お客様の事例

In-Sightによる測定で、高精度なエンジン部品の欠陥をゼロに

IMR unit with two cognex inspection cameras

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オットーの内燃機関やディーゼルエンジンに関するテクノロジは、最近20~30年の間に劇的に進化しました。今日のエンジンでは、粒子状物質の排出量が大幅に少なくなり、二酸化炭素の排出量も減少し、高い信頼性で動作時の故障検出ができます。以前は180馬力を生み出すために2.5リットルの燃焼室が必要でしたが、現在では1.4リットルの燃焼室で十分です。このような改良を可能にするために、ほとんどすべてのエンジンコンポーネントで、より厳しい技術性能仕様を満たす必要が生じています。エンジンの性能向上に不可欠な部品の1つが、燃焼プロセスにおける動力伝達に必要なコネクティングロッドです。IMR Gesellschaft für Prozessleit- und Automatisierungstechnik社で製造された乗用車向けコネクティングロッドは、品質管理を効率的に行うため、ドイツのレンネシュタットのメッゲンにあるSchmiedetechnik Plettenberg社の検査ステーションに送られ、厚み、長さ、幅、対称性のずれ、同心性、変形などの諸特性がコグネックスのビジョンテクノロジを使用して検査されています。

コンポーネントの改良が生産上の課題に

エンジンの容積を小さくして同等の出力を生み出すには、圧縮比を高める必要があります。その結果として、エンジン潤滑が向上します。エンジンの容量が小さくすると、コネクティングロッド穴のベアリングシェルのクリアランスも小さくする必要があります。コネクティングロッドをより強い応力に対応させつつ最小限の公差許容値で動作させるというのは困難であり、生産上の新しい課題となります。コネクティングロッドの生産時には、材料の温度が約1280°C(2,336°F)に達することがあります。このため、C70スチールは機械的な成形工程の影響を受けやすくなります。したがって、コネクティングロッドの鍛造時には、生産手法を改善しても、コンポーネントが極端に厚くなったり薄くなったりする場合があります。自動鍛造時には、上と下のダイが10分の1ないし100分の1ミリメートル単位の公差許容値で正確に合わせないと、条件によっては変形が生じます。次の手動測定工程においても、加工時間の違いによってコネクティングロッド自体に温度のばらつきが生じることがあり、その結果としてサイズと重量にわずかなばらつきが生じます。

測定の新しいパラダイム

Schmiedetechnik Plettenberg社は、IMR社に最高品質のコネクティングロッドを保証するため、計測方法と検査方法に関するまったく新しい技術を確立する必要がありました。これが、同社が自動品質測定にビジョンシステムを導入した最初のプロジェクトでした。Schmiedetechnik Plettenberg社での中核的な課題は、鍛造されたコネクティングロッドの測定に関して、表面が粗い場合であっても、十分な繰り返し性を実現することでした。同社は、コグネックスの画像処理システムを使用して測定することで、これを実現しました。例えば、高さの測定は100分の3ミリメートル(0.001インチ)以内の精度で繰り返し計測することができました。同社には、この成果に加えて、ターンキー処理の測定装置の設計製作おける長年の経験があったため、IMR社は測定ステーションをSchmiedetechnik Plettenberg社に依頼することを即断しました。現在、このステーションでは、1年間に平均450万個のコネクティングロッドが検査されています。

工程の全体にわたる全ての測定制御

コネクティングロッドは、光学的測定ステーションに到達する前に、最初の試験を受けます。サンドブラスト処理と最初の視覚検査の後、磁性粉末測定を実行して微細なひび割れを検出します。コネクティングロッドにコンポーネントが取り付けられる前に、コネクティングロッドを±6グラム(0.21オンス)の公差許容値で計量します。コネクティングロッドは次に、コンベヤベルトに乗せられて測定装置に送られます。コネクティングロッドは光学的遮蔽によって検出され、その位置と向きが追跡システムに送信されます。最初の画像処理ステーションでは、テレセントリックレンズが装着されたコグネックス In-Sight® 5403および5401ビジョンシステムによって、コネクティングロッドの長さと幅、クランク穴の同心性、刻印が測定されます。長さと幅は、クランク穴の中心と既定の基準外周との比を基にして、製品仕様に従って判定されます。測定値が公差許容範囲からはずれている場合、画像処理システムは信号を送信し、ステーションI-PC上でそのコネクティングロッドを不合格にします。

さらに、この画像処理ステーションでは、コグネックスIn-Sight 5400を使用して、鍛造されOCRで読み取ることのできる立体的な刻印でコンポーネント上面に形成された固有番号を検出します。2台のIn-Sightカメラに対してさまざまな照明を組み合わせることによって、各種特性が記録されます。LEDによる背景照明は、コンポーネントの輪郭を記録するのに使われます。刻印と固有番号は、赤色LEDの照射によって検出されています。

堅固なシステム

このコネクティングロッド測定ステーションでは、2つの手法を並行して適用することによって、最高の測定精度を実現しています。特性記録が詳細に評価された後、両方の画像の情報がコンピュータで比較されます。インテリジェントなコグネックスIn-Sightシステムでは、最初の測定ステップでエラーが100%検出されます。厚みと高さは、3番目の測定ステーションでレーザー三角測量によって測定されます。さらに、VGA解像度を持つ2台のコグネックスエリアカメラIn-Sight 5401および5400によって、レーザー光のラインを使用してH型断面を検出します。クランク穴とシャフトの高さおよびピストン穴の高さは、複数の点で計測されます。さらに、コネクティングロッドシャンクの対称性とゆがみをチェックします。

コグネックスの画像処理システムの優れた点は、一般的な産業向け機能を標準装備していることです。また、堅固なアルミニウムダイキャストやステンレススチールの筐体により、振動の激しい環境にも対応します。密着構造のM12接続による防塵性能を備えているため、Schmiedetechnik Plettenberg社の品質管理要求に対して、低い保守コストで極めて高い信頼性を実現しました。鍛造の専門家と画像処理の専門家が協力した結果、強力なエンジンのための最先端テクノロジの要求仕様を満たす、優れたコネクティングロッドを生産する事ができています。 

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