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精密位置決めスイッチはメトロール

2020年07月02日

20μm以下の隙間を検出し、誤検知による加工不良を防ぐ着座センサとは?

センサのテクニカルガイド

工作機械の自動化が進むにつれ要求精度が上がり、着座確認で次のようなお悩みはありませんか。

・切粉の噛み込みによって発生する加工不良をなくしたい。
・ワークの有無確認ではなく、治具とワークのシビアな密着確認をしたい。
・センサ誤検知による機械ダウンタイムをなくし、生産性を上げたい。

これらの悩みに共通する原因は、ギャップセンサの精度の低さ応答速度の遅さにあります。

メトロールのエア着座センサは、こうした課題を解決します。

・±0.5μmの繰り返し精度で、治具とワークの着座不良を確実に検知。加工不良の発生を防止します。
・工作機械内の設置が可能な防水構造で、配管を短縮。応答速度を上げ、生産性を向上させます。

本記事では、
エア着座センサによるワーク着座確認の課題の解決方法を、実際の改善事例と共にご紹介します。

繰り返し精度の低い従来のギャップセンサを使用するリスクとは?

ギャップスイッチの本来の用途は『密着確認』ではなく『有り無し検知』です。
『有無検知』のギャップスイッチに高精度は不要です。

しかし近年、ワークの小型・精密化やライン自動化により、シビアな加工精度が要求され
『高精度な着座センサ』のニーズが高まっています。

つまり、切粉の噛みこみによる微小な浮き上がりや、ズレが許容されない状況になっているのです。

高精度な着座とは本記事では20μm以下の密着度を指します。
精度の低いギャップセンサのまま、精密着座を行うとどんなリスクがあるのでしょうか?

例)ワークと治具の隙間が15μm以下の時に着座確認OKとしたい場合


繰返し精度の低い従来の着座センサを使用する2つのリスク

《リスク1》
切粉によってワークの浮き上がり距離が20μmであるにもかかわらずOK判定を出すリスクがあり、
加工不良の原因となります。

《リスク2》
浮き上がり距離が15μm以下で着座OKであるにもかかわらず、NG判定を出すリスクがあります。
この場合、担当者がワークの着座面を掃除したり段取り作業が長期化します。
ワークの搬送を自動化している場合では、工作機械のダウンタイムの原因にもなります。

エア着座センサDPAの3大特長

エア着座センサDPAシリーズの従来品とは異なる3つの特長についてご説明します。

 

特長①:誤検知を防止する繰り返し精度±0.5μm

 従来のギャップスイッチでは検知できない『20μm以下の隙間』も確実に検知します。
±0.5μmの繰り返し精度により『20μm以下の隙間』でも誤検出をしません。

従来品は、繰り返し精度が±20μmで信号点のバラつきが大きく、20μm以下の隙間では誤検出のリスクが高い為、加工不良の原因となります。
理由は、ワークが治具に密着していないのにOK信号を出す⇒加工で失敗 となるからです。
スクラップは加工にかけた時間も、材料費もすべて無駄
になってしまうので最も避けたい状況の1つです。


▲エアマイクロセンサと従来品との繰り返し精度の比較

特長②:応答速度を短縮。IP67 のクーラント保護構造

 エアマイクロセンサは、クーラントや切粉が飛び散る工作機械内で使用できる防水構造です。
機械内にエアセンサを設置可能で、エアの配管を短縮でき、応答速度が速くなります。
結果、生産性の向上につながります。

  〇エアマイクロセンサ ✖ 従来のエアギャップセンサ
保護等級 IP67 IP66
エア配管の長さ 1.5m(機内) 12m(機外)
応答速度 0.8秒 5秒以上



特長③:検出距離のしきい値設定が簡単

しきい値の設定は、治具とワークの間に許容公差内のマスタを挟み、マスターセットボタンを1秒長押し
どなたでも簡単に設定できます。
既存のギャップスイッチのとの置き換えも簡単に行えます。

