シャフト検査のための適切なソリューションの選択

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シャフトの製造は、歴史的にも今も工作機械工場で最も一般的なプロセスの 1 つです。 シャフトは、私たちが日常生活で使用する機械システムの基本的な構成要素であり、シャフトの高品質および高精度の要件がより厳しくなるにつれて、シャフトの機能検査の要件も厳しくなっています。 少し前までは、シャフトの検査には、プロファイル テンプレート、キャリパー、マイクロメーター、スナップ ゲージなどのさまざまなハンド ゲージを使用することがほとんどでした。 現在、最新のシャフト製造プロセスにより適した特殊なシャフト測定システムが利用可能です。

どのタイプのゲージがシャフトの検査に最適であるかを判断するには、シャフトの製造と機能に関する次のようなさまざまな側面を考慮する必要があります。

採用されている機械加工プロセス

旋削や研削など、さまざまな加工方法で製造された部品には、さまざまなゲージング技術が必要になる場合があります。 これは、特に触覚測定ソリューションを検討している場合、製造される表面仕上げが異なるためです。 非接触技術は、研削や研磨などの仕上げ作業では非常にうまく機能しますが、バリや粗い表面仕上げが発生する可能性がある粗い旋削作業では、同じ精度や再現性が得られない可能性があります。

生産量

一般に、生産量が増えると、全体のタクト タイムに影響を与えることなく、迅速に測定してフィードバックを提供できる、より専用の、おそらくは自動化されたソリューションが必要になります。 少量の場合は、多くの場合、ハンドヘルド ソリューションまたは今日の柔軟な計量システムが実用的かつ経済的に実行可能です。

検査対象の部品の特徴

部品の特徴が異なると、正確で再現性のある検査結果を保証するために、異なるテクノロジーやテクニックが必要になる場合があります。 たとえば、特定のソリューションは、キー溝や穴などの内部特徴の測定には適さない場合があります。

生産する部品の範囲

製造されるさまざまな部品の数とそれらの違いの程度は、プロセスに最適な検査システムの設計またはタイプに影響を与えます。 これらの要因は、測定ソリューション内でどの程度の柔軟性が必要になるかに影響します。

部品交換頻度

1 日に数回、ある部品から別の部品に生産を変更する場合、機械の再調整に必要なダウンタイムがなくなるため、柔軟な検査システムの価値がさらに高まります。

人間工学に基づいた考慮事項

ゲージは使用できる場合にのみ役に立ちます。 部品のロードとアンロード、一連の測定操作、およびオペレーターインターフェイスは実用的で理解しやすいものでなければなりません。 また、検査システムは、オペレータのスキルや偏見に影響されない結果を提供する必要があります。

光学スキャン ソリューションは、迅速かつ正確な測定のための非接触光学スキャンを提供し、このようなシステムは、目に見えない特徴を検査するためにタッチ プローブと組み合わせることができます。

以前は、フレキシブル システムでは精度や速度が犠牲になったため、メーカーはフレキシブル システムではなく専用システムの選択を余儀なくされることがよくありました。 現在では、複数の接触および非接触技術を 1 つのシステムに組み込むことができる柔軟なゲージング システムがあり、システムのパフォーマンスをほとんどまたはまったく犠牲にせずに、多数の部品の広範囲の機能を検査できるようになります。

最初のフレキシブル シャフト測定システムのいくつかは、可動スライド上の触覚プローブを採用していました。 実質的には 2D CMM でした。 システムがスキャンごとに数百、さらには数千のデータ ポイントを収集できるスキャン プローブの出現により、離散ポイント プローブ システムと比較して精度が向上しました。 その後、2D スキャン プローブによってシステムの柔軟性がさらに向上し、歯車の歯やスプラインの形状などの複雑な測定が可能になりました。

Optflash システムは、個別のセンサーによって取得された画像が結合されて 1 つの画像を形成する、サイドバイサイド 2D 画像アーキテクチャに基づいた光学測定ユニットを提供します。

触覚プローブ システムは高精度で柔軟性に優れていますが、多くの場合、測定サイクルが遅すぎて必要な生産速度に追いつくことができず、システムは測定ラボや定期的な監査検査に委ねられています。 インプロセスゲージは依然としてカスタム設計のシステムであり、部品の実行ごとに機械的な切り替えが必要です。

次に、マトリックス アレイ、カメラ、またはライン スキャン カメラとしても知られる CCD (電荷結合素子) を採用した光学式ゲージが登場しました。 これらのデバイスは、部品全体に光を投影し、さまざまな部品の特徴を測定するために作成されたシルエットを分析します。 この方法はシャドウ キャスティングとも呼ばれ、サイクル タイムを大幅に短縮すると同時に、さまざまなシャフト構成を検査する際の柔軟性をさらに高めます。 光学測定は、触覚測定方法に影響を与える可能性があるツーリングマークによる変動の影響を受けにくいため、表面仕上げの異なる部品の測定は以前ほど困難ではなくなりました。 これらのシステムを使用すると、厳密には回転対称ではないシャフト構成を検査することもできます。 ただし、この方法を使用する光学システムは、シルエットを作成する特徴のみを検査することに限定されます。 キー溝や穴などのシルエットでは見えない部分は測定できませんでした。

現在、上記の技術のいずれかを、より複雑な形状を測定するためのレーザーや、偏心直径を迅速に検査するための高速追従装置などの他の技術と併用できるシステムが利用可能です。 これらのシステムは、直径と長さだけでなく、面取り、半径、ねじ山、キー溝スロット、スプラインなどの多くの複雑な形状を迅速に検査することができます。

大きな進歩は、光学検査装置の高度なフィルタリング ルーチンにより、これらのシステムをラボ環境内のみで使用するのではなく製造現場環境で使用できるようになり、プロセスの測定と効率が向上したことです。

高速触覚フォロアにより、凹部を含む偏心径や非真円径の高速回転時の検査が可能です。

柔軟でユーザーフレンドリーなプログラミングにより、自動ロードおよびアンロードを使用して完全な生産に向けて検査ルーチンをカスタマイズしたり、工具摩耗補正のために工作機械に直接フィードバックしたりできると同時に、特定の重要な機能について定期的な監査チェックを行うこともできます。

このようなシステムの測定サイクルは、手動でロードして使用する場合、通常は半自動であり、部品のロードと必要な検査計画の選択のみが必要です。 スタートボタンを押すと検査が自動的に実行され、測定結果は検査者のニーズに応じてさまざまな方法で表示されます。 グラフィック表示により、ユーザーは特に関心のある部品の特徴に焦点を当てることができます。

シャフトの測定は、製造プロセスのニーズに応じてさまざまな方法で行うことができます。 マイクロメーターなどのハンドヘルド機器は依然として多くの少量プロセスで使用されていますが、多くの計測研究所では定期的な検査と分析のために高度に洗練された実験室機器が使用されています。 触覚プローブ システムは柔軟性と正確な結果を提供しますが、多くの場合、それらの機能のために速度が犠牲になります。 光学システムははるかに高速ですが、検査できる機能の範囲がある程度制限されます。 コンビネーション システムは、単一システムでさまざまなテクノロジーを採用し、プロセスに高レベルの速度、精度、柔軟性を提供します。

製造現場での迅速、正確かつ柔軟な検査のために、あらゆるシャフト生産ラインのニーズを満たすオプションが用意されています。 プロセスを定義する要素を考慮し、高品質のソリューション プロバイダーと連携することで、要件に合ったシステムを適切に選択できます。

カート・クランシー、Marposs Corp.、北米販売担当副社長