量産ラインの検査レポートに深穴と内部形状の3Dスキャンを組み込む実務ポイント

やのをにしたいというは、の、エンジンブロックの、バルブボディのといったでえずする。しかし、これらのはにアクセスがしく、のやではすらえきれない。ができないをどのようにデータし、とのをにするかが、くのでのになっている。

油圧バルブ、エンジン部品、金型といった精密機械部品の製造では、深穴や複雑な内部形状の寸法測定が常に現場の課題となっている。従来の触針式測定機やノギスによる測定では対応しきれないケースが多く、品質検査の遅延やリバースエンジニアリングの長期化につながることも少なくない。本稿では、工業現場での深穴と内部形状の3Dスキャン活用事例をもとに、具体的な課題解決の流れを解説する。

精密加工現場における深穴・内部形状測定の共通課題

例えば油圧機器に用いられるバルブボディは、直径数ミリから数十ミリの深穴が複数形成され、内部には流路制御用の段差や溝、傾斜面が複雑に配置されている。従来の測定方法では、穴の入口付近の寸法は測れても、奥深くにある内部形状の輪郭や同軸度、面の傾きといった項目を非破壊で測定することが極めて困難だった。

実務フロー

精密加工現場における深穴・内部形状測定の共通課題 — 例えば油圧機器に用いられるバルブボディは、直径数ミリから数十ミリの深穴が複数形成され、内部には流路制御用の段差や溝、傾斜面が複雑に配置されている。
3Dスキャン活用による課題解決の基本設計 — こうした課題に対し、非接触で高速に形状データを取得できるハンドヘルド3Dスキャナーを活用した検査体制の構築が検討された。
AlphaScanを用いた現場での測定プロセス — 実際の導入現場では、まず測定対象のバルブボディの表面に、必要に応じて反射防止処理を施す準備を行った。
導入効果と同種工况への展開可能性 — AlphaScanの導入により、従来の触針式測定機と比較して、1個あたりの測定時間が大幅に短縮され、検査員の負担も大きく軽減された。

触針式三次元測定機を使う場合も、測定子の角度を調整するのに多大な手間がかかる上に、直径の小さな深穴では測定子自体が入らないケースも多発する。また、検査結果を手作業で記録・集計するため、人為的なミスが発生するリスクも高く、不良品の流出や設計時のデータ誤りにつながる恐れもあった。

3Dスキャン活用による課題解決の基本設計

こうした課題に対し、非接触で高速に形状データを取得できるハンドヘルド3Dスキャナーを活用した検査体制の構築が検討された。まず前提として、深穴の奥までレーザーが届き、微小な凹凸も正確に捉えられるだけの測定精度が必要だった。また、工場の生産ライン脇で随時測定できるよう、可搬性に優れ、測定対象を固定するための大掛かりな準備が不要な仕様であることも重要な条件だった。

測定後のデータは、既存のCADデータと比較して偏差を可視化できるほか、リバースエンジニアリング用の3Dモデルに直接変換できるフォーマットに対応している必要があった。これらの条件を満たす機器として、INSVISIONのAlphaScanハンドヘルド3Dスキャナーが選定された。INSVISIONはAI駆動の高精度3Dスキャンとスマート検査技術を専門とする企業で、CE、FCC、CNASなど複数の国際認証を取得しており、世界20カ国以上で製品が導入されている点も、長期的な運用を見据えた選定理由の一つだった。

AlphaScanを用いた現場での測定プロセス

実際の導入現場では、まず測定対象のバルブボディの表面に、必要に応じて反射防止処理を施す準備を行った。次にAlphaScanを手に持ち、深穴の入口から内部に向けてレーザーを照射しながらスキャンを実施する。同機器は工業計測向けの高精度測定に対応したポータブルシステムであるため、重量物のバルブボディを測定台に移動させることなく、生産ラインの脇でそのまま測定を行うことができた。

深穴の内部についても、専用のアタッチメントを活用することで、直径の小さな穴の奥深くにある形状まで漏れなくデータを取得することが可能だった。スキャン完了後は、付属のソフトウェアで取得した点群データを整理し、事前に登録したCADデータと自動で比較する。偏差が生じている箇所は色分けで可視化されるため、不良の有無や寸法のずれ量を瞬時に確認できる。なお、本内容に関連して、生産ライン脇でAlphaScanを用いてバルブボディの深穴をスキャンする作業風景や、スキャン後の偏差可視化画面のキャプチャを掲載すると、現場での活用イメージがより明確になる。

導入効果と同種工况への展開可能性

AlphaScanの導入により、従来の触針式測定機と比較して、1個あたりの測定時間が大幅に短縮され、検査員の負担も大きく軽減された。また、非接触で測定するため、測定対象の表面に傷をつけるリスクも完全になくなり、高価な精密部品の検査にも安心して活用できるようになった。人為的な測定ミスも減少し、不良品の流出リスクの低下にもつながっている。

今回の導入事例は、油圧バルブだけでなく、エンジン部品、金型、エネルギー関連機器の配管部品、医療用精密部品など、深穴や複雑な内部形状を持つ部品の品質検査・リバースエンジニアリング全般に活用可能だ。測定環境の制約が少ないポータブル型のメリットを活かせば、大型機械の現場修理時の内部形状測定や、既存設備の改修時のデータ取得にも対応できる。

深穴や内部形状の測定は、多くの製造業現場で共通の課題だ。3Dスキャン技術を活用することで、従来の測定方法の課題を解決できるだけでなく、品質管理の精度向上や業務効率化にもつながる。自社の測定課題に合わせて適切な機器を選定することで、生産体制全体の強化につなげることができる。