軌跡測定【レーザートラッカー・測定事例】

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

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。

CADデータとの比較測定【レーザートラッカー・測定事例】» 個別ページ

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。

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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。

造船 曲面板の三次元形状測定

28年2月
今回は長崎県での大手重工様への出張測定になります。
レーザートラッカーにて、プレス曲げした大きなアルミ板の曲面を三次元測定しました。
5m程度ある大きな板のため、測定箇所も多く、大変ではありましたが、無事測定を終えることができました。

5m程ある板を、大きなプレス機で曲げていく工程を拝見させて頂きました。
こんな大きな板が少しずつ曲がっていく過程は、なかなか見ることができないので、非常に良い経験ができました。

自動車用マット金型のリバースエンジニアリング

2016年2月
今回は自動車用マットの製造を行っている会社様からのご依頼です。
今まで使用している型は現場でその都度修正しているため、正式なCADデータがないとのことです。

ウォータージェットでマットを切断するために、金型の面を再現する事と、トリムラインをデータ化したいというご要望です。
サワテツではレーザートラッカーを使用してトリムラインを測定して、アーム型ポータブル3次元測定器を使用してスキャンを行いました。

リバースエンジニアリングは特に最終的に何に使用するデータかを理解していないと描けません。
描いたは良いが最終的に使えないデータや、必要以上に時間を掛けることで金額ばかり高くなってしまう場合があります。

今回はお客様も最終的にどういうデータがあれば良いかということがはっきりとわからないということなので、まずはスキャンしたデータを基に、サワテツでデータを修正した物を見て頂いて、詳細を詰めていきました。

普段サワテツではご意見をお聞きして、サンプルなどを見て頂いてお客様のイメージとサワテツのイメージを詰めていきます。

スキャンしたままのデータ

スキャンしたままのデータ

修正したデータ

修正したデータ

大手自動車メーカーへの動的測定

2016年2月
今回は大手自動車メーカー様への出張測定へ行ってきました。
詳しくはご説明することができないのですが、新しく設備する機械の動きを測定して、その都度修正するという内容です。
今回はトライを実施させて頂きました。
サワテツでも最近は動的測定の依頼が増えている気がします。
決められた時間、決められたピッチのどちらか指定することで、同間隔で点を取得できる測定方法です。
実際に機械に設置して測定すると、機械の軌道を見る事ができます。

トライをやってみると、実際に測定を行う際に様々な問題がありそうですが、とりあえずトライは成功しました。
これからその問題点を解消していきたいと思います。

※動的測定の参考動画になります。
キャプチャ11実際は真っ直ぐに進んでいるはずだが、細かく見ると波をうっているということがわかる。

長尺アルミ製品の穴ピッチ測定

2016年1月
今回はレーザートラッカーを用いての長尺アルミ製品の穴ピッチの測定です。
測定はただ、2穴を測定してピッチを出すだけなのですが、ただ測定すれば良いわけではないのです。

非常に長く、アルミということで、温度にかなり気をつけないと100分台はすぐに変わってしまいます。
恒温室で1日寝かして、製品自体の温度を20℃にしてから測定を行いました。

今回は公差に入っていたので良かったですが、このような測定は非常に気を使います。
測定を簡単に考えている方が多いですが、知識や経験がない人が測定すると、ダメな物をOKに、OKな物をダメにしてしまう可能性があります。
サワテツでは、公差に入っているから良いのではなく、それをいつも念頭に置いて測定を行っています。

航空機治具の調整測定

2016年1月
今回は愛知県にある航空機の治具や金型などを作っている会社への出張測定です。
測定内容はレーザートラッカーを用いて、CADデータとの比較測定をしながら型を調整していき、最終的にCADデータの位置まで合わせます。
測定自体はさほど難しくないのですが、測定しては型を調整しての繰り返しなので、非常に時間がかかる測定です。

1月だけでもこのような測定を4回やらせて頂きました。
定期的にご依頼頂く会社様なので1個目よりも2個目と、なるべく早く終われるようにこれからも努力していきたいと思います。

超大型製品の3次元測定

2016年1月
今年始まったばかりですが、弊社にとっても今までにない大きな製品の測定がありました。
ただ大きいだけではなく、みなさんも良く利用している物の3次元測定のご依頼でした。
初めに話があってから約8ヵ月経ってようやく測定することができました。

レーザートラッカーを用いての3次元測定です。
測定自体はそれほど難しくはないのですが、今までにないぐらいの大きな会社様なので、非常に緊張しました。
かなり厳しく秘密保持が厳守されているため、ここで載せられることは少ないのが残念です。
私自身、出張測定で様々な業界の製品を数多く測ってきましたが、今回は非常にやりがいが持てる仕事でした。

どれだけ出張測定に行っていても、業界、製品などが違うと毎回と言っていいほど測定に関して新しい発見があるので、面白いなぁと思います。

風車の大型部品の三次元測定

2015年12月
今回は福岡県での出張測定になります。
このお客様は今年で3度目のご依頼になるのですが、何度工場にお邪魔させて頂いても全てが大きく大変驚かされます。
現在は原発の影響で風力発電にも非常に注目されていますが、風車が1基経つのにすごい過程があるんだなと改めて思いました。

測定内容は直径、各穴の同心度の測定です。
測定箇所はさほど多くないのですが、約3mもある製品なので測定するのも一苦労です。

航空機治具の比較測定

イケックス22015年12月
今回は愛知県にある航空機の治具や金型などを作っている会社への出張測定です。
測定内容はCADデータとの比較測定と穴位置測定、ケガキ線測定です。
測定内容自体はさほど難しい物ではないのですが、測定物が非常に大きく、測定機を何度も移動しての測定になりました。
測定箇所も非常に多い製品なので、1つ終わるのに15時間近くかかる物もありました。
全部で4つあったのですが、なんとか無事に終えることができて良かったです。

建設機械の2D図面化

2015年12月
今回は愛知県にある大手建設会社様から、建設機のモーターの2D図面化をして欲しいという依頼がありました。
自社で一から設計をして建設機械を製作するということで、既存の使用できるパーツはそのまま使用したいので、
現状の寸法を取得して2D図面化したいという内容でした。
大きな部品ともなるとなかなか一般の会社では行うことができないと思います。
レーザートラッカーを使用しても1度では測定ができないため、何度か測定器を移動して測定しました。

測定だけなら他社でもできると思いますが、サワテツでは加工なども行っているため、社内で図面化もできます。
サワテツが目指している測定+αを今後も目指していきたいと思います。

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