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薄型XY回転ステージを使用した外観検査治具の改善
部品メーカーにおける出荷前の外観検査工程での検査治具の改善事例です。
課題 ： ワークが変わるたびにターンテーブルの位置を変更、ボルトの締結が面倒！
ワークをターンテーブルの上に載せ、回転させて外周の外観を検査しています。
ワークが変わるたびに、ターンテーブルの位置変更が必要です。この時、ボルト8本を
緩めてテーブル置台の位置を修正し、最後にボルトを締めます。
ボルトを締める際に、テーブル置台がずれることもあり少しずつゆっくり締める必要
があります。そのため、テーブル置台の位置修正は面倒かつ時間がかかります。
解決！ 薄型XYステージを採用、作業性アップと省スペース化を実現！
ターンテーブルとテーブル置台の替わりにXY回転ステージを使用することにしました。
各軸にあるストッパーを緩めてハンドルを回し、ワークの位置が決まったらストッパーを
かければ作業完了です。
これまでのように、わずらわしいボルトの作業が無いので非常に簡単、短時間で位置
決めと固定が出来るようになりました。さまざまな形状のワークでも同様(簡単・短時間)に
位置決めと固定が出来ます。
また、改善前のターンテーブルの位置決め作業では、ボルトを締める際に決めた位置が
微妙にずれてしまうなど、作業に習熟している必要があったため限られたスタッフにしか
出来ませんでした。薄型XY回転ステージに変更後は、ハンドル操作だけで正確で微小な
位置調整が、誰にでも簡単に出来るようになりました。その結果、ワークの切り替えロス
時間も少なくなりました。
さらに、薄型XY回転ステージはテーブル置台と比べコンパクトな大きさなので、作業
スペースがスッキリし気持ちよく作業できます。
薄型XY回転ステージ(XYR-60)の特徴
- 従来品の組合せより約半分の薄型(高さ45mm)で、外観が円盤形状のコンパクトな一体型複合機能ステージです。
- ステージ面：φ60mm
- 移動量：(XY方向) ±21mm (回転方向) 360°
- ハンドル一回転の移動量：4.2mm
- 耐荷重：34.3N (3.5kgf）
- 自重：0.39 kg
- ステージ本体：アルミ合金製（スケルトンステージ除く、XYステージ 他 全ステージ共通）
- 表面処理：梨地黒アルマイト
約半分の薄さを実現！
薄型XY回転ステージ(XYR-60)は、従来の組合せステージの約半分の高さ(当社従来比)を
実現しました。あるお客様から、「低くてコンパクトなステージを！」とのリクエストを
いただき開発された製品です。
XYステージと回転ステージを中継ブロックを介して組み合わせる従来の方法では、高さが
93mmありました。これら2つのステージを一体化しつつ、部品の削減や薄型化を図ること
で、高さを45mmまで低減させることができました。
応用のポイント：最適な構成で治具を製作
この事例で使用している薄型XY回転ステージ以外の治具構成部材も、弊社ミラック光学の
製品群をご採用いただきました。
- 薄型XYステージを置くスタンド
- ワークの形状を捉えるテレセントリックレンズ
- レンズを装着してピントを合わせるための摺動ホルダー
- モニタリングのためのCCDカメラとモニター
豊富なラインナップの中から、お客様のご希望に沿った最適な製品をアレンジしてご提供
することができます。どうぞお気軽にご相談ください。
テレセントリックレンズを使用した穴径寸法測定治具の改善
金属加工メーカーにおける、検査工程での穴径寸法測定治具の改善事例です。
課題： ワークの穴径を測定していますが、測定値がバラついて困っています。
加工後のワークの穴径を顕微鏡とXYステージを使って測定しています。顕微鏡（対物レンズ）の真下にワーク（穴中心）が来るように、ワーク下部のXYステージで正確に位置を決めなければなりません。顕微鏡を覗きながらの作業なので時間がかかり、作業が長時間に及ぶと目も疲れます。
また、ワークの位置決めがうまくいっても、穴の壁面（穴の内側の側壁）が見えてしまい、測定の邪魔になります。測定ポイントが捉えづらく、測定値のバラつきが発生してしまいます。正しい測定値が得られない場合、再度ワークの位置決めからやり直して再測定しています。
この治具の課題は、ワークの中心の位置決めの難しさと計測に適さない穴の見え方で、これらは作業者の習熟や努力では解決できない問題でした。
解決！ テレセントリックレンズの採用で、作業性と測定精度が向上しました。
対物レンズを使用する顕微鏡に替えて、テレセントリックレンズとUSBカメラの組合せに変更しました。
テレセントリックレンズは、一般的な球面のレンズとは異なり、被写体からの光が光軸に対して平行に通過して像を結ぶレンズです（光軸と主光線が平行、画角が0°）。そのため、被写体とレンズとの距離が変わっても映像の大きさが変わったり、歪みが生じたりしないという特徴があります。
