【ロボット×プローブ活用事例 】透明ワークの計測| 非接触センサからの置き換えでコスト削減&精度UP

ガラス・フィルムなどの透明ワークは、光学式変位センサでは光が透過・乱反射してしまい、距離や高さを正しく計測できない場合があります。
本事例では、ロボットと当社プローブを活用することで、透明ワークを確実に検出し、加工精度の向上とコスト削減を同時に実現する方法をご紹介します。

お客様の課題

自動車のヘッドライトやカメラレンズなどをはじめとするガラス・樹脂・プラスチックなどの透明ワークは、光が透過してしまうため、非接触センサでは計測が安定しないという問題があります。

例えば、レーザーセンサでは、光を当てて跳ね返りの距離を計測しますが、透明ワークでは光がうまく跳ね返らないため治具の下に黒色のモノを置くなどの工夫が必要で、反射角度を常に一定に保つのが困難です。

さらに、非接触センサは現場の光量・照度の変動、煙や粉塵などの外乱影響を受けやすく、加工精度を高める上で大きな課題となります。

加えて、スキャナーや画像センサなどは数百万円するケースもあり、設備コストの問題から導入が難しいという声も多く寄せられていました。

自動車ヘッドライト
自動車ヘッドライト

課題のポイント

透明ワークを非接触センサで正確に計測できない

光の透過・乱反射してしまい検知が不安定

光量・照度・煙・粉塵など現場環境に左右されやすい。

導入コストが高い

メトロールのご提案

メトロールは、ロボットアームに接触式のタッチプローブを搭載し、透明ワークの位置や寸法を安定して測定できるシステム構築をご提案しました。 プローブは接触式であるため、照度の変化や粉塵・煙などの影響を受けず、透明ワークでも高い再現性で測定できます。

レーザーセンサと接触式センサ(タッチプローブ)で透明ワーク計測時した際の影響図

また、数百万円クラスのレーザセンサと比べ、プローブは有線で15万円〜、無線で30万円~※1と導入コストを大きく削減できる点もお客様から高く評価されました。*1
ロボットの軌道精度とタッチプローブの1µmの繰返し精度を組み合わせることで、従来困難だった透明ワークの高精度な位置決めを低コストで自動化できます。

※1:価格は仕様や商流により変動する場合があります。

レーザーセンサ(非接触) 透明ワーク計測タッチプローブ(接触式)×ロボット
光の透過・乱反射で不安定
透明・光沢品は苦手
計測精度接触式で安定・高再現
透明・光沢品も対応
照度・煙・粉塵に弱い外乱影響外乱影響なし
高コストコスト低コスト(15万~30万円)
手作業や再測定が発生作業負荷ロボットで完全自動化

メトロールのプローブには有線式と無線式があり、配線が不要な無線式を活用すればロボットアームの動きを妨げる心配もなく簡単に搭載できます。

安川電機ロボットアームに搭載されたメトロールの無線式タッチプローブRC-K3X
安川電機様のロボットアームに搭載された、メトロールの無線式タッチプローブRC-K3X

導入効果

透明ワークに対する計測不良が大幅に減少し、測定工程の自動化によって省人化と作業時間削減を実現できます。
高額な非接触センサからの置換によって設備コストも抑制でき、ロボットの活用により多品種ワークへの柔軟な対応も可能になります。

採用結果

透明ワークの計測不良の大幅削減

測定工程の自動化による省人化・作業時間短縮

レーザセンサからの置換による設備コストダウン

ロボット動作と組み合わせた高再現の品質保証

担当者のコメント

「産業用ロボットや協働ロボットの活用シーンは多岐に渡り確実に需要が広がっています。
ユーザー様の使用条件、要求は複雑化していますが、ロボットと当社のセンサを組み合わせることで高難度なご相談でも柔軟にご提案ができます。ロボットとセンサをどう活用していくのか、可能性は無限に広がっています。」

本事例でご紹介した製品はこちら

高精度無線タッチプローブ RC-K3X

高精度無線タッチプローブ RC-K3X

国産なのに低コスト。機内計測で段取り工数を削減。

RC-K3XシリーズはCNC工作機械やロボットで、ワークの芯出しや加工後の寸法計測をする、国産のワイヤレス3次元タッチプローブです。 無線通信を使い、プローブの測定信号を受信機が機械へ伝達します。
配線が難しい5軸加工機やロボットでも安定した通信が可能です。

有線式小型タッチプローブ K3S

有線式小型タッチプローブ K3S

自動旋盤、NC平面研削盤で使える小型タッチプローブ

ツールホルダーのサイズに合わせた業界最小径φ17.8mm~で設計され、スペースを取らずセンサが他工具に干渉しません。 特にCNC自動旋盤・小型複合加工機において、加工ワークの端面を計測し、加工原点や外径・内径を測ります。 円筒研削盤においては砥石の摩耗検出や、NC平面研削盤のワーク高さ計測にも使われます。 検査工程の負担を減らし、生産性向上に貢献します。

今回ご紹介したロボットはこちら(安川電機様)

6軸垂直多関節 : MOTOMAN-GP7

6軸垂直多関節 : MOTOMAN-GP7

・可搬質量を従来の5 kgから7 kgにアップし、適応範囲を拡大
・クラス最高レベルの動作速度を実現し、生産性向上に貢献
・全軸IP67を標準とし、耐環境性を向上
・ロングリーチタイプで、幅広い工程レイアウトに対応