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初心者および経験豊富なエンジニア向け 多目的材料用検査顕微鏡

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TIM5 ルーチン検査顕微鏡なら、合金、プラスチック、セラミックまたはその他の材料の検査に関わらず、初心者と上級ユーザーの両方が様々な材料において詳細な分析をすることが可能です。ヴィジョン・エンジニアリングは、材料の表面の詳細を簡単に検査する高品質なソリューションとして TIM5 を導入しました。   表面構造、セラミック多孔性、または材料の断面を検査する必要があるかに関わらず、TIM5 には「ルーチンの要件」を実施するのに必要なすべての「特長」が装備されています。

TIM5 は、明視野、暗視野および偏光を含む幅白い照明オプションを備えた素材および冶金検査顕微鏡であるため、ユーザーのアプリケーション要件に合わせて最適化することができます。

開口絞り付きの入射および透過照明オプションにより、部品に半透明または不透明な特性があるかに関わらず、様々な部品を検査することができます。

C マウントアダプターを介したデジタル画像キャプチャ機能と最大 1000 倍の EPI 無限プランアクロマート対物レンズがあれば、優れた画像を見て精密なデジタル画像をキャプチャすることで、詳細なレポートを作成したりサンプルのプロファイリングを行うことができます。  優れた光学系により – 多目的性と – ユーザーフレンドリーを実現。

Vision Luxo industrial bench magnifier

マクロライト Ⅱ – 新発売のフル・ハイビジョンビデオ検査顕微鏡は優れた画質とコントラストを実現しており

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マクロライト II – 簡単に寸法測定のできるソフトウェアを搭載したフル・ハイビジョンのビデオ検査顕微鏡は、レポート作成に便利です。

この度ヴィジョン エンジニアリングでは、優れた画像と幅広いスタンドオプションを兼ね備えた、様々な環境と用途に対応する非常に優れたフルハイビジョン (HD 1080p) 検査システムを導入しました。

マクロライト II は、操作の簡単なソフトウェアで、高品質・高精細なフル・ハイビジョン (HD 1080p) 画像を実現しており、寸法測定や CAD オーバーレイで検査を行えるよう CAD ファイルをインポートできる機能を実現しています。マクロライト II – 簡単に寸法測定のできるソフトウェアを搭載したフル・ハイビジョンのビデオ検査顕微鏡は、レポート作成に便利です。

迅速な検査が出来るように無限のズームレベルがプリセットされており、常にたくさんの種類の部品を検査するユーザーをサポートすることが可能です。 この機能により、検査部品ごとにズーム設定を保存できるので時間を節約できます。

本番環境や品質管理に適したマクロライト II なら、オペレータが欠陥の検査、分析、報告、Excel などの PC ソフトウェアを使った注釈付けやマークアップ、レポートのエクスポートを行うことが可能です。

30:1 ズーム比、最大 240mm の視野径、最大倍率 230 倍により、幅広い部品検査において優れたデジタル検査システムを提供します。

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エア-ベアリングの光学検査の重要性の支援

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空気軸受ソリューションの世界有数企業である Air Bearings Ltd (ABL) は、、ヴィジョン・エンジニアリングのリンクスアイピースレス ステレオ ズーム顕微鏡を使って、機械加工部品の重要な検査を行っています

部品は、最大 35 万 RPM という脅威の速度で回転する主軸から形成されているため、部品の検査は、優れた回転速度において最適な性能を維持する上で重要です。

ABL は、1993 年に設立され、様々な専門用途向けに高品質で、競争力の高い価格設定のエアベアリング軸の設計、製造、サービスに従事しています。

日立のグループ企業である ABL は、精密研削、非鉄旋盤、ミリングや PCB ドリルなど、特定産業アプリケーション向けに軸を提供しています。

品質管理が生産の基本です

生産工程全体を通じて品質管理の統合を行うことは、生産の基本であり、それによって ABL は製品において高レベルの性能を実現しています。

軸が 8 万から脅威の 35 万 rpm で動作するため、重要部品をサブミクロンの精度で加工することが不可欠になります。

ほぼすべての部品は社内で製造されており、加熱処理、陽極酸化処理、シャフト銅メッキなどの専門工程など、ごく一部の作業だけを下請業者に外注しています。

図.1.0. は ABL 製の典型的な軸
を示しています

ABL にとっての優先事項は、すべての機械加工部品に細心の注意い、組み立て後、軸に影響を与える可能性のある欠陥を検査することにあります。 極端な回転速度であるために、すべての部品、とりわけエアベアリングは正確に検査を行う必要があります。

軸の主要部品である回転シャフトは、リンクス顕微鏡を使って検査されます。

銅が挿入される溝は、スチールシャフトに沿っています。 シャフトを動かす電動モーターの半分が銅で出来ており、高速回転するため、シャフトのスチールに密着していることが不可欠となります。 銅が持ち上がると、瞬時に致命的な欠陥の原因となります。

そのため、シャフトにギザギザ付けられた後、銅がはめ込まれる前に、リンクスを使って注意深く検査されます。

ABL の品質担当の Adrian Farwell 氏は光学検査の重要性についてこう説明しています。

「場合によっては、部品に許容を割り当てることができません、そのため、光学検査により部品を鑑定することは不可欠であり、検査は厳格な品質管理手順の重要な部分なのです」。

ミリングは、金属表面にバリ、侵食エッジ、傷跡があるかどうか光学検査を受けます。 この検査は、銅がシャフトに簡単かつ正確に付着しているかを確かめる上で重要となります。 表面の仕上げが美しく正確でないと、銅がシャフトに付着しないためです。

軸の機能に不可欠である ABL 製の部品は、100% 検査の対象となっています。 その他の重要度が低い機能を持つ部品に対しては、バッチ検査が行われます。

リンクスの革新的光学検査がソリューションを提供します

光学検査作業は、リンクス ステレオズーム顕微鏡の光学の下で行われます。

リンクスは、特許取得済みのアイピースレス技術を採用することにより、制限顕微鏡のアイピースを不要にした画期的なズーム ステレオ顕微鏡です。

その結果、人間工学に基づいた顕微鏡によって、オペレータの快適性を向上させ、目の疲れの軽減、生産性や精度の向上を可能にします。

Adrian 氏は、リンクスをステレオ検査ツールとして使用することの利点について続けてこう説明しています。

「まず、アイピースレス ビューアに大変感銘を受けました。なぜなら以前のステレオ顕微鏡に比べて目の疲労が少ないからです。 しかし購入の決め手になったたのは、傾斜・直視ビューアーの性能でした。

