外観検査と照明 ~精度と質を向上させるコンテックの取り組み~

  • 2024/06/07 更新
外観検査と照明 ~精度と質を向上させるコンテックの取り組み~

見逃しそうな細かい傷の抽出も、メーカーからの多岐にわたる良否判定基準にも柔軟に対応できる、豊富な実績と高い精度の外観検査はコンテックへお任せください。
東京・埼玉・神奈川・千葉を含む首都圏近郊に位置する株式会社コンテックは、電子機器・計測機器・精密機器などの出荷検査をはじめ、校正・修理・点検を通して蓄積されたノウハウや高い技能に加え、「外観検査」の精度と質をさらに高めるための取り組みとして「照明」などの検査環境設備や、目視の際の「周辺視」の活用を積極的に導入しています。
本ページでは弊社の「外観検査」への取り組みと、検査事例をご紹介しますので、丁寧で正確な外観検査をご要望の方は、お電話・お問い合わせフォームからお気軽にお問い合わせください。

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外観検査とは

工業製品における品質管理のプロセスで重要なポジションを占めるのが「外観検査」です。
「外観検査」とは工業製品や部品の検査方法のひとつであり、文字通り見た目で判断できる判定を行ないます。人の目により製品の損傷や変形などを検査する「目視検査」と、測定器の使用により製品が規格通りの寸法に仕上がっているかを測る「寸法検査」などがあり、それらの検査を通じて製品の品質を一定に保ちます。

外観検査作業

「外観検査」では製品の外観から判別できる不具合・欠陥を詳細にチェックし、製品であれば「適合」または「不適合」、ロットであれば「合格」または「不合格」で判定し適切に排除することで、取引先や市場への不具合品の流出を防ぎ、企業の信頼と製品の品質の向上に大きな役割を果たします。また、不具合品の抽出結果から製造過程での原因を突き止め、製造工程の改善へと役立てることも可能なため、外観検査から得られる情報はとても有用です。
現在では撮像したデータから製品の良否判定を自動で行なうシステムも普及しつつあります。しかし、判定基準に曖昧さを含んだり判定項目が多岐にわたる場合においては、まだまだ人の目や手による検査に軍配が上がるケースもあります。このような状況で外観検査装置が正しい判定を下すには、より多くの多種多様で正確な良否サンプルの準備が必要となり、その他にも判定基準変更に伴うプログラム変更に加え、機械設備などの初期費用や保守などが必須となります。そのため取り扱う製品の性質やロット数によっては、説明や伝達によりその判定基準の多様さや曖昧さを即座に理解する柔軟な思考を持つ「人」ならではの検査にその優位性があらわれます。
目視検査による外観的不良の主な検出項目としては、「製品や部品内への異物の混入」「汚れ」「変色」「キズ」「変形」「錆」などの欠陥が挙げられ、状態に応じ標準サンプル品との比較により良否判定を行ないます。人による検査としては「視覚」で得た情報で判定する「目視検査」の他に、「聴覚」「触覚」「嗅覚」「味覚」など人の五感を使って行う「官能検査」があり、特に指先の感触や触覚は、製品や部品の外観・形状を検査するうえで視覚に次ぐ重要な情報源です。この他に寸法検査による長さの計測などがあり、総合的に製品や部品に定められた規格を満たしているかが判定されます。

