Aq値(VDA:ドイツ自動車工業会規格)を用いた表面検査にて品質検査工程の 精度向上・自動化をご提案します

ドイツOptoSurf社にて開発された光学式表面測定機。
測定面に照射したLEDスポット光の散乱角分布解析により、面粗度やうねり、真円度、真直度を高速・非接触で計測可能。

  • 非接触表面性状解析
  • 製造プロセスモニタリング
  • 真直度・真円度測定
  • 1秒間に2000点の測定値取り込み
  • チャタマークは100%測定可能
  • 反射率優先感知のため色彩の影響は少ない
  • 焦点範囲が広く、簡単セットアップ
  • 製造装置からコントロール可
  • データはSQLデータベースへ保存
  • 頑丈な筐体、振動に強い
シャフト測定(チャタマークと真円度)の代表例※スタンド、回転装置はオプション

装置概要と特徴

装置概要

表面性状、輪郭形状、真円度を独自に数値化し管理をすることができる測定機です。高速にて表面性状を検査、しかもインラインでの検査を可能にするコンセプトで開発されました。ソフトウェアは事前に入力しておいた判定値によってNO-GOの判定を行うことができ、測定データはSQLデータベースへすべて保存されます。チャタマーク、研磨加工品・ポリッシュ加工品の加工残りや加工具合のチェック、機上での使用を行えば工具の摩耗チェックや砥石再成型のタイミング制御も可能です。

散乱光による表面検査(面性状)
散乱光による表面検査(面性状)

ワークに照射された平行光は、表面の微小な凹凸により散乱され返ってきます。面粗度が小さいフラットな面であれば、散乱の程度は小さくまっすぐ光が返ってきます。面粗度が大きければ、より大きく光が散乱します(図1)。
この散乱の程度を数値化したものがAq というパラメータで、同一の加工方法であればRa やRz と線形の相関があることが分かっています。
光を用いることにより瞬時に面粗度を計測できます。

散乱光による角度測定(輪郭測定)
散乱光による角度測定(輪郭測定)

照射された光は照射部の傾斜角θ に対し2θ の角度で反射し、ディテクタ―で検知されます。この測定を表面で連続的に行い、各測定点の傾斜角データからスキャン部の輪郭形状を算出します(図2)。
こうした測定を円筒面や球面で行えば真円度を、平面で行えば真直度や平面度を、得られた輪郭形状から算出できます。
さらに、輪郭形状にFFT処理を施すことで、形状中のうねりを解析できます。

表面性状の応用例
  • 印刷ロール研磨均一性測定
  • クランクシャフト、カムシャフト粗さ測定
  • 球の研磨のこり
  • センタレス研磨機上での検査
  • 油圧部品のシール面の傷
輪郭測定の応用例
  • 平面研磨部の平面度
  • インラインでシャフト加工時の真円度
  • ボールネジのうねり
  • ベアリングの真円度、うねり
表面粗さパラメータAq(VDA2009)とは

Aqは散乱光角度分布の分散値(標準偏差の2乗)であり、輪郭形状角度の関数。
同一の加工条件において、RaおよびRzと線形の相関。二乗平均平方根傾斜RΔq(JIS B0601:2001)と一致。

仕様

センサー OS-500
本体寸法、重量 Φ70×195mm、750g
計測スポット径 0.9mm/0.3mm/0.03mm
計測精度 面粗度Ra0.001μm、
うねり振幅0.02μm、
真円度0.2μm
計測スピード 2000点/秒
作動距離 5mm
保護等級 IP65
内径アッタチメント
内径アッタチメント

内径12mm以上のボア内周面の計測可

真円度測定ステーション
真円度測定ステーション

ギア歯面等、複雑な形状計測を支援

各種計測ステーション
各種計測ステーション

対象ワークの大きさ、形状に合わせて製作・提供

計測機校正ツール
計測機校正ツール

表面粗さパラメータAqの校正用マスターいたします)

解析ソフトウェア SW-500
解析ソフトウェア SW-500
  • 標準制御・面粗度解析ソフト SW500
  • 形状(真円度、うねり)解析ソフトSW Formうねり解析用FFT、ISOフィルタ処理
  • モニタへのリアルタイム表示、各種統計計算 データエクスポート(Excel,CSV)
真円度解析ソフトウェア SW-FORM
真円度解析ソフトウェア SW-FORM
  • 3D計測モジュール(オプション)計測面の面粗度、うねりの分布をカラー表示可能
  • インライン全数検査を可能とする計測スピード
  • 振動の影響を受けない高い堅牢性
  • 非接触計測により検査時のキズ、へこみを防止
  • 自動合否判定プログラムによる検査の省人化を実現

検査事例

ローラー研磨面インライン検査(面粗度、真円度、うねり)
ローラー研磨面インライン検査(面粗度、真円度、うねり)
シリコンウエハ研磨面検査(面粗度、真円度、うねり)
シリコンウエハ研磨面検査(面粗度、真円度、うねり)
圧延鋼板インライン表面検査(面粗度、平坦度)
圧延鋼板インライン表面検査(面粗度、平坦度)
ロボットアームを使用した表面検査
ロボットアームを使用した表面検査
OptoSurf社に関して

2004 Dr.Brodmann氏によりドイツ エットリンゲンに設立
2009 VDA(ドイツ自動車工業会)において散乱光角度解析による表面粗さパラメータAq規格化
以後、ドイツ産業界、特に自動車業界において品質管理の新しい手法として導入実績多数

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