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O que é um Laser Tracker?

O ditado popular – “Se não está quebrado, não conserte” – pode ser um conselho frequentemente dado, mas talvez menos apropriado se aplicado no contexto de uma instalação de manufatura. No mundo da produção em massa, as máquinas são submetidas a tarefas repetitivas todos os dias para produzir grandes quantidades de itens idênticos. Visto que o volume de produção é fundamental, é vital garantir que as máquinas sejam frequentemente verificadas quanto ao alinhamento, para que o processo de fabricação nunca seja interrompido.

Quando o processo de fabricação é interrompido devido a desalinhamento da máquina, as empresas correm o risco de perder uma quantidade significativa de investimento na forma de atraso de tempo e sucatas. No entanto, esses custos podem ser evitados se as empresas assumirem a manutenção preventiva, minimizando drasticamente a probabilidade de falhas ou períodos de inatividade dos equipamentos.

Na verdade, ao adotar a abordagem de manutenção preventiva, os departamentos de gestão de qualidade também podem garantir melhor que os produtos que saem da instalação atendem aos padrões de qualidade, já que máquinas bem mantidas são a base dos processos de fabricação. Além disso, o alinhamento das máquinas aumenta significativamente a vida útil das ferramentas, que podem ser caras para substituir. Por essas razões, as empresas consideraram necessário realizar o alinhamento das máquinas de forma regular e eficiente.

Ferramentas de uso único vs. dispositivo multifuncional

No passado, as empresas confiavam em métodos tradicionais de alinhamento que envolviam ferramentas como níveis de maquinista, fios tensos de piano e ópticas (por exemplo, endoscópios, teodolitos, etc.). Embora essas ferramentas funcionassem bem na maioria dos casos, elas frequentemente serviam para uma única função dedicada. Usando esses métodos, a calibração e o alinhamento normalmente levavam dias ou até semanas para serem concluídos. Também era comum envolver múltiplos instrumentos, o que se traduzia em custos mais altos e mais tempo gasto com a configuração em cada etapa.

Naturalmente, as empresas procuraram maneiras melhores e mais rápidas de realizar o alinhamento das máquinas. No início dos anos 90, o uso de laser trackers para medição industrial se tornou amplamente difundido. Comparado aos métodos tradicionais, o laser tracker é um dispositivo poderoso que pode realizar múltiplas tarefas de medição em um tempo muito mais curto. Ao reunir as coordenadas X, Y, Z com o clique de um botão.

Esse dispositivo combina as capacidades de várias ferramentas tradicionais em uma só, incluindo a capacidade de: verificar prumo, nível, quadratura e paralelismo; verificar e realizar verificações de posição de eixos rotativos e cabeçotes multi-eixos; reposicionar uma peça em uma mesa sem uma cama rotacional; realizar ajustes em tempo real de camas de máquinas, trilhos e caminhos; além de medir alinhamento de furos, acoplamentos e alinhamento de eixos. Mais importante ainda, o laser tracker captura pontos de dados em um espaço tridimensional (3D), o que oferece aos usuários maior precisão e versatilidade no uso dos dados.

Mecânica básica de um laser tracker

O laser tracker é uma máquina de medição portátil baseada em tecnologia de coordenadas 3D. Fundamentalmente, esses dispositivos oferecem os benefícios das CMMs com a versatilidade adicional de ser portátil, o que permite ao usuário implantá-los sempre que necessário. Projetados para lidar com volumes de trabalho maiores, os laser trackers oferecem medições extremamente precisas em longas distâncias. Simplificando, um laser tracker estabelece a localização precisa de um alvo no espaço esférico medindo dois ângulos e uma distância, cada vez que faz uma medição. Ele faz isso enviando um feixe de laser a um alvo retro-reflexivo, que deve ser mantido contra o objeto sendo medido. O feixe retornado reentra no laser tracker onde a distância até o alvo pode ser determinada usando interferometria ou análise de deslocamento de fase.

What is a Laser Tracker?

Os ângulos horizontal e vertical em relação à sonda do alvo são determinados usando codificadores angulares de precisão anexados ao eixo mecânico de um mecanismo de direção de feixe gimbal. Usando as duas medições de ângulo e a distância determinada pelo laser, o laser tracker pode reportar a localização coordenada da sonda do alvo com precisão extremamente alta.

Além disso, o laser tracker pode seguir ou rastrear a sonda do alvo conforme ela se move em tempo real. Esse recurso único, juntamente com a capacidade do laser tracker de amostrar internamente até 16.000 vezes por segundo, permite que o usuário digitalize dados em superfícies complexas ou meça a localização de objetos em movimento.

De fato, os laser trackers de hoje possuem impressionantes faixas de medição e precisões que fornecem aos usuários mais versatilidade e melhores resultados. Por exemplo, o FARO® Laser Tracker Vantage tem uma faixa de medição de distância de 80m em ambas as direções (cobertura de 160m), e a essa distância, captura dados com precisão típica de até 39 micrômetros (0,039mm / 0,001”). Pesando pouco menos de 18kg, o Vantage oferece portabilidade e flexibilidade na medição de grandes peças, não importando onde a produção esteja localizada dentro da planta. Os fabricantes podem alcançar velocidade e eficiência sem precedentes, capturando mais com menos movimentos do dispositivo e rotinas mais curtas.