傾斜・直視ビューアーの機能を持つリンクスは、優れた検査ツールであり、我々にとって非常に貴重なものとなっています。」

傾斜・直視ビューアーは光学の付属品であり、エンジニアは 34º の角度から部品を見ることができ、360º 回転するため、部品をくまなく簡単に検査でき、オペレータによる直視および傾斜ビューの切り替えが可能です。

リンクス顕微鏡には、品質工程をサポートする付属のカメラもあり、品質を常に向上するため、疑わしい差違をデジタルでキャプチャし、電子的に循環し、文書化することができます。

エアベアリング噴出孔検査

ABL 軸内にあるもう一つの重要な部品は、エアベアリングであり、シャフトと軸受の間に空気のフィルムを制御する噴出孔が付いています。

その他の多くの部品の中でも、取り付けられた噴出孔は軸の機能にとって不可欠であるため、100% 検査を受けます。

噴出孔を通過する空気はシャフトと軸受の間でクッションの役割を果たし、自由な回転を可能にします。

噴出孔によっては開口部がミクロン単位と小さいものの、加工された品質はリンクスを使って検査され、内部がクリーンでギザギザがないかどうかを確認することができます。

また、ポケットサイズ、形状、奥行が完璧でないと、軸内でシャフトがその他の部品とぶつかり気流に問題が生じる場合があります。

「傾斜ビューアーのおかげで、3 次元での視野が生まれ、これを実現する方法は他にありません。 当社の用途にリンクスは大きく貢献しています。 大変価値が高く、神の恵みのようなものです」と、Adrian 氏は述べています。

品質管理によって、完全なる精度と性能を実現されています

ABL は長年にわたり製造に従事しており、設計、製造、組立、テスト工程における品質管理の統合によって、ABL は顧客の賞賛を受け、またライバルの羨望の的となる性能レベルを達成しています。

ABL の施設では、最先端の器機を装備しています。 実証済みの従来の手法と組み合わされた最新技術と熟練の労働者によって、ABL は高精度の部品を生産することができます。

急速な拡大によって、ABL はエアベアリング技術利用におけるリーダーになっています。 より小さく、より早い軸の需要が増えるなか、ABL は事業を展開しつつ、高精度な製品を顧客に提供し続けています。

高度なファルコンシステムが、 Butser Rubber で品質の「ビジョン」を実現します

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変形しやすい性質をもつ部品の場合、正確なゴム部品の計測には様々な課題が残ります。 従来の物理的測定技術は、ゴム部品の形状を歪曲し、測定ルーチンの正確性に悪影響を与えることから、非接触測定方法が正確な測定を行う上で最善の方法であると考えられています。

輪郭投影機などの器機は、従来ゴム部品を測定するために採用されていましたが、高性能な 3-軸非接触ビデオ測定システムの出現により、今まででは想像できなかった精度が実現可能となり、非常に複雑な部品を正確に測定できるようになりました。

Butser Rubber は 1978 年の設立以来、高品質でカスタムビルトのゴム部品の一流メーカーとして、世界中で高い評価を得ています。 急成長企業として台頭したことで、航空宇宙、自動車、モータースポーツ、化学、石油、防衛、電気、海洋や医療の分野など、要求の厳しい幅広い産業においてキーサプライヤとなりました。

ハンプシャー州リスに拠点を置く同社は、ハイテクデザインや製造工場から大量生産の実行まで、ワンオフ部品の供給の契約を行っています。

Butser Rubber の顧客向けサービスは、デザイン工程初期に最高レベルの専門知識を適用することで、製造前の段階から始まり、最適でコスト効果の高いソリューションがあらゆる顧客のアプリケーションに適用されます。

正確なゴム成形分野での高度な技術専門知識によって、幅広い高品質な商品の生産が可能になり、これには天然、合成、スペックポリマー材の精密なガスケット、成形加工品が含まれます。

航空機用材料技術

今日の航空システムに不可欠なゴム部品を提供するButser Rubber は、常に材料技術や生産工程の向上に努めているため、現在使用されている民間航空機の大半で同社の部品が使われています。

同社の最先端の設計や性能を駆使する航空宇宙作業とは対象的に、Butser Rubber は、英国戦闘機の戦いに参戦した第二次世界大戦での有名な戦闘機の復元や再製にも尽力しています。

モータースポーツ向けの柔軟なソリューション

同社の製品の品質が示す通り、Butser Rubber は、シーリング、耐振、柔軟なソリューションなど、幅広い部品を現在の F1 チームに直接あるいはチームのエンジンやトランスミッションビルダーを通じて提供しています。

要求厳しい F1 分野に携わることで、Butser Rubber は世界的なモータースポーツ産業での造詣を深めました。 この知識によって、「世界ラリー選手権」、「英国 GT シリーズ」、「フォーミュラ・ニッポン」、「ルマン 24」に出場する自動車の重要な部品を作り上げる企業にまで成長を遂げました。

厳しい防衛規格

すべての原材料のソースにまで遡ることができる ISO 9001:2008 認定企業。 Butser Rubber は、ゴムおよびゴム形成加工品を天然ゴムから NRQX を含む幅白い防衛規格にあわせて提供することができます。

また、厳しい品質理念が社内のあらゆる取り組に浸透しており、高度な訓練を受けたスタッフがすべての社内工程と使用材料を管理しています。 TQM や「ポカヨケ」、「改善」、「5s」、「7 つのムダ」などのその他の最新の品質ツールを大いに活かし、社内での欠陥ゼロを目指して継続的にプログラムの改善を実施してきました。

品質を保証する 3-D 精度ビデオ測定システム

こうした努力の末に手に入れた品質における名声を維持するために、Butser Rubber では、定期的に最新の検査器機に投資を行っています。その代表が、ヴィジョン・エンジニアリングから最近購入したファルコン精密ビデオ測定システムです。

