粗さ計 / 形状測定機

広域な「面」を瞬間的に測る ワンショット3D形状測定機 VR-5000

粗さ計 / 形状測定機の商品一覧

ワンショット3D形状測定機 VR シリーズ

VR シリーズ - ワンショット3D形状測定機

ワンショット3D形状測定機「VRシリーズ」は、必要な機能を高いレベルでまとめた3次元形状測定機です。非接触で広範囲を測定することができ、多くの自動化・最適化機能により、人によってバラつかない3D形状測定を高精度で実現します。対象物の凹凸を点ではなく「面」で捉えるので、広範囲の立体形状を一瞬で測定でき、測りたいポイントも確実に測定できます。また、対象物の大きさを自動で認識し測定を実行するので、対象物の置き方は気にしなくても問題ありません。さらに、明るさやピント位置も自動で最適化。人による設定ミスを防ぎます。これらの機能により、測定に不慣れな方でも正確な3D形状測定が可能です。

非接触で広範囲を測定

非接触で、200mm×100mm×50mmという広範囲の立体形状が測れます。高さのある鋳造品や微細なネジ、電子部品から、実装基板まで、幅広い測定業務に活用できます。また、ステージ上の複数の対象を1度の操作で測定可能。パレットに並べた製品や等間隔に並んだピン、穴なども測定できるので、作業自体の効率化だけでなく業務時間をより生産性の高い仕事に転換することができます。さらに、高い測定精度を実現するために、ステージ部には超高精度リニアスケールや独自センサを搭載しています。温度変化やワーク荷重による傾き、連結測定時の微妙なズレなど、さまざまな環境要因をすべて排除し、誰がいつ使っても一定の測定品質を維持します。

「面」全体の形状を1秒で測定し可視化

最速1秒で対象物全体の凹凸状況をスキャンします。この圧倒的なスピードは、大幅なN増しや業務時間の短縮を実現します。これにより測定品質の向上、検査要員から生産要員への転換、増産の後押しなどにつながります。試作品の評価や出荷前の検査など、速さがあらゆる測定業務を改善します。
また、バリなどの微細形状、表面粗さも測ることができます。そして、対象物の高さ情報を色で表現・可視化することができるため、目に見えない微細なうねりや加工時の偏りも把握することができます。
「VRシリーズ」なら、従来の接触式測定機では見落としがちだった面全体の形状を視覚的に捉えることができるので、正確で迅速な問題解決を可能にします。

所要時間 レンズマウント

粗さ計 / 形状測定機とは

粗さ計とは

粗さ計とは、加工面の状態(滑らかさや凹凸)を測定する測定機です。測定結果から得られた粗さ曲線を基に、カットオフ値など数値化した各種指標を用いて加工面の指示や評価を行います。

形状測定機とは

形状測定機とは、部品の形状をデータ上で立体的にとらえてさまざまな測定を行う測定機です。形状測定機による測定点の情報は、三次元の座標(X、Y、Z)として記録されます。その座標情報を組み合わせることで、二次元または三次元の幾何学要素を作成します。

どちらにも据置型やハンディ型といった設置方法による分類や、門型、多関節アーム型といった外観による分類、接触式や非接触式といった測定方法による分類など、測定機のタイプや測定方法などにより呼称や分類方法が異なります。

粗さ計 / 形状測定機のメリット

粗さ計のメリット:測定方法が接触式や光学式など多様

粗さ計は「表面性状測定機」ともいわれ、測定方法は接触式や光学式などさまざまな原理があります。それぞれの原理には長所と短所があります。なかでも、接触式または触針式といわれる粗さ計は、さまざまな分野で多く用いられています。

接触式の粗さ計は、大きくてこ式とばね式にわかれており、表面の凹凸をなぞったときの触針の動きで粗さを測定します。一般的な触針式の粗さ計はテコ式で、触針の動きを差動変圧器(LVDT)で検出します。てこ式は、ばね式に比べてコストや設計、製造の容易さ、さらに小型化しやすいなどの長所があります。このため、ハンディ型の粗さ計にも利用されています。
一方ばね式は、板ばねやコイルばねで触針を支え、触針の動きは触針を囲むように取り付けられたLVDTで検出します。ばね式の利点は、ばねの強さを変えることで測定圧をコントロールできるところにあります。たとえば、測定速度を速くしたい場合は、ばねを強くすると触針の飛び跳ねを防ぐことができます。また、対象物が柔らかい場合は、ばねを弱くし、測定圧による対象物の変形を防ぐことができます。このため、てこ式に比べて高い測定精度が得られます。

形状測定機のメリット1:微細な輪郭形状も測定可能

形状測定機は、対象物の表面をなぞることで、その輪郭形状を測定し記録する測定機です。表面粗さを測定できるものもあり、CNC制御の機種では、角度や円弧の半径、段差、ねじのピッチなどの測定が可能です。また、ねじ山の形状やミクロン単位の薄膜など、微細な形状の測定にも適しています。

