工場の自動化に貢献する、精密位置決めスイッチの専門メーカー

精密位置決めスイッチはメトロール

2015年04月09日

【エンジニアの挑戦】ボールプランジャスイッチ〜世界最小Φ4に挑む〜

センサ開発物語

Φ4 そのサイズ、世界最小。

ボールプランジャスイッチ〔BP4S〕は、
手にしたエンジニア皆が「本当に動くの?」と口を揃えて驚くほどの超小型。

ボールプランジャに精密位置決めスイッチを内蔵した、1台2役の優れモノ。
BPシリーズは、部品点数の節減で機械の小型化が図れる、メトロールのオリジナル製品です。

そして2015年、新たにシリーズに加わった期待の新星〔BP4S〕は、Φ4デザイン。
従来の、外径M6のサイズと比べると、この小ささ!

世界最小への挑戦、始まる。

BP4Sの着想は、2013年まで遡ります。
きっかけは、「もっと小さいボールプランジャスイッチはありませんか」というお客様の一言でした。

「機械の小型化」は、製造エンジニアの永遠のテーマ。
最小サイズの追求は、メトロールの技術者たちの挑戦心を駆り立てました。

こうして、BP4S開発プロジェクトは始動します。
製品部のエンジニアHによる手描きの図面が、その第一歩でした。

実現不可能の設計図…?

意気揚々と着手した、BP4Sの開発。
しかし、図面をもとに製作した試作品は、求める繰返し精度に届きません。
試行錯誤を続けるものの、Φ4サイズに合わせた精密な部品が、組立圧入の際に変形してしまいます。

図面上では描けたモノが、実現できない。
部品の形状が、決まりません。

組立てに、糸口あり。

設計上の問題を解くヒントは、組立にありました。
従来は、スイッチの先端をカシメていたため、その際にかかる負荷でケースが変形していました。

そこで反対に、後方部分を圧入する方式に転換。
負荷を受ける部分を変えることで、部品が変形することなく組立が可能になりました。

そして、圧入に耐えうる形状を模索し、部品を決めていく。   
数々の試作を繰返し、BP4Sは遂に、必要な繰返し精度をクリアします。

耐久に、落とし穴。

完成間近と思われたBP4Sですが、今度は、耐久試験で思わぬ問題が発生します。
目標の耐久回数100万回に対して、当初の結果は10万回。

プランジャの外径が小さくなったため、通常の焼き入れしたハウジングが使用できず、
ボールとハウジングのミスマッチによって、耐摩耗性が不足していたことが原因でした。

耐久の鍵は、超・硬・合・金!

そこで目を付けたのが、ボールの材質でした。
従来品の「SUS440」から「超硬合金」に換え、再度、耐久試験に挑みます。

ボールの材質一つで、どこまで結果が変わるのか?
試験の様子を、毎日見つめる開発者たちの不安をよそに、 新生BP4Sは100万回の耐久回数を突破。

「世界最小ボールプランジャスイッチ〔BP4S〕」、
メトロールの新たな「世界一」の誕生です。

完成度に、妥協なし。

精度と、耐久の壁。
困難を乗り越え、1年越しで完成したBP4S。
Φ4の超小型ボディが、その知恵と執念の証です。

外径だけでなく全長も、従来品の半分以下に。
手に取ると、思わず目を凝らすほどの小ささです。


もちろん、その性能も開発者のお墨付き。
0.01mmの繰返し精度は、入念な試験のもと実証済みです。

最後の難関であった耐久回数も、軽く100万回を達成できました。

Φ4の持つ、可能性。

1台2役の機能で、機械の小型化を実現するBPシリーズですが、
Φ4のBP4Sの登場によって、よりスペースの限られた条件下での位置決めに、役立てるようになりました。

インデックステーブルの割出し確認や、ステッピングモーターの原点出しなどを始めとした、様々な用途があります。

その潜在能力は未知数。
開発者ですら想像できない使い途が、きっとたくさんある。

日々少しずつ伸びていくBP4Sの販売本数は、
この小さな新製品に詰まった、大きな可能性です。

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