製造現場の測定・品質管理｜三次元測定機・画像測定・工程内測定｜釜屋株式会社 機械部
製造現場において、測定・検査は製品の品質を確認するだけの工程ではありません。
加工精度の確認、不良品の流出防止、加工条件へのフィードバック、品質データの記録・管理など、安定したものづくりを支える重要な工程です。
測定機器には、ノギスやマイクロメータなどの測定工具から、三次元測定機、画像測定機、形状測定機、真円度測定機、表面粗さ測定機、測定顕微鏡、画像寸法測定器、各種センサーまで、さまざまな種類があります。
重要なのは、高性能な測定機を導入することだけではなく、「何を、どの精度で、どのタイミングで測定するのか」を整理し、生産工程に適した測定方法を選ぶことです。
また、人手不足や品質要求の高度化に伴い、測定工程についても自動化・省人化、工程内測定、測定データの活用などを含めて考える必要があります。
釜屋株式会社 機械部では、測定機単体の選定だけでなく、工作機械や自動化設備、搬送、治具、ソフトウェアなども含め、製造工程全体から測定・品質管理の方法を検討します。
このページでは、三次元測定機、画像測定、形状・表面粗さ測定、工程内測定、検査の自動化など、製造現場における測定・品質管理の考え方を紹介します。
測定機を選ぶ前に整理すること
測定機を選定するときは、最初からメーカーや機種を決めるのではなく、まず「何を測りたいのか」を整理することが重要です。
同じ部品でも、寸法、位置、形状、真円度、輪郭、表面粗さなど、確認したい項目によって必要な測定方法や測定機は異なります。
また、要求される精度だけでなく、ワークの大きさや重量、材質、測定箇所、測定点数、生産数量、測定時間なども重要な条件になります。
品質保証室で精密に測定するのか、加工現場の近くで測定するのか、加工機の中で測定するのかによっても、適した設備は変わります。
さらに、多品種少量生産では段取りや測定プログラムの作成時間、量産では測定時間や自動搬送との連携など、運用面まで考える必要があります。
測定機を導入する目的についても、不良流出の防止、検査時間の短縮、測定作業の省人化、作業者による測定結果のばらつき低減、品質データの蓄積など、目的を明確にすることで必要な設備が見えやすくなります。
そのため釜屋では、測定機単体の仕様だけでなく、加工工程や検査工程、現在の測定方法、将来の自動化なども含めて設備を検討することを大切にしています。
「製造現場で使われる主な測定機」
製造現場では、測定する対象や目的によってさまざまな測定機が使用されています。
寸法を確認するだけでなく、立体形状、幾何公差、輪郭、真円度、表面粗さなど、求められる品質によって適した測定方法は異なります。
また、同じ測定項目でも、要求精度、生産数量、測定時間、設置環境、自動化の必要性などによって設備の選択は変わります。
ここでは、製造現場で使用される代表的な測定機と、それぞれの特徴を紹介します。
三次元測定機
三次元測定機は、ワークの三次元座標を測定し、寸法や位置、形状、幾何公差などを評価するための測定機です。
接触式プローブを使用する方式のほか、非接触センサーを組み合わせた測定など、用途に応じたさまざまな構成があります。
測定するワークの大きさ、必要精度、測定項目、測定時間、設置環境などを確認し、測定範囲やプローブ、ソフトウェアなどを含めて選定することが重要です。
また、測定室で使用するだけでなく、生産現場に近い場所で測定する場合には、温度や振動、設置環境についても考える必要があります。
画像測定機
画像測定機は、カメラや光学系を利用してワークを非接触で測定する設備です。
小型部品や微細形状、多数の測定箇所を持つ部品などで利用され、測定対象や目的によっては短時間で複数箇所を測定できます。
測定精度だけでなく、ワーク形状、照明条件、測定範囲、測定する箇所、測定プログラムの作成や運用方法などを含めて設備を検討します。
形状測定機・輪郭形状測定機
形状測定機・輪郭形状測定機は、ワーク表面の輪郭や形状を測定するために使用されます。
段差、角度、半径、溝形状など、一般的な寸法測定だけでは評価しにくい形状を確認するときに利用されます。
対象となる形状、必要な測定範囲や精度、ワークの固定方法などを確認し、測定目的に合った設備を選定することが重要です。
真円度・円筒形状測定機
シャフト、ベアリング、穴、円筒部品などでは、直径だけでなく真円度や円筒度などの形状評価が必要になる場合があります。
真円度・円筒形状測定機では、回転するワークまたは測定系を利用して、円形・円筒形状の精密な評価を行います。
必要となる精度、ワークサイズ、測定項目、生産数量などから適した測定方法を検討します。
表面粗さ測定機
加工面の状態を数値で評価するために使用されるのが表面粗さ測定機です。
切削、研削、研磨などの加工では、寸法精度だけでなく表面性状が製品性能や品質に影響することがあります。
必要となる評価項目、測定箇所、ワーク形状、測定環境などを確認し、適した測定方式を選定します。
測定顕微鏡・画像寸法測定器
小型部品や微細形状、多数の寸法を測定する工程では、測定顕微鏡や画像を利用した寸法測定機器が使用されます。
特に測定箇所が多い製品では、測定時間や作業者によるばらつきも設備選定の重要なポイントになります。
測定精度だけでなく、測定作業の簡単さ、測定時間、データ保存など、実際の検査工程まで含めて検討することが重要です。
ノギス・マイクロメータなどの測定工具
製造現場では、ノギス、マイクロメータ、ダイヤルゲージ、高さ測定器などの測定工具も幅広く使用されています。
