柔軟な QC 自動化のためのトップ 5 ゲージ

Nov 27, 2023

コボットにより、中小規模の製造業務が QC オートメーションにアクセスできるようになります。

ファクトリーオートメーションは、製造現場と QC ラボの両方で、生産業務から品質管理 (QC) 業務まで拡張されています。

Q-Span 自動測定システムは、協働ロボットを使用して部品提示場所から部品を選択し、さまざまなゲージを使用して測定し、部品を返却場所に置きます。 システム内のすべてのゲージからデータを収集して統合し、リアルタイムの意思決定、QC 文書化、統計分析に使用できます。

自動測定システムは、機械の出力または検査セルで工程内検査を実行できます。 機械加工、成形、または押し出し成形された部品を測定できます。 このシステムは、測定された寸法に基づいて、良品/不良品またはグレードを分離し、任意の数の場所に分類できます。 良品の部品は次の工程に送る準備ができています。 不良部品は再加工またはスクラップに送られます。

Q-Span システムからのインプロセス ゲージ データを使用して、CNC フライス盤や旋盤での工具の摩耗を補正するために工具オフセットを変更するなど、リアルタイムで機械を調整することもできます。 これにより「ライトアウト」操作がサポートされ、この厳格なプロセス制御によりスクラップや無駄がほぼ排除されます。

メーカーが Q-Span システムを使用して自動化している手動ゲージ測定のトップ 5 を以下に示します。 最初の 4 つは、協働ロボットを使用して部品を治具に移動し、標準の機械式ゲージを作動させることです。

このアプローチはメーカーの既存のゲージやゲージング技術を自動化するため、ゲージを再検証する必要がなく、ロボットがゲージングプロセスから人的エラーを排除するため、ゲージの再現性と再現性 (GR&R) の向上が期待できます。

Q-Span システムは、ドロップ ゲージまたはリニア プローブ (LVDT) を使用して、手動のマイクロメーターまたはハイト ゲージで以前に行われていた測定を自動化します。 これらのリニア デジタル接触センサーは、測定治具内のワークステーション テーブルに取り付けられます。

協働ロボットは、適切なパーツハンドリンググリッパーを使用して、入力位置から測定対象のパーツを取り出し、治具に配置します。 Q-Span システムはリニア プローブを起動し、結果として得られる測定データを取得します。

このゲージは、部品の高さまたは厚さを測定するために使用できます。 これらのリニアプローブは、移動範囲と分解能が異なります。分解能は最小 0.1 μm、表示精度は 1 μm、測定範囲は 1 mm ～ 50 mm 以上 (0.04 インチ～1.97 インチ) です。

最適なプローブの選択は、部品の寸法、公差、および追加の部品がシステム内で検査用にプログラムされる際の柔軟性を最大限に高めるためのシステムの最適化によって異なります。 プローブチップは、高度に規制された業界やユースケースに合わせて、部品の検査対象の形状と材料の両方に合わせて簡単にカスタマイズおよび最適化できます。

ねじ切りには時間と労力がかかり、多くの場合、機械工や検査員が手動でねじプラグのオンとオフの両方を部品に取り付けたり外したりする必要があります。 これには、パーツごとに 5 秒から数分かかる場合があります。

自動化では、ロボット アームがねじ部品を治具にロードし、電動ねじゲージを作動させてねじ穴または雄ねじの特徴を機械的に検査するだけで済みます。

Q-Span システムは、止まり穴のねじの深さなどの測定データに基づいて部品を分類したり、ねじの欠落、短い、または不適切な形成などの欠陥がある部品を拒否したりできます。 システムは、2 つの個別の「GO」および「NO-GO」スレッド テスト、同じスレッド プラグでの GO と NO-GO の両方の検証を含む組み合わせスレッド プラグ、さらにはスレッドの追跡と修正を使用して構成できます。

内径を測定するために、ワークステーションはロボット グリッパーを使用して、ワークステーション テーブルに取り付けられたボア ゲージまたはエア ゲージに部品をロードします。 これらのゲージを使用すると、測定ヘッドは測定対象の部品に合わせてカスタマイズされ、測定ヘッドと部品の間の隙間はわずか 0.001 インチになります。

Q-Span システムの協働ロボットは、人間のオペレーターの器用さと同等またはそれを上回る位置分解能と再現性を備えており、これらのゲージでの部品の挿入と取り外しを確実に自動化できます。

システムはゲージを作動させて結果のデータを収集し、その後部品が取り外されて次の QC チェックまたはプロセスステップに進みます。

内径の内側にある凹み部分には、標準のボア ゲージを使用して到達できないことがよくあります。 ロボット アームに取り付けられ、半球状のディスク スタイラスなどの適切なプローブ チップが取り付けられたロボット キャリパー (下記参照) を使用して、これらの凹部に到達し、自動的に回転して内径周りの複数の測定を行うことができます。

外部部品の特徴に対して多くの単純な測定が必要な場合、特に検査サイクル時間を最小限に抑えることがアプリケーションの重要な要件である場合、2 次元光学プロファイラーなどのビジョン システムを使用する方が現実的である可能性があります。

これらのシステムには、部品の 2D シルエットを表示する送信機と受信機が含まれており、+/- 0.2 μm ～ +/- 2.5 μm という低い測定精度で数十の部品の特徴をミリ秒単位で測定できます。

これらの 2D プロファイラーは、おねじ、相対位置測定、または外部フィーチャの角度を測定する場合にも、より実用的です。 最小寸法と最大寸法を取得する必要がある場合など、複数の測定が必要な場合は、ロボットによってパーツを 2D プロファイラーに提示し、ゲージ内で回転させるだけで、機械的な負担を最小限に抑えながら、最小/最大値を迅速に取得できます。機械式ゲージで確認できる摩耗。

ビジョン システムの欠点は通常、統合の複雑さとコストです。 これらのシステムの定価は、前述の機械式ゲージに比べて比較的高価ですが、非接触測定によってさまざまな部品にゲージを再配置する際に柔軟性が増すため、長期的にはシステムの価格が安くなる可能性があります。新しい部品を自動化する必要があるたびに、より多くの機械式ゲージを購入して統合します。

多くの 3D ビジョン システムに対する 2D プロファイラーの利点は、シルエットベースの測定が 3D ビジョンよりもはるかに簡単であることです。 さらに、最新のソフトウェア パッケージでは、統合の複雑さを最小限に抑えるための非常に簡単なプログラミングが可能です。

自動キャリパー測定の場合、ロボット キャリパーがロボット アームに取り付けられます。 これらのグリッパー/キャリパーは、部品の取り扱いと検査ツールの両方に使用できます。 これらのロボット キャリパーは開閉して、内径、外径、ダブテール形状、凹部などを測定できます。

Q-Span システムのロボット キャリパーの測定分解能は 2.5 µm (0.0001 インチ) です。

協働ロボットは、従来の産業用ロボットよりも導入が早く、設備投資も少なく、多品種製造に必要な複数の機能を実行するための柔軟性が高いため、中小規模の製造業務で QC オートメーションを利用できるようになりました。

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