商用車用の歯車伝達装置 ケーシングに対する3次元 品質検査

ZF Friedrichshafen - ドイツ

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 ZF Friedrichshafen AG社は、商用車分野の歯車伝 達装置の大手メーカーであり、駆動系およびケーシングテ クノロジーに対応した製品を世界的規模で開発、生産して います。

商用車向きの複雑な歯車伝達装置ケーシングは、加圧ダイキャスト 法を使用してアルミニウムから製造されます。CADシステムで作成さ れたケーシングをベースにして、ダイキャスト鋳型がケーシングコンポー ネント用の成形型として機能するように生産されます。実際の生産 工程では、充填量、圧力、温度条件、タイミング、およびツール設計 などのさまざまなパラメータにより、鋳型部品の条件が決定されます。 ダイキャスト部品の安定した品質を確保するには、事前定義された 許容誤差の厳守が、絶えず検証される必要があります。その時こそ が、ブロイクマン社の高解像度の3次元測定・検査装置が、威力を 発揮します

ブロイクマン社の開発・適用する光学計測手法が、先行サンプル検査 または連続生産分野おける品質保証の申し分のないソリューションをも たらします。適用範囲は、研究所における測定から始まり、さらに自動 工程ソリューションまでもが含まれ、そのため、工場環境内で実施された 場合でも、高精度のデータの取得が保証されます。

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三次元スキャナーの多様な課題

アルミニウム製ダイキャストから生産された歯車伝達装置ケーシングに対 する、ZF Friedrichshafen社の検査作業は、多方面に及びます。ま ず、プロトタイプフェーズでは、要求された品質を確保するため、先行サ ンプル検査用の精密な3次元データが必要となります。生産の目的およ び目標は、バランスの取れた投入材料を用いながらの最高水準のケー シングの硬度です。

連続生産の間、品質水準の維持に関しては、精度こそが決定的に重 要になります。その時こそが、ケーシングが、輪郭精度検査を受け、その 表面は、損傷および変形の危機性がないかの検査を受けます。こうした 背景における、特別な検査項目として、肉厚があります。使用材料の 安定性と量に関して、最適な配分である必要があります。

最後に、生産工程で使用されるツールは、磨滅の兆候を早期段階で 確実に確認するため、定期的に検査し、相当早めに製品の劣悪な品 質の進行を回避する必要があります。

検査作業はすべて、回転台上で手作業で実施するか、(連続検査の 場合)ロボットと組合せて自動的に行うことも可能です。

複雑部品の詳細なデータ取得

先行サンプル検査の場合、広い測定領域を持つブロイクマン社の測定装置SmartScanが使用されます。歯車伝達装置ケーシングの部分的に自動化されたデータ取得を実行するため、センサー構成には、大重量の測定対象物用に特別設計された回転ユニットTurnTable-300が装備されます。

スキャン処理の間、まず、個別のスキャンデータが生成され、調整された後、ブロイクマンOptoCatソフトウェアを援用して、一様多角形メッシュに統合されます。次の手順では、測定対象物の幾何学的構造を評価するために、生成されたデータが、検査用ソフトウェア(この場合、Innovmetric社製PolyWorks®/Inspector™)にインポートされます。

領域ベースのスキャン装置の標準的な三角測量法角度を使用すると、深いリッジ構造物は、目的の精度で捕捉できないことが頻繁に起こります。SmartScan シリーズの柔軟なセンサー構成のおかげにより、三角測量法角度30°、20°、および10°を用いて、スキャン処理を実行することで、従来のセンサーの使用では通常捕捉が非常に困難な対象領域であっても、その高精度測定データの生成が可能となります。

1.測定設定とデジタル化処理

  • センサー、回転台、および測定対象物の設定
  • ダムベルアーティファクトに従ったセンサーの較正および検証(VDI 2634/2)
  • 歯車伝達装置ケーシングの測定(スキャン処理および視覚化)
  • 3次元データセット(形式：STLまたはPLY）の生成

2.CADデータとの比較

  • 定義に従い検査項目(稜線、断面、尺度)の確定
  • 公称値/実際値の比較(CADデータとの色ずれ比較)
  • 検査レポートの生成、評価
  • ダイキャスト鋳型の最適化、および生産パラメータの適応化

ZF-Friedrichshafen_Scan-getriebeCADデータがすでに利用可能な場合には、基準として直接ロードされます。普通、目標状態と実状態間で測定された誤差は、偽カラーマッピングの援用のもと視覚化されます。このようにして、測定結果は、簡単かつ直接的に解釈され、直ちにダイ鋳型ツールまたは工程パラメータの最適化に利用することができます。これにより、生産部門が、厳しい環境下でも一貫した効率を維持し、最終結果として、高品質の歯車伝達装置ケーシングの生産の徹底化が進められます。

従来の座標測定技術に比較すると、ブロイクマンSmartScan-HEでは、特に自由形式表面を持つ環境において、測定結果評価の大幅な簡便化および高速化を図ることができます。さらに、ユーザーには、以降の処理のためのはるかに包括的なデータベースが与えられます。これにより、プロトタイプの開発環境では、市場周期時間の大幅短縮化が図れます。

当社は、このプロジェクトの実施の際に示していただいたZF Friedrichshafen AG社の快いサポートと協力に感謝を表明したいと思います。