フィルム（シート）検査装置とは？欠陥の種類や、おすすめ工場5選
目次
1．はじめに
日常生活で使う生活用品や家電製品、スーパーで買う食材、これらほとんどすべてにフィルムやシートが使われています。これらのシートやフィルムがないと、食の安全、不衛生、食品の保存の劣化、製品に傷や破損などいろいろな問題が起きることでしょう。
シートやフィルムは非常に薄く、チョット引っ張れば破けると思っても、そう簡単には破けません。強度が十分に考えられていて、食品保存劣化や傷や破損から製造品をしっかりと守っています。
このようにシートやフィルムを規格通りに仕上げることに一役買っているものが、フィルム検査装置です。このコラムでは、シートやフィルムの規格を守るために、どのように検査を行うかについてご紹介します。
また、フィルム検査装置をラインに追加して、
・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
・どのメーカーのフィルム検査装置を使えば効率的かわからない
場合は、関東最大級のロボットSIer、FAプロダクツまでお問い合わせください。
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2．シート・フィルムとは
シートとフィルムは言葉が違っても、同じ材料から作られる樹脂製品です。両者の明確な定義はありませんが、厚さが250μm(0.25mm)以上あるプラスチック膜状のものをシート、250μm以下をフィルムと言う場合が多いようです。フィルムには、包装品のほかに、フラットパネルディスプレイをフィルムと言うように、他の製品もあります。
シート・フィルムの製造方式の例を2つ、図1と図2で紹介します。
図1で紹介する製造方式は、Tダイと呼ばれる製造方法です。ホッパーから原料のプラスチック材を投入し、溶かした原料を押出機から押し出します。このときダイからスリット状に薄く引き伸ばされ出てきます。このダイをTダイと言い、この製造方法をTダイ法と言います。Tダイから出たシート・フィルムは冷却されてロールから延長され巻き取り機で巻き取られ、製品として出荷されます。
図2で紹介する製造方式は、インフレーション法と呼ばれる製造方式です。原料はTダイ法と同じように押し出されたプラスチック材は、冷却されたのち空気によって袋状に膨らまされ、安定板で2枚の重なったシート・フィルムとして巻き取り機で巻き取られます。
シート・フィルムの製造方式は多様にあって、数種類のプラスチック材量を投入し、多層のシート・フィルムの製造も行われます。
3．フィルム・シート検査装置とは？また、欠陥の種類と原因
図1と図2で紹介したシート・フィルム製品は、巻き取り機で巻き取られるまでに、いろいろな要因で欠陥が生じます。その欠陥を発見するものが、フィルム検査装置です。
欠陥の種類について表1で紹介します。
表1 シート・フィルムの欠陥
| 欠陥種類 | 内容・原因 |
| 厚さのバラツキ | シワ、巻き取り時の硬さのバラツキ、巻き取りズレ、フィルム蛇行の原因となります |
| フィッシュアイ | 溶け残った樹脂が周囲と十分に混合せずに、フィルム上に球状に塊ができます |
| 異物 | ゴミや油分が工程の中で、付着する。最初から付着することや、静電気による付着が原因の一つです。 |
| 色ムラ | フィルム表面の色が均一でない状態です。製造時の温度や材料の影響などがあります。 |
| シワ | 搬送する際の接触不良などで起きます |
| ピンホール | 針で開けたような穴。搬送時の突起物との接触、振動など機械による影響や製造環境の影響などがあります。 |
| 傷、スジ | ゴミやほこりや機械不備などの外的要因によりシート上に傷、スジがつきます。 |
| 充填不良 | 材料が十分に行きわたらず、フィルムの一部が欠損します。充填物のモレ、温度不良など原因は様々あります。 |
表1では不具合のいくつかを紹介していますが、このようにシート・フィルムの製造ではいろいろな欠陥・不具合が生じる可能性があります。一つでも見過ごすと、歩止まり率の低下、後工程での不具合多発、製品品質低下など重大なことが起きかねません。
