マシニングセンタ＋タッチプローブで曲面上を測定するには？【機上測定】

機上測定は、加工機に固定された加工ワークを測定します。
つまり、測定対象は「加工ワーク」となります。

測定内容は、使用する測定機器によって変わってきます。

３Ｄスキャナーを使用することで、「形状」を測定できます。
加工機に固定されたワークを測定すれば、「機上測定」に該当します。

実際には「形状」を膨大な「点群」として測定できます。
この点群データからＳＴＬという特殊な形状データに変換できます。
ＳＴＬは、三角形の集まりで形状を表すデータ形式です。
図は3次元モデルをＳＴＬに変換したものです。

ＳＴＬデータは３Ｄプリンターでも利用されています。

切削加工では、ＳＴＬデータをストック形状（加工前の形状）として利用する方法があります。
また、ＳＴＬデータから加工の軌跡データを生成して削り出すことも可能です。
ただし、どちらもＳＴＬに対応したＣＡＭソフトウェアが必要です。

弊社が販売・サポートしているCimatronは、上記の利用の他にＳＴＬデータを編集することも可能です。
ＳＴＬデータを使って加工した動画があります。
ご関心のある方は下記のリンクからご覧ください。

Cimatron精密加工 - シボ加工
Cimatron精密加工 – STL加工

弊社は３Ｄスキャナーも取り扱っています。

タッチプローブを使って面上の点（座標）を測定できます。

幅寸法は、向かい合う２面の点の座標から得られます。
半径または直径は、円筒面上の３点があれば得られます。

では、勾配面や曲面上の点（座標）も測定できるのでしょうか？
結論から言えば、「できます！」
※加工機の制御装置（CNC）によっては困難な場合があります。

では曲面上の点を測定するには何が必要なのかを見てみましょう。

曲面上の点を測定するには、タッチプローブを測定点にピッタリ接触させる必要があります。

タッチプローブの先端は球体になっています。
これは「スタイラス球」と呼ばれています。
球体なので測定対象に点で接触します。
この接触点が測定点になるようにタッチプローブの位置を合わせる必要があります。

しかし測定対象は寸法通りとは限りません。

曲面を測定するには、以下の２点が重要ポイントです。

• 測定点の面直方向に沿って接近させる。
• 測定点から面直方向の軸線上を、先端球の中心が通る軌道にする。

理由は３つあります。

• 面直方向は面上の位置で異なるため
• 測定点と最短の位置に接触させるため
• 接触点の位置を特定するため

では、水平方向で接近させる場合は何が問題なのでしょう。

測定対象の曲面に水平方向から接触させると、接触点の位置を正確に取得できません。

平らな面ではなく、「曲面」だからです。
取得できるのは「タッチプローブの位置」です。
接触点の位置ではありません。
タッチプローブの先端球表面に、微細なセンサーが無数に取り付けられているわけでは無いからです。

図は、測定点に接触できる高さで接近させた例です。
測定対象が削り残っているのか、削り込んでいるかは測定しないとわかりせん。

測定対象の曲面に垂直方向から接触させると、接触点の位置を正確に取得できません。

水平方向と同じ理由です。
平らな面ではなく、「曲面」だからです。

図は、測定点に接触できるX座標＆Y座標で垂直に接近させた例です。

測定対象が削り残っているのか、削り込んでいるかは測定しないとわかりせん。
しかも曲面です。そのため接触点の位置を正確に特定することは困難となります。
削り残りの厚みも正確に測定することは困難です。