社内で毎日のように使用されるファルコン 5000 は、同社の多忙な品質管理部門の作業に大きく貢献しています。 Butser Rubber の製造部長である Charles Newby 氏は最近このような発言をしています。

「当社は、ヴィジョン・エンジニアリングの低倍率目視検査顕微鏡、マンティスを数年利用してきました。優れた 3-D 画像に大変感心しています。

「マンティス・ユニットのエルゴノミック性能により、オペレーターはより自由に頭部を動かすことができ、高度な光学技術によって手と目の動きがより快適になりました。

「以前のシステムと比べて、マンティス顕微鏡は格段に目の疲労を軽減することができ、検査オペレーターは必要ならば眼鏡を掛けることもできます。」

高精度な 3-軸非接触ビデオ測定システムの必要性が生じた際、マンティス・ユニットがもたらした貢献やヴィジョン・エンジニアリングのサービスに感銘を受けた同社は、ヴィジョンが最近発売したファルコンのデモを依頼しました。

複雑な量産自動車部品の 100% 検査

「最近、大量の精密自動車部品の供給の契約を交わしたことで、当社はすでに必要な専門知識や製造容量も持ち合わせているとはいえ、複雑な部品を 100% 検査するには、すでに多忙な検査部門にかなりの負担がかかると考えました。

「要件が複雑になるにつれ、製造部品の性質が変形しやすくなり、工程内や最終検査ルーチンにおいて従来の物理的測定技術が使えなくなります。

「当社は、ヴィジョン・エンジニアリングのマンティス検査顕微鏡を利用することで、長年にわたり様々なメリットを得てきましたが、他の 3-軸測定デバイスの利用も検討していました。 ヴィジョン・エンジニアリングのファルコン 300 の高度な機能はすでに実証されていたものの、当社の量産高性能測定ニーズに理想的なソリューションを見つけたと実感したのです。

「ファルコン 3-軸非接触測定システムを日常業務で使用するようになり、大量の複雑な自動車部品を 100% 検査できるようになりました。

「ファルコンの動作スピードにより、以前は 2 日かかっていた部品のフルバッチを 2 時間で行うことができるようになりました。」

ヴィジョン・エンジニアリングのファルコン 5000 には、強力な 3 軸非接触ビデオ測定システムにおいて 50 年の実績を誇る光学分野の経験が組み込まれています。

多くの技術革新を実現する先進的なヴィジョン・エンジニアリングの製品は、コンパクトな設置面積で高精度な測定結果を提供し、また現場の品質管理と製造検査用途の両方に適しています。

ファルコンは、通常の部品と精密部品の両方において、迅速かつ正確な 3-軸測定を実現します。 シンプルな単一機能操作からマルチポイントビデオ輪郭検知測定まで、ファルコンはトップクラスのシンプル性、高い正確性と再現性を実現しています。

ヴィジョン・エンジニアリングの価値ある 3-軸ビデオ測定システム機能には、高解像インデックスズーム光学技術が搭載されており、コンパクトな設計で高精度でより優れた柔軟性を実現しています。

ファルコンは、 広い視野径でサンプルや特徴的な外面に合わせて位置を簡単に調節することができる他、サブステージアイリス絞り制御で被写界深度を調節することができます。 その他の高度な標準機能には、プログレッシブ電動 Z-軸制御、制御可能な四円系 LED 照明や高低倍率レンズオプションなどがあります。

ファルコンは、人間工学に基づいて設計されたシステム調整や素早い操作を実現する直感的なソフトウェアなど、可能な限りシンプルな操作を行えるよう設計されています。

幹細胞研究のギャップを埋める

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パリ近郊のエブリーに拠点を置く Genopole® 幹細胞国際研究所は、密閉された抽出キャビネット内でヴィジョン・エンジニアリングのリンクス ステレオズーム顕微鏡を使用しています。

Closing

リンクスのアイピースレス光学性能を利用すれば、キャビネットのガラスの背後に設置でき、オペレータは生幹細胞を明視野暗視野の両方で、最高 40 倍の倍率で観察することが可能になります。

ISCMD は、フランスのパリ近郊エブリーに拠点を置いています。 ISCMD は、Genopole® の国際幹細胞研究所であり、パーキンソン病、アルツハイマー病、心臓病、脳卒中、関節炎、糖尿病、熱傷および脊髄損傷のような疾患における療法開発のために、幹細胞の知識と理解を向上させることに専念しています。

変性や汚染を最小限に抑える

幹細胞研究では、研究者は細胞の採取、検査、解剖など、様々な工程を実施しなければなりません。 変性や汚染を最小限に抑えるために、研究者がリンクス生物顕微鏡を使ってキャビネット内の細胞を拡大しながら、外から作業を行うことができるよう、密閉された抽出キャビネットが使用されます。

今までは、顕微鏡のアイピースがラミナーフローキャビネットの中にあったため、幹細胞を顕微鏡で観察することが困難でした。

しかし、リンクスにはアイピースではなくビューアーが備わっているため、オペレータは双眼アイピースに直接接眼する必要はありません。

リンクス Dynascope ヘッド

ヴィジョン・エンジニアリングの特許取得済みDynascope® ヘッドはリンクスの主要な機能であり、双眼アイピースの代わりにビューアーを通じて、システムは最適な明瞭さと高精度を実現できます。

リンクスがガラスの背後で使用できるのは「アイピースレス」ビューアーのおかげであり、オペレータは顕微鏡に直接触れることなく対象物を観察できます。

双眼アイピースを使った従来の顕微鏡とは異なり、リンクス (「アイピースレス」ビューアー搭載) では、オペレータがラミナーフローキャビネット内の顕微鏡で対象物を観察している間でもメガネを着用することができます。

高倍率に拡大された細胞解剖

ISCMD の研究者は、更に詳しい研究に使えるよう、常に幹細胞の採取を行っています。 通常、幹細胞は培養器内で採取されますが、一旦細胞の採取に成功すると、研究者はマイクロ マニピュレーション ピペットを使って、細胞を分離するためにサンプルを解剖する必要があります。 この繊細な工程において、研究者が正確な解剖を成功させるには、高倍率で優れた鮮明性が必要になります。

