【図解】ピンホール検査とは？検知する仕組みと検査機5選
目次
１．はじめに
ピンホールは、フィルム製造、食品業、薬品業などほぼあらゆる製造品に現れる厄介な欠陥です。
この欠陥は簡単に目に見えれば良いのですが、まず目に見えません。それほど微細な欠陥です。
しかも、目で見えるようになったときは、大きな孔と表現できるまでに成長した欠陥です。
目に見えない欠陥であっても、製品に及ぼす影響は、孔欠陥と同じ影響があります。
食品や薬品関連の製品であっては、人の健康に被害を及ぼす重大な欠陥です。
原因が機械の不具合によってできたピンホールで済んでいるうちは、機械のちょっとした調整で直る場合も多いでしょう。
しかし、孔となって現れたときは、機械はオーバーホールが必要になるかもしれません。
そのためにも、製造品のピンホール検査を行い、早期に発見することは、工場にとって重要なことです。
このコラムでは、ピンホールを見つけ出す検査方法についてご紹介します。
もし、生産ラインへの各種検査装置導入に際して、
- 省力化、省人化してコストダウンしたい
- 生産性アップして売上を上げたい
- 人的ミスを減らして品質価値を高めたい
- どのメーカーの自動化設備を使えば効率的かわからない
という場合は、お気軽にFAプロダクツまでお問い合わせください。
関東最大級のロボットSIerとして、最適化のご提案をさせていただきます。
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２．ピンホールとは？
（１）ピンホールとは
図１では、ピンホールとは何かについて紹介します。
図１では、ハンダのピンホール、溶接のピンホール、シート・フィルム製品のピンホールのイメージを描いています。
ピンホールと同じ欠陥に、ピットがあります。
ピンホールは、孔が貫通した欠陥、ピットは孔が途中で止まっている欠陥です。
図１のハンダの欠陥は、ピットと言えます。
どちらも、生成される原因は同じですし、両者を区別した検査の解説は見かけません。
ほとんどの業界は、ピンホールで悩み、次のようにあらゆる製造品に対し、ピンホールの検査と対策に取り組んでいます。
- シート
紙、セラミックシート、樹脂フィルム - 金属
アルミニウム、スチール、銅、アルミ箔 - 電線
ビニール被覆電線 - 表面処理
コーティング絶縁被膜、金属表面ライニング - 塗装
塗装膜 - 薬品
目薬プラスチック連包製品、薬品ボトル、ガラスアンプル - 食品
食品密封包装製品、食品カップ、飲料プラスチック容器・キャップ、紙パック・飲料缶の容器内面コーティング - 電機・電子
半導体、液晶、ウェーハ
（２）ピンホールができる原因とは
ピンホールはどのようにしてできるかの例を、シート・フィルム製品と、溶接金属についてご紹介します。
ピンホールとは、内部に形成された空洞部で、針で空けた小さな穴とも言えます。
ピンホールが端から端まで素地を貫通しているのに対し、皮膜内に留まっているのがピットです。
- 薄いシートやフィルム
・突起物が接触や刺さってできる
・輸送中の振動による摩擦でできる
・折れ曲がった部分へストレスが掛かりできる
・落下や衝突などの衝撃によよってできる - 溶接金属では
・ガスの溶解度の減少に起因して発生する
・生成したガスの巻込みに起因して発生する - そのガスとは
・溶接材料や開先面に付着している錆・水分・油分からの生成ガス
・蒸気圧の高い亜鉛めっきからの生成ガス
・シールドガスのシールド不良による外気を巻込んだ生成ガス
３．ピンホールによる影響とは？
図２では、ピンホールができると、どのような問題が起きるか、その影響について、紹介します。
- 腐食・損傷（図２の上段の図）
- ワークが製造される過程でピンホールができたとした場合、ワーク表面は汚れています。この汚れ成分は、ピンホール内に浸透し、内壁に付着します。
- 表面洗浄によって、ワーク表面の汚れはなくなりますが、ピンホール内壁の汚れは付着したままです。
- ピンホール内壁は汚れの成分により腐食され、孔の拡大、ワークの損傷につながります。
- 内容物漏れ（図２の下段の左側図）
容器内の内容物が、ピンホールを伝って、外部に流出します。 - 内容物汚染（図２の下段の右側図）
外部から汚染物質が、ピンホールを伝って、容器内に流れ込み、内容物を汚損します。
４．ピンホールの検査方法とは？
ピンホールを検査する方法は数多くあります。
業態や製造品の種類ごと、オフラインでの検査・インラインでの検査など、検査方法とピンホール検査機は、多くの種類があります。
以下では、ピンホール検査の方式のいくつかについて、ご紹介します。
（１）目視検査
図３では、目視によるピンホール検査を紹介します。
この検査方法は、目視による外観検査です。目視での確認が困難であれば、ルーペを使い検査を行います。
（２）気密検査
図４では、気密検査によるピンホール検査を紹介します。
この方式は、容器にピンホールがあるかどうかを、気密で検査する方法です。
- 水没検査
