Article by: ZEISS & MEGA Tech Magazine

“ด้วย เครื่องมือวัด ZEISS T-SCAN เรายังสามารถสแกนชิ้นส่วนขนาดใหญ่และหนักได้จากทั้งสี่ด้านและจากด้านบน โดยไม่ต้องย้ายชิ้นส่วนไปยังห้องแล็ปแต่อย่างใด”

เมื่อ A Robot Grasps a Cylinder Block ที่มีน้ำหนัก 50 กิโลกรัม และนำไปยังแท่นเครื่องตัดด้วยใบเลื่อยหรือเครื่องกัด จำเป็นต้องหลีกเลี่ยงการเคลื่อนที่จากการสั่นหรือการเลื่อน แต่การเบี่ยงเบนจากข้อมูลการผลิตอาจจะทำให้เรื่องยากสำหรับหุ่นยนต์ในการจับชิ้นส่วนดังกล่าว

August Mössner GmbH & Co. KG ซึ่งเป็นบริษัทที่มีความเชี่ยวชาญการผลิตเครื่องจักรพิเศษสำหรับอุตสาหกรรมการหล่อเหล็กและอลูมิเนียม ซึ่งมาพร้อมกับการผลิตเลื่อยที่ใช้งานสำหรับวัตถุที่มีความหลากหลาย เช่นเดียวกับอุปกรณ์สำหรับการรื้อถอนสถานีไฟฟ้าพลังงานนิวเคลียร์ ซึ่งได้พบว่าระบบสำหรับการนำมาแก้ไขปัญหาเรื่องนี้ เช่นเดียวกับตัวหุ่นยนต์ที่ปรับแต่งได้ตามต้องการสำหรับหุ่นยนต์ที่ผลิตขึ้นมาโดยการสนับสนุนของเครื่องมือวัด ZEISS T-SCAN ทำให้การโปรแกรมการทำงานอุปกรณ์นั้นสามารถทำได้ดีที่สุดโดยใช้การสแกนด้วยเลเซอร์ที่มีความยืดหยุ่นสูง

การเบี่ยงเบนจากค่าที่กำหนดในระดับหลายมิลลิเมตร

ทีมงานของ คริสเตียน  Kunz มีบทบาทที่สำคัญเมื่อค่าที่กำหนดมีการเบี่ยงเบนจากที่ตั้งไว้ พนักงาน 20 คนจากฝ่ายปฏิบัติการหุ่นยนต์ของแผนกวิจัยและพัฒนา เป็นผู้รับผิดชอบสำหรับการวางแผนการทำงานที่เที่ยงตรง ปลอดภัย และมีประสิทธิภาพสำหรับสายการผลิตดังกล่าว

แต่ไม่ว่าจะทำอะไรก็ตาม เราต้องทำอย่างรอบคอบ และคิดให้รอบด้าน และรายละเอียดเป็นเรื่องที่สำคัญ โดยหนึ่งในรายละเอียดเหล่านี้คือ ชิ้นส่วนที่มีส่วนโค้ง ตามตัวอย่างที่กล่าวมาคือ A Robot Grasps a Cylinder Block  ซึ่งจะมีขนาดเล็กมากประมาณเท่ากับลูกยางสำหรับกีฬาฮอกกี้ แต่ต้องสามารถจับชิ้นส่วนงานหล่อได้อย่างแม่นยำ และจับให้อยู่ในตำแหน่งระหว่างกระบวนการผลิตซึ่งต้องต้านกับแรงที่เกิดขึ้น เพื่อจุดประสงค์ในการนี้ ชิ้นส่วนที่มีส่วนโค้งจะมีส่วนเว้าเพื่อให้เข้ากันพอดีกับส่วนนูนออกมาของชิ้นงานหล่อ แต่อย่างไรก็ตามก็ไม่ใช่กรณีในตอนเริ่มแรก