外観検査への取り組み

弊社で実施している、「外観検査」の精度と質を向上させるための取り組みをご紹介いたします。

照明と検査環境の重要性

照明の画像

外観検査における目視検査において視覚情報の質を左右する重要な要素は「光」です。人の目が像を捉えるためには光が物質に反射することが必須ですが、そのような難しい話を持ち出すまでもなく、物をよく見ようとする時に明るいところに移動したり、懐中電灯(今だとスマホのライトでしょうか)で強く照らしたりといったことを皆さんも無意識に行っていると思います。しかし、この明るさも検査をする対象物の大きさ・範囲によって適切な強さがあり、ただ強い照明を用意すれば良いわけではありません。検査の精度や質を高く保つには、検査品ごとに最適な検査環境を整えることが最低限のスタートラインだと弊社では考えております。
手元の明るさ以外にも部屋全体の照明との光量バランスも重要となります。一般的には指先でつまむような小さな製品や小さな箇所の目視検査には強い光源をスポット的に照射することでより対象物表面の凹凸などが浮き彫りとなり、小さなキズなどの不具合にも対応しやすくなります。その際、手元とは反対に部屋(検査場所)全体の照明は暗めにすることで手元の光源を邪魔することなく神経を対象物一点に集中させる効果にもつながります。それとは対照的に手のひら全体に乗る程度の大きさの製品や比較的広い範囲の目視検査には、手元の光源と部屋全体の照明の光量差をあまり大きくしないことで、広い範囲全体に光源が当たったり、多方向から光が当たることで全体が見やすくなるなどの効果が見込めます。これらの光量バランスは製品のサイズや形状に左右されるため一概には言えませんが、弊社では培ってきた経験とノウハウを活かすことにより最適な環境づくりに役立てております。
他にも、人の集中力をいかに途切れさせることなく高い質を維持するかの環境整備として、作業机の高さ、光源の位置や角度、体勢を大きく変えることなく製品のピックアップができる周辺配置などに始まり、製品の特性や納められているパレットなどの収納容器によって立ったままの姿勢と椅子への着席を使い分けたりします。また、作業効率を考えた場合にはスピードを第一に考えてしまいがちですが、作業中に適切な休憩や体のストレッチなどを取り入れることは、検査員の疲労軽減と集中力の維持にもつながり、検査ミスの抑制に有効と思われます。市場への不良品流出が発生してしまった場合の対処や企業の信用失墜を考えると、リスク管理の観点からも弊社では適切な運用方法として位置付けています。

外観検査における”周辺視”の活用

人は普段、物をよく見ようとする時には焦点の合う狭い範囲の「中心視」を使用し、それより周りの「周辺視」では焦点を合わせずに視野全体を見ています。弊社では、この「周辺視」を目視検査に取り入れることで、作業の効率化を図っています。

周辺視のイメージ

従来通りの検査概念では、例えばひとつの面を目視する時には端から端へと順に、「中心視」で焦点の合う狭い範囲を徐々に移動させていき検査を完了します。その際も「キズ」であれば「キズの有無」、「変色」であれば「変色の有無」…と、数ある不具合項目の全てに見逃しがないかをチェックしていくのが一般的なイメージかと思います。
これに対し「周辺視」を適応させた検査では、ひとつの面全体を一度に視野に捉えて良否判定を瞬時に行ないます。人には意識していなくとも、服についた汚れやカーペットの染みなど、そこに無いはずの異物や異変に気付く機能が備わっています。例えば、同じ漢字がびっしり並んだ中のひとつだけ違う漢字を見つけるクイズに挑戦する際、文字をひとつずつ読んで判別するのではなく、紙面や画面全体を一度に視野に捉えて違和感のある場所を特定した経験はありませんか?この誰もが持つ脳の働きを目視検査に活かすことで、検査員は「キズ」や「変色」といった特定の不具合ではなく、「良品」にはない”違和感”を検出することに集中し、何か違和感があればその箇所を「中心視」で重点的に観察することで、効率よく「不具合」を検出することが可能となるため、弊社では検査品のサイズや検査項目により、積極的に「周辺視」を活用しております。

外観検査の事例

弊社で取り扱い実績のある製品や部品の中から、外観検査の事例をいくつかピックアップしてご紹介いたします。

プラスチック部品

日常的に目にする機会も多く身の回りにあふれているプラスチックは、樹脂を金型に流しこむことで成型し、その形状が完成します。そしてプラスチック部品における不具合は成型時と成形後に発生するものがあり、それぞれの特徴があらわれます。詳しくはこのあとの不具合種別ごとの例を参照ください。

