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レーザートラッカーとは何ですか?

壊れていなければ、修理しなくてもよい」という有名な格言はよく聞かれますが、製造施設の文脈においては必ずしも適切ではないかもしれません。大量生産の世界では、機械が毎日繰り返し作業を行い、同一の製品を大量に生産します。生産量が重要であるため、製造プロセスが途切れないように機械の整列を頻繁にチェックすることが非常に重要です。

機械のアライメント不良で製造プロセスが停止すると、企業は時間の遅延や廃棄物という形で大きな投資を失うリスクを負います。しかし、企業が予防保守に慎重に取り組むことで、設備の故障やダウンタイムの可能性を大幅に減らすことができます。

実際、予防保守アプローチを採用することで、品質管理部門は施設を出る製品が品質基準を満たしていることをより確実に保証できます。なぜなら、適切に保守された機械は製造プロセスの基盤だからです。また、機械の整列はツールの寿命を大幅に延ばし、ツールの交換にかかる高額な費用を避けることができます。このような理由から、企業は定期的かつ効率的に機械の整列を実施する必要性を感じています。

単機能ツール vs. 多機能デバイス

以前、企業は機械工のレベル、ピアノ線やタイトワイヤ、光学機器(例えばボアスコープやセオドライトなど)といった伝統的な整列方法に頼っていました。これらのツールはほとんどのケースでうまく機能しましたが、通常は単一の専用機能しか持っていませんでした。この方法を使用する場合、キャリブレーションや整列には通常、数日または数週間を要し、複数の機器を使用することが一般的で、それが時間とコストの増加につながっていました。

そのため、企業はより良く、速く機械の整列ができる方法を求めました。90年代初頭、産業計測でレーザートラッカーの使用が広まりました。伝統的な方法と比べて、レーザートラッカーは複数の計測タスクをはるかに短時間で実行できる強力なデバイスです。ボタンを押すだけでX、Y、Z座標を取得することができます。

このデバイスは、いくつかの伝統的なツールの機能を一つにまとめたもので、次のようなことができます:

  • 垂直、水平、直角、平行性のチェック
  • 回転軸や多軸ヘッドの位置チェック
  • 回転テーブルなしで部品をテーブル上で再配置
  • 機械ベッド、レール、ウェイのリアルタイム調整
  • 穴の整列、カップリング、シャフトの整列の計測

さらに重要なのは、レーザートラッカーがデータポイントを三次元(3D)空間でキャプチャするため、データの精度と汎用性が大幅に向上することです。

レーザートラッカーの基本的な仕組み

レーザートラッカーは、3D座標技術に基づいたポータブル座標測定機(CMM)です。基本的に、これらのデバイスはCMMの利点を持ちながら、持ち運び可能という追加の汎用性を提供し、ユーザーが必要な場所で展開できるように設計されています。レーザートラッカーは、大きな作業範囲に対応し、長距離で非常に正確な測定を提供します。簡単に言うと、レーザートラッカーは、目標の正確な位置を球面空間で測定するため、2つの角度と距離を測定します。レーザービームを反射板付きのターゲットに送信し、そのターゲットを測定対象に当てます。戻ってきたビームは再びレーザートラッカーに入り、インターフェロメトリーや位相シフト分析を使用してターゲットまでの距離を計算します。

What is a Laser Tracker?

レーザートラッカーの水平および垂直角度は、ジンバル式ビーム操縦機構の機械軸に取り付けられた精密な角度エンコーダを使用してターゲットプローブに対して決定されます。レーザーによって決定された距離と、2つの角度測定を使用して、レーザートラッカーはターゲットプローブの座標位置を非常に高い精度で報告できます。

さらに、レーザートラッカーはターゲットプローブの動きにリアルタイムで追従することができます。このユニークな機能と、レーザートラッカーが内部で毎秒最大16,000回サンプリングできる能力を組み合わせることで、複雑な表面のデータをデジタル化したり、動く物体の位置を測定することが可能になります。

実際、現在のレーザートラッカーは印象的な測定範囲と精度を持ち、ユーザーにより多くの汎用性と優れた結果を提供します。例えば、FARO® Laser Tracker Vantageの距離測定範囲は80m(両方向で160mのカバレッジ)で、その範囲で、最大39マイクロン(0.039mm / 0.001インチ)の典型的な精度でデータをキャプチャします。重量は18kg未満で、Vantageは工場内のどこにでも、大きな部品を測定するための携帯性と柔軟性を提供します。メーカーは、デバイスの移動回数を減らし、ルーチンを短縮することで、前例のない速度と効率を達成できます。