まず、ワークの位置決めは従来通りXYステージで行いますが、テレセントリックレンズを使用することで、以前のような慎重な位置決め作業が不要になりました。穴の中心をレンズの真下に正確に合わせなくとも像が歪まないため、作業性が大きく改善されました。
また、テレセントリックレンズなら、遠近による像の歪みも生じないため、穴の内側の壁面が見えてしまうことがなくなります。測定ポイントが捉えやすくなり、その結果、測定値のバラつきの問題も解消され、やり直しの再測定もほぼなくすことができました。
テレセントリックレンズ（MRC2-40）の特徴
高精度の位置決めや寸法測定に最適で、高解像度・低ディストーションを実現した画像認識用レンズです。
コンパクト&リーズナブルな設計により、装置やその他周辺部品の設計もコンパクトにできます。
- 光学倍率 ： 2倍
- 有効Ｆ値 ： 14.2
- TVディストーション ： -0.001%
- 作動距離（ワーキングディスタンス＝被写体と光学系の距離）： 40.2mm
- マウント ： Cマウント
- 質量 ： 27g
応用のポイント：テレセントリックレンズの特長
テレセントリックレンズは、主光線がレンズ光軸に対して平行な特殊レンズです（下図参照）。ピント調節の際にワークが上下しても像の大きさ（倍率）に変化がなく、ワーク面全体を真正面から観察できるのが特長です。従って、高精度の位置決め・寸法測定・外観検査に最適です。
XY／回転ステージ（複合ステージ）を使用した接着剤塗布治具の改善
玩具メーカーの組み立て工程で使用している接着剤塗布治具の改善事例です。
課題： 接着剤の塗布作業は効率が悪く生産台数が上がりません。
十字型のワークAの4か所の先端部分にワークBを接着する作業です。ワークAの先端部分4ヶ所の穴に、接着剤を塗布してから、ワークBを挿入します。
接着作業は、ワーク置台の目印線交点上にワークAの接着位置を合わせて塗布します。1ヶ所の塗布が終わると、ワークAの向きを90°変えて、再度接着位置を合わせて塗布します。
ひとつのワークAに対して、それを4回繰り返すので、とても効率が悪い状況です。
またワーク置台は、上面にある目印線の交点上に接着剤ディスペンサーの針が来るよう、あらかじめ位置決めしてあります。 接着剤ディスペンサーや、ワークAの大きさ及び形状が変わると、それに合わせてワーク置台の位置決めのやり直しが必要です。
ワーク置台は、4本のボルトで位置決め後に固定しますが、微小な位置修正には不向きです。 この組み立て工程では、接着剤塗布の作業とワーク置台の位置出しの、どちらも作業性が悪く困っています。
解決！ XY／回転ステージ（複合ステージ）を使用し、接着剤塗布とワーク置台の位置決め作業を同時に効率化！
ワーク置台をXY／回転ステージに置き換えました。XY／回転ステージは、直交する直線ステージ（X軸とY軸）と回転ステージの複合ステージです。
接着剤塗布の作業は、まずワークAをステージ上面にセットします。次に、ディスペンサーの針の下部にワークAの塗布部が来るよう、ステージ面を回転させ接着剤を塗布します。 1ヶ所目の接着剤塗布後、回転つまみを90°ずつ 回して残りの3ヶ所を塗布します。
以前のように、1ヶ所ごとに面倒な位置合わせをする必要がありませんので、作業効率がアップし、生産台数も向上しました。また、接着剤ディスペンサーやワークの大きさ・形状が変わっても、XY軸のハンドル操作だけで塗布位置を変更できるため、簡単に対応できます。
塗布位置変更後には、ステージのストッパーを締めることで、決めたXY軸の位置をしっかりと固定できます。
薄型XY回転ステージ (XYR-90A) の特徴
従来品の組合せより30% 近く薄型（高さ50mm）でコンパクトな、一体型複合機能ステージです。
- ステージ面 ： φ90mm
- 移動量 ： （XY方向）±35mm （回転方向） 360°
- 自重 ： 0.88 kg
- ハンドル一回転の移動量 ： 4.2mm
- 耐荷重 ： 34.3N （3.5kgf）
- ステージ本体：アルミ合金製（スケルトンステージ除く、XYステージ 他 全ステージ共通）
- 表面処理 ： 梨地黒アルマイト
応用のポイント：XY／回転ステージ（複合ステージ）の応用例 「コンパクトな顕微鏡システム」
このXY／回転の複合ステージは、工夫次第で、いろいろな用途のコンパクトな作業治具を作成することができます。
例えば、回転ステージ面にステージ板を設置し、顕微鏡と組み合わせれば、非常にコンパクトな顕微鏡システムができ上がります。
ステージ板は、表面と裏面が白と黒に色分けされており、通常は白面側（色のついた物が見やすい）を使用します。黒面側は、白っぽい物や透明な物を観察する時に使用します。
試料の色などの特徴に応じて使い分けると、観察しやすくなります。
ステージ板の仕様
- 素材： アクリル樹脂
- 寸法： 直径 80mm、厚さ 6mm （白 3mm + 黒 3mm 貼り合せ）