独自の Dynascope® ヘッドによる高い鮮明性に加え、リンクスの研究用顕微鏡は、ユニットのサブステージ内にある鏡を傾けることで幹細胞のコントラストを向上させることができます。

これにより、検査と操作において、暗視野と明視野の両方で細胞のコントラストを最大限にする擬似効果が得られます。 暗視野と明視野ともに、解剖と検査の両方において重要な機能です。

幹細胞の構造を検査する際、細胞の造粒および一般的な形態は、サンプルの質を常に維持する上で重要となります。 細胞が退化し始め、細胞の形態が必要とする基準に達していない場合は、研究に費やされた時間と費用が無駄になるからです。

歯科技工士による歯科修復物の質およびオペレータ快適性の質の向上

By | ケーススタディ

DentAL Excellence 社の Anthony Laurie 氏はロンドン中心部で技術歯科研究所を運営しており、卓越した歯科修復物を要求の厳しい顧客ベースに提供するビジネスを行っています。 Tony 氏は、高度なヴィジョン・エンジニアリングのマンティス拡大鏡を技工士全員に紹介しました。 このレベルの拡大器の需要が検討されています。

歯科市場

有名人の多くが歯科の修復物を利用して外見を改善させています。このタイプの治療は以前は一部の人だけが利用するものでしたが、今では幅広く利用されるようになってきています。 歯科修復物には、事故や病気による治療で使われるものもあれば、審美用や臨床用もあります。

近年、歯科修復物のプロセスは、歯科市場における需要や技術的に優れた素材を使った製品および製造技術によって発達してきました。

図 1 Dental Excellence
ロンドン研究室

新たな素材によって、世界中の歯科産業は歯科修復物の技術に対する素材の使用を考え直さざるを得なくなってきました。 写真の中の笑顔は、以前は歯科技工士の技量によるものでした。 修復物の品質を決めるのは歯科技工士であり、それによって笑顔、咬合、咀嚼も決まります。

まず最初に、患者は理想的な顎になるよう修復するか審美性を向上させるかを歯科医と話し合います。

歯科修復物製造工程

歯科用修復物の製作工程は、既存の歯の準備または口中にインプラントを施すことから始まります。 準備が出来たら、歯科医は歯と周辺の組織の印象を取ります。

患者に暫間修復を取り付け、患部の保護を行ってから印象を取り、それを患者の臨床情報と合わせて歯科研究室に送ります。

この初期段階でさえ、印象に欠陥がないことが重要になります。 印象から、患者の咬合を示す上あごと下あごが繋がった石膏模型が作られます。

図 2 ワックス模型のl
噛みあわせチェック

肝心の石膏模型は修復場所で切り取られ、対象部分に調整が施されます。 技工士はワックスで修復物を作成するため、技工士の芸術性がここで重要になってきます。

ワックスが修復物の土台を固定するのに使われ、土台はセラミックの表面を固定しブリッジまたは詳細なインプラントを繋ぎます。 技工士、歯科医、患者が満足すれば、クラウンやブリッジがセメントやボンドで永久的に接着されます。

中には、修復物が劣悪な品質であってもかまわず取り付けようとする歯科技工士や歯科医もいます。 クラウンが合わないと、歯茎が後退し、歯茎が黒ずみ腐敗を発生させるのは明らかです。

図 3 適合の悪いクラウン

これらの修復物の臨床的失敗は、取り付けから何ヶ月もたった後に歯科医だけがそれに気づく場合があります。

適合がうまくいっていないと、歯科衛生もおろそかになり、すぐに歯の治療が必要になってしまいます。 歯科修復物の製造や適合がうまくいっていないと、医療の問題が発生し、患者の見た目にも悪影響を及ぼします。

こうした理由により、修復物の品質は製造過程すべてで検査され、製造物が高品質な修復物であり、しっかりと適合でき、長期にわたって利用でき、さらに優れた審美性をもたらすものであることを保証しなければなりません。

Tony Laurie 氏は自身の哲学をこう語ります。

「どんな場合でも、技工士は拡大鏡を使って修復物の形状と適合を確かめる必要があります。

「各工程でチェックを行います。マンティス システムの細かく高品質な拡大画像があれば、どんな小さな問題も検知することができ、早期に修正を行うことができます。

「我々は工程の各段階で最高の修正物を作成し、しっかりと装着することを確認します。」

欠陥製品はコストのかかるエラーです

図 4 適合の悪い 30 年使った
クラウン

修復物に製造上の問題があった場合、工程の各段階でエラーが増幅されるため、累積的影響を及ぼしかねません。 臨床的に劣等な修復物に付加価値をつけたり、最悪な場合には不合格になった場合は業績にとってコストのかかるエラーになります。

図 4 は、4 本の前歯セラミック外被冠を示しており、そのうちの 3 本は 30 年間使用されたものです。 クラウンが合わないと、歯茎が後退し、歯茎が黒ずみ腐敗を発生させるのは明らかです。

図 5 新しい修復物

図 5 で示されているのは新しく取り付けたしたクラウンを着けた同じ患者です。 歯茎は非常に健康的で、審美面でも素晴らしい結果が得られています。

Tony Laurie 氏は次のようにまとめます。

「それぞれの技術者が工程の各段階で作業をチェックすることで、私達は技術的に高品質の製品と審美的観点から高品質の製品の両方を実現しています。 Mantis® の使用は、イネーブリングテクノロジであり、技工士全員を満足させています。

「彼らは品質の良し悪しを理解しており、マンティスを使用することによって、その違いを見つけ出すことが可能になっています。」

DentAl Excellence の社歴

DentAL Excellence は、最新のトレーニング施設を持つ質の高い専門的な修復およびインプラント技術の研究所であり、最新の CAD-CAM、レーザー、鋳造、デジタル技術を使って歯科修復物を設計・製作する目的で、 Anthony Laurie 氏によって設立されました。 DentAL Excellence はまた、業界において最高レベルのトレーニングを提供しています。