形状測定機は「輪郭形状測定機」ともいわれます。接触式と非接触式があります。接触式はスタイラスとよばれる触針で対象物表面をなぞり、その動きを記録、解析します。上下に動くスタイラスと水平方向に移動する検出器で構成されており、測定時はスタイラスが円弧運動するため、これによる誤差を補正することで正確な測定を可能にしています。
一方、非接触式では対象物表面にレーザー光などの光を照射し、その反射光を捉えて表面形状を測定します。接触圧による対象物の変形がなく、測定操作が容易である点が長所です。しかし、非接触式は、対象物表面の材質や性状によって反射光の強さや角度などが変わるため、一般には接触式が多く用いられています。

形状測定機のメリット2:線や点ではなく面での測定ができる

従来、形状測定には接触式が多く用いられてきました。しかし、近年では光切断法や歪みのないレンズの搭載、さらに投光パターンの開発などにより非接触式の課題を克服した非接触式の形状測定機が用いられるようになっています。

非接触式の形状測定機は、接触式の粗さ計や形状測定機と異なり、測定面全体に光を照射し反射光で形状を測定します。このため、点や線ではなく面での測定が可能です。また、奥行きの測定も可能であり三次元測定を実現しています。また、接触式の測定機では必要だった対象物の位置合わせも不要です。
これらの機能は、接触式測定機では不可能な、たとえば最高点と最低点の算出や複雑な凹凸のある実装基板などの測定を可能にしています。さらに、三次元測定においても門型三次元測定機では手間のかかる幾何公差などの複雑な測定も、面で形状をとらえるので手軽な操作で実現できます。

粗さ計 / 形状測定機の導入事例

自動車業界

ステアリング部品の摺動面のRa(算術平均粗さ)/Rz(最大高さ)を測定します。摺動面の平滑性をRaで、引っかかりの有無をRzで確認することができます。Raだけでは1箇所だけ飛び出たポイントなどを見落とすので、併用することが重要です。また、金属加工面の加工法による違いによる表面性状の変化を比較。Sa(算術平均高さ)/Sz(最大高さ)では仕上がりの状況を、Str(表面性状のアスペクト比)では加工跡がどのように外観に現れているかを見ることができます。
「VRシリーズ」は、「面」の3Dデータを最速1秒で取得。各種粗さパラメータを同時に算出可能。これらのメリットにより、測定効率が大幅に向上しました。

電機・電子業界

回路基板の銅薄膜のSa(算術平均高さ)の値は、電子部品をはんだ付けする際の、はんだの広がりに大きな影響を与えます。Saが粗いという値を示していると、はんだが広い範囲に広がりやすくなります。はんだの広がりが大きくなると、リークを引き起こす可能性が高くなります。そこで、線から面へと評価範囲を広げることで、より確実な判断が可能になりました。また、処理条件を変えた銅のエッチング後のSdr(界面の展開面積比)とSa(算術平均高さ)を測定。腐食後の銅めっき表面の表面積や全体的な粗さを把握することで、はんだ付けなどの品質への影響を知ることができます。
「VRシリーズ」なら、線から面へ評価範囲を広げることが可能。面全体の粗さはもちろん、表面積も評価できるようになりました。

化学・素材業界

フィルムの品質管理では、粗さの数値管理が有効です。フィルムの粗さはSa(算術平均高さ)、Sz(最大高さ)を測定します。「VRシリーズ」は、線ではなく面で測定するので見落としが減り、多層フィルムの品質安定化や、光沢の管理などが可能になりました。また、非接触で測定できるので、形状にも影響を与えません。さらに、紙表面の平滑性はSaで測定。Ra(算術平均粗さ)での測定に対し、面全体で捉えるので、確実な評価が可能になりました。
このように、製品の面全体が品質を問われる場合は、面での評価が有効です。「VRシリーズ」は面全体の品質を粗さで定量化できるため、より確実な品質管理が実現しました。

反りの測定方法と効率化

プレス加工のなかでも条件出しの難易度が高い「絞り加工」。機械的応力によって材料に意図しない変形が生じることがあり、反りなどの形状不良の発生には注意が必要です。
「VRシリーズ」なら、ステージ上に対象物を置いてスキャンするだけで3D形状が測定できます。位置決めは不要です。対象物を面で測定し、全体の高さは色分け表示で可視化します。また、任意の箇所のプロファイル測定も可能なため、形状不良箇所とその詳しい数値を把握することができます。これにより、型や成形条件など不良原因の特定や調整もスムーズに行えるようになりました。さらに、反りを許容値(公差)の数値管理や傾向分析も実現しました。

ボルトやねじの首下を測定する

ねじやボルトの首下は、表面の凹凸をなくすことで疲労強度の向上を図ることができるため、重要な測定ポイントです。
「VRシリーズ」は、測定アルゴリズムとハードウェアを全面的に見直し、最速1秒というスピードを実現。一瞬で面全体の情報をスキャンします。ねじの首下Rやねじ山のピッチなど、狙ったポイントも自由に測定でき、人による測定値のバラつきもありません。試作品の評価や出荷前の検査など、あらゆる測定業務を改善が可能になりました。そして、これら測定作業効率の向上により、大幅なN増しや業務時間の短縮が可能となり、検査要員から生産要員への転換、増産の後押しなどが実現しました。

