検査治具

出典: Phillips Precision Inc.

加工でも検査でも、利益はスワップの速さにあります。 CNC 加工と同様に、検査治具が必要かどうかはもはや問題ではなく、どのタイプが単純か複雑か、社内で製造されるか、既製品を注文されるか、カスタム設計されるかが重要になります。 検査の成功は、部品交換の速度と再現性にかかっています。つまり、検査データを迅速に製造現場に戻して、スピンドルで正確な部品を継続的に実行し続けることができます。

計測機器の営業担当者も同様の意見を述べています。 「顧客が最新かつ最高の検査技術に資本を費やしている場合、その日から自社の機器で部品を測定できるようにしたいと考えています。これは、標準およびカスタムの治具ソリューションを使用して簡単に実現できます。管理者は、部品測定技術への投資を現場を歩いて見るのが大好きです。門から出てすぐに何度も何度も！」 Kenney Howayeck 氏、MSI-Viking Gage シニアアカウントエグゼクティブ

検査機器とソフトウェア機能を組み合わせることで、検査員は現場の治具技術を模倣することができます。 オフラインで治具をパレット化し、事前にロードし、シフト全体でセットアップを構築、分解、再構築する必要性を回避することで、生産パイプライン全体が改善されます。 繰り返し可能な固定具により、将来の部品の実行時に手動で位置合わせを行う必要もなくなります。 高度な機能により、一部の「消灯」または無人検査ルーチンの可能性も提供されます。

「製造および品質業界のほとんどの人は、複数の同じコンポーネントを一度に実行するように CMM をセットアップできることを理解しています。これをパレタイジングと呼びます。ただし、スクリプトや特殊な記述コードは、より高レベルのプログラミング言語で使用できます。」さまざまなコンポーネントをパレットに積んで実行します。オペレーターは、部品でいっぱいのテーブル全体を実行するように機械をセットアップし、機械の実行中にさまざまなタスクに進むことができます。」 Matt Menard 氏、Summit Manufacturing Systems ゼネラルパートナー

メーカーは主に触覚検査装置やマルチセンサー検査装置を購入し続けており、僅差でビジョン システムが稼働しています。 そして、企業はこのテクノロジーに投資していますが、生産をサポートし、投資を最大限に活用するために必要な治具を設計するために検査官に必要な独自のスキルには空白が残っています。

備品の設計を任されている場合でも、会社のために備品を調達する場合でも、考慮すべき詳細がいくつかあります。 プロジェクトのコストは、ダウンタイムの削減、リスクを伴う実行 (スクラップ) の排除、および結果が出るまでにかかる時間の削減により、ほぼ即座に回収されます。 その間ずっと、会社の評判を維持し、有利な契約を維持します。

シフト全体で複数のパートを交換します。 花崗岩を覆う必要はありません。 複数のワンアップおよびマルチパート治具をロードして無人検査を行うことができます。 | 出典: Phillips Precision Inc.

標準の治具コンポーネントを使用した治具の設計は、CMM、ビジョン システム、DCC CMM、光学コンパレータ、およびゲージ アームに関して社内で実現できる可能性が高くなります。 標準コンポーネントには、バイス、V ブロック、スプリング クランプ、レバー ホールドダウン、センター、コレット チャック、ストップ、レールが含まれており、特殊クランプもすぐに入手できます。 ステージ用には、一部のサプライヤーから一体型のグリッド プレートがまだ入手可能です。 ただし、モジュラークイックスワッププレートは、より迅速な部品交換、さまざまな部品をテーブルにロードする機能を提供し、検査官が、ある機械から別の機械に自由に移動できる治具を作成したり、リピーターが多い場合に備えたりすることができます...仕事に治具を追加します箱。 すべての利点は、作業現場の生産性を向上させ、すべての機器の価値を高める治具技術を模倣するものです。