そのためには、表1で示すような欠陥を確実に発見できる検査装置の設置が欠かせません。
次の章では、検査装置の例についてご紹介しましょう。
4．シート・フィルムの検査例
この章では、シート・フィルムの検査装置の事例イメージについて、3例紹介します。
（１）ラインカメラによるシート・フィルム検査装置
カメラによる検査には、エリアカメラによる方法と、ラインカメラによる方法があります。
エリアカメラによる方法は、検査するワークについてエリア全体をカメラで写し出して、検査する方式です。
それに対してラインカメラによる方法は、図3のように検査対象のラインを一度に検査する方法です。
シートやフィルムのように流れて連続して製造されるワークに対しては、ライン方式で検査する方法が最適です。
（２）スキャンカメラによるシート・フィルム検査装置
図4の検査装置は、1台のカメラがシートのライン上を高速スキャンし、欠陥の有無を検査する方法です。
図3の検査装置と比べるとカメラの台数が減り設置スペースの確保など有利な点があります。しかし、常に流れるシートの速さとスキャンスピード、画像処理、コストなどを検討する必要があります。
（３）シート・フィルムの厚さを検査する検査装置
シートやフィルムの厚さは、100μmの厚さに対しては、－10%～10%の許容差で製造されます。そのことは、それだけの精度の厚さを検出する能力のある検査装置が要求されるということです。
厚さを検査するためには、直接厚さを測る装置と、厚さの変動を検出する変位計を用いた検査装置があります。どちらの方法でも、インライン検査が必要です。
図5はインラインでシート・フィルムの厚さの変位を検査する装置のイメージです。変位計にはいくつかの種類があり、またメーカーによっても様々に工夫を凝らした製品が出ています。
図5のイメージは、シート・フィルムの上下に変位計を設置し、変位計Aとシート間の距離、変位計Bとシート間の距離をレーザーで計測してシートの厚さの変位をするものです。
変位に異常が生じたときは、警報と後工程に影響しないように製造停止命令をシステムに出力します。
5．シート・フィルム検査装置メーカー5選
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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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。
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「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株式会社メック
写真は、メック社製 連続シート検査装置LSC-6000です。
【所在地】
神奈川県海老名市下今泉1-12-30
INS技術センター TEL：046-292-0077（営業/技術）
【営業品目】
光学式表面検査装置の開発、設計、製造、販売、メンテナンス
工業用照明装置の設計、製造、販売
【特徴】
メック社は、1986年に創業し光に関する技術を追求してきています。現在は、高機能フィルム分野では一位の実績を誇る会社です。検知する技術に加え、メック社独自のハードウェアとソフトウェアを使い、製造工場に合った検査装置を提供できることが強みです。
メック社の連続シート検査装置LSC-6000の特徴は、処理速度40〜320MHzの自社開発画像処理システムによって、どのような生産ラインにも対応可能ということです。
この画像処理は、標準搭載する2次元デジタルフィルタで、微細なスクラッチ・微小な凹凸・低コントラスト欠陥を安定して検出でき、製品の品質向上に寄与できることでしょう。
③株式会社ヒューテック
https://www.futec.co.jp/index.php
写真は、ヒューテック社製カラー検査装置MaxEye.Colorです。
【所在地】
香川県高松市林町1217番地
【営業品目】
CCDセンサ、X線センサを用いた検査・測定装置、
および画像処理用照明器の開発・製造・販売
【特徴】
ヒューテック社は、1977年に検査装置の専門メーカーとして、いろいろな製造現場に寄与しています。
