IMTS 2018：計測イノベーションが優れた部品品質を実現する

今年のIMTSでは部品品質、データ活用、測定精度が単独でスポットライトを浴びています。4D Technologyのエリック・ノバック博士に話を聞きました。同氏はIMTS 2018カンファレンスセッションで計測について発表します。

計測を品質計画に組み込むことは重要です。計測は欠陥が外観上か機能上か、修復可能か廃棄すべきか、そして「処置決定（ディスポジションデシジョン）」を行うために役立ちます。

「ほぼあらゆる業界、特に航空宇宙では、より良い表面計測のニーズがいくつかの方面から駆動されています」と4D Technology Corp.ビジネス開発ディレクターのエリック・ノバック博士。「例えば、顧客は燃費基準強化に対応するため、より長寿命で高性能な部品・製品を求めています。」

「測定できなければ、本質的に現代社会では製造できません。」

「部品図面には傷・ニキ・凹みの幅・長さ・深さ仕様、ピット最大深さ仕様（ポックマークや気孔がある場合）が含まれます。」

「通常、目に見える欠陥や不具合のある全ての部品が測定されます。」

「産業機械部品では、複雑な50万ドルの機械部品でも外観問題でリジェクトされるケースを多く耳にします——傷なのか、その下にクラックがあるのか判別できないからです。」

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現在の品質管理手法：目視比較とスクライブチェック

「定量的計測システムが半世紀以上前から存在するにもかかわらず、現場で最も一般的な部品合否判定は、依然として『目と爪』です」とノバック氏。「比較プレートを用いて部品を見て、『この傷は長さ50ミクロン、深さ1マイクロインチ』と目視判断します。」

ピットや溝の大きさを判断するもう一つの一般的手法は、爪で欠陥をなぞって触覚で感じる方法——極めて主観的で人によってばらつきます。ある程度精度を求めれば、異径球面プローブスクライブを亀裂に引っ掛け、どのサイズが入るかで判断します。

「企業がゲージR&Rスタディを行ってこれら手法の実力を検証すると、『勘頼みと大差なく、今日の部品図面公差には到底対応できない』という結果になります。」

「特に航空宇宙・自動車・医療では、検査員は常に安全側に倒し、欠陥リスクを冒すよりリジェクトやリワークを選びます。結果、信頼できる定量化手法がないため、年間数百万ドル分の良品が廃棄されています。」

計測ラボ

一部メーカーは温度・振動制御された計測ラボに投資し、顕微鏡ベースシステムで良否判定に必要な三次元データを取得しています。

「これらラボには必要な分解能がありますが、使いやすさに欠けます。高度すぎるため大型卓上システムとなり、現場へ移動不可。もう一つの課題は、8フィート（約2.4m）の大型部品が顕微鏡下に入らないことです。」

大型部品の傷・欠陥測定には、欠陥のレプリカ（レプリカモールド）を作り、ラボへ持ち込み、顕微鏡で測定します。

「計測ラボで結果が出るまで1〜2週間かかることもあり、それでもレプリカ品質等の要因に左右されます。これらシステムは高価で操作困難、多くは学士号以上の専門知識を要し、迅速な部品処理が必要な生産ラインや修理現場には不向きです。」

ラボベース計測システムは極めて高分解能で、半導体業界等ナノメートルスケール測定には重要です。しかし典型的な機械加工現場では、現場で使える手持ち型三次元測定工具（分解能2ミクロン）があれば、瞬時に合否判定可能です。

「遅延は全てを滞らせます。現代産業トレンドでは、プロセスのあらゆる場所で時間短縮への継続的プレッシャーがかかっています。」

ノバック氏は9月13日（木）IMTS 2018カンファレンスセッションで「3次元現場計測による歩留まり向上」を発表します。登録必要。

その他IMTS 2018計測関連セッション：

9月11日（火）：

「ウォークアップ計測が手動単一特徴測定から半自動多次元試験までQC汎用性を提供する方法」Mark G. Arenal氏（Starrett Kinemetric Engineeringジェネラルマネージャー）

「IIOTにおけるトレーサビリティの重要な影響：全てを繋ぐ」Dave Sweet氏（MECCO社長）

9月12日（水）：

「工作機械製造におけるデジタル化——あなたが思うより近い」Ramona Schindler氏（ビジネス開発マネージャー）

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