電子ビーム溶接による正確な 3 次元測定が廃棄物を削減

By | ケーススタディ

GE Druck (GE センシングの一部門) は、航空宇宙センシング器機における品質標準を最大限にする目的で、ヴィジョン・エンジニアリングの光学測定および検査システムを利用しています。

レスターシャー州に拠点を置く GE Druck は、GE センシングの英国部門です。 この現場での主要な製品分野の一つが、航空宇宙産業を含む幅広い分野で使用される圧力センサです。

センサ製品の品質保持

センサ製品は、 0.015 psi 以下から 15,000 psi の範囲までの圧力を測定し、比較的低コストの OEM デバイスから非常に高精度の振動シリコン気圧センサまで多岐にわたります。

計器には、圧力インジケータ、ポータブル校正器、およびヘリコプターや超高速戦闘機などのすべての航空機で航空機のピトー静圧系統を校正するために使用されるエア・データ・テスト・セットなどがあります。

航空データから航空機の燃料システム、および飛行管理からエンジンの監視に至るまで、GE センシングは世界の航空宇宙産業における過酷な地上/飛行テストや飛行中の圧力測定アプリケーションにおいて、大変重要な役割を果たしています。

要求の厳しい顧客は高品質で、計器やセンサが製造工程の各段階で厳しい品質システムに順守して製造されていることを求めています。

これに加えて、GE Druck は製品の品質をさらに向上させるべく、6 シグマ手法を取り入れて生産工程全般で継続的に改善に努めています。

電子ビーム溶接

電子ビーム溶接 (EBW) とは、溶接接合部を加熱するために高エネルギー電子ビームを集束することにより溶接を行う融合接合工程のことです。 電子とは、負の電荷を持つ極めて小さい質量が特徴の原子の素粒子のことです。

電子を光の速度の約 30~70 パーセントに加速すると、金属を溶解できるほどの高エネルギーを発生します。 エネルギーレベル (加速電圧)、電子/秒 (ビーム電流) の数、ビームスポットサイズ(フォーカス)と溶接速度を制御することで、非常に再現性のある溶接を行うことができます。

狭い溶接断面で歪みを低く抑えることで、センサ内に入る熱が少なくなるため、感度の高い計器をダメージから防ぎます。

圧力センサの場合、多くの EB 溶接が製作に取り入れられています (複雑なマルチセンサ航空宇宙製品で最高 15 個)。 更なる作業や費用が発生しないよう、欠陥があったユニットは廃棄することができ、不適格な製品を特定し生産工程から取り除く必要があります。

GE Druck Sensor

図.1.0. これは、レスターシャー州の
GE Druck の現場で
製造された高精度な標準的な
センサです。

作業プログラムは、EBW 工程を通じてを効率を改善させる目的で行われていました。 問題の一つは、溶接断面の許容基準が視覚標準に対して非常に客観的であるため、問題がないと思われていた製品が、破棄処理のコストが最も高い最終検査で時折却下されることでした。

許容範囲の欠陥ガイドライン

英国規格 BS EN 13919-1 は、スピッツ、アンダーカット、過剰溶接材料、ミスアライメント、シンクとして指定された欠陥タイプを分類するガイドラインを提供しています。

規格は、許容範囲の欠陥で許されるサイズのガイダンスも提供していますが、許容できる欠陥サイズは溶接の深さ (0.5 mm 以下) に関係しているため、x、y、x を使って小さな寸法を決定する正確で再現性のある方法が必要でした。 例えば、臨界圧力封印溶接における溶接断面の母材下のシンクの最大許容範囲はたった 0.05mm です。

GE Druck の製品改良マネージャである Steve Broadbridge 氏は、光学および非接触方法による測定を行う前に溶接の欠陥の寸法を正確に測定する方法をいくつか検討しました。

測定システムの要件

測定システムの厳しい要件を満たすため、正確なソリューションとしてヴィジョン・エンジニアリングのホーク非接触測定システムが採用されました。

ホークシステムは、3 次元での正確な測定、反復性、再現性を実現しています。 分類する目的で溶接部分の測定が必要な場合、センサ本体を高精度150mm x 150mm 測定ステージ上に配置し、倍率オプションを使うことで、 X、Y、Z で溶接部分を測定できます。

Hawk Measuring System

マイクロプロセッサが測定値を記録したら、BS EN 13919-1 に従い検査標準と比較されます。

Steve Broadbridge 氏は、標準および電子ビーム溶接の工程を実装することの重要性を以下のように説明しています。

「当社が製造した典型的なセンサ本体は航空宇宙の用途に利用され、当社と顧客の求める厳しい公差を満たさないセンサは、結果として材料と労働力を無駄にすることになります。

「溶接の品質と精度を最大限に高める目的で、当社は X、Y、Z で欠陥の測定を行います。 今日では、個人による溶接の許容について口論の余地はありません。 当社は、客観的解釈から定性的証拠へと進化してきました。」

Steve 氏は、続けて非接触システム利用の重要性をこう説明しています。

「ソリューションを探していた際、当社は非接触システム選択の選択を優先事項として掲げていました。なぜなら接触システムでは測定しようとする欠陥部品のサイズが小さいため、アクセスが困難であったためです。

「ホークの利用により、光学画像で簡単に欠陥部品の輪郭を特定することができ、オペレーターやエンジニアはすべての軸を性正確に測定できることができるようになりました」。

GE Druck は、さらに全産業向けに幅広い計測ソリューションを提供しています。 より早く、より小さく、より正確な計測機器のニーズを満たすため、一歩先を行く新しい技術で、GE Druck は急速に拡大・多様化を遂げています。

そうした取り組みの一環として、計測機器全製品の部品に最高レベルの正確性と品質を確実にもたらすことができる機器に投資しています。

プラスチック自動車部品の迅速な測定

By | ケーススタディ

ヴィジョン・エンジニアリングは、全自動ビデオ エッジ ディテクションと真の光学画像表示の両方を提供する初のユニークな非接触測定システム Hawk® を開発しました。 個々の技術はこれまでにもありましたが、各技術を組み合わせたパッケージは存在しませんでした。

2 つが 1 つに (光学およびビデオ測定)

