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ライカレーザートラッカーの航空機組立における活用事例 -Premium AEROTEC社(ドイツ) - ライカレーザートラッカーシステム

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事例  /  航空・宇宙 産業機械機器 試験・分析・測定

 

航空機胴体の補強材、ストリンガーのロボット自動組み立てにライカレーザートラッカーを導入

~ドイツ Premium AEROTEC社~

 

 

航空機組立工程でのロボット位置修正をライカレーザートラッカーを使用して実施しました。エアバスA350の胴体はストリンガーと呼ばれる補強材を取り付ける必要があります。従来の方法では、ミリングマシンであけられた穴に沿って、人がマニュアルで位置決めを行ってきました。一方でA350の機体は主にカーボンファイバーで構成されていて、この素材はオートクレーブにより硬化されている為、穴をあけることができず、従来の位置決め方法を使うことができません。

 

 

 

機体の胴体に対して、同じカーボンファイバー製のストリンガーをシェルに取り付ける必要があります。品質低下を防ぐ為にも、このストリンガーを精度よく胴体に取り付ける必要がありました。当初、毎月最大13台のこの種の航空機を組み立てる必要があった為、マニュアルでの位置決めをすることは費用面でも効率の悪いもので、ロボットによる自動組み立てが必要でした。そのためにはロボットがミリングマシンと同じくらい正確に動く必要があり、後工程の組み立てや製造へ影響しないように、A350XWBのストリンガー(全長18m)を半径方向に±0.3mm、長手方向に±1mmのトレランス内で設置する必要がありました。

 

最初のロボットは3,000mm移動するべきところを2,997mmで止まり、2台目のロボットは1.5㎜長く移動してしまいました。わずか0.1%の違いがストリンガー18mで加算され、許容できない数値になってしまいます。これらの値はロボットの仕様内の為、ロボットメーカーのFANUC社側にも非はありませんでした。重量と力で反応する為、ロボットの精度はミリングマシンの精度よりも悪くなり、誤差も出やすくなります。自動車業界では、ロボットを“ティーチング”することにより、この問題を回避していますが、一方でPremium Aerotec社はこの方法を採用しませんでした。というのは、このシステム技術は800種類の機種に使用する予定で、ティーチングの為にサンプル部品を用意するのは費用面から見ても非効率的だったからです。よって、同社はオフラインティーチングを事前に行った上で、実際の製造中にはすべてが正しく動作するような方法を探さなければなりませんでした。

航空機業界のサプライヤはティーチングすることなく、ロボットが正しい位置に移動するための方法を模索していました。必要なのはロボットのヘッドに取り付けられるシステムでした。この問題に対し、LeicaのレーザートラッカーとT-Camシステムを使うことで空間上のポイントとオリエンテーション(ijkまたはロール・ピッチ・ヨー)を同時に取得することができ、T-Camシステムをロボットに取り付けることでロボットの6D(6自由度)情報をモニターすることができます。ライカレーザートラッカーとT-Camシステムの採用により、ストリンガーの取り付け時にロボットの6D情報をモニタリングして、常に正しい位置にフィードバックをかけることができるようになったのです。

 

 

実際のシステムでは、ロボットがストリンガーをある位置に置いた後、測定システムが自動的に開始されます。ロボットは位置情報を知らせ、計測システム側がロボットに対しての修正情報を送ります。トライアルではこの作業に20秒ほどかかりましたが、制御盤の最適化をするとこの作業は数秒で行うことができるようになりました。この工程後、接続が遮断されストリンガーが接着され、レーザートラッカーは次のロボット位置を修正することができる状態になります。

いずれにしても、この工程改善は、同社がレーザートラッカーを使ったオンサイト測定で経験した中でも非常に大きな成果となりました。

このテストセルは最大のフレックス性を引き出す為にシリーズで使用する3次元測定システムにも使えるような集中化されたソフトウェアを採用し、オープンな形でデザインが検討されました。同社は製造や組み立てライン上でサイクルタイムを減らすことを最優先にしていました。当初、多くのマニュアル作業や治具が必要になっていましたが、この方法での問題点はフレキシブルな組立をすることが難しいという点です、例えば違う種類の製品そ1ラインで組立する、などです。また製品もライフサイクルにより変わる為、これに対してもフレックスに対応する必要がありました。こういった問題点に対しても、ライカレーザートラッカーを使用することにより、フレキシブルな組立、測定課題に対応できるようになり、工程改善に大幅に貢献することができました。

 

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