神奈川県 航空機部品 3次元測定 レーザートラッカー

2012年8月
今回は神奈川県で航空機の大型部品を製作、組付けしている会社様への出張測定でした。
1か月間の長期の測定となります。

【経緯】

お客様の製作した部品の検査で問題が見つかり、今まで測定した結果が全て使用できなくなったそうです。
再度、大量の部品を再測定しないといけなくなり、サワテツにご依頼がありました。
不具合ということもあり、最短で測定をしないといけない状況でした。


【測定方法】

レーザートラッカーを使用し三次元測定

【ワークサイズ】

4000㎜×200㎜

【測定個数】
 
約100点
 
【測定日数】

30日間

【測定内容】

航空機用リブ部品の穴の位置度、面の位置度をレーザートラッカーを使用して三次元測定しました。
今回は測定場所が39度もあるため、
測定時に製品の収縮の影響がかなり出てしまいます。
そのため、温度補正を活用し、
計算上ではありますが、補正をして測定を実施しました。

1日に5部品を測定しないと、納期が間に合わないということでしたので、スピードも要求される測定となりました。
 

【三次元測定】
レーザートラッカーを使用すれば、現地で三次元座標を作成することが可能です。
 
座標を作成することで、距離や直径を測定できるのはもちろんのこと、
平面度、垂直度、同軸度、位置度などの幾何公差も測定できます。
 
1度座標を作成すれば、同じ座標のまま測定機を移動することも可能なので、
複雑な形状でも測定することが可能となっています。

 

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【サワテツの強み】
小さい製品であればマイクロメーターやノギスなどどいった測定器で測定できます。
また、誰が測定してもだいたい同じ測定値が出てきます。
 
ただ、大型製品は、測定すること自体が困難で、
測定方法によって測定値が大きく変わってきます。
 
・レーザートラッカーをどこに置くか?
・どこを基準にするか?
・何点で測定するか?
 などを考えて測定しないと測定値の保証ができません。
 
サワテツは、大物測定の経験が豊富です。
尚且つ、加工屋集団なので、加工に対する知識もあるため、

製品によって最適な測定ができます。

リバースエンジニアリング【アーム型ポータブル3次元測定器・測定事例】

リバースエンジニアリングを依頼した経験ないでしょうか?また、依頼したいけどどこがいいのかわからないという方へ

設備だけある会社に頼んでも求めているデータにはなりません。
リバースエンジニアリングと言っても、何に使用したいCADデータかで大きくデータの取り方、出力の仕方は変わってきます。

スキャンをすれば完璧なデータが作れるわけではなく、機械の特徴と、使用用途をよく理解してデータを作ることが大事なのです。

弊社では、必要に応じて2つの設備を活用し、最良のデータを作成しております。

スキャン
△にした理由

簡単な形状ならさほど問題ありませんが、穴や奥行があった場合スキャンだけで完璧なデータは無理だと考えております。

必ず人によるデータの修正が必要になります。
つまり、設備さえあれば誰でもできるわけではなく、用途をしっかりと理解していないと結局使えないデータになってしまうのです。

使えないデータ例

スキャンスキャン

設計したいお客様に対しても提出するCADデータだからと必要以上に綺麗に処理する会社もありますが、スキャンしたデータをいくら綺麗にした所で設計する際に使用しないですし、見た目は綺麗になりますが処理をすればする程、元のデータとは変わってきてしまいます。

結局、無駄な時間ばかりかかり、金額が高くなってしまいます。
設計をしたことがない人がスキャンは出来ても、修正をすることは絶対に無理なのです。

弊社では無理な修正はせず、CADデータ化へ

無理な修正はせず、CADデータ化無理な修正はせず、CADデータ化


アーム型ポータブル3次元測定器によるスキャン風景です。

スキャンは図面がない製品や手で作成した物をCADデータ化するのにとても便利です。
大まかな形状であればかなり早くデータを取得することが可能です。
CADデータ化さえしてしまえば、形状の修正、大きさの変更、マスターモデルとの形状比較、3Dプリンター用データ出力など様々なことが可能になります。

弊社では最終的にどう使用するかで、スキャン方法も検討しております。

1つ目の動画(自動車関連部品スキャン)でスキャンした物をCADデータ化した物です。

この製品では設計用のCADデータが欲しいという依頼だったので、スキャンデータ(グレー)と3次元測定による輪郭データ(赤)を取得しました。
大まかで良い箇所はスキャン、大事な部分は3次元測定機と使い分けることで、最終的に設計できるデータとなっています。

