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機械制御

3次元内部構造顕微鏡で巣や異物を正確に検出!高精度形状測定及び内部観察技

長野県

高島産業株式会社

2020年4月24日更新

プロジェクトの基本情報

プロジェクト名 3次元内部構造顕微鏡を用いた高精度形状測定及び内部観察技術の開発
基盤技術分野 機械制御
対象となる産業分野 医療・健康・介護、自動車、産業機械
産業分野でのニーズ対応 高性能化(既存機能の性能向上)、高性能化(耐久性向上)、高性能化(小型化・軽量化)、高性能化(信頼性・安全性向上)
キーワード 内部欠陥、VCAD、巣の観察、三次元モデル
事業化状況 事業化に成功
事業実施年度 平成22年度~平成24年度

プロジェクトの詳細

事業概要

自動車部品等の動力伝達部材は信頼性や耐久性の向上が求められており、内部の巣や異物の判定と位置・形状を正確に把握する測定技術の確立が急務だが、CTや超音波での測定では内部情報を高精度で正確に把握できない。これらを解決するために部材の状態を高精度で立体的に可視化できる三次元内部構造顕微鏡を開発し、さらに三次元モデル化技術を応用した欠陥部品の流動を防止する為の測定・品質管理技術を開発する

開発した技術のポイント

部材内部の巣・異物を観察できる3次元内部構造の小型卓上型測定装置を開発
・工具破損検出機能→切削加工中に自動で工具破損を検出
・鏡面加工対応の特殊工具材料→cBN焼結体の合成条件緩和(2段階焼結)
・観測データを基に3次元モデルを構成し表示
(新技術)
・3次元内部構造顕微鏡を用いたプロセスによる観測
‐部材内部の巣・異物などの把握が可能

‐動力伝達部材の信頼性・耐久性の正確な評価、および品質の安定化につながる

具体的な成果

・工具破損等の異常を自動で検出し、切削工具の交換時期を判定する機能を開発
‐切削面の画像データを取得し、その輝度値の変化から切削面粗さを判定し、ユーザーが容易に閾値を設定できるシステムを開発
‐設定された正常な切削面と異常な切削面の閾値を超えると、工具破損が発生したと自動的に判断する機能を確立
・鏡面切削対応工具の素材となる、微粒かつ高純度なcBN焼結体の合成
‐鏡面切削対応の工具の素材となる超微粒子cBN焼結体の合成方法確立のため、2段階焼結法を高圧合成プロセスに適用
‐5万気圧領域におけるcBN粒子の直接焼結と8万気圧領域における2段階焼結を実現。良質な焼結体を獲得
・測定したデータを3次元モデルで可視化し、さらに直観的に判別できるシステムを開発
‐データの変換やモデリング時のアルゴリズムを設定し、必要部分だけを簡易に可視化し寸法計測できる機能を開発し、指定したモデルの重心座標、体積、表面積を計算表示し、評価可能に
‐連続断面測定データを3次元モデルとして表示するシステムを構築し、3次元モデルでの可視化に成功
‐部材内部を材質ごとに定義し色分けすることを可能とし、3次元モデルによる可視化と合わせて、直感的に判別が容易になった

知財出願や広報活動等の状況

・出展:諏訪圏工業メッセ(H24.10)
・特許:「加工装置、及び当該装置の駆動+L48方法」(特願2010-79270)

研究開発成果の利用シーン

本内部構造顕微鏡は鉄鋼、ダイキャスト製品などの内部構造を観察し、3DCADデータ化を行うことができる。平面分解能1μm、深さ方向分解能5μmの高分解能でカラー画像として捉えることができる事から多くの金属等の内部情報を取得できる。
取得したデータは3次元CADデータなのでそのままFEM解析等のデータとすることができる。

実用化・事業化の状況

事業化状況の詳細

鉄鋼、ダイキャスト製品等の内部構造解析の委託を受けている

提携可能な製品・サービス内容

試験・分析・評価

製品・サービスのPRポイント

・金属等の内部構造を高精度カラーデータとして取得
・高分解能で微細なクラックの観察が可能
・取得データはビューアーにて観察可能

今後の実用化・事業化の見通し

材料の内部構造観察及びデータ化を委託されて実施している。
今後は鉄鋼の観察の効率化や材料加工方法の改良や操作データベースの改良による装置・操作性の改良を行って行き、三次元内部構造顕微鏡の販売が出来るようにしたい。

実用化・事業化にあたっての課題

精密加工技術の装置への内臓によるオペレーションの容易化 工具長寿命化

プロジェクトの実施体制

サポイン事業者 高島産業株式会社 御狩野工場
事業管理機関 高島産業株式会社 開発本部 開発課
研究等実施機関 国立研究開発法人理化学研究所
国立研究開発法人物質・材料研究機構

サポイン事業者 企業情報

企業名 高島産業株式会社(法人番号:1100001018476)
事業内容 精密金属部品加工
社員数 230 名
生産拠点 長野県茅野市本社工場 長野県諏訪市諏訪工場 海外:中国工場 ベトナム工場
本社所在地 〒391-0012 長野県茅野市金沢5695-6
ホームページ http://www.takashima.co.jp
連絡先窓口 開発部 常務取締役 遠藤千昭
メールアドレス cendo@takashima.co.jp
電話番号 0266-72-8825