CMMの神秘を解き明かす: 座標測定機の基礎を理解する

CMMの神秘を解き明かす: 座標測定機の基礎を理解する

Apr 22, 2024

プロトタイプ製造や実際の製品製造において、部品の正確なサイズと形状は非常に重要です。寸法における任意のエラーは、全生産プロセスに大きな影響を与える可能性があります。

この問題に対処するために、座標測定機(CMM)として知られる高精度測定機が開発されました。この記事では、CMMについての紹介と、よくある質問「CMMとは何か?」に答えます。

CMMとは何か?

座標測定機(CMM)は、正確なジオメトリと物理的寸法を確保するための製造プロセスにおいて重要なツールです。

従来、測定は手動ツールや光学比較器を使用して行われていましたが、これらの方法には限界があり、エラーの可能性がありました。一方、CMMは正確で効率的な解決策を提供します。

CMM機は、座標技術を利用して機械や工具部品の寸法を測定します。X、Y、Z軸での高さ、幅、奥行を測定することができます。

CMM機の複雑さに応じて、測定データを記録することもできます。この先進的な測定機は、特に大きな複雑なコンポーネントを測定するのに適しています。

CMMはコンピューターまたはオペレーターによって制御されます。それは様々な角度と方向からの測定を読み取ることができる6つの自由度(DOF)を提供します。その多用途性と精密さにより、現代の製造プロセスにおいて不可欠なツールとなっています。

座標測定機の重要性

今日の計測業界において、座標測定機の重要性は非常に大きいです。従来の手持ち検査方法には限界があり、検査員のスキルセットに大きく依存しています。
これにより、不良品が検出されずに最終顧客に届く可能性があります。しかし、生産設計の進歩とコンポーネントの複雑さにより、特定の特性はCMMを使用してのみ正確に測定することができます。
その影響は深刻で、CMMは企業に時間とお金を節約し、製造プロセスを強化することを可能にします。この改善により、競争力を得て利益を増加させることができます。

座標測定機の種類

座標測定機(CMM)には、それぞれが独自の構造と利点を持つ4種類があります。

ブリッジ型座標測定機

最も一般的なのがブリッジ型CMMです。ブリッジ型CMMは、移動式作業台と移動式ブリッジのタイプにさらに分類されます。これらの機械は、正確な測定を保証する安定したアンカーデザインを持っています。
固定式とポータブルのオプションがあり、後者は機械工場の厳しい条件に耐えるように強化されています。しかし、ブリッジCMMは通常、テーブルに簡単に持ち上げて置くことができる小さな部品から中サイズの部品の測定に限定されます。

キャンチレバー型三次元座標測定機

2つ目のタイプはキャンチレバー型です。キャンチレバー型CMMは、一方の端にプローブが取り付けられた単一のアームを持っています。
このデザインにより、狭い空間やアクセスが困難な領域の柔軟な測定が可能になります。キャンチレバー型CMMは、複雑で精巧な部品の測定によく使用されます。

ガントリー型三次元座標測定機

ガントリー型CMMは、2つの直立した柱とそれらを繋ぐ横桁を特徴としています。この配置は測定中の優れた安定性を提供し、より大きくて重い部品に適しています。ガントリー型CMMは、自動車や航空宇宙などの業界で一般的に見られます。

水平アーム三次元座標測定器

4番目のタイプは水平アームスタイルで、プローブが水平アームに取り付けられ、オーバーヘッドビームまたはサーフェスプレートに取り付けられた軌道を移動します。このデザインは、正確さを損なうことなく重い物体の大規模な測定を可能にします。

座標測定機の機能はどのようにしていますか?

座標測定機(CMM)は、オブジェクトの異なる点に物理的に接触するプローブを使用して、その寸法と形状に関する貴重なデータを収集することによって機能します。このデータは慎重に分析され、非常に正確な測定と包括的なレポートを生成するために使用されます。
CMMはXYZ軸の複雑なシステムを通じて操作され、プローブをさまざまな平面に沿って極めて正確に移動させることができます。
さらに、最新のCMMは、非接触測定のための光学的またはレーザーセンサーを組み込んでいます。高度なCMMはさまざまな追加機能を誇りますが、寸法測定はこの強力な技術の基本的な応用です。

座標測定機の利点と制限

座標測定機(CMM)は製造領域における不可欠な器具です。それらは多数の利点を提供し、その制限をはるかに上回ります。ここでは、CMMを使用することの多様な利点を詳細に探求し、その制限に関するいくつかの重要な考慮事項にも触れます。