レーザートラッカーの機械整列シナリオ

アメリカ機械技術者協会(ASME)は、レーザートラッカーを使用して機械工具を正しく整列させるための標準的かつ承認された方法のセットを確立しました。以下は、さまざまな機械センター、機械、その他の機器で整列が行われた記録されたシナリオです。

アメリカ機械技術者協会、ASME B5.54-2005「コンピュータ数値制御機械センターの性能評価方法」、2005年。

機械センター

  • 水平/垂直機械、ブリッジ型、コラム型、ガントリ型機械 これらの機械では、レーザートラッカーを使用して、表面の平坦度、直線性、平面度、直角度をチェックできます。ターゲットは機械ベッドに置かれ、測定をキャプチャします。ユーザーはリアルタイムで調整を行うことも、機械ベッドを調整する前に一通りのポイントを取得することもできます。ツールの整列では、ターゲットをスピンドル、チャック、またはクイルに取り付けることができます。また、ターゲットを機械のドリルに直接取り付けられるピンネストに配置して測定することも可能です。別の方法として、ターゲットを「パック」またはドリフトネストに取り付け、移動ベッドに接着することもできます。ターゲットが所定の位置に置かれた状態で、機械が移動範囲を通過する際に3Dデータポイントが収集され、整列の問題をチェックします。
  • ボーリングミル、ジグボーラー、ガントリードリル、ルーター、旋盤 これらの機械では、レベル調整、直角度、整列、および3D体積精度チェックを行うことができます。旋盤においては、ターゲットがヘッドストックに取り付けられ、ドリフトネストでターゲットを追跡しながら、ヘッドストックが回転し、テールストックに向かって円形に移動する際にデータポイントを収集します。その後、テールストックがヘッドストックに合わせて調整されます。

機械

  • プレス(プラテン、スタンピング、ブレーキプレス) プレスでは、レーザートラッカーを使用して、ポストの垂直度と平行度、プラテンの平行度をチェックすることができます。各平面の両側にあるポールの端を測定し、ポールと平面の間で直角を確認し(直角度)、平面同士の間で平行度を確認します。測定結果に基づいて、偏差を修正することができます。
  • ロール ローラーミル機械でのシャフト整列チェックにレーザートラッカーは非常に効果的です。シャフトは適切に整列し、方向を正しく保つ必要があり、レーザートラッカーはこれらのチェックをロール(またはロール群)で簡単に行うことができます。測定中にリアルタイムで調整を行うことが可能です。シャフトの両端でデータポイントを取得し、ソフトウェアで収集された情報を使用して、各ロールを整列に戻すために必要な動きを特定します。

その他の機器

  • ロボットのキャリブレーション このアプリケーションでは、ターゲットはロボットによって「保持され」、測定が行われます。レーザートラッカーはロボットがプログラムされたパスを通過する際にターゲットを動的に追跡します。データポイントを分析することで、ロボットが基準経路からどれだけ逸脱したかを確認し、再マッピング、キャリブレーション、エラー補償のアクションを指示します。
  • ドライブライン(ギアボックス、シャフト、カップリング) 発電設備の組み立てにおいて、レーザートラッカーは部品が設計通りに正しく整列しているかを確認します。レーザートラッカーは、機械の側面に取り付けられ、すべての関心のある特徴に対して直接視線を確保します。この方法で、レーザートラッカーは機械ツール上でドライブラインの測定を行い、セットアップを分解せずに調整を行うことができます。これにより、時間が節約され、再作業の必要がなくなります。

明らかに、レーザートラッカーは予防保守の実践に効果的に補完され、ダウンタイムを減らし、コスト削減を実現し、出力の品質を向上させます。多機能を持つ堅牢なツールであり、工場内のどこでも展開可能で、手工具のさまざまな機能を置き換えることができます。Select Laser Alignmentでは、レーザートラッカーを最大限に活用する豊富な経験があり、どんなものでも、どこでも、いつでも整列できます。ぜひお電話ください。

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