大型の測定機を導入すればすべての測定を置き換えられるわけではなく、測定内容や必要精度に応じて、測定工具と測定機を使い分けることが重要です。
日常的な工程内確認から最終検査まで、それぞれの目的に適した測定方法を組み合わせることで、効率的な品質管理につながります。
加工工程と測定をつなげて考える
測定は、加工が終わった製品の合否を判断するだけの工程ではありません。
加工途中で測定を行い、その結果を次の加工や補正に活用することで、不良品の発生を抑えたり、加工精度を安定させたりできる場合があります。
工作機械の機上計測、工程間での測定、加工後の自動測定など、加工と測定をどのようにつなぐかによって生産工程全体の考え方も変わります。
特に自動運転や長時間の無人運転を検討する場合には、「加工できるか」だけでなく、「品質をどのように確認するか」まで考えることが重要です。
加工設備と測定設備を別々に選ぶのではなく、加工から検査までを一つの工程として検討することが、生産性と品質の両立につながります。
工作機械の選定や設備更新については、「工作機械の選定・導入・更新」でも詳しく紹介しています。
測定結果を加工改善につなげるためには、寸法や形状、面粗度などの結果を見るだけでなく、工具、切削条件、ワーク固定、機械の状態など、加工側の要因とあわせて確認することが重要です。
工具寿命、ドリル折損、びびり、面粗度、加工精度など、切削加工のトラブルと改善については、「切削加工・加工トラブル対策」で詳しく紹介しています。
測定・検査工程の自動化・省人化
人手不足への対応や生産性向上を考えるうえでは、加工工程だけでなく測定・検査工程の自動化も重要です。
加工設備からワークを取り出し、ロボットや搬送装置で測定機へ搬送して測定し、その結果によって良品・不良品を仕分けるといった設備構成も考えられます。
画像処理や各種センサーを利用した検査、三次元測定機への自動搬送など、対象となるワークや検査内容によってさまざまな方法があります。
ただし、測定機を自動化するだけではなく、ワークの位置決め、搬送、治具、測定時間、データ処理、異常時の対応、安全対策なども含めてシステム全体を考える必要があります。
測定・検査を生産工程の中にどのように組み込むかを考えることで、加工から検査までの省人化につなげることができます。
ロボット、搬送、専用機などを含めた製造現場全体の自動化については、「製造現場の自動化・省人化」で詳しく紹介しています。
測定データを品質管理に活用する
測定結果を記録するだけでなく、そのデータを品質管理や工程改善に活用することも重要です。
測定値を継続的に蓄積することで、加工精度の変化や工具摩耗の傾向、設備状態の変化などを確認できる場合があります。
また、紙への記録や手入力を減らし、測定結果をデジタルデータとして管理することで、転記作業の削減や入力ミスの防止、検査成績書作成の効率化などにつなげることもできます。
どこまでデータを活用するかは企業や工程によって異なりますが、測定機を選定するときには、測定性能だけでなくデータ出力や管理方法についても確認しておくことが重要です。
測定機の更新を考える
長年使用している測定機については、故障や精度だけでなく、測定時間、操作性、ソフトウェア、データ管理などの面から更新を検討することがあります。
製品の要求精度が高くなった、測定箇所が増えた、測定作業に時間がかかる、測定できる担当者が限られているといった変化も、設備を見直すきっかけになります。
新しい測定機への更新では、単純に既存機と同じ測定範囲や精度で選ぶのではなく、現在の製品や生産量、将来の自動化、品質データの活用などを含めて検討することが重要です。
測定工程そのものを見直すことで、設備更新を品質向上や生産性改善につなげられる場合があります。
測定機メーカーはどう選ぶ？
測定機を選ぶときには、測定精度や価格だけでなく、測定対象に適した機種があるか、操作性、ソフトウェア、測定プログラム、保守・校正なども含めて比較することが重要です。
また、導入後に測定方法や測定条件について相談できる体制、操作教育、故障時の対応なども長期間使用する設備では重要なポイントになります。
測定機にはそれぞれ得意とする測定分野があるため、一つのメーカーだけで判断するのではなく、測定したい内容を整理したうえで複数の方式や設備を比較することが大切です。
さらに、加工設備との連携や測定工程の自動化まで検討する場合には、測定機単体ではなく、工作機械、ロボット、搬送、治具、ソフトウェアなどを含めて設備全体を見る必要があります。
測定・品質管理について釜屋と一緒に考える
測定設備を検討したいものの、「どの測定方法が適しているのか分からない」「現在の検査工程を効率化したい」「加工から測定まで自動化できないか」といった段階からでも構いません。
釜屋株式会社 機械部では、測定するワーク、必要な精度、測定項目、生産数量、現在の検査方法などを確認しながら、測定・品質管理の方法を一緒に考えます。
三次元測定、画像測定、形状・表面粗さ測定、工程内測定、検査の自動化など、課題に応じて必要な設備を検討します。
また、測定機単体だけでなく、工作機械、ロボット、搬送、治具、ソフトウェアなどを含めた工程全体の設備についても検討します。
「現在の測定作業を短縮したい」
「測定する人によるばらつきを減らしたい」
「加工から検査まで自動化したい」
「新しい測定設備を導入したい」
「測定データをもっと活用したい」
といった段階から、まずはご相談ください。
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