弊社では最終的にお客様が設計できるデータとしてお渡ししなければ意味がないと考えております。

自社で設計した経験などから、スキャンで大まかな形状を測り、3次元測定機で穴位置を測定して座標として出します。
そして、スキャンで届かない奥行がある箇所などは、3次元測定機の倣い(形状)測定を使用して形状を出します。

サワテツは多くの経験、豊富な設備を駆使してお客様に満足のいくデータを提供しています。

色による形状評価【アーム型ポータブル3次元測定器・測定事例】

色による形状評価【アーム型ポータブル3次元測定器・測定事例】

スキャンしたCADデータを使うことで、マスターCADデータとの色による形状比較が可能になります。

点での比較より形状全体での評価が可能になるので、形状の傾向なども一目瞭然になります。

加工後の形状評価や、摩耗した型の現状分析、接触式では動いてしまう薄い成形品などは、スキャンを使用することにより測定が可能になります。

CADデータとの比較測定【レーザートラッカー・測定事例】

通常の3次元測定とは違い、CADデータと実物をソフト上で合わせることによって、CADとの誤差を測定する方法になります。
大型の金型や組付品などで活躍する測定の方法です。

CADデータとの比較測定【レーザートラッカー・測定事例】比較測定に使用するCADデータを用意します。

CADデータの原点を確認します。

CADデータとの比較測定【レーザートラッカー・測定事例】CADデータの原点と測定物の原点を合わせるために、CADデータと同じ座標になるように測定を行います。

その後CADデータを読み込むと作成した座標上にCADデータがきます。
(*CADとの合わせ方は他にもたくさんあり、用途に応じて様々な方法で測定します。)

CADデータとの比較測定【レーザートラッカー・測定事例】CADデータと測定物をソフト上で合わせた測定

①~③を測定したとします。
3D測定のような測定は原点からの座標が出てきます。

それとは別に比較測定だとCADを正として、そこからいくつ違うかという測定になります。
リアルタイムに変わる数値なので、測定をしながら誤差を判別できます。

加工後、金型のミガキの後に形状を見る時などは、比較測定を使用すると測定結果の判別が断然早く、測定時間の短縮、製品保証に繋がります。

CADデータと測定物をソフト上で合わせた測定

測定物とCADデータの原点を合わせた後に、X,Y,Z,DでCADデータとの誤差を表示します(DはCADデータの測定箇所に対応する面の面直の距離)。

3次元座標で結果が出るのではなく、CADデータとの誤差が出るため測定結果がわかりやすいのが特徴です。
大型の金型などでは、平面はマシニング上で測定できても、形状部分はなかなか測定できません。

そのような場合に、レーザートラッカーのCADデータとの比較測定を行えば、加工物を降ろすことなく機上測定ができ、平面のみならず形状まで3次元測定が可能になります。
それによって加工時間、測定時間の短縮、品質保証に繋がります。

レーザートラッカー・その他測定事例

大型設備の設置【レーザートラッカー・測定事例】» 個別ページ

例を上げて説明したいと思います

大型設備の設置このような設備で重要になってくるのはシャフト間の位置関係です。

その他にベルトコンベアをサポートする部品等の位置高さも重要になります。

特に食品関係では液体を使用する場合も多くあるので、シャフト間の傾きが非常に重要になります。

設置コスト削減を狙って測定せずに設置したことで、その後修正を行うことも珍しくありません。

初めからしっかりと設置しておけばそんなことにならずに済んだのにと、お客様からよくお聞きします。

しっかりと測定しながら設置することで、その後の無駄な修正の時間や費用などもなくなります。

大型設備の設置大型設備を設置する場合、設置する地面が重力に対して水平であればそれ程難しくはないかもしれませんが、10mの距離の水平を出すことは非常に難しいです。

特に食品関係であれば水はけの問題などから地面が少し斜めになっている場合もあります。

レーザートラッカーではソフト上で理論上の重力に水平な平面、原点、軸を作成し、3次元の座標を作成して測定することが可能です。
そうすることで、平面からの距離や基準となるシャフトの位置等を数値で見ることが可能になります。