他の工業用工具と同様に、すべてに適合する万能の工具はありません。 既製のものを組み合わせて統合して、最適なソリューションを実現できます。 ほとんどの工具は、1/4-20 および M6 に対応するように設計されています。つまり、あるサプライヤーのクランプは別のサプライヤーのプレートにも使用できます。

通常、プレートとクランプの CAD ファイルは、設計ソフトウェア (Onshape や Solidworks など) にすぐにインポートできるため、部品の生産と同期して検査治具を構築できます。 作業セルでも計測ラボでも、シフトごとにさまざまな部品を保持する複数の治具を素早くロードし、生産の必要に応じて取り外したり交換したりできます。

外部サービスを必要とするより複雑なセットアップの場合は、設計エンジニアに完全なツールを提供することが重要です。業務範囲時間を節約し、プロジェクトのコストを削減するために前払いしてください。

標準コンポーネントを使用して構築された複数のリピートフィクスチャ。 モジュール式治具を使用すると、大型ガントリー CMM を大型でも小型でも機能させることができます。 | 出典: Phillips Precision Inc.

治具設計エンジニアはアプリケーションを評価し、見積書とコンセプトに向けて作業を行い、そのアイデアを検査官、品質マネージャー、プロセス エンジニアに提示して承認を求めます。

範囲の詳細に加えて、設計上の考慮事項がいくつかあります。 治具の設計者は、部品「家具」に組み込むことができる接触点または「静止」点を見つけるために、測定されていない表面を特定する必要があります。 通常、安定性のためには 3 つの接触点が推奨されます。 部品が柔軟でプローブの影響を受ける場合、ゲージ R&R を通過できるように部品を拘束するために、追加のレスト ポイントとクランプ機能が必要になる場合があります。

たとえば、鋳造、鍛造、板金部品など、部品実行内で一貫性がない部品の場合、通常、このタイプのワークピースには、どこにあるかを識別するためのワークピース上の点、線、または領域のいずれかであるデータム ターゲットがあります。寸法は検査装置に基づいています。 部品の重量とサイズにより、損傷を避けるために治具のコンポーネントをより頑丈にする必要がある場合もあります。硬化鋼が寿命を持ち完全性を維持できる場合でも、アルミニウムは使用とともに降伏する可能性があります。

検査治具の基本コンポーネントには、ベース (プレート) とパーツ家具またはネスト、レスト/接触点が含まれ、クランプ、ストップ、真空、磁石、空気圧が含まれる場合もあります。 治具設計における最も難しいスキルは、可能な限りシンプルかつフェイルセーフを保ちながら、すべての基準に対応することです。 単一の治具を使用してすべての部品を検査できるわけではありません。 いくつかの重要な機能を備えたより複雑な部品の場合、セットアップ内で複数の治具またはインデックス機能が必要になる場合があります。 適切に設計された治具の最も重要な側面は、部品を歪みなく確実に繰り返し保持することです。 ただし、歪みを除去するために拘束された状態で測定するという要件がある場合を除きます。 たとえば、大きな射出成形部品の場合、歪みを取り除くために特定の点でクランプする必要がある可能性が高くなります。 最後に、治具に部品番号、ジョブ、ステーション番号をマークすることで、確実に確実にロードできるようになり、速度と精度が向上します。

位置決め用のダイナミックストップを備えた 24 ステーションの生産 CMM 治具。 | 出典: Phillips Precision Inc.