Hawk non-contact measurement system

ホークは、手動、電動、または全自動モードで作動させることができます。 製品を素早く切り替えるために、手動による操作で測定作業の設定を迅速に行うことができます。 一方大量のスループットの場合は、自動化を利用することで、手動式測定よりも迅速に繰り返し客観的な検査を行うことができます。

この 2 つの方法はまったく異なりますが、部品を自動で検査できない場合、あるいは多様な製品に複数の測定ルーチンが実用的でない場合など、部分的に自動化のメリットを活用できる適用分野も数多くあります。

ホークは両方の技術を一つのシステムで使用することができるため、以前はどちらかの技術だけでは不十分であった分野にも多くの機会をもたらします。 新しいホーク技術が最適となる重要な適用分野の一つに、成形自動車部品検査があります。

製造基準

Hawk non-contact measurement system

自動車部品には、機能、耐久性、美観の面で厳しい品質要件が課せられています。 自動車製造では、以前はスチールやアルミニウムが必要であった箇所に、プラスチック部品が使われるようになってきています。 これは内部トリムに限られたものではなく、機械部品も同様です。

全体の重量を減らし、外観の美しさ向上させるという傾向により、以前では機械加工された金属に関連したものと同様のものが、現在ではプラスチック部品における製造基準にも求められるようになています。

ホークのユニークなメリット

Hawk non-contact measurement system

自動車用形成品は暗色、低コントラストの色で製造される傾向にあり、多くの場合黒色、黒系色または様々なグレー系の色が使われています。 その結果、これらの部品は今日の自動車で利用される様々なカラースキームとうまく調和しています。 このことは自動車の設計者にとっては歓迎すべきことですが、それによって正確な検査や計測がより困難になっているのも事実です。

黒色の低コントラストの背景上で黒色の低コントラストの対象物を測定することは、ほとんどの非接触測定システムでは大変困難なことです。 これこそが、ホークのユニークなメリットが生かされる場面です。

例えば、プジョーの空調ダッシュボードは非常に濃いグレーで成形されています。 このパネルが空調アセンブリにしっかりと適合していないと、ユニットがガラガラと音を立て、ドライバーにとって問題となります。

このパネルは下請業者が量産しているため、いくつかの重要な測定事項を正確に検証する必要があります。 検査の多くは非常に反復的であるため、光学システムを利用しているオペレーターのコスト効率はあまり高くはありません。

黒字に黒のエッジではコントラストが低いため、自動ビデオベースのシステムでは困難に直面することになります。 これを解決するのが、ホークに採用されているアプローチです。

基本的にエッジが明瞭であれば、ビデオ エッジ ディテクション (VED) テクノロジーを使って自動で測定を行うことができます。 こうすることで、検査の大部分を全自動で行うことができ、時間のかかる反復的な作業からオペレーターを開放することができます。

これらが完了した後で特許取得済みの光学表示ヘッドを使って、オペレーターは主観的経験とスキルにより、低コントラストで測定が難しい対象物を手動で測定することができます。 両方の技術の長所を提供するのがこのシステムなのです。

エンジニアによる、エンジニアのための設計

特許ダイナスコープ テクノロジーは、拡張射出瞳表示ヘッドを介してオペレータに明確で、美しい光学画像を提示してくれます。 この画像はデジタル化されていないため、色再現の喪失やコントラストの問題に悩む必要がなくなります。

ビデオベースのシステムでは、自動車成形品で一般的な黒字に黒、白地に白、または透明な低コントラストの対象物を測定することは常に困難です。 人間の脳こそが最も強力な画像処理システムであり、光学的に見えづらい対象物に対する最良の結果は、オペレーターに提示される純粋な光学画像なのです。

全自動式ホークシステムを利用することで、測定の大部分ではオペレーターが複雑な部品のエッジの場所を入力するだけで PC ソフトウェアで制御することができます。

生産環境では、仕様がの数の激増が問題になっています。 今日の現場において、使いやすさは性能と同じく重要です。なぜなら、強力で高性能なシステムも生産スタッフが使いこなせてこそだからです。 この考えが、「エンジニアによる、エンジニアのための設計」であるホーク・シリーズの開発のきっかけでした。

検査サイクル時間の削減と再現性の向上。

ホークは、現場または現場付近で製造工程を実施する専門的ではないマルチ技術者によって使用されることを意図して設計されています。 部品は形成または機械加工ステーションから直接ホークに送られるため、情報が必要となる場所にフィードバックが素早く直接提供されることになります。 これにより、部品が歪んでいたり公差外である場合、直ちに是正措置を取ることができます。

ホークは、手動または全自動で作動するように設定できます。 プジョーの空調パネル成形では、全自動検査設定を使うことで、この初期量産初回テストを厳密に監視し、測定することができます。

手動操作は、熟練したプログラミングの知識を必要とせずにすぐに変化に対応できる点で柔軟性に優れています。 いったん量産が開始されると、これらの検査や測定の多くは完全に自動化することができるため、スループットの改善、検査サイクル時間の短縮、再現性の向上を実現することができます。

自動車に使われる成形品が複雑化し、品質の重要性が高まる中、消費者のニーズや期待はますます高くなっています。 この傾向こそが、正確で使いやすく、大量の見えづらい部品を測定することができる非接触測定システムの必要性を駆り立てたのです。 そこで登場したのがホークです。

GE Druck は、センシング計器の接合部を測定するため、非接触測定システムを利用しています。

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GE Druck (GE センシングの一部門) は、センシング器機における品質基準を最大限に高めるために、ヴィジョン・エンジニアリングの光学測定および検査システムを利用しています。

レスターシャー州に拠点を置く GE Druck は、GE インフラストラクチャ センシングの英国部門です。 同社の主要な製品分野の一つが、ヘルスケア、石油ガス、通信、運輸を含む幅広い分野で使用されるセンサです。

精密圧力センサ

Druck 社の商品名は長年、渡り精密圧力センサと関連テスト/構成計器と関連付けられてきました。

同社の製品群には、 0.015 psi 以下から 15,000 psi までの圧力を測定する比較的低コストの OEM デバイスや、非常に高精度の振動シリコン気圧センサなどがあります。 また、Druck の製品範囲にはヘリコプターや超音速戦闘機の航空機ピトースタティック計器を校正するために使われる航空データ テスト セットが含まれています。