               Kunz จับชิ้นส่วนที่มีส่วนโค้งซึ่งเป็นตัวเรือนกระปุกเกียร์ที่หล่อขึ้นมาอย่างหยาบ ในจุดที่ซึ่งจะใช้หุ่นยนต์เพื่อหยิบชิ้นส่วนประกอบขึ้นมา แต่ไม่ว่าวิศวกรแมคคาทรอนิกส์จะพยายามหมุนและเอียงแบบใดก็ตามเพื่อให้เข้ากันได้พอดี แต่ในที่สุดชิ้นส่วนก็ยังไม่สามารถเข้ากันพอดีได้ “เมื่อผู้ประกอบรถยนต์ส่งชิ้นงานหล่อมาให้เรา บ่อยครั้งเราจะพบว่า ชิ้นงานเหล่านี้มีค่าเบี่ยงเบนจากค่าที่ออกแบบไว้ในระดับสองสามมิลลิเมตร” Kunz อธิบาย ชิ้นส่วนเหล่านี้เป็นชิ้นส่วนที่เราเรียกว่า ชิ้นส่วนเริ่มแรกสำหรับเครื่องยนต์รุ่นใหม่

               ค่าความเผื่อยินยอมยังคงมีขนาดใหญ่ เมื่อมีการเริ่มต้นการผลิตแบบตามลำดับขึ้น และไม่ได้แสดงให้เห็นในแบบจำลอง CAD ของชิ้นงานหล่อ  Kunz และทีมของเขาพบวิธีการแก้ปัญหาว่าเครื่องมือวัด ZEISS T-SCAN เป็นส่วนสำคัญในการแก้ไขปัญหา โดยการใช้เครื่องสแกนแบบมือถือ วิศวกรได้วัดค่าส่วนโค้งผิวของชิ้นงานหล่อ ตัวอย่างเช่น เสื้อสูบเครื่องยนต์หรือตัวเรือนเกียร์ และเปรียบเทียบกับชุดข้อมูลที่สร้างขึ้นโดยข้อมูล CAD เป้าหมาย ซึ่งส่งให้โดยผู้ผลิตรถยนต์

               ด้านหนึ่งคือ ข้อมูลนี้จะถูกใช้สำหรับการจัดทำเอกสารสถานะจริง และอีกด้านหนึ่งคือ การวัดค่านี้เป็นพื้นฐานสำหรับการปรับเปลี่ยนชิ้นส่วนที่มีส่วนโค้งจนถึงชิ้นงานหล่อ และสำหรับการโปรแกรมหุ่นยนต์ที่เกิดขึ้นภายหลัง ด้วยวิธีการนี้ วิศวกรสามารถที่จะมองเห็นได้ว่า จุดใดบ้างที่มีการเบี่ยงเบนและสามารถที่จะเริ่มต้นทำงานซ่อมชิ้นส่วนที่มีส่วนโค้งได้ ชิ้นส่วนที่มีส่วนโค้งจะถูกซ่อมด้วยมือ และจากนั้นจะถูกสแกน และหลังจากนั้นจะทำเป็นเอกสารและแปลงเป็นข้อมูล CAD อีกครั้งหนึ่ง

Article by: ZEISS & MEGA Tech Magazine

“With the ZEISS T-SCAN, we can also scan large and very heavy parts from all four sides and from above, without having to laboriously move the piece.”

When a robot grasps a cylinder block weighing 50 kilos and approaches a saw or milling cutter, any vibration or sliding motion must be avoided. But deviations from target production data make it difficult for the robots to grasp.

August Mössner GmbH & Co. KG, which manufactures specialized machinery for the foundry and aluminium industries along with saws for the widest possible variety of materials as well as equipment for the dismantling of nuclear power stations has found a solution for this problem. As well as tailor-made manipulators for robots manufactured with the aid of the ZEISS T SCAN, the programming of the equipment is optimized with flexible laser scanning.

Deviations of several millimeters

Christian Kunz’s team plays an important role when it comes to deviations. The 20 employees of his robotics, research and development department are responsible for planning the precise, safe and efficient operation of the processing lines.

But the devil is in the details. One of these details is the contour parts with which the robots grip the cylinder block. They are as small as a hockey puck but must be able to grip the casting precisely and hold it in position during processing, against the forces that occur. For this purpose, the contour parts have recesses that fit exactly over the bulges of the castings. However, this is initially not the case.