プラスチックの柔軟性や加工性は最大の利点であるとともに、キズや変形などの発生しやすさにもつながり、その性質上成型時の不具合をゼロにすることは難しく、いかに歩留まりを高く保つかがメーカーにとっての永遠の課題といえます。そのためにも、不具合の有無を機械的に0か100かで判定することなく、メーカーが示した良否サンプルや箇所ごとの判定基準に沿って適宜対応できるかが鍵となります。このあたりはメーカーや製造現場との密接なコミュニケーションにより、企業側が考える良否基準をアップデートし、検査内容に即座に反映できることが、経験を積んだベテラン検査員による製品出荷検査の最大の利点といえます。

プラスチック部品:パーツ単体の場合

以下にプラスチック部品の不具合や不良の種類を「外的要因」と「成形不良」に分けて分類し、その抽出に適した注意点や対処などを解説いたします。

外的要因①:汚れ

成型時の剥離剤の残留から、製品移動時の付着まで原因は様々ですが、検査面を光源で反射させることで凹凸の差が強調されたり、反射具合による質感の差を正確に捉えることで判別します。拭き取りによる除去が可能な場合はクリーニングを実施するケースもあります。

外的要因➁:変色

プラスチックは時間の経過とともに変色などの劣化が生じやすい材質ですが、温度や湿度などの保管環境によっても劣化の可能性は高まります。汚れなどの付着物とは異なり凹凸の差は無いため、光の反射は使わず色合いが鮮明に見える角度で目視します。部分的な色の違いは判別しやすいですが、全体的な変色が予想される場合、変色の度合いやサイズなどを良否サンプルと比較することで判定します。

外的要因➂:打痕

成型後の解放時の工程から運搬時の外的衝撃まで様々な要因でついた打ち傷です。こちらもキズの一種のため、判定方法や基準はキズと同様となります。

外的要因④:欠け

衝撃などが原因で製品の一部が欠けて破損・欠損している不具合です。主に突起した形状で他の部分と比較して”細い””薄い”などの場合に発生しやすく、ある程度予測をして重点的にチェックすることで、目視で判別しづらい小さな欠損の場合でも見逃しを防ぎます。

外的要因⑤:変形

外的衝撃や圧力をはじめ、変色同様に材質の劣化でも変形は起こりえます。良品サンプルとの誤差により判別しますが、完成品として組み立てた際に部品同士が結合する箇所などは、他の箇所に比べ誤差の許容範囲が狭く、より精度の高い判定が求められます。対照的に、結合箇所以外では判定基準が緩くなる場合もあり、検査品の完成状態やその構成上の役割を理解したうえで、メーカーの基準に則した判定が求められます。

外的要因⑥:キズ

プラスチックの表面硬度はあまり高いとはいえないため、接触によるキズは大小問わず発生する可能性があります。キズの発見自体は、検査面を光源で反射させることで凹凸の差がハッキリ出るためそれほど難易度は高くありません。しかし、キズは材質的な宿命ともいえる不具合のため、各メーカーごとに良否サンプルを独自に用意し「ここまでなら大丈夫」という線引きがされているケースが多く見受けられます。キズの形状は多岐にわたり、キズの大きさ、深さ、キズの数などに加え、印字面とそれ以外とで判定基準が変わることもあり、線キズであればその長さも考慮の対象となるため、いかに適切にその基準通りに判定を行なうかが重要となります。

その他の外的要因(クラック/亀裂/損傷)

1~6以外の不具合事象としては、形状的に応力が集中しやすい箇所に衝撃や圧力が加わることによる外的要因の他、成型時の不具合により本来の強度や密度を満たしていない場合にも亀裂や破損などが起こりえます。表層への露呈があればキズと同様のチェックで発見できますが、表層に現れない潜在的な不具合の場合は、メーカーや製造現場との情報交換により、発生確率の高い箇所において、指先で軽くつまむなどの応力をかけることにより不良品を抽出することもあります。

