为工厂自动化做贡献的机床用对刀仪及精密定位传感器的专业厂家

美得龙(上海)贸易有限公司

2015年08月06号

【日本技术的挑战】PT接触式传感器〜M5×17mm 世界最小的高精度传感器〜

美德龍日本制的生产

支撑生产的小巨人。

M5×17mm 世界最小尺寸。
“超小型高精度PT接触式传感器”通过工厂自动化不可或缺的 “精密定位”,
在背后支撑着全世界的生产,可以说是 “小巨人”。

开发的契机是工程师们的困惑

PT接触式传感器的开发可追溯到2006年。

“我们使用的是其他公司的小型传感器,但很容易坏,真头疼。好想有一种坚固、小巧的高精度传感器啊!”
这是当时大型半导体制造设备生产商的心声,也成了我们开发的契机。

用户期待的目标性能主要有以下3点。
・直径M5×全长18mm以下的外形 
・100万次以上的耐久性 
・1/1000mm的重复精度

当时,市场上虽然已经有了超细型高精度传感器,
但无法满足用户期待的大小与耐久性。

机械加工工程师和设计工程师相互合作,
开始挑战实际耐久次数最低可达100万次的超小型×高精度传感器的开发。

“由于太小,零件无法成型!”

首先,根据用户的要求画好了试制图,并由资深机械加工工程师们逐一切削出了零件。

然而,一旦着手组装,却意外遇到了麻烦……。
产品最重要的触点零件无法按照尺寸弯折。

由于零件太小,稍一用力就会歪斜。
虽然经过多次尝试,但因弯曲而引起的歪斜仍无法得到解决。

反向思维

“既然零件总是歪斜,能否开发一种不需要弯曲的零件呢?”
经过多次试制,最后终于想出了将2处复杂的弯曲改造成1处的简单结构。

这就减轻了弯曲带来的负荷,解决了歪斜问题,
实现了以直径M5×总长17mm的尺寸进行产品安装。

组装好的传感器经过耐久试验,
远远超出了用户期待的100万次,达到了300万次的耐久性。

接下来只需要实现1μm的重复精度。
然而,在士气高涨的工程师们面前,出现了下一道难题。

实现1μm重复精度的障碍

虽然解决了外形尺寸和耐久性的问题,但试制品的重复精度只有10μm。
这距离期待的精度1μm实在是太远了……。

机械加工工程师们立即着手按照精密级要求改变了试制品形状,并将其一个个切削出来。

工程师们相信自己的感觉。

由于长期参与机械加工工作,使得他们练就了高超的零件切削技术,
能够充分考虑到组装的需求,切削出极小的零件,即使没有图纸也能装入最终尺寸中。

随着零件切削试验次数的不断增加,重复精度也在不断提高,但由于是比一日元硬币还小的超小型零件,
因此只要发生一点点加工偏差,就会导致重复精度发生变化。

为了使精度更稳定,工程师们想出了改善触点引脚形状的对策。

终于实现了1µm的重复精度!

细微的焊接,只要手略有抖动,就会啪!发生短路……批量生产的课题

在试制品即将完成、开始考虑到批量生产的问题时,出现了一些生产技术上的难题。

PT接触式传感器的精密组装需要高超的生产技术。
特别是连接极细电线和触点的焊接作业,是技术含量最高且最重要的技术。

只有经验丰富的作业人员才能进行焊接作业……。
为了让那些没有特殊技能的人也能轻松从事焊接作业,我们决定引进焊接机器人。

为此我们自行开发了特殊安装夹具,将极细电线固定,实现了精密焊接工序的自动化。
无论是谁,只要按一下按钮,即可完成精细的焊接作业。

产品太小,无法注入热熔胶!

向产品内部注入的粘接剂需要24小时才能硬化,在生产效率方面存在很大问题。
粘接剂是保护内部结构必不可少的物质。

于是,我们把目光投向了能够替代粘接剂、且可在常温下凝固的热熔胶。

很快,我们便向充填机厂家订购了专用充填机。可是,面对M5的极细外形,厂家犹豫了。
“注入部位太细了,不可能均匀注入”,厂家这样回绝了。

然而,工程师们已经燃起的热情不会轻易被扑灭。
“不行的话,只能自己来改造机器了!”
工程师们开始尝试自己制作热熔胶的充填模具。

依靠灵感,经过微米级单位的调整,
一个向M5的极细产品内部缓慢加压注入热熔胶的充填模具制成了。

使用该模具,实现了热熔胶的均匀注入。
这样,以前需要花费24小时的粘接剂硬化时间得到了大幅度缩短。

小小躯体中的高超技术

就这样,融合了先进加工技术和精密组装技术的 “超小型高精度PT接触式传感器”诞生了。

实现了
・M5×17mm的外形
・300万次耐久性
・1/1000mm的重复精度


世界最小外形,可安装在有限的空间内。
由于全部采用精密机械零件组装而成,
因此不会因外部环境及自身发热而产生温度漂移。

敢打保票的高可靠性!

产品广泛应用于最新的半导体制造设备、脑神经外科用显微镜、CNC小型车床等机械,
深受全世界工程师的爱戴。

比1元硬币还小的精密定位传感器。
开发过程中,工程师们不但创造出了新的产品,还创造出了新的生产设备,
其中凝聚了工程师们的专业精神和高超技术。

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