実点科技一体型I/Oユニットの自動車中間軸ベアリング公差検査装置におけるアプリケーション

自動車中間軸ベアリング公差検査装置は、ベアリング取付位置公差の精密な位置決めに使用され、その高タクト・高精度という特性から、信号収集の安定性に対して厳しい要求が課されます。リモートI/Oの導入により、配線の複雑さを軽減し、信号伝送効率を向上させるとともに、集中管理によって運用保守の難易度を下げ、検査プロセスに安定した保証を提供します。

今回の事例で使用した実点科技製品PN4-1616B、PN4-0032B、PN4-0016B

一、生産工程の紹介

デバイス動作フロー：ワーク供給→グリッパ位置決め→公差検出→仕分け排出

【ワーク供給】

ロボットハンドが中間軸を検出工程へ搬送し、光電センサが到達信号をトリガして、把持フローを起動します。

【グリッパ位置決め】

空圧グリッパはマグネットスイッチにより開閉状態をリアルタイムでフィードバックし、近接スイッチと組み合わせて軸端基準位置を校正します。

【公差検出】

サーボ機構がワークを回転駆動し、レーザ変位センサが軸受取付位置の輪郭をスキャンします。同時に光電信号を採取して動的データを取得し、理論公差帯とリアルタイムで比較します。

【仕分け排出】

PLCは検出結果に基づいて仕分け機構を制御し、公差超過のワークは音声・警告灯を作動させて自動的に排除します。

二、I/Oユニット適用方式

本デバイスはPROFINETプロトコルによりバスネットワークを構築し、シーメンスS7-1200 PLCを主コントローラとしています。I/Oポイントはグリッパユニット、検出工程およびサーボ機構付近に分散配置されています。実点科技の一体型I/OユニットPN4-1616B、PN4-0032B、PN4-0016Bを近接配置して採用しており、具体的な適用は以下の通りです。

PN4-1616B（16点デジタル入力／16点デジタル出力）：16点デジタル入力はレーザ変位センサの同期トリガ信号を取得し、サーボ機構のリアルタイム状態フィードバック（原点、到位、警報など）を受信するとともに、マグネットスイッチのグリッパ開閉状態信号、光電センサのワーク到達および検出信号を集中的に収集します。16点デジタル出力はモータの起動・停止、モータの回転方向（正転／逆転）を制御します。

PN4-0032B（32点デジタル出力）：出力ポイントは検出工程の照明表示灯の状態切替を制御し、レーザセンサの安定動作を確保するための冷却ファンの起動・停止、および搬送コンベアの運転／停止信号を駆動します。

PN4-0016B（16点デジタル出力）：グリッパ電磁弁を駆動して把持／解放動作を実現し、仕分け機構の空圧バルブと連動してワークの選別を実行するとともに、公差超過のワークに対して音声・警告灯装置をトリガして応答させます。

三、方案最適化の成果

お客様の従来方案はシーメンスPLCとローカルI/O増設ユニットを組み合わせたもので、すべての電気部品が制御盤内に集中取付されていたため、配線ダクトが過密になり、ケーブルが過長になるという問題がありました。実点科技のPROFINET一体型I/Oユニットにアップグレードした後、検出工程付近に近接配置することでケーブル消費量を削減し、現場配線を簡素化した結果、デバイスのメンテナンス性が大幅に向上しました。