成形不良①:バリ

金型同士の合わせ面に生じる隙間などから樹脂が溢れる不具合です。成形品の形状から本来は不要なプラスチックがはみ出しているため、そのままでは部品の組立て時に支障が出たり、途中でとれたバリが製品内部に残るなどの製造上の不備につながります。軽微なものであれば手袋を着用した指先でこすり落とすことで良品状態に修正することも可能ですが、厚みや大きさによってはヤスリなどの工具を使用して修正に臨むこともあります。バリの状態から成形品に求められる規格精度、メーカーからの要望に適した方法で処理いたします。

成形不良➁:ガス・空気が原因の不具合

プラスチック成型時には金型に均一に樹脂が充填されることが理想ですが、金型にもともと存在した空気や樹脂内から発生するガスを金型から適切に排気できなかった場合に起こる現象として、例えば厚みのある部分と薄い部分とで充填速度に差が生じることがあります。その結果として末端まで樹脂が十分に行き渡らない状態で欠けたまま形成されてしまう「充填不良(ショートショット)」や、金型内に空気が溜まり、圧縮され自己発熱し燃焼する「ガス焼け」の他に、ガスが成形品の内側に留まってしまい成形後に表面が風船の様にふくれ出る「ふくれ」などの不具合が発生します。その他、ガス・空気が関係する不具合には成型品表面と内部中心とで生じる成形冷却の遅れが原因で発生する「気泡(ボイド)」があります。

検査時にはそれぞれの特徴と照らし合わせて判別することとなり、例えば欠けた断面が応力による断裂特有の鋭利でザラついた質感か、それとも形状はいびつだが他の成型品表面と変わらない質感をしているかで、カケ(欠損)かショート(充填補充)かを判定します。

プラスチック部品:完成パーツの場合

上記で記載した単体パーツの検査例以外に挙げられる、複数パーツが組み合わされ完成した部品に対してのチェック項目をご紹介いたします。

合わせ目

組み上げられた完成パーツにはパーツ同士の合わせ目ができます。パーツ単体では許容範囲内のわずかな反りや変形も、組み合わせるパーツとの相性によっては完成時に許容値を超える隙間や段差となって現れます。また、パーツ同士の固定に使用した接着剤のはみ出しなど、程度により可能であれば除去いたします。

異物

製品や部品内への異物の混入などを確認いたします。プラスチック成型品はバリ取りや付着物除去の工程で球状や円柱状の小さな樹脂を研磨に使用することがあり、作業後にはエアブローなどで徹底的に除去されますが、成形品の形状や帯電(静電気)具合によっては製品内に残留することがあります。外観より異物の確認が可能な場合はエアブローでの除去を試みますが、製品の形状により除去が困難であったり、内部から”カラカラ”といった「異音」がするが外側からの視認ができない場合などは、メーカー側に即座に報告し判断を仰ぐ形となります。

プリント基板

基板の画像

プリント基板とは、絶縁性の板材に導電性の金属を回路状に形成した「プリント配線板」と、IC機器部品や抵抗器などの電子部品がはんだ付けによって実装された「プリント回路板」の総称です。プリント基板の目視検査は「プリント配線板」製造後や、「プリント回路板」として電子部品の実装後に実施されます。

プリント基板製造時に発生する不具合の種類は多岐にわたるうえに、入り組んだ複雑な形状の実装面を何度も角度を変えつつ目視する必要があります。そのため、プリント基板を人の目により不具合や不良を確認する目視検査は、機械化が進む現在においても欠かすことのできない検査方法です。弊社ではベテラン検査員による丁寧な良否判定により、お預かりした製品の品質を損なうことなく高い信頼性を維持するお手伝いをさせていただきます。

