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許多廠都正在實現無人值守加工并從中得到好處，建立了可靠的工藝，機床能自動運行通宵，就是白天機床產出切屑時也不用人管。

坐落在Rocky Hill的PDQ 公司目前還在重新考慮其坐標測量機的檢測方式，建立無人值守測量流程，以實現類似的好處(圖1)。

圖1 PDQ正致力于開發無人值守進行坐標測量機檢測的方法，利用坐標測量機和快速更換固定裝置，實現多個工件無人值守測量

PDQ質量保證經理Kurt Stephens指出，用坐標測量機進行零件檢驗通常被看作是一種甩不掉的魔鬼。在許多情況下，只有一個工件在坐標測量機上被設置、檢驗，然后取出，中途還常常需要操作人員翻轉或重新定位，只有這樣，坐標測量機才可能訪問所有必要的工件細節。不過，Stephens先生想象，是否在一天當中某個時間點，一個PDQ質檢員加載各種工件到廠里的坐標測量機上，把它的各個測量程序集中并串起來，然后回家，讓坐標測量機自己檢驗這些工件。

“我們要朝著這個目標努力，”他說，“目的是限制工件檢驗工作對PDQ盈利能力的影響，正如我最近訪問Northeastern廠期間所學到的。”

關注質量

Ron Gronback Sr. 于1989年成立了PDQ公司。他的兒子Ron Jr. 在15年前接管該公司，現在公司已經發展起來，2014年的銷售額為700萬美元。這家25人的工廠主要為航空航天業加工訂單，典型的批量是50件以下。Gronback先生一直在投資新的加工設備。此外，廠房日前擴大至15?000?ft2(1?ft2=0.093?m2)，其中大多數機床都不到7年。這包括Eurotech Elite和斗山的車銑床，以及一臺新的帶六站托盤庫的Akari Seiki 臥式加工中心，能實現無人值守加工。同樣，廠里還可能會為其五臺赫克立式加工中心投資托盤更換裝置，以延長其無人值守作業的時間。事實上，PDQ很忙，它已經在該地區與其他10家廠建立了合作伙伴關系，經常給它們派送任務。

圖2 這是一臺Zeiss Contura，帶有Vast XXT掃描傳感器和RDS鉸接探針架。此坐標測量機能到達各種不同角度位置的工件細節

Gronback先生還在PDQ的質檢部投入巨資，在過去的四年中，此部門已添置了大約150萬美元的新型檢驗和測量設備。這個部門不僅支持PDQ的具體檢測需求，而且也支持10家合作伙伴公司的需求，充分利用PDQ符合AS9100C：2009-01、EN9100：2009和JIS Q9100：2009認證的條件。該公司的25名員工中，有9名在質檢部工作。廠里最近還采納了康涅狄格州勞動局的質檢員培訓計劃。PDQ目前有三個質檢員學徒，是州里僅有的第二家實施這樣計劃的公司。

Stephens先生喜歡對質檢部這種部門進行持續的投資，但不認為理所當然。他想提高效率，盡量減少工件的檢驗費用。在2013年，他被批準購買第二臺坐標測量機和訂購一臺Zeiss Contura(圖2)。不久之后，他和一同事參加了Eastec貿易展覽并發現了Phillips Precision開發的一種模塊化、快速更換的坐標測量機固定工件的系統。該系統稱為Inspection Arsenal，使用標準板，這種板有磁性聯鎖，就像拼圖游戲一樣，工件被固定在此板上，可以很輕松地被拆卸和更換，可加快切換到新的檢驗任務。

為什么不能在無人值守時做坐標測量機檢測?

許多廠在其數控機床上使用快速更換工件固定裝置作為無人值守加工過程的一部分。Stephens先生設想了一個類似的工藝流程，利用新的坐標測量機能力與快速更換工件固定系統，能夠把多個工件一次安裝在坐標測量機上，然后整夜進行無人值守檢驗。

圖3 當為多個工件的檢驗工作編程時，Kurt Stephens使用Contura 坐標測量機的Calypso軟件，在每個模型化了的工件/夾具/板系統周圍建立平面，使坐標測量機知道避開這些元素周圍的區域。這可以防止在從一個工件移動到另一個工件時與那些元素碰撞

為此，他把原來開給Zeiss的訂單改成較大的X/Y/Z行程為1000?mm×1200?mm×600?mm的Contura型。畢竟，一個大臺子可以容納更多的工件。這個特定的坐標測量機具有陶瓷導軌，其特點是高的剛性、低的熱膨脹和最小的移動重量。據說浮法玻璃鱗片陶瓷是幾乎不會膨脹，不需要額外的溫度傳感器或數學補償。坐標測量機還具有Vast XXT掃描傳感器并帶有RDS的鉸接探針架。此探針架使坐標測量機能掃描各種2.5°增量角位上的工件細節。Stephens先生說，這就不再需要購買轉臺或處理及其相關的電纜了。

坐標測量機交付后，Stephens先生即訂購完整的Inspection Arsenal“板系統”。Inspection Arsenal是模塊化緊固組件的集合，提供了一種新方法替代使用傳統膠、粘土和帶子及更昂貴的精密夾具和固定裝置。

