eMobility:ZEISSの測定技術が量産に必要な鍵を握っています

ZEISSとVWは共同でヘアピンステーターの測定ソリューションを開発しています

VW Salzgitter
ザルツギッターにあるフォルクスワーゲン工場は、VW ID.3で使用する革新的なヘアピンステーターを含む新しいAPP310電気駆動装置のための重要なコンポーネントを製造しています。この洗練されたモーターシステムの品質を保証するために、ZEISSはVWと共同で、測定ソリューションの開発に取り組みました

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ZEISSとVWは共同でヘアピンステーターの測定ソリューションを開発しています

フォルクスワーゲングループほど一貫して電動化に取り組んでいる自動車メーカーありません。VW ID.3は、同社にとって純粋な電気自動車として設計された初めての車両です。このコンパクトモデルは今年生産を開始し、最大50万台がドイツの工場から旅立つ予定です。また、他国にも生産工場を増設する計画がすでに整っています。電気駆動装置の必須コンポーネントは、ザルツギッターにあるフォルクスワーゲンコンポーネント工場で生産されています。革新的なステータには、VWはヘアピン技術を用いた革新的な設計を採用しています。

「このアプローチは大量生産を可能にし、また、モーターが大幅に軽量化されながらも、より多くの出力を出せることを意味します。」と、VWでモーターの計画・検査を担当するフィリップ・クルツ氏は説明します。しかしながら、ヘアピンの物理的性質により、モーター分野で用いられてきた従来の測定方法では対応しきれないため、品質保証面で課題が残っていました。このため、ZEISSはここ1年、VW社と共同で、自動車メーカーが大規模に電気自動車を製造できるような測定ソリューションの開発に取り組んできました。

完全に組み立てられたステータは、ZEISSの測定機に高い再現性で固定されます。

挑戦

新しい電気駆動装置用ステータのヘアピンは、従来の銅線コイルの代わりにコーティングされた銅から作られています。品質保証チームの一員であるパスカル・シュミット氏は、これがなぜ従来の測定技術では対応できないのかを説明します。「銅は変形しやすく、接触式測定法を使用できません。また、光沢があり、半透明なため光学式センサでは検知しにくい性質を持っています。」その上、完成したヘアピンの形状は取り付け位置の形状とは異なっています。また、100個以上のヘアピンが組み込まれているため、ヘアピンがモーターハウジングに接触しないようにするために、巻き取りヘッドをセンサで完全にスキャニングする必要があります。その他、VWは、電気駆動装置の安全および品質要件のすべてを満たす効率的な測定戦略を開発する必要がありました。


Philip Kurz VW ザルツギッター工場でのエンジン計画とテスト

「当社の計画では、特定の測定デバイスだけではなく、常に包括的な測定ソリューションを探してきました。ZEISSは、当社の製品と当社の測定ニーズを理解し、当社の要求に最適な理想的なソリューションを、そのポートフォリオの範囲内で開発することができます。」


ブレークスルー

2019年の初めに、ZEISSとVWは、これらの課題の解決策を見つけることを目的とした共同プロジェクトを開始しました。 クルツ氏は次のように説明します。「社内でセンサの要件を定義すると、複数の種類のセンサを使用できる、ZEISS PRISMO座標測定機が理想的なソリューションであることが明らかになりました。」 選択した構成には、この座標測定機に、ZEISS VAST XXT接触式スキャニングプローブ、ZEISS LineScan光学式センサ、ZEISS DotScanホワイトライトセンサ、回転式プローブホルダが装備されています。

VWでは、ステータ上の積層束の測定には接触式測定が好まれます。これは、最も精密な測定方法であるからです。ZEISS LineScanは、巻き取りヘッドのチェックに使用します。これは、CADモデルでの校正を可能にするために、点群の形でデジタルデータを生成するためです。ヘアピンはZEISS DotScanを使用して測定されます。ステータに取り付ける前に個々のヘアピンを確認する場合には、ZEISSは、最終的にステータに取り付ける方法に合った構成でヘアピンを挿入して測定できる装置を開発しました。また、ラミネートバンドルについては、再現性のある接触式測定のためにバンドルを確保できるクランプ装置を開発しました。

VW Salzgitter
CADモデルからの偏差を偽色表示で明確に可視化しています。

包括的な測定ソリューション

部品を検査するのは測定技術者ではなく製造スタッフなので、使いやすさも重要な要素でした。パスカル・シュミット氏は、このための最良の条件を理解しています。「CALYPSOを使用すると、ZEISSは画像とテキストを使用した明確なインターフェースを提供し、製造スタッフはその上でやりたいことを選択できます。彼は測定する部品をクランプし、どのマシンから来た部品であるかを入力し、測定プログラムを選択すると、検査は自動的に実行されます。 問題が発生することはほとんどありません。」

また、ZEISS PiWebは、測定レポートを素早く簡単に生成し、CAD表示、形状プロット、カラー段階比較、ヒストグラム等を含む測定データを明確に視覚化する機能にも優れています。フィリップ・クルツ氏は、このソリューション・パッケージに満足しています。「当社の計画では、特定の測定デバイスだけではなく、常に包括的な測定ソリューションを探してきました。ZEISSは、当社の製品と当社の測定ニーズを理解し、当社の要求に最適な理想的なソリューションを、そのポートフォリオの範囲内で開発することができます。」


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