コプラナリティ検査の課題を解決

一般的な測定器具や顕微鏡では、コプラナリティを測定・検査するには多くの手間や時間を要するほか、測定値のバラつきが発生するという大きな課題がありました。また、接触式の測定器具では、小型化する電子デバイスの測定への対応が困難であるほか、測定時に対象物が破損してしまう懸念もありました。
「VRシリーズ」は、対象物をステージ上に置くだけ。自動でステージ移動して位置を合わせて形状を瞬時にスキャンすることができます。これにより、測定箇所の違いなどによる測定値のバラつきがなくなりました。また、適切な治具を選んで固定するなどの事前設定なく、複数のピンやリード、はんだボールのコプラナリティや形状を一括で測定できるため、測定にかかる時間を飛躍的に短縮することができます。

粗さ計 / 形状測定機に関するよくあるご質問

たとえば、輪郭形状測定機は高精度ですが、線や点で測定するため面全体の正確な測定は困難です。また、顕微鏡は視野が狭いため、面全体の凹凸状況の測定には時間がかかります。
「VRシリーズ」なら、一瞬で対象物全体の凹凸状況をスキャンします。200mm×100mm×50mmという広い領域を面で測定するので、うねりの最高点・最低点の正確な計測や可視化が可能です。また、測りたいポイントを確実に捉えるので、指定したエリアにおける平均高さが簡単に測定でき、比較評価もできます。もちろん、大きな対象物のうねりや平坦度も、一瞬で正確に測定可能。「VRシリーズ」は、輪郭形状測定機と顕微鏡はもちろん、三次元測定機としての機能も兼ね備えた3D形状測定機です。
輪郭形状測定機や3次元測定機、デジタイザは、点や線で測定します。したがって、狙ったポイントを測定するには設定に時間がかかります。また、最低点を求める場合などは、何度も測定して最も低い点を探す必要があります。
「VRシリーズ」は、ステージに置いた対象物の面を約1秒で測定することができます。面で測定するので、狙ったポイントの指定も簡単です。たとえば最低点を求める場合は、測定面上で最も低い点を見つけ出し、そこを通る直線を引いて測定したいポイントを見つけ出すことができます。さらに非接触の測定でありながら、測定精度は0.1μmと高精度です。「VRシリーズ」は、輪郭形状測定機や三次元測定機の測定精度と、デジタイザのスピードを兼ね備えた3D形状測定機です。
「三次元測定機の導入を検討しているが、本体価格や設置費用が高い」。「輪郭形状測定機の導入を検討しているが使いこなせるかが不安」といったお困りごとも、「VRシリーズ」なら簡単に解決できます。
「VRシリーズ」は、輪郭形状測定機や顕微鏡、三次元測定機、デジタイザの欠点を克服し、その機能のすべてを備えた形状測定機です。1台で、3Dデータの取得から表面積や表面粗さまで測定できます。また、測定室が要らないので、測りたい場所で測りたいものを測ることができます。面倒な位置合わせや熟練の操作は不要で、繰り返し精度は非接触でありながら.01μm。豊富な測定メニューは、測定に不慣れな方でも高精度な三次元測定が可能です。

粗さ計 / 形状測定機をもっと知る

表面粗さの定義・関連用語から、RaやRzなどの粗さパラメータ、測定器の長所短所まで、「粗さ」について丸ごと学べます。

形状や平面度、表面粗さの測定に関する情報を集めました。レーザー顕微鏡の原理や三次元測定機の使い方も掲載。

粗さ計 / 形状測定機の種類と特徴

粗さ計の種類と特徴

接触式

検出器の先端の触針で対象物の表面をなぞり、触針の上下運動を電気的に検出。得られた電気信号を基に、表面粗さや輪郭形状など数値化したデータで粗さを評価します。

非接触式

対象物にレーザー光などの光を当て、その反射光で表面粗さなど数値化したデータで粗さを評価します。

ハンディ型

測定の原理は接触式と同じですが、手に持って使用できます。測定の機能や精度には制限がありますが、手軽に持ち運べます。

形状測定機の種類と特徴

接触式

ステージ上の対象物に接触子を当て、輪郭形状を高精度に測定できる測定機です。

非接触式

対象物にレーザー光などの光を当て、その反射光で輪郭形状を高精度に測定できる測定機です。

多関節アーム型

測定原理は非接触式の形状測定機と同じですが、測定するレーザー光などの光は、アームの先端部に取り付けた装置から照射します。アーム部は多関節構造なので、大きな測定空間が特徴です。また可搬性に優れ、複雑な対象物の奥まった部分まで測定することができます。

門型

ステージ上の対象物に接触子を当て、三次元の座標を取得し、対象物の寸法・位置関係・輪郭形状・幾何公差などを測定できる測定機です。最も高精度に測定できますが、設置には基準温度に設定した測定室が必要で、操作には高い知識と熟練が必要です。

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