圖4這是廠里第一種專為無人值守檢驗而開發的固定板

主要設計元素是Loc-N-Load固定板系統，它使得坐標測量機具有可重復性工件的定位和快速更換的能力。固定板系統包括一對接板，栓接到坐標測量機臺子探針行程外的一側，以最大化檢驗包絡。各塊固定板可以被拼接在一起，就像拼圖游戲片一樣。這些0.5?in的鋁板通過嵌入的鋼片和磁片互相聯鎖并彼此保持緊密固定。有一塊板被設計成能夠通過接受一個球體，確立系統的正確位置。此后，可以去除此板與球體，以容納大工件并和重新安裝且無需用探針重新校準。

圖5 這家廠正在著手開發工藝，使大多數或全部坐標測量機零件檢測只需一次設置。垂直定向此工件，坐標測量機可以一次設置檢驗兩側。這免除了水平固定時檢驗另一面的翻轉動作

Stephens先生創建了Contura坐標測量機臺子的CAD模型，而Phillips Precision的總裁 Steve Phillips則創建并發送給他所有該廠購買了的Inspection Arsenal的固定板和標準夾緊裝置的CAD模型。Stephens先生和他的團隊確認廠里在常規基礎上加工的零件，并與Phillips先生合作開發緊固工件的策略，使得在一次裝卡設置后坐標測量機能訪問這些工件的大約95%，并在整個作業中無需翻動它們。

固定板是第一種專為無人值守檢驗而開發的(圖3)。它采用支座上的8 塊V型塊鋁合金夾具固定航空航天應用的圓形鋼外殼家族。V形塊有隱藏的磁鐵在檢驗期間固定工件。這樣，不需要機械夾具從上方固定工件，否則坐標測量機只能繞開。V型塊還可以容納三種不同的外殼。有一塑料銷插入激光標記的三個特定工件位置之一，以確保操作工安裝好合適的工件，并且該工件定向正確。

Stephens先生把坐標測量機臺子和所有固定元素的CAD模型導入到Calypso編程軟件里，開發并行檢驗子程序。他在每一模型化的工件/夾具/板系統周圍建立了平面，使坐標測量機知道避開這些元素周圍的區域。這可以防止在從一個工件移動到另一個工件時與那些元素碰撞。該軟件還可以實施一種模擬，以確保不會有任何碰撞(圖4)。

測量殼體工件過去是兩件一批，測量時間大約每件40?min。使用這種新方法，每個工件的單位是11.25?min，而坐標測量機可以設置一次檢驗八件。采用保守的100美元/h的質量控制費率，每批次可節約384美元。因為這“八件檢驗”的工作一年重復10次，這“三件套家族”每年可節約11523美元。

Stephens先生后來為其他重復性的工件開發了固定裝置。這個過程的美妙之處在于，一旦某種工件的檢驗程序創建出來，很容易調用這些模型，并把它們串起來，使坐標測量機能一個接一個地進行測量操作。因為固定板是重復性的，這些板可以放在臺子上各種不同的位置。每個可能的板位指定一個位號。Stephens先生只是改變了坐標測量機的坐標系統，以匹配臺子上第一塊板/零件的位置。這一旦確定，坐標測量機便知道臺子上所有其他板/零件的位置。這也意味著，操作不再需要慢移坐標測量機探針到工件去感知某個平面、孔的位置或某些細節，便知道工件在臺子上是如何定向的。

這種“拖放”的編程能力使他得以不同的方式看待設置任務和編程。“現在，我考慮的是我一次可以固定多少件，它們之間能靠多近，我怎么在一次設置后能訪問盡可能多的細節，以及我應如何利用坐標測量機的鉸接探針。”Stephens先生解釋說。

展望未來，Stephens先生還在為其他經常重復的作業創建坐標測量機檢驗固定板。圓形鋁工件的夾具使用有橡膠墊的固定螺絲，不會損壞工件。此外，垂直定向此工件，坐標測量機可以一次設置檢驗兩面。這免除了水平固定時檢驗另一面的翻轉動作(圖5)。檢驗時間原本是每件2.5?h，現在只需45?min。他計劃建立一個固定裝置的機架，存儲與固定裝置一起的專用板，在概念上類似于臥式加工中心的托盤庫。

廠里其他較小的Tesa坐標測量機也已裝上Inspection Arsenal的固定系統(圖6)。它主要用于執行第一件檢驗或只生產一件的測量項目，同時使較大的Contura能執行多個工件長時間運行的檢驗例程。Stephens先生說，他還計劃給廠里的Mitutoyo QuickScope視覺測量機添加一種類似的固定系統。

圖6 PDQ還配備了較小型的Tesa 坐標測量機，帶有快速更換工件的固定裝置，它主要用于執行第一件檢驗或只生產一件的測量項目，同時使較大的Contura能執行多個工件長時間運行的檢驗例程

“像這樣的零件檢測工具和策略，讓我們的質檢部非常滿意。”Stephens說。“我們正在努力減少我們為進行檢驗從產品上提取出來的錢，以保質量。鑒于我們廠老板的性格，我很可能會被授權把這些節約再投資，返回到我們的質檢部，再實現額外的節省。”

Gronback先生指出，這也是廠里近7年來實現了25%~30%的年增長的一大原因。