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？

解決策提案

加工不良自動機・ロボット搬送エアマイクロセンサ

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

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》
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。
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》
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。

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》
切粉の噛み込みも確実に検出。
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。

コチラ

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。

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