1981年に、CCDリニアセンサを使ったカメラの開発によって、フィルム・紙・不織布・金属などの無地シート面の外観検査装置を、経営の主軸としており、さらに他分野への進出と新たなセンシング技術の開発と、技術の向上を続けています。
カラー検査装置MaxEye.Xシリーズは、超高速の高感度カメラをラインナップし、さらに欠陥検出アルゴリズムを拡張することで、微細欠点の検出を可能とすることが特徴です。
MaxEye.Xシリーズには、高い検出性能を持ち高精度に欠点を弁別する機種が揃うことも特徴でしょう。
④マイクロエンジニアリング株式会社
写真は、マイクロエンジニアリング社製フィルム検査装置 ＰＬＸＦ-２０００です。
【所在地】
大阪市北区天満2丁目7番10号 ワールド天満ビル 6階
TEL：06-6358-9837
【営業品目】
FA用視覚検査装置、画像処理装置の開発・製造・販売
■ラインカメラ視覚検査装置
フィルム検査装置、金属表面検査装置、シート表面検査装置、ピンホール検査装置ＰＬＸ-４０００、ＰＬＸ-５０００
■エリアカメラ画像処理装置ＰＸ－３００
■シート外観検査装置ＴＣＩＰ－７０００
【特徴】
マイクロエンジニアリング社は、1990年に創業しそれ以来、生産ラインに適用する視覚検査装置と画像処理装置の開発・製造・販売を手掛ける会社です。
マイクロエンジニアリング社のフィルム検査装置PLXF-2000は、いろいろなフィルムの光点・斑点・異物・ピンホール・汚れなど検出する、フィルム検査装置です。
この検査装置は、高精度のラインカメラを使い、製造ライン上のフィルムを500から1000ラインごとに、メモリーに格納します。それを、多段フィルタ処理により順次検査処理することで、高精度を達成することが、特徴です。
⑤ナガセテクノエンジニアリング株式会社
写真は、ナガセテクノエンジニアリング社製フィルム検査装置SCANTECカメラ同時並列処理の様子です。
【所在地】
東京都中央区日本橋小舟町５番１号
【営業品目】
低温・真空関連機器の販売及び保守・メンテナンス
低温関連機器の設計・開発、製造及び販売
半導体、液晶パネル等製造用薬液の調整・回収装置の設計・開発、販売及び保守
外観検査装置の設計、据付及び保守・メンテナンス
他
【特徴】
ナガセテクノエンジニアリングは、1983年に創業し、営業品目で紹介している事業を展開している会社です。住友重機械工業など他社の製品を取り扱う他に、自社独自のSCANTECシステム・Micro Mist精密塗布装置・養液栽培用潅水循環システムなどを扱っています。
ナガセテクノエンジニアリング社のフィルム検査装置SCANTECは、フィルム・紙・鋼板・金属・箔などの連続WEB品やカットフィルム・カットガラスなどのバッチ品の、インライン高速表面欠陥検査装置です。
320MHzの超高速処理と様々なフィルタ機能で、高精度に欠陥を検出できることができます。このシステムは、高速処理、豊富な画像処理、適用箇所ごとにソフトウェアをカスタマイズできる多様性が特徴です。
6．フィルム・シート検査装置の導入はFAプロダクツへ
フィルムやシートの製造では、ピンホールや傷のようにシート・フィルムの中にある欠陥と、シートの波打ちや曲がり、シートエッジのずれのような機械や製造環境の影響による不具合があります。
それらの欠陥や不具合は、ゴミ・ホコリ・静電気によるもの、機械設備によるものなど様々な要因があり、また、要因が重なっている場合もあります。
さらに、不具合を検出する検査方法、検知器の種類も数多くあります。そのため、不具合を検知するための検査装置の選定には、豊富な経験とノウハウが必要です。
シート・フィルムの製造で困った不具合を抱えているケース、これから新しい製造設備を導入するケースなど、シートやフィルム製造の不具合は常に起こります。
そんな時に、豊富な知識と経験を持ち合わせているメーカーやエンジニアリング会社に相談すれば、案外簡単に解決するのではないでしょうか。
各種検査装置の導入をご検討の際は、お気軽にFAプロダクツまでご相談ください。
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