容器内に窒素などの気体を封入し、水槽に沈めます。
容器にピンホールがあれば、発砲し水面に泡が出てきます。 - 発泡検査
容器に発泡液を塗布することで、ピンホールがあれば、そこから発泡します。
ただし、ピンホールの穴径が微小であれば、発泡までに時間が掛かるため、短時間での検出には向きません。
（３）浸透探傷検査（ＰＴ）
図５では、探傷検査によるピンホールの検出を紹介します。
溶接部に浸透液を吹きかけたのちに、表面に付着した浸透液をふき取ります。
現像液を吹きかけると、ピンホールがあれば、そこが染色された模様となって出現します。
（４）放射線透過検査
図６では、放射線による透過検査で、ピンホールを検出する方式を紹介します。
放射線を透過することで、Ｘ線受信機で画像を得ます。
画像処理装置で、画像を処理し、溶接内部のピンホールの画像が得られます。
（５）超音波検査
図７では、超音波によるピンホールの検査を紹介します。
- 容器内に圧縮空気を封入します。
- 容器にピンホールがあると、そこから空気が噴出します。
- 噴出した空気により超音波が発生するため、超音波受信機でそれを検出します。
- 超音波の音量から、ピンホールから流れる空気の通過速度が分かり、孔の大きさが分かります。
- 表示器に表示されます。
（６）ＣＣＤカメラによる外観検査
図８で紹介するピンホール検出方式は、シート上のピンホールを、ＣＣＤカメラで検出するイメージです。
- シートは製造ライン中を流れているイメージです。
- ＣＣＤカメラにはラインカメラを使います。
- カメラの解像度は、ピンホール径の大きさに応じた解像度を選択します。
- 画像処理装置に送られたカメラ入力に対し、ノイズ除去などの前処理を加えます。
- 得られた画像から、ピンホールの特徴を抽出します。
- ピンホールかどうかの判定をし、警報出力などを行います。
- シート上には、ゆがみ・シワ・異物などの欠陥も存在するため、同時に検出します。
（７）放電式検査
図９で紹介するピンホール検出は、放電式検査です。
- ピンホールの前後に、電極を設置します。
- 電極は、高電圧出力側の電極と、設置側の電極です。
- 電極間に高電圧をかけて、徐々に電圧を上げていきます。
- ある電圧で、空気の絶縁性が破壊され、電極間に放電アークが発生します。
- 放電現象によって、ピンホールの存在が分かります。
- なお、ピンホールがなければ、ライニング絶縁体の破壊電圧は、空気の破壊電圧よりはるかに大きいため、放電は起こりません。
（８）差圧式検査（リークテスター）
図１０では、差圧式のピンホール検出器、リークテスターを紹介します。
リークテスターは、ピンホールを含め、ワーク内からの漏れを検出する検査機器です。
- ワーク側とマスター側に計測弁を開けて、空気を封入します。
- 封入後、計測弁を閉めます。
- マスター側は封入された空気圧を維持します。
- ワーク側の圧力と、マスター側の圧力の差を、差圧変換器で検出します。
- ワーク側に漏れがなければ、差圧変換器の差圧指示の変化はほぼゼロです。
- ワーク側にピンホールがあると、空気が漏れ始めるため、差圧指示計に差圧が出始め、徐々に差圧が拡大します。
- ワークのピンホールからの時間と漏れ量から、ピンホールの大きさが特定できます。
- リークテスターは、ワークの漏れを検出するもので、例えば、ねじ込みキャップからの漏れの有無の検出も可能です。
５．ピンホール検査メーカー５選
この章では、会社が有するピンホール検査について紹介します。Webページを合わせて紹介していますので、詳細はそのページで確認してください。
（１）株式会社FAプロダクツ
【特徴】
FAプロダクツは年間200台もの実績がある関東最大級のロボットシステムインテグレーターです。一貫生産体制をとっており、設計から製造までをワンストップで対応。費用・時間にムダなく最適化を行うことができます。
また、お打ち合わせから原則1週間以内に「お見積りとポンチ絵」をご送付。
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テキストやお電話だけでは伝わりづらいゴールイメージを共有し、スピード感を持った対応を心がけています。
また、同社の「画処ラボ」では、画像処理を用いた外観検査装置の導入に特化し、ご相談を受け付けています。従来は目視での官能検査に頼らざるを得なかった工程の自動化をご検討の際などにご活用ください。
業界最大級の画像処理検証施設を開設！
「画処ラボ」ではルールベースやAIの画像処理を専門エンジニアが検証。ご相談から装置制作まで一貫対応します。
【所在地】
茨城県土浦市卸町2丁目13-3
TEL.050-1743-0310(代表)
FAX.050-3156-2692（代表）
https://jss1.jp/
【営業品目】
- 産業用ロボット
- 生産設備合理化・省力化の設計及び製作
- 基板電気チェッカーや貼合・折曲など
- 治具の設計・製作
【実績】