高生産射出成形金型用の検査治具を設計する場合、金型内の部品の数とサイズによって治具内のステーションの数を決定する必要があります。 たとえば、16 キャビティの金型では、2 つの 8 アップ治具を構築し、1 つをデッキ上で測定しながら 2 つ目をオフラインでロードする方が効率的である可能性があります。 この方法により、検査装置の稼働時間が最適化されます。 もちろん、検査装置の測定領域によって、治具のサイズと数が決まります。

固定 (固定) ストップは、パーツを一貫して配置するために使用され、未検査フィーチャに追加されます。 ワークピース上にストップを追加する領域がほとんどなく、同じ領域を測定する必要がある場合は、動的 (可動) ストップが必要になる場合があります。 部品がステーションに正確かつ安全にロードされると、このストップは邪魔にならない場所に移動されます。

クロッキング機能は、丸い部品によく使用される停止の形式です。 点から特定のフィーチャーまで放射状に部品を配置します。 たとえば、ギアやタービンにはクロック機能が必要な場合があります。 放射状フィーチャをピボット ポイントに位置合わせすることで、部品が正確かつ再現性をもって荷重されるようにします。

高生産射出成形部品用のセグメントに組み込まれた 280 ステーション CMM 治具。 | 出典: Phillips Precision Inc.

第一面鏡は表面鏡とも呼ばれ、鏡の表面をより高精度に鏡面仕上げした鏡です。 この真の反射によりゴースト効果が排除され、反射光の量が最大化され、歪みが最小限に抑えられます。 通常の鏡はガラスの裏側にアルミのミラーコーティングが施されており、うっすらとした二次反射が生じます。 ミラーは、レンズが部品の側面の特徴を捉えることができるように、ビジョン検査機またはマルチセンサー検査機で使用されます。 ミラーは通常、レンズに対して 45 度の角度で入れ子のブロックに取り付けられます。

磁石は、薄い非鉄材料を捕捉するために使用されます。 ステーションのステージまたはレストポイントは鉄材料で製造され、磁化されたワーク保持機能を上に配置して部品を挟んで安定させることができます。

この固定具タイプはより複雑で、さまざまな部品に使用できますが、特に巻尺ハウジングや医療用バイルなどの薄い部品や奇妙な形状の部品に使用できます。 真空キャビティを備えた治具は、部品に十分な強力な吸引力を生み出すのに十分な表面がある場合に使用できます。 通常、治具とワークピースの間にシールを形成するために O リングが追加され、ベンチュリまたは真空ポンプを追加すると吸盤効果が生じ、検査用に部品を固定します。 通常、ワークピースはキャビティに一方向のみで適合するため、部品を一貫してロードするために必要となるストップやその他の装置が不要になります。 このタイプの治具では、部品の交換が迅速に行えます。

ユニバーサル協働ロボットに検査セットアップの積み下ろしを教えます。 | 出典: Phillips Precision Inc.

設計により、モジュール式固定プレートは、アプリケーションがプレートが部品とともに移動することを示唆する場合に、産業用ロボットに最適なプラットフォームを提供します。 安全なドッキング レールは、個々のプレートに固定された部品の繰り返し可能な位置を提供します。 グリッパーまたはエンドエフェクターは、協働ロボットまたはロボット アームのタイプに合わせて設計されています。 次に、設計は部品を備えたプレートの動き、または個々のワークピースの動きに対応します。 「教育可能な」産業用ロボットを使用して検査プロセスを自動化すると、信頼性とスループットが向上し、製造エラーを早期に発見できます。

標準の治具プレートとコンポーネントにはいくつかのオプションがあります。 スキルギャップを埋めるためにカスタム治具設計サービスを提供する企業も数多く存在します。 業界の要件、競争、急速に増加するコストにより、メーカーは生産性を向上させるソリューションを見つける必要があります。 検査治具は重要なプロセス改善の機会として過小評価されたり、見落とされたりしてはなりません。 実際、より迅速で信頼性の高い検査が、生産パイプライン全体を改善する鍵となる可能性があります。

キャサリン・M・フィリップス Phillips Precision Inc. は、製品マネージャー兼共同所有者です。Phillips Precision Inc は、フルサービスの機械工場として、また検査およびレーザー マーキング プロセス用のワーク保持コンポーネントを製造する製造ラボとして機能します。 詳細については、(508) 869-3344 に電話するか、[email protected] に電子メールでお問い合わせください。