujetas a variaciones mucho mayores debido a las condiciones físicas de medición. Comparaciones regulares con un artefacto de medición móvil pueden prevenir estas variaciones.

Las principales ventajas del sistema son:

• Estabilidad: debido a su propia forma, los tetraedros presentan una extraordinaria estabilidad a lo largo del tiempo, gracias a una estructura libre de tensiones.
• Adaptabilidad a cualquier tamaño: los tetraedros pueden fabricarse desde 200 y hasta 2000 mm de largo de barra, sin cambio substancial del costo.
• Resistencia: los tetraedros producidos por Unimetrik están hechos de un material compuesto reforzado con fibra de carbono de alta resistencia y estabilidad
• Térmicamente estable: no se expande por acción del calor, por lo que ofrece una alta precisión en todas circunstancias, ya que no hace falta esperar al equilibrio térmico antes de empezar a medir.

Las máquinas de medición por coordenadas (MMC) desempeñan una labor esencial en la verificación de piezas e instrumentos en la Industria. La mayoría de las cotas y requisitos dimensionales de todas las piezas producidas por la industria tienen como parámetro control sus mediciones en las MMC. Especial mención requiere el control de piezas definidas por sistemas CAD, como son la mayoría de las piezas del sector de la automoción y la aeronáutica, que son necesariamente controladas por una máquina de medición por coordenadas con software específicos de comparación CAD.

Por ello, la verificación de la precisión de las máquinas es un requisito que preocupa muy especialmente a los departamentos de calidad de las empresas. En estas máquinas se basa la calidad de su producción y el objetivo del “cero defectos”. De hecho, la norma ISO 10360 ya determina la necesidad de verificación periódica de las MMC, en busca de desviaciones no permitidas de sus errores sistemáticos.

Aparte de los requisitos específicos de calibración de las máquinas, cuestión que requiere mención aparte, es indudable que la industria necesita controlar la precisión de sus máquinas en todo momento para poder asegurar la calidad de sus productos. Las empresas han desarrollado diferentes métodos para controlar la incertidumbre de las mediciones en sus máquinas, pero siempre ha resultado complejo, debido en muchas ocasiones a la indefinición de los propios fabricantes o del desconocimiento de los cálculos de estadística para analizar la incertidumbre.

Además, los períodos entre calibraciones de las MMC suelen ser de doce a veinticuatro meses, por lo que se vuelve importante la necesidad de verificar su correcto funcionamiento en períodos mucho más cortos. El chequeo periódico incrementa enormemente la confianza en la calidad de las mediciones realizadas con la MMC. Asimismo, las verificaciones periódicas permiten alargar los períodos entre calibraciones, lo que implica una reducción notable en los costes de calibración.