Laser Tracker em cenários de alinhamento de máquinas

A Sociedade Americana de Engenharia Mecânica estabeleceu um conjunto de padrões para os métodos corretos e aceitos para verificar e alinhar ferramentas de máquinas com um laser tracker. Aqui estão alguns cenários documentados de alinhamento realizados em vários centros de usinagem, maquinários e outros equipamentos.

Sociedade Americana de Engenharia Mecânica, ASME B5.54-2005 Métodos para Avaliação de Desempenho de Centros de Usinagem Controlados por Computador, 2005.

1. Centros de Usinagem

Máquinas Horizontais/Verticais, Máquinas do Tipo Ponte, Coluna ou Pórtico

Nestes equipamentos, o laser tracker pode ser usado para verificar o nível da superfície, retidão, planicidade e quadratura. O alvo é colocado na cama da máquina para capturar as medições, e os usuários podem fazer ajustes em tempo real, ou obter um conjunto completo de pontos antes de ajustar a cama da máquina posteriormente.

 

Para alinhamento de ferramentas, o alvo pode ser colocado no mandril, no bico ou na lança do centro de usinagem. As medições também podem ser obtidas colocando o alvo em um suporte de pino que é montado diretamente no furo da máquina. Alternativamente, ele também pode ser colocado em um “puck” ou suporte de deriva, que pode ser colado em uma cama móvel. À medida que o alvo fica em suas respectivas localizações, os pontos de dados 3D são coletados enquanto a máquina percorre uma gama de movimentos para verificar problemas de alinhamento. Além de verificar a cama da máquina, o laser tracker também pode ser usado para verificar prumo, nível ou garantir paralelismo nos trilhos. Além disso, é possível realizar verificações de precisão volumétrica 3D e remapear a máquina.

Furadeiras Horizontais, Furadoras de Precisão, Furadeiras de Pórtico, Cortadoras e Torneadeiras

As mesmas verificações de nivelamento, quadratura, alinhamento e verificações de precisão volumétrica 3D podem ser feitas nestas máquinas. Para tornos, o laser tracker pode realizar alinhamento de centros de torção rastreando um alvo fixado no eixo da máquina com um suporte de deriva. Assim como as camas de máquinas são medidas, os pontos de dados são coletados enquanto o eixo da máquina gira, movendo-se progressivamente em direção ao ponto de fixação na extremidade do outro eixo.

 

2. Maquinário

Prensas – Prensas de Placa, Estampagem e Prensas de Freio

Nas prensas, os laser trackers são úteis para verificar a perpendicularidade e paralelismo das colunas, bem como o paralelismo das placas. As extremidades de cada poste de cada lado das placas são medidas e comparadas para garantir que se alinhem corretamente (entre o poste e a placa) e paralelamente (entre as placas) respectivamente. Qualquer desvio pode ser corrigido com base nas medições adquiridas.

Rolamentos

Os laser trackers também são eficazes na realização de verificações de alinhamento de eixos em maquinários de usinagem de rolos. Os eixos precisam estar alinhados corretamente para funcionar bem, e o laser tracker permite que tais verificações sejam feitas facilmente em rolos (ou série de rolos). Ajustes em tempo real podem ser feitos enquanto as medições estão sendo realizadas. Os pontos de dados em ambas as extremidades de um eixo são adquiridos colocando o alvo no cilindro. As informações coletadas pelo software permitem que os usuários identifiquem os movimentos necessários para colocar cada rolo de volta no alinhamento.

 

3. Outros Equipamentos

Calibração de Robôs

Nesta aplicação, o alvo é “segurado” pelo robô enquanto as medições são realizadas. O laser tracker rastreia dinamicamente o alvo enquanto o robô se move através do seu caminho programado. Analisando os pontos de dados, o usuário pode identificar quanto o robô se desviou de seu caminho nominal, orientando-o para ações de remapeamento, calibração ou compensação de erro, permitindo que o robô se mova corretamente através de seu alcance de movimentos.

Drivelines – incluindo Caixas de Engrenagens, Eixos e Acoplamentos

Na montagem de equipamentos de geração de energia como um driveline, o laser tracker pode garantir que os componentes estejam alinhados corretamente, de acordo com o design. O laser tracker é montado com um ímã para pendurar do lado de uma máquina, de forma que tenha uma linha de visão direta para todos os recursos de interesse. Dessa maneira, o laser tracker pode fazer medições do driveline enquanto ele permanece na ferramenta de máquina. Enquanto as verificações são feitas diretamente no chão de fábrica, os ajustes podem ser feitos sem desmontar a configuração, economizando tempo e eliminando a necessidade de retrabalho.

Evidentemente, o laser tracker é um complemento eficaz para a prática de manutenção preventiva, que reduz o tempo de inatividade, possibilita economia de custos e melhora a qualidade da produção. É uma ferramenta robusta que pode ser implantada em qualquer lugar do chão de fábrica, e suas funções múltiplas podem substituir adequadamente uma variedade de ferramentas manuais. Na Select Laser Alignment, temos vasta experiência em utilizar laser trackers em sua total capacidade e podemos alinhar qualquer coisa, em qualquer lugar, a qualquer momento.

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