寸法寄与度/公差寄与度から導き出す
産業用ロボットのアーム位置精度を公差解析で検証

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産業ロボットでは、アームの位置決め精度が重要な項目となります。 このアームの位置決めに対する各部品の取り付け位置寸法・公差とギヤのガタの影響を、設計の初期段階で把握する事は、品質向上や開発スケジュールの遅延防止にとって非常に重要なポイントになります。

本事例では、簡易モデルを用い、アームの位置決め精度に対する主要寸法・公差とギヤのガタの影響や設計の妥当性を確認します。「どの寸法が影響するのか」「ギアの精度はどの程度影響するのか」といった検証を、 CETOL 6σ を活用して「寸法寄与度」および「公差寄与度」により、定量的に把握することができます。

寸法寄与度/公差寄与度から導き出す産業用ロボットのアーム位置精度
: 資料サンプル

1.主要寸法・ギアのガタの影響

CETOL 6σでは、それぞれの寸法(ギアのガタを含む)の変化による測定対象に対する影響を、寸法寄与度で確認できます。
例えば「高さ」の測定に対し、特定の部品の底面と上面間の高さ寸法が「1mm」長くなったとすると、 測定対象は+1mm変化するので、寸法寄与度は「1mm/mm」となります。
本事例では「高さ」「奥行き」がギアのガタの影響が支配的であるのに対し、「水平」の位置決めに関しては、各組付け部の傾き(位置度、輪郭度、直角度、平行度)が高い影響を示す傾向が確認できます。

2.測定結果と品質改善検討

設計検証の目的は、測定項目(設計要求)に対する主要寸法およびギヤのガタの影響を、設計初期段階で把握する点です。 寸法寄与度は特定の寸法が1(長さであれば1mm、角度であれば1°)変化した際の、測定対象に対する感度を示し、重要寸法の判断基準として活用出来ます。 一方、公差寄与度は測定対象に対する特定の公差の影響度=寄与率を示し、品質改善(公差の厳格化/緩和)の指標となります。
本事例にて測定結果を確認すると、「高さ」と「奥行き」が要求品質を満足していませんでした。そこで公差寄与度から、主要寸法に対する公差やギア精度を見直すことで、要求品質を満足できる可能性を検討しました。

3.コスト削減、組立性・加工性向上検討

「水平」の位置決め精度は Cp=1.49と要求品質を大きく上回っており、あるガタの寄与度は「水平」の測定に対してのみ高いことが確認できました。 この結果から、ガタの緩和を行っても「高さ」「水平」「奥行き」全ての測定結果において、要求品質を満たすことができました。

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