Kunz holds a contour part to the rough casting of a gearbox-housing, at the point where the robot is later to pick up the component. But no matter how the mechatronic engineer turns and tilts the fitting, the parts do not fit together. “When car manufacturers send us castings, they often deviate from the target design by a few millimeters,” explains Kunz.

is no wonder since most of them are so-called start-up parts for new engine types. The tolerances are still large when series production starts and are not shown in the CAD models of the castings. Kunz and his team have found a solution in which ZEISS T-SCAN is of central importance. Using a hand-held laser scanner, the engineers measure the surface contour of the casting – for example of an engine block or a transmission housing – and compare the data set generated by this with the target CAD data supplied by the car manufacturer.

On the one hand, this serves to document the actual state and on the other hand, the measurement is the basis for adapting the contour parts to the casting and for subsequent programming of the robot. In this way, the engineers can quickly see where there are deviations and can immediately initiate reworking of the contour parts. The contour part is reworked by hand, then scanned and can thus be documented and converted into CAD data.

Article by: ZEISS & MEGA Tech Magazine

「ＺＥＩＳＳ  Ｔ－ＳＣＡＮを使えばポジション移動の手間を掛けずに大型で重量のパーツを上方向から四面全てのスキャンが可能。」

   ロボットが50キロのシリンダーブロックを掴み、鋸やミリングカッターに接近する時には振動やスライドモーションを避けなければならない。しかし目的物の生産データからの偏差はロボットにはそう簡単に把握する事は出来ない。

   August Mössner GmbH ＆ Co. KGは、鋳造およびアルミニウム産業向けの特殊な機械や可能な限り広範囲における多種多様な材料用鋸、および原子力発電所の解体用の機器を製造しているが、そんな同社がこの問題への解決策を見つけたのだ。ZEISS T SCANを使用して製造されたロボット用のオーダーメイドのマニピュレーターと併せて、機器類のプログラミングが柔軟なレーザースキャンで最適化されるのだ。

数ミリの偏差

クリスチャン・クンツのチームは、偏差の課題に関して重要な役割を持っている。彼のロボット工学、研究開発部門の20名の従業員は、プロセスラインの正確で安全かつ効率的な操作のプラニングをする重大な責務を担当している。

しかし、厄介者はそう簡単には姿を現さない。その厄介の一つは、ロボットがシリンダーブロックをつかむ輪郭部分だ。それらはアイスホッケーのパック位の大きさしかなく、作業中に発生する抗力を相手に、鋳造物を正確につかみ、プロセス中は所定の位置をキープしなくてはならない。これを上手く行なうために、輪郭部分には鋳物の膨らみにぴったりと合う窪みがある。但しこの窪みは当初から有ったものではない。

      Kunzは、その後ロボットがコンポーネントを掴み上げるポイントにおけるギアボックスハウジングのラフなキャスティングの輪郭部分を保持している。 しかし、メカトロニクスエンジニアがフィッティングをどんなに回転させたり傾けたりしても、パーツ同士は上手く合わせる事が出来ない。「自動車メーカーが我々のところに送ってきた鋳物を見ると、それらは総じて目標の設計から数ミリの偏差がある」とKunzは説明する。

それらの殆どが新しいタイプのエンジン用の所謂スタートアップパーツなのでこれは当然と言えば当然の事なのである。

量産開始時の公差は当然大きく、その公差の範囲は鋳物のCADモデルには表示されていない。Kunzと彼のチームは、ZEISST-SCANが最も重要なソリューションである事をつきとめた。 エンジニアは、手持ちのレーザースキャナーを使って、エンジンブロックやトランスミッションハウジング等の鋳造物の表面輪郭を測定し、生成されたデータセットを自動車メーカーから入手したターゲットCADデータと比較する。

      一方においてこれは実際の状態を文書化するのに役立ち、もう一方においてこの測定は輪郭部分を鋳造物と適合させ、その後のロボットのプログラミングの基礎となる。これによってエンジニアは偏差を迅速に判断でき、輪郭パーツの再加工を直ぐに開始できる。輪郭部分は手作業で再加工されてからスキャンされるので文書化してCADデータに変換できるのだ。