考案した測定装置を現実化するため、お力をお貸し下…

Question

考案した測定装置を現実化するため、お力をお貸し下さい

はじめてお世話になります。

全長を測定する装置を考えました。
現実化させるため、お力をお貸し下さい。

【仕様】
　?対象ワークは、NCから排出されるφ20丸棒加工品、端面粗さは▽▽、長さ300mm、材質：鉄S45C

?ステッピング(サーボ)モーターを駆動源とするベルトコンベアーを製作する

?コンベアー上に光センサーを設置し、ワークが流れて遮光～入光までのエンコーダーパルスをカウントする

?モーターが1回転したときの移動距離を計算し、1パルス当りの長さを求め係数とする

??で得られたカウント数に?の係数を乗じて、長さとして表示する

?コンベアー上でワークは斜めにならない、すべらない前提です
　　また、コンベアーは伸びない、たるまないものとします

?要求精度は±0.01mm、サイクルタイム5秒程度

?光センサーは、スポット径が0.12mmのものを考えています
　　これで要求精度を満たさないかも？

【所要計算】
　?5相ステッピングモーターの場合、PLS*0.72*2πr/360(r=21.02mmとして)
　　PLS＝5000で1回転⇒132.07244mm
　　1PLS当たり=132.07244/5000=0.0264144mmで要求精度を満たさない

?1/20の減速機(ギヤヘッド)を使用
　　PLS＝5000で1回転⇒6.603622mm
　　1PLS当たり=6.603622/5000=0.0013207mmで、8PLS分の余裕ができ要求精度を満たす

?コンベアースピードを100mm/1secとすると、75000Hzに耐えられるモーターでなければならない

【質問事項】
　?要求精度に照らし合わせて、可能性はどうでしょうか
　　
　?コンベアーを除く、システム構成(PLC、エンコーダーなど)を教えて下さい

?他、お気づきの点や指摘事項をお願いいたします。

なお、お礼、補足は週明けとさせて下さい。
よろしくお願い申し上げます。

Accepted Answer

＞(6)コンベアー上でワークは斜めにならない、すべらない前提です
＞(7)要求精度は±0.01mm、サイクルタイム5秒程度

この２つの条件で不可能は確定です

で、終わってしまっては情けないので

ワーク長はたったの３００ｍｍなら
もっと簡単確実な手段にすべきでしょう

１　画像処理で寸法計測
http://www.fa.omron.co.jp/products/family/3210/
http://www.keyence.co.jp/gazo/
http://www3.panasonic.biz/ac/j/fasys/vision/index.jsp
ただ、３００ｍｍを１０μ精度で計測するとご予算数百万円からになります

２　もうすこしお値打ちなレーザースキャナ
http://www.keyence.co.jp/henni/laser_henni/lj_v/
それでも百万円から

３　更にお値打ちな↓を２台使用する
http://www.fa.omron.co.jp/products/family/1918/
http://www3.panasonic.biz/ac/j/fasys/measurement/measurement/ld/index.jsp

残るはデジタルゲージ
http://www.mgscale.com/mgs/product/DF805S_MF10.html
http://www.mitutoyo.co.jp/products/seimitusensor/sesshoku.html
http://www.onosokki.co.jp/HP-WK/products/keisoku/gage/bs1210_1310.htm
ただ、これをエアシリンダ駆動するので
サイクルタイム５秒は苦しいかも？　＜不可能ではないが

Answer

質問に対して、冷やかしや、頭ごなしの否定をするつもりはないのですが、
ワークの長さを測っているつもりが、いつの間にか、
コンベア速度の変動を測ってしまっていたり、

（６番で仮定しているが、現実問題として、）
ワークの斜め姿勢や、滑り，コンベアの伸び，たるみ　などを
結果的に測ってしまっているというオチになると思います。

変動要素を排除する為に、測る対象を固定して、
その上でタクトタイムを向上させる方向で、色々考えるのがベターでは？

Answer

まあいろいろとダメな気がします。
　＞?要求精度は±0.01mm、サイクルタイム5秒程度
が実現できるだけの常識や知識があるのか疑問。

＞?光センサーは、スポット径が0.12mm
余程頑張らないと遮光検出でその精度は無理だよね？

＞長さ300mm、材質：鉄S45C
熱膨張率はどれくらい考えているの？

＞エンコーダーパルスをカウント
何カウント／回転のエンコーダ使う気？
コンベアの厚さばらつきは？

機構を考える前に物理的限界を考えてからの気がします。

Answer

長文なので読む気がおきないがw
ロボットでコンベア速度に同調して動作させ、それに測長センサを付けること
で出来る気もする・・・素人考えでアドバイスというよりも冷やかしになった
そんな積りではなかったのだが。失礼しました

