三次元測定機とは
三次元測定機（Coordinate Measuring Machine、略称CMM）とは、
測定機の一種であり、部品や製品などの立体物を三次元的に測定する機器のことです。
三次元測定機の使い方
三次元測定機には、大きく分けて接触式と非接触式の測定機があります。
栄商金属では、接触式と非接触式の両方の機器を取り揃え、
三次元測定をおこなっております。
接触式三次元測定機
ここでは、接触式（タッチプローブ）CNC三次元測定機について説明していきます。
測定対象物について
接触式三次元測定機の場合、測定時にプローブを対象物に押し付けるため
ゴムやスポンジなどの軟らかいものや、細いピン、薄い板などの接触時に
変形する恐れがあるものは適していません。
対象物に接触する部品であるタッチプローブは、
先端に小さな球（ルビー、セラミックなどの球）がついています。
このプローブの先端球が触ることができない箇所（微小な段差や複雑に入り組んだ形状）は、
測定することが出来ません。
栄商金属では三次元測定を行う際に、さまざまなサイズや形状の
タッチプローブを準備していますが、それでも難しい場合には、
対象物を切断し測定する場合もあります。
また、面取りのR部など形状の一部しかない箇所では
誤差が大きくなる可能性がありますので、
場合によっては栄商金属では三次元測定機だけでなく、
画像測定機などでも確認する必要があります。
立体の上面と側面など、異なる面にある要素間の位置関係などは、
プローブの向きを変えることで測定が出来るので、
ノギスやマイクロメータなどではできない測定が三次元測定機では可能です。
測定方向
三次元測定を行う際に、注意すべき点があります。
それは、測定する面に対して垂直にプローブを接触させる必要があります。
プローブの先端球の中心座標を測定機は認識するため計算時に球径の補正を測定方向に行います。
このため、測定面に対して斜めに接触すると測定点にずれが生じる場合があります。
あるいは、測定面に対して垂直に接触しない場合に、接触時に滑ってしまい
狙った場所と違う点で認識してしまうことがあります。
測定点
一般的に円要素について精度の良い測定をしたい場合、
180度以上の範囲内で測定することが良いとされています。
180度以下の範囲の場合正確な測定結果を得ることが出来ません。
三次元測定機の分類
三次元測定機の分類は、測定方式、形状など
様々な分類がありますので、その一部をご紹介いたします。
設置方法
- 据え置き型
- ポータブルタイプ
形状による分類
- ブリッジ形（ブリッジ移動タイプ/テーブル移動タイプ/ガイドセパレート）
- ホリゾンタルアーム形
- 多関節アーム形
測定方式による分類
- 接触式（タッチプローブ）
- 非接触式（走査レーザプローブタイプ/光学タイプ）
操作方式による分類
- マニュアル形
- CNC形
三次元測定機の原理
接触式三次元測定機の原理について簡単にご紹介いたします。
プローブと呼ばれる球体（材質：鉄、ルビー、セラミックなど）を立体物に接触させ
点測定もしくは線測定を行い、得られた三次元の座標値を検出します。
得られた座標値をもとに点群データを合成して面要素や円要素、
円要素を合成して円筒要素、円錐などを作ることもでき、
真円度や平面度、平行度、直角度、位置度などの幾何公差について求めることが出来ます。
三次元測定機のメーカー：東京精密、ミツトヨについて
当社では、三次元測定機の国内主要2大メーカーである東京精密製とミツトヨ製の
三次元測定機の両方を栄商金属では三次元測定機を稼働させています。
この2社の測定機の比較や違いについて知りたい方が多いようで、
お客様から度々ご質問いただきますので、栄商金属の三次元測定の経験をもとに、
比較について書いていきます。
東京精密製とミツヨト製の三次元測定機において、
測定精度などの性能面では大きな差はないと考えられます。
しかし、一番の違いを挙げるとすると、東京精密とミツトヨの三次元測定機の「退避」の考え方だと思います。
東京精密では退避面を設定して要素の測定ごとに退避面までプローブが移動します。
そして、ミツトヨでは要素と要素の間の経路を自分で設定します。
この差によってなにが変わるのかというと、ミツトヨの場合は
要素と要素の間の経路を最短で設定できるため測定を行う時間短くすることが出来ます。
その分、三次元測定のプログラムを組むのが複雑となり難しくなります。
また、東京精密では要素の測定ごとに設定した退避面まで移動するので
時間はかかりますが要素と要素の間の経路を設定しないため、
プログラムを組むのが簡単になります。
「退避」の考え方の違いによりメリットにもデメリットにもなっています。
また、小さなことでは、東京精密の方ができることやミツトヨでないとできない事もありますので、
栄商金属の三次元測定機は、2大メーカーである東京精密製とミツトヨ製の両方の三次元測定機を設置し、
どのような測定でも対応できるように準備しています。
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