座標測定機を利用する利点

向上した効率とコスト削減

座標測定機は、その精度のために製造プロセスにおいて不可欠なコンポーネントになりました。特に複雑なツールを生産する際には、座標測定機が寸法測定のための良い選択肢となり、最終的には生産コストと時間の大幅な削減につながります。

信頼性の高い品質保証

従来の機械部品寸法の測定方法と異なり、三次元座標測定機は品質を保証するための信頼性の高いツールを提供します。それらは部品をデジタルで測定し分析することができ、寸法分析、CAD比較、ツール認証、リバースエンジニアリングなどの幅広いサービスを提供して、厳格な品質基準を維持します。

オペレーターへの依存度の低下

CMM機器はコンピュータ制御されており、人的介入が減少します。この削減は、操作ミスに関連する潜在的リスクを軽減します。

座標測定機(CMM)を使用する際の制約

表面接触の必要性

部品を正確に測定するためには、座標測定機で使用されるプローブがその表面に接触する必要があります。しかし、繊細または脆弱な表面を扱う際には注意が必要で、長期間の接触が部品に損傷を与える可能性があります。

軟質材料の欠陥発生

軟質材料、例えばゴムやエラストマーから作られた部品にプローブを使用する際には注意が必要です。これは部品の変形を引き起こす可能性があり、デジタル分析中の不正確さにつながります。

プローブの選択が最も重要

CMM機器にはさまざまなタイプのプローブが使用されます。プローブの選択は、部品のサイズ、設計仕様、プローブの能力など、さまざまな要因に基づいて行われます。適切なプローブを選択しないと、測定精度が損なわれる可能性があります。

CMMに関する一般的な質問

3D座標測定器の測定結果に環境温度が大きく影響するか?

3D座標測定器は、光、機械、電気、コンピュータ、制御技術を組み合わせた高度な測定システムです。

結果の不確実性に影響を与える要因は多数ありますが、小規模から中規模の座標測定器においては、環境温度の標準測定温度(20°C)からの逸脱が測定不確実性に最も大きな影響を与える要因です。

3次元座標システムから正確な結果を得るためには、機器のマニュアルに記載されている範囲内で環境温度を厳格に制御することが重要です。

座標測定機の一般的なエラータイプは?

座標測定機の一般的なエラータイプは、静的エラーと動的エラーに分類されます。静的エラーは一貫した、安定したエラーレベルを特徴とし、動的エラーは時間とともに増加します。

エラーを効果的に補償するためには、これら2つのエラータイプを理解し、適切な方法を選択することが重要です。

座標測定機の一般的なエラー補償方法は?

座標測定機の一般的なエラー補償方法には、温度補償、ソフトウェア補正補償、その他の補償があります。

実際の応用において特に普及しているのはソフトウェア補正補償方法で、これは三次元座標測定機の動的エラーを効果的に補償します。

測定室の温度を均衡かつ安定に保つ方法は?

測定室の温度を均衡かつ安定に保つための解決策はいくつかあります。測定機のソフトウェアは、現場校正中の環境条件に基づいて温度効果を調整するために、線形補正および温度補正を使用することができます。

測定機から適切な距離に電気機器やコンピューターを配置することが重要です。エアコンを選択する際には、温度制御機能が強力なインバーターモデルを選択することをお勧めします。さらに、エアコンの設置場所を慎重に計画し、直接測定機に風が吹き込まないようにします。

室内の空気温度を均衡に保つためには、空気循環を促すためにエアコンの風向きを上向きに調整することが望ましいです。

コンピュータールームでは、熱絶縁措置を施し、ドアと窓をしっかり閉めて温度損失を最小限に抑え、日光の直射を避けるべきです。最後に、測定室の厳格な管理を実施し、不必要な人の滞在を防ぐべきです。

3D座標測定機の検出システムが測定結果に影響を与えるか?

三次元座標測定機の測定結果は、その検出システムによって影響を受ける可能性があります。このプロセスでは、プローブが測定されるワークピースに接触し、信号を送信します。

その後、制御システムとコンピューターがプローブの座標を収集し、所望の測定結果を得るために必要な計算を行います。現在、多くの座標機のプローブはスイッチタイプとして設計されており、異なる位置で検出する際に異なる接触点が生じる可能性があります。

この設計原理は、測定結果の不確実性に直接影響を与える検出エラーを導入します。したがって、正確な測定を実現するためにこれらのエラーを最小限に抑えることが重要です。

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