例)15μmの隙間を検出したい場合

1.シムもしくはマスタを治具とワークの間に挟み、隙間を15μmに調整する。
      ↓
2.マスターセットボタンを1秒長押しする。
      ↓
3.本体のLEDが点滅して、マスターセット完了。
   検出は、15μm以下でOK、16μm以上はNGの判別で行います。



改善事例

ハードディスク・ドライブ(HDD)の着座確認



《改善前》
・繰り返し精度±20μmのエアギャップスイッチを、HDD(ハードディスク・ドライブ)の着座確認に使用。

・切粉による10μmの浮き上がりを検知できずに、加工不良が度々発生。

《改善後》
・繰り返し精度±0.5μmのエア着座センサで、10μmの浮き上がりも確実に検知
・誤検知率が25%→0.01%まで減少。
・着座センサの機内設置により配管が短縮し、応答速度が4倍に向上

 

 

マシニングセンタのワーク着座確認

《改善前》
・CNCマシニングセンタでのワークの着座検出にエアギャップスイッチを使用。
・精度が不安定で度々誤検知を起こし、加工不良が多発。
・全数検査が行えないため、客先に出荷後、不良品が見つかりクレームになった。

《改善後》
・±0.5μmの繰り返し精度で、5μmのワークの浮き上がりも確実に検知
 有無確認ではなく、シビアな着座確認が可能に。
・加工工程での検査で不良品の発生を未然に防止


◆実際のお客様の事例はコチラ

 

 

CNC旋盤のワークチャック時の浮き上がり検出

《改善前》
・CNCタレット旋盤のワーク着座確認に、繰り返し精度50μmのエアギャップスイッチを使用。
・切粉の噛み込みでワークが浮き上がり、L寸不良が発生。

《改善後》
・±0.5μmの繰り返し精度で、切粉の噛み込みも確実に検出
・精密着座を実現し、L寸不良を未然に防止

 既存のエア配管をそのまま流用していただけるため、センサの後付けも簡単です。

 ◆実際のお客様の事例はコチラ

 

 

製品ラインナップ/ 主な仕様

本体画像

型式名

DPA-SR1
(SR:ショートレンジ タイプ)

DPA-LR1
(LR:ロングレンジ タイプ
)

検出距離

1~100μm 80~350μm
繰り返し精度

±0.5μm:検出距離 1~60μm
±1μm:検出距離 60~100μm

定格圧力変化±1%以内の時*

±1μm:検出距離 80~150μm
±3μm:検出距離 150~250μm
±5μm:検出距離 250~350μm

定格圧力変化±1%以内の時*

応答時間 0.8秒 *

電気的応答速度

80ms

保護構造 IP67
*チューブ長1.5m/推奨エアノズル使用時



《事例》エア着座センサDPA採用実績

◆導入実績
工作機械業界をはじめ、自動車業界、半導体業界、金型業界など、様々な業界でエアマイクロセンサが
採用されています。
株式会社デンソー様と株式会社アドヴィックス様の導入事例と密着インタビューをご覧いただけます。

株式会社デンソー様

  
 
株式会社アドヴィックス様     
  


その他採用事例はコチラ 


◆受賞歴
エア着座センサDPAは以下の2つの賞を受賞しています。

             

2015年 東京都ベンチャー技術大賞    2018年 東京都経営革新優秀賞
 
    


◆メディア掲載
・日経BP社『日経ものづくり』検査工程はどこまで減らせるか
・日経BP社『日経ものづくり』独創商品に見るヒットの本質
・NTTファシリティーズ「イノベーションを起こした精密機械式センサーの開発
・東京都立産業技術研究センター「TORI NEWS 〜空圧式精密着座センサ〜
・日経テクノロジー「加工不良を発生させない、不良品を後工程に流さない
・中小機構「新価値創造NAVI〜世界のものづくりを支える精密位置決め技術〜
・ニュースダイジェスト社「生産財マーケティング
・ツールエンジニア「自動車部品の機械加工


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使用方法に関する質問や、製品のカスタマイズのご要望については、当社のエンジニアから回答させていただきます。
用途、使用環境、検出ワークなどの情報が明確ですと、具体的なご提案ができるかと思います。
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