ロボットでワークをピックアップして、実際にマイクロメータで実測させる
計測部分は数カ所作っておけばサイクルタイムはクリヤできそうに思える
あれこれ悩むより、この方がてっとり早くて間違いないような気がする

半分思いつきでアドバイスしたが、ロボットは他にも転用できる可能性がある
から長期的に見てみれば、かなり良い線行っているきがしてきました
戻ってロボットでピックアップして計測させるところを見てみたい

そう言えば、検査課と設計課を兼務していた頃はノギスを随分使ったものだが
今考えると、まるでロボットの如く働いたものだ。。。何とも懐かしいです
余談だが測れないものは作れないから、そのような図面も当然書かないこと
但し近年ではNCやマシニングが当たり前になりそうでもないのかもね

Answer

精度がわからないんだが

光電１　　　　　　　光電２
　　　　　　　　▼　　　　　　　　　▼
＝＝＝＝＝＝
　　　　　　　　▲　　　　　　　　　▲

光電管１を通過した時間をT1とする
　　　　　　　　光電１　　　　　　　光電２
　　　　　　　　▼　　　　　　　　　▼
　　　＝＝＝＝＝＝
　　　　　　　　▲　　　　　　　　　▲

光電管１を通過しおえた時間をT2とする
　　　　　　　　光電１　　　　　　　光電２
　　　　　　　　▼　　　　　　　　　▼
　　　　　　　　＝＝＝＝＝＝
　　　　　　　　▲　　　　　　　　　▲

光電管2を通過しおえた時間をT3とする
　　　　　　　　光電１　　　　　　　光電２
　　　　　　　　▼　　　　　　　　　▼
　　　　　　　　＝＝＝＝＝＝
　　　　　　　　▲　　　　　　　　　▲

T1・T3・光電管の距離から　コンベアの速度を算出

T1・T２・速度で長さが出ます

誤
光電管2を通過しおえた時間をT3とする
　　　　　　　　光電１　　　　　　　光電２
　　　　　　　　▼　　　　　　　　　▼
　　　　　　　　＝＝＝＝＝＝
　　　　　　　　▲　　　　　　　　　▲
正
光電管2を通過した時間をT3とする
　　　　　　　　光電１　　　　　　　光電２
　　　　　　　　▼　　　　　　　　　▼
　　　　　　　　　　　　　＝＝＝＝＝＝
　　　　　　　　▲　　　　　　　　　▲

Answer

＞　?コンベアー上でワークは斜めにならない、すべらない前提です
＞　　また、コンベアーは伸びない、たるまないものとします

仮定条件とすることは結構ですが、実際に測定の再現性を向上させるには
斜めの程度をどの程度の範囲内に制御できるか、すべりの程度をどの程度
の範囲内に制御できるかなどが重要と思います。

ワークにゴミやキリコなどが付着した状態でも、安定した測定値を得られる
ことが、この装置を売り込みたいお客様が欲していることではありませんか。

多少の環境条件変動があっても、要求仕様を満たせるか否かを「ロバスト性」
と言いますが、ご提案のシステムには、ロバスト性向上の仕掛けを付与する
ことが重要と思います。

量産ラインに組み込む“高速”測定器は、ロバスト性が最重要と思います。

＞　?コンベアー上でワークは斜めにならない、すべらない前提です
＞　　また、コンベアーは伸びない、たるまないものとします

このような仮定条件は、学校の先生が試験問題を出題するときに使うもので
受験生が余計なことに気を遣わないようにガイドして、出題意図の原理原則
に沿って答えを誘導するためのものです。
エンジニアが製品設計する場合は、自分自身の手で、誤差要素の大きさと
その影響を評価しなければなりません。

現実化のための測定装置を開発 | 要求精度とシステム構成を検討