航空データから航空機の燃料システム、および航空管制からエンジンの監視に至るまで、GE インフラストラクチャ センシングは世界の航空宇宙産業の過酷な地上/飛行テストや飛行中の圧力測定アプリケーションにおいて、大変重要な役割を果たしています。

製品には、民事や軍事セクターの固定翼、回転翼航空機用にメーカーや航空会社によって広く使用される圧力センサやテスト機器などがあります。 業界の承認を受けるには、CAA/FAA および最新の RVSM 規格への適合が必要となります。

計器およびセンサ製品は GE Druck のレスターシャー州の工場で製造されており、多数の管理システムに従って製造され、各生産段階で優秀な基準を誇っています。 GE Druck の一部の品質管理手順では、生産のすべての面で高い水準を満が求められます。

ミクロン単位での正確な電子ビーム溶接

GE Druck では、航空宇宙で使用される圧力センサ本体の外部ケーシングの組立など、計器の組立における多くの分野でヴィジョン・エンジニアリングのシステムを利用しています。

航空宇宙用に使用されるセンサは非常に繊細なため、ミクロ単位の精度が必要になります。そのため、外部ケーシングの溶接に電子ビーム溶接工程が使われます。その理由は歪みや収縮を最小限に抑えることができるからです。

電子ビーム溶接とは、毎秒10 万マイル以上で高速電子の流れを加速させ合併させることにより、二つの部品を結合するプロセスのことです。 この溶接方法は、直径 0.2mm の領域に正確にビームを送ることにより、従来の溶接に比べ 5,000 倍の強度を生み出します。

電子放出の速度を制御するフィラメント電流で高い制御を行うことで、再現性が高まり、電子の運動エネルギーを調整する電圧を加速することができます。 2 つの部品を溶接するのに使われる化合物は、通常部品材料自体を再溶解したものです。

簡単な場所ならば工程時間を短縮させ、生産性を向上させることができるものの、この溶接技術によって、技術者は今までアクセスできなかった箇所の溶接を行うことができます。

電子ビーム溶接工程の利点は、以下のとおりです。 深度と寸法の正確な制御、高レベルな再現性、不純物の排除、わずかな歪みと収縮。

最初は、この溶接工程は従来の溶接に比べて、高度で不必要に費用のかさむ代替案に思えるかもしれませんが、多くの利点をもたらすと共に、例えば応力緩和などの他の操作を削減することで生産全体のコストを軽減させます。

リンクスステレオ顕微鏡を使った溶接検査

溶接工程はセンシングプレートを溶接するために使われ、この段階で溶接部分が仕様の基準を満たしていることが重要であり、不一致が生じた場合、追加コストの原因となります。

センサプレートが溶接された後で、センサが完全に機能するようになる前に、センサプレート上の溶接部分はヴィジョン・エンジニアリングのリンクスステレオズーム顕微鏡によって検査されます。

溶込みは 5µm ほどの浅さであるため、高倍率の視野が必要となります。 ここで、センサプレートの溶接部にクラック、スピッツ、ミスアライメントやアンダーカッティングがないか検査されます。

GE Druck にとって、例えばどの溶接が使用不可でどの溶接か再溶接可能であるかを判断するなど、欠陥に関するガイダンスは重要となります。

同社は、ステンレススチールの電子ビーム溶接接合部分で、欠陥に対する品質レベルに関する英国規格 BS EN 13919-1 ガイダンスを満たすことで、これを成し遂げました。

検査工程で欠陥が発見された場合、センサ本体の溶接部分は採用している基準に基づいて分類のために測定されます。

BS EN 13919-1 のガイダンスに従うことで、GE Druck は電子ビーム溶接工程中に発生したわずかな誤りについても、客観的な決定を下すことが出来ます。 例えば、溶込みが 5µm 増加した場合、影響があるかどうかチェックする必要があります。

これは、航空宇宙産業用 (センサなど) の計器の一部を必然的に形成する部品にとって重要になります。 これらの高精度でインテリジェントなセンサにエラーの余地はありません。

ホーク光学測定システムを使って厳しい公差に合わせて測定された溶接の寸法

溶込みと寸法は (センサの種類によって) 異なるため、GE Druck は、X、Y、Z を使った厳しい公差測定を含む要件を満たすと思われる測定オプションのいくつかを検討しました。

製造されるセンサの感度と厳しい公差を考慮し、正確な非接触測定ソリューションを実現するヴィジョン・エンジニアリングのホーク非接触システムが採用されました。

測定に特化した企業である Optimax Imaging and Measurement Limited が、GE Druck に必要とするヴィジョン・エンジニアリングの測定ソリューションを提供しました。

Optimax の取締役であるPeter Clements 氏は、GE Druck の部門管理者である Stephen Broadbridge 氏のニーズを満たすには、ホークシステムが最適なソリューションであると示唆しました。 Stephen Broadbridge 氏は、光学非接触測定方法を購入する前に、溶接の寸法を正確に測定するいくつかの方法を検討しました。

ホークシステムは、3 次元での正確な測定、反復性、再現性を実現しています。 分類する目的で溶接部分の測定が必要な場合、センサ本体を高精度 150mm x 150mm 測定ステージ上に配置し、倍率オプションを使うことで、 X、Y、Z で溶接部分を測定できます。

一旦マイクロプロセッサが測定を記録すると、それらは BS EN 13919-1 に従って、寸法の許容レベルと結果を提供する分析表に入力されます。

技術者がすべての軸を正確に測定できるホーク測定顕微鏡

部門担当者である Stephen Broadbridge 氏はm電子ビーム溶接の規格や工程を実行することの重要性を以下のように説明しています。

「当社部門が製造した典型的なセンサ本体は航空宇宙用途に利用され、当社と顧客の求める厳しい公差を満たさないセンサは、結果として材料と技術者の時間を無駄にしたことになります。

「溶接の品質と精度を最大限高めるために、我々はまず仕上げと寸法に矛盾がないかを確認するためにセンサプレートを検査し、溶接に疑問が残るようであれば、X、Y、Z を使って溶接を測定します。」

