オットーエンジンとディーゼルエンジンの技術は、ここ数年で劇的に進化しました。今日のエンジンは、微粒子と二酸化炭素の排出が減り、操作上の欠陥をより確実に検出できるようになっています。かつては180馬力を生み出すのに2.5リットルの燃焼室が必要でしたが、現在では1.4リットルの燃焼室で十分です。こうした改善を可能にするために、ほぼすべてのエンジン部品は、より厳格な技術的性能要件を満たす必要がありました。エンジンの性能向上に不可欠な部品の1つは、燃焼プロセスにおける動力伝達に必要な構成であるコネクティングロッドです。効率的な品質管理を確保するため、IMR Gesellschaft für Prozessleit- und Automatisierungstechnik mbH が生産した乗用車用コンロッドは、ドイツのレネシュタット・メッゲンにあるSchmiedetechnik Plettenberg GmbH & Co. KGのテストステーションに送られ、コグネックスのビジョンテクノロジを採用した検査機で厚さ、長さ、幅寸法、対称偏差、同心度、ずれなどの特徴を検査されています。
構成の改善により生じた生産上の課題が生じる
エンジンが低排気量で同等の出力を生み出すためには、より高い圧縮が必要となり、その結果としてエンジンの潤滑性が向上します。エンジンの排気量が減少すると、コネクティングロッドのベアリング部分の隙間も狭くなります。極めて小さな許容誤差で動作する際にかかるより強い力にコネクティングロッドが耐えることが非常に困難なため、これが生産上の新たな課題となっています。コネクティングロッドの生産中、材料の温度は約1280°C（2,336°F）に達し、これによりC70鋼は機械的成形プロセスに非常に敏感に反応します。そのため、生産方法が改善されてもなお、コネクティングロッドの鍛造中に、その構成要素が厚すぎたり薄すぎたりする可能性があります。自動鍛造中、上型と下型が0.1ミリまたは0.01ミリの許容誤差内で完全に一致しない場合は、特定の条件下で鍛造ズレが生じてしまいます。その後の手動キャリブレーションプロセスでも、加工時間の違いによってコネクティングロッド自体の温度変動が時折発生し、サイズや重量のわずかなズレを引き起こします。
検査における新たな基準テストパラダイム
IMRに最高品質のコネクティングロッドを届けるために、Schmiedetechnik Plettenbergは測定・検査方法の新しい技術的基盤を確立しなければなりませんでした。これは、同社が自動品質テストにビジョンシステムを使用した最初のプロジェクトでした。Schmiedetechnik Plettenbergの核となる課題は、表面に粗さが残ることのある鍛造後のコネクティングロッドに対して、十分な検査の再現性を達成することでした。コグネックスビジョンシステムを使用した結果、同社はテストで大きな成功を収めることができました。例えば、高さの計測において、0.03mm（0.001インチ）以内の高い再現性を実現しに達成することができました。この成功と、ターンキーのハンドリングおよびテストユニットの設計と建設の分野における長年の経験の結果、IMRは短時間でSchmiedetechnik Plettenbergにテストステーションの生産を発注しました。現在、このステーションは年間平均450万本のコネクティングロッドを検査しています。
プロセス全体にわたる徹底したテスト管理
光学テストステーションに到達する前であっても、コネクティングロッドに対する初期テストが行われます。そして、サンドブラストと最初の視覚検査の後、極細なヘアライン亀裂を検出するために、磁気探傷検査が実施されます。構成部品がコネクティングロッドに装着される前に、ロッドの重量が計測されます。この際の許容誤差はプラスマイナス6グラム（0.21オンス）です。次に、コネクティングロッドがコンベヤベルトで試験機に送られます。テストでは光バリアが用いられ、特定された位置が追跡システムに送信されます。最初の画像処理ステーションでは、テレセントリックレンズを搭載したコグネックスIn-Sight®ビジョンシステムが、コネクティングロッドの長さと幅、クランクアイの同心度、および刻印をそれぞれ測定します。長さおよび幅は、クランクアイの中心と確立された基準外縁との比に基づいて、製品仕様に従って決定されます。測定値が許容範囲外の場合、ビジョンシステムはステーションI-PCのコネクティングロッドを拒否するために信号を送信します。
画像処理ステーションでは、コグネックスIn-Sightビジョンシステムを使用して、OCRの判読性が良好な鍛造3次元インプリントに基づいて、コンポーネントの上側で追加の特性番号を検出します。ここでは、2台のIn-Sightカメラに対向する多様な照明を組み合わることによって、異なる特徴を捉えます。LEDの背景照明は、構成の輪郭を記録する役割を果たします。刻印と特性番号は、赤色LED入射光によって検出されます。
堅牢なシステム
コネクティングロッドのテストステーションでは、可能な限り高いテスト精度を達成するために、2つの平行アプローチが採用されています。詳細な記録の評価を終えた後、2つの画像のデータがコンピュータ上で比較されます。インテリジェントなコグネックスIn-Sightシステムは、最初のテストの段階でエラーを100%検出します。3番目の検査ステーションでは、厚さと高さの測定がレーザー三角測量によって行われます。VGA解像度を持つさらに2台のコグネックスマトリックスカメラが、レーザーラインによってH形断面を検出します。クランクアイとシャフトの高さとピストンアイの高さは、複数のポイントで測定されます。これに加えて、システムがコネクティングロッドシャンクの対称性と偏向をチェックします。
コグネックス画像処理システムは、過酷な環境下であっても、業界標準を満たした優れた働きをします。堅牢な射出成形アルミニウムとステンレススチールのハウジングは、高振動負荷にも耐えることができます。また、M12コネクタがしっかりと密閉されているため塵や埃の侵入を防ぎ、Schmiedetechnik Plettenbergが求める品質管理要件を、低いメンテナンスコストかつ非常に高い信頼性で実現します。鍛造の専門家とビジョン専門家の協力の結果、パワフルで最先端のエンジン技術の要件を満たす能力を備えた高性能のコンロッドが開発されたのです。