大型設備の設置地面から4つのシャフトが同じ高さにあったとしても、水平に設置できているとは限らないのです。

そうすると、容器の中の液体が傾く原因にもなります。

地面からの高さ、2つのシャフトの角度などを測定することで、何ミリ下がっているなど具体的な数値がわかります。

大型設備の設置座標さえ作成すれば、下図のようにリアルタイムで数値が見れるので、現場で簡単にシムやボルトで修正まですることが可能です。

なおかつ、測定機を移動して測定可能なので、レーザーを遮る物があっても測定可能です。

水準器を使用すれば重力に対して水平にすることが可能です。
レーザーを使用すれば設置した位置から2つの高さを測定できます。

レーザートラッカーは水準器+レーザー+3次元測定の機能を持っている高精度機械ということです。

大型設備の設置【レーザートラッカー・測定事例】リアルタイムに変化するこの図を見て、原点からの位置を確認しながら作業することができます。

そうすることで、何もない空間でも設置したい物の位置を常に判断することができます。

同じ座標で全て設置することで、その都度測りながら設置するのに比べて、正確性と設置時間の短縮に繋がります。

水準器機能を使用して、ソフト上で重力に対して平面を作成した後、測定物(実際は大型設備のシャフトの位置など)を測定して、平面との誤差をリアルタイムで見ながら調整している風景です。

リアルタイムで調整できるので、調整が簡単になり、設置後の不具合の防止にも繋がります。

大型設備の校正【レーザートラッカー・測定事例】» 個別ページ

大型設備の校正【レーザートラッカー・測定事例】

レーザートラッカーのSMR(測定球)は手で持つ以外にもマグネットに付けた状態で測定することも可能です。
SMRが動くのではなく、SMRが固定された状態で機械が動くことで、機械の動きを高精度に測定することが可能です。

大型設備等ではその機械が持っている3次元座標で動いた時に、実際にどれぐらいの誤差があるのかなかなか測定できません。
レーザートラッカーを使用すれば、機械的にX1500 Y3000 Z0移動した時に本当にその座標の位置にいるのかどうかを確認することができます。

また、1度移動した後に最初の位置に戻った時の繰り返し精度も高精度に確認することができます。

大型設備の測定したい箇所にSMR(測定球)を付けて、設備が移動する度にレーザートラッカーで点を取得し、設備の機械座標との誤差を見て設備の精度を確認します。

今回は社内の大型加工機で撮影しましたが、大型設備が実際に精度良く動いているかを確認したい場合に、レーザートラッカーで対応できます。

3次元測定【レーザートラッカー・測定事例】» 個別ページ

3次元測定【レーザートラッカー・測定事例】3次元測定【レーザートラッカー・測定事例】

レーザートラッカーを使用すれば3D座標を作成することが可能です。

座標を作成することで、距離や直径を測定できるのはもちろんのこと、平面度、垂直度、同軸度、位置度などの幾何公差も測定できます。

1度座標を作成すれば、同じ座標のまま測定機を移動することも可能なので、複雑な形状でも測定することが可能となっています。

軌跡測定【レーザートラッカー・測定事例】» 個別ページ

設備・ロボット

設備やロボットの先端や根元に測定球を取り付け機械の動きをX、Y、Zで三次元的に数値化できる測定方法。

時間(最短0.005秒)や距離(最短0.01㎜)ピッチで指定することが出来るため、動作を細かく測定することが可能です

この軌跡測定を使えば、プログラムで動いている設備やロボットが本当に指令通り動作しているのか、その動作により製品に悪い影響がでていないのか確認することもできます。

事例:加工ロボットの正確性測定

軌跡測定

測定結果測定結果

加工ロボットにエンドミルがついており、そのロボットが円を加工するはずでしたが、実際に加工しながらこの軌跡測定を行ってみると穴がレモン型で楕円状に加工されていることが分かりました。
そこで、測定結果を元に加工ロボットのプログラムを再編集し、正確な円の形にすることができました。

実際設備やロボットでも変な振動やひずみ、反りといった影響でプログラム通り動いていないこともあるため、このような測定の需要も増えてきています。

測定対象一例

・搬送コンベア ・溶接ロボット ・プレスで曲げた板

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コマツ産機

2017年8月
今回は福井県で大手産業設備メーカー様への出張測定でした。

【経緯】
 
お客様の工場では、大型の設備を製作しており
“動作確認したところ思っている動きと少し違う気がする”というところからご連絡いただきました。
 
設備はプログラムで動いてはいるが、組付け誤差やその他の問題で、
思った動きをしない可能性があるということで、
設備の軌跡を測定したいということでした。
 


【測定方法】

搬送コンベアの動作を軌跡測定

【ワークサイズ】

7000×5000×2500

【測定日数】

1日

【測定内容】

搬送コンベアの平らな部分にSMRという測定球を取り付けて、
実際に使用される動作の軌跡をレーザートラッカーで測定しました。

今回は動作を修正するのではなくデータとして取っておきたいとのことで、
同じ動作で何回か測定し、動きの確認と繰り返し誤差の確認をしました。
 


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