ＮＭ社（電子部品の製造販売）、ＨＳ製作所（情報通信・社会産業・電子装置・建設機械・高機能材料・生活の各システム製造販売）、ＴＴ社（ショッピングセンターなどリテール事業）、ＳＭ社（自動制御機器の製造・販売）、ＯＲ社（自動車安全システムの製造販売）
（２）株式会社サンコウ電子研究所
【所在地】
神奈川県川崎市高津区久末１６７７
ＴＥＬ：（０４４）７５１－７１２１
【特徴】
http://www.sanko-denshi.co.jp/pinhole/ppc.html
図は、サンコウ電子研究所社の、ピンホール探知器「プラ容器チェッカーPPC（高電圧放電式）」です。
シート成形容器は、ピンホールが成形時に発生することがあり、ピンホール探知器は、高電圧放電式によって迅速に自動的に検出します。
この機器の特徴は、
- 非接触式で変形しやすい容器もチェックできること
- 微小孔も瞬時にチェックできること
- 搬送過程でピンホールになりやすい欠陥を検出できること
- 直進搬送装置に簡単に取付できること
です。
なお同社は、コーティング膜や絶縁性フィルムなどの欠陥を、製造工程中に連続して自動探知するピンホール自動連続探知装置を受注生産しています。
http://www.sanko-denshi.co.jp/pinhole/pin.html#pin
（３）浜松ホトニクス株式会社
【所在地】
静岡県浜松市中区砂山町３２５－６ 日本生命浜松駅前ビル（本社）
ＴＥＬ：（０５３）４５２－２１４１
【特徴】
https://www.hamamatsu.com/jp/ja/product/type/C15477/index.html
図は、浜松ホトニクス社の二次電池・燃料電池用 光学式ピンホール検査ユニットC15477（上図）と検出構成（下図）です。
C15477は、燃料電池などのセパレータ・アルミラミネート外装を検査するユニットです。
高感度光センサ光電子増倍管によって、高速で高精度に１µｍまでの微小ピンホールを検査します。
この検査機の特徴は、
- 高速・高精度な検出能力
- 非接触で検査できること
- ワークサイズに合わせカスタマイズ可能なこと
- 大面積を一括で検査できること
です。
（４）ニッカ電測株式会社
【所在地】
埼玉県川越市下赤坂７１０（登記住所：東京都板橋区前野町２－１４－２）
ＴＥＬ ： ０４９－２６６－７３１１
【特徴】
http://www.nikka-densok.co.jp/product/pinhole_inspector/hdk-1/
図は、ニッカ電測社の薬品用ピンホール検査機 HDK-2（ソフトバック用）です。
この検査機は、ピンホールやシール不良の有無を、高電圧方式により自動にて検査します。
特徴は、
- 製品全体の検査が可能なこと
- シール・ポート溶着では製品形状に合わせた検査電極によって精度向上ができること
です。
（５）ジョーベン電機株式会社
【所在地】
大阪府豊中市穂積１丁目１０番３２号
ＴＥＬ：０６－６８６５－０７４４
【特徴】
http://www.joven.co.jp/achieve.html#jg_dm
http://www.joven.co.jp/argo_auto2.html
図は、ジョーベン電機社の、自動型ピンホール検査機トレルデ【Torerude】です。
トレルデには、製品幅130mmまで対応できる標準タイプＡと、製品幅180mmまで対応できるベルト幅広タイプＢがあり、検出精度は100μmです。
トレルデの特徴は、
- 電極部がワンタッチで取外し・調整ができること
- コンベアベルトの取付け・取外しが容易なこと
- 超薄型設計のため既存の狭いスペースに据付けられること
- 故障の際に検査ユニット交換ができること
です。
６．検査装置導入のご相談はFAプロダクツへ
ピンホールの検査をより正確に、素早く行おうとすれば、それに応じたコストが掛かります。
例えば、ＣＣＤカメラでワークを撮影するとき、高解像度のカメラを使えば、より微細なピンホールが検出できます。
しかし、コストが大幅にアップすることが問題です。
どのような機器を使うかは、ピンホール検出にどれだけのコストが掛けられるかで、決まります。
もし、コストが掛けられないのであれば、別のピンホール検出方式を探すことが必要です。
また、同じ方式のピンホール検出でも、例えば、放電式であっても電圧の大きさなど、ワークの状況によって変わってきます。
ピンホールの検出には、どのような方式が最適か、同じ方式でもパラメータをどう変えるか、コストメリットがある方式は何か、など多くのノウハウがあります。
ピンホールの検出をどうしようかと迷った時には、メーカーやコンサルタントに問い合わせ、早期に解決を図ることが、最もコストパフォーマンスが良いかもしれません。
各種検査装置の導入をご検討されている方は、まずはFAプロダクツまでお気軽にお問合せください。
特に、画像処理を活用した外観検査自動化をご検討の際は、画処ラボもご活用頂けます。
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