プリント基板:はんだが原因の不良

プリント基板の不具合として、実装位置ズレや断線などを確認します。目視で確認できる不良としては、はんだに起因する事例が種類ともに多く見受けられます。

はんだ付けは、母材より低い温度で溶けはじめる「はんだ」を、適切に温度管理されたはんだごてにより、母材を溶かすことなく接合する方法です。はんだ付けにおいて正しく温度管理されたはんだごての使用は基本中の基本であることからも、「温度」と「熱の伝導」がいかに重要事項であるかが伺えます。はんだ不良の発現の仕方・種類は様々ですが、この「温度」と「熱の伝導」が関与するものが多く、例えば部品の浮きはパッドの加熱不良の可能性が考えられます。

また、はんだが適切な量を超えて多い・少ないといった事象は、電気の流れには影響を与えない場合がほとんどですが、長い目で見た時に耐久性や耐用年数に影響を与える懸念があり、品質の維持を念頭に置くのであれば注意が必要な事象です。

はんだの不良事例は多岐にわたりますが、電気の通り道が途切れた状態の不良の代表例として、はんだが付いていない「断線」や、部品が片側の足部分のみはんだ付けされ、もう一方が浮いた状態の「部品の浮き」などがあります。また、設計と異なる状態で電気経路がつながってしまう不良の代表例としては、はんだの量が多すぎて隣接したパッドに付着した状態の「ショート」や、隣接したICピンの間にはんだがブリッジ状につながった状態を例えた「ブリッジ」などがあります。

プリント基板:はんだ以外の不良

以下の不具合や不良の抽出に適した注意点や対処を解説いたします。目視検査を通じてプリント基板の外観やはんだ付けの状態などを丁寧にチェックすることは、プリント基板の品質を高く保つための重要な工程です。

はんだ以外が原因となる不良事例としては、部品が設計上の正しい位置に実装されていない「部品未実装」や、パッドから部品が外れ、設計上の正しい位置からズレて実装されている「部品の位置ズレ」などがあり、これらは基板の機能不全につながるため注意が必要です。

その他の外観検査

機能部品の筐体や部品にプラスチックや金属が使用されている場合は、前述のプラスチック部品や金属部品と同様のチェック項目に加えて、パーツ同士の合わせ目のスキマや段差などが対象になります。取り扱う製品によっては安全上の問題に大きく関わってくるため、より厳しい検査基準が設けられます。電子部品の場合はプリント基板と同様に実装位置ズレや断線などの確認が必要です。多くの製品や部品は、設計の段階で仕様が決まっており試作などを経て形状や構造に対しての厳しい検査が実施されます。そういった検査をパスした設備は機械化や自動化により高水準での安定した生産・製造が可能になる一方で、ひとたびその機械や設備に不備が生じると規格外の製品が作られてしまいます。そのため生産ラインの健全性を維持にもつながる外観検査は、どんな製品・部品にも共通する重要な検査であり、品質保証の観点からも欠かすことのできない工程です。

外観検査のご依頼ならコンテックへ

弊社では、これまでに紹介した外観検査以外にも、機能検査を含む精密機器や各種計測器から部品単位の出荷検査の実績があり、メーカーの希望するあらゆる検査に対応できるように日々邁進しております。単純作業や小ロットの依頼から、検査項目が多岐にわたる精密作業まで、どんな製品・どんな検査の相談でも、もちろんお待ちしています。

お問い合わせ・申し込みの流れ

  • 1.お問い合わせ▶

    まずはお問い合わせをいただきましたら、検査内容の詳細などをすり合わて、双方が納得できる形をご提案させていただきます。

  • 2.お見積もり▶

    次にお見積もりという形になります。
    ※納期や費用は台数などにより変動いたします。そのあたりを含めてご連絡の際にご案内させていただきます。

  • 3.検査実施と結果報告▶

    製品のお預かり後に検査の実作業に着手いたします。
    検査の完了後に検査結果を文書にまとめてご報告いたします。
    (成績書の発行もご相談ください)

  • 4.検査完了品の納品

    検査が全て完了ののち、納品となります。

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