Stephen は、続けて非接触システム利用の重要性をこう説明しています。「 ソリューションを探していた際、センサ本体の繊細な性質と厳しい公差から、非接触測定システムを優先的に検討していました。

「ホークなら、光学画像で簡単に溶接の輪郭を探すことができ、技術者はすべての軸を性正確に測定できることが判明しました」。

図.1.0. レスターシャー州の
GE Druck の現場で

GE Druck は、さらに多様な産業向けに幅広い計測ソリューションを提供し続けています。 より早く、より小さく、より正確な計測機器の需要を満たすため、一歩先を行く新しい技術で、GE Druck は各分野のニーズを満たすため急速に拡大・多様化しています。

同社はこうした取り組みの一環として、計測機器製品の大部分を占める部品を最高レベルの正確性と品質を備えたものにするために、機器への投資を行っています。

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Cinch Connectors Ltd は、4 台のリンクスステレオズーム顕微鏡に投資し、発送部門や品質管理部門において様々なコネクタの検査を行っており、優れたビューイング・ヘッドと高品質な光学技術を備えたヴィジョン・エンジニアリングの顕微鏡が Cinch 社で活用されています。

1917 年の創業以来、ノッティンガムシャー(米国イリノイ州)に拠点を置く Cinch Connectors Limited は、航空宇宙·防衛産業への供給に加えて、主に電気通信、輸送用のコネクタを幅広く製造しています。

Cinch Connectors Limited は、コネクタ類に加えて、様々なハーネスを設計・製造し、ファーネルや RS コンポーネンツなどの主要な電子流通業者にエンドユーザー向けの一般的な供給を行っています。

高性能コネクタの手作業による組立

Cinch のコネクタおよびハーネスソリューションは、オーダーメイドで高性能であることから、通常手で組み立てられるため、各部品と組立段階において、欠陥がないかを調べるために手作業による検査が必要になります。

また、注文を受けたコネクタの品質、技術、特性を備えたハイエンド コネクタ (通常は防衛・航空宇宙用) は、バッチごとに 10~20 個しか製造されません。

Fig 1. A range of Cinch connectors
inspected by the Lynx microscope.

コネクタである CIN::APSE には、ソルダレス Z-軸相互接続技術が用いられており、優れた機械的および電子的性能を実現することにより、ユーザーの要件にカスタマイズすることができます。

航空宇宙産業で使用されている CIN::APSE が理想的なソリューションである理由は、低インダクタンスかつ小型であり、衝撃、振動、熱サイクルに非常に優れた耐性を持ちあわせているからです。

MIL-DTL-83513 規格適合に準拠し(QPL) の認定を受けた Cinch の Microminiature Dura-Con ラインは、軍事やハイエンドの商用アプリケーション向けに最も幅広く使われている .050 インチ (1.27mm) ピッチ・コネクタの一つです。

小型かつ軽量なパッケージが必要で、なおかつ極度の振動や衝撃がある状況下において電気的で機械的な統合を装備した信頼性の高い堅牢なコネクタが必要な場合、Dura-Con は理想的です。

Dura-Con システムの心臓部は、 ソケットに嵌めた際に 7 箇所の接合点を実現するワイヤフォーム端子にあります。

検査による不必要な廃棄の防止

CIN::APSE であれ Microminiature Dura-Con コネクタであれ、Cinch の製造では、最高レベルの品質が保たれていることを保証するために 100% の検査が不可欠となります。

例えば、コネクタ本体の一部にはニッケルメッキが施されており、仕上げ段階で欠けていたり傷が付いている場合には、検査が必要になります。

単一コネクタでメッキが不完全なままハーネスの組立が行われた場合、ハーネスは分解が難しいため、部品の全てがムダになり、コストがかさむことになります。

そのため、各部品が製造過程のすべての段階で最高水準を満たしていることを確認し、不必要な廃棄を防止するために、徹底した手作業による検査が不可欠となります。

眼の疲れを引き起こすことなくより高い倍率を実現

コネクタ発送前の商品発送部門における各部品の検査に加え、、Cinch では製造過程全般から最終検査まで顕微鏡による拡大検査を行っています。

多くの組立ではベンチ拡大鏡を活用しているものの、現在の技術ではより小さく、より早く、強力な仕様が求められるため、さらに優れた拡大が必要になっています。

さらに、Cinch では経験豊富な技術者を採用し、部品や組立られたコネクタの検査に長時間を費やしています。

多くの場、この作業には疲労が伴うため、快適性を最大限に高め、精度とスループットを最適化させるために、Cinch はヴィジョン・エンジニアリングのリンクス ステレオ ズーム顕微鏡 4 台に投資しました。

リンクスはより強力な拡大が可能で、ベンチ拡大鏡よりも最高 120 倍の倍率が可能になります。

従来のステレオ顕微鏡とは異なり、リンクスには、DynascopeTM と呼ばれる特許取得済みのビューイングヘッドが採用されています。アイピースに接眼せずに検査を行えるため、オペレーターの精度と生産性だけでなく快適性を向上させることができます。

図.2.0. 経験豊富な技術チームがリンクスの特許取得済みのビューイングヘッドを通して部品の検査を行っている様子。

画像キャプチャ機能を搭載したすぐれた光学ビューイング

部品の優れた光学表示を実現するリンクスのおかげで、ユーザーは長い作動距離とレポート作成用のデジタル画像キャプチャオプションなどの様々な利点を活用し、高解像度でコントラストの高い鮮明な画像で検査を行うことができます。

これによって、以下のような幅広い部品の欠陥検査が可能になります。 端子のウィッキング、はんだ接合部の品質、または組立工程中に起こる損傷。

航空宇宙などの重要なアプリケーションに使用される一部のコネクタでは、顧客に Cinc Connectors Limited の高い標準を満たしたコネクタやハーネスを提供することが不可欠になります。

技術が進化するにつれ、スピードとサイズの両方が重要な要件になります。そこで Cinch Connectors は、急激に変化する市場のニーズに合わせて革新的なソリューションを提供することで、常に顧客の期待を上回ることに成功しています。

同社のそうした技術や (リンクスなどの) 優れた計器への投資から、コネクタの機能、品質、機能性に妥協がないことを確信することができます。