スタイラスとプローブの拡張: 小さなアクセサリが CMM の精度に大きな影響を与えます

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三次元測定機 (CMM) からの信頼できる測定結果は、製造プロセスを監視し、高品質の部品を提供するために重要です。 部品の品質に対する絶対的な信頼は、測定の不確かさを最小限に抑えることによってのみ達成できます。

スタイラスとプローブのエクステンションにより、ほとんどの測定で確実性が得られます。 しかし、深い掘削孔とアクセスが難しい地物には課題があります。

間違ったスタイラスやプローブエクステンションを使用して品質を犠牲にしないでください。 品質のニーズに合わせて、適切な材料で作られた適切なツールを見つけてください。

プローブヘッドはアームに取り付けられ、スタイラスは CMM のヘッドに直接取り付けられます。 Modern Machine Shop の Matt Danford 氏が説明するように、CMM スキャニング ヘッドの中には、単独で動作するものと、拡張が必要な​​ものがあります。 拡張機能はすべての標準マシンにあり、さまざまなタイプがあります。

「現在、固定ヘッド、インデックスヘッド、連続モーションヘッドに至るまで、幅広い CMM プローブヘッドが提供されています」と Metrology News は述べています。 「固定プローブヘッドは現在でも非常に高精度の CMM で使用されており、内部部品の深い部分の形状をプローブおよびスキャンするために必要な長い延長バーを運ぶのにも特に役立ちます。」

これらのアクセサリにより、スタイラスの範囲が広がり、複雑な部品や大きな部品への最適なアクセスが可能になります。 エクステンションは、キャビティや部品の下の奥深くにある到達しにくいフィーチャにアクセスするために、固定プローブ ヘッドで特に有益です。

拡張機能は、計測システム全体の計測の不確かさに直接影響します。 その結果、仕様に従って CMM が達成できる精度は、不適切な拡張機能を使用すると悪化するだけです。

拡張機能のパフォーマンスは、次の 3 つの決定要因によって左右される可能性があります。

オペレータは、スタイラスとプローブの両方の拡張機能を使用するときのベスト プラクティスも認識しておく必要があります。 米国立物理研究所は次のように説明しています。「プローブ ヘッドとアクセサリのメーカーは通常、プローブの延長部分の推奨最大長を指定しています。 これらの長さを超えるエクステンションを使用すると、プローブヘッドの読み取り値の精度と再現性に重大な影響を与える可能性があります。」

品質保証ソリューションで求められる結果は、より一貫した測定結果です。 スタイラスの延長部分に適切な素材を選択すると、変化する条件下でも安定性を高めることができます。

考慮しなければならない品質の 1 つは、熱膨張係数が低いことです。 熱膨張は長さに依存し、特に長いスタイラスやエクステンションの場合は顕著です。

エクステンションの材料には多くの選択肢があり、各オプションは温度変化によって異なる形で影響を受けます。 これらの材料には、アルミニウム合金、チタン、カーボンファイバーなどが含まれます。

数十年前、計測が主に高品質の研究所で行われていた時代には、アルミニウムが主要な材料でした。 品質保証と管理が生産ラインに移行するにつれて、新しい材料が必要になりました。 研究室は温度管理されていましたが、アルミニウムは温度変化にうまく対応できず、生産ラインの計測には不向きです。

関節や指の関節など金属が必要な場合、チタンは軽量、強度、熱的および構造的安定性、密度の最適な組み合わせを提供します。 「しかし、チタン製エクステンションは、重量上の理由から、アルミニウム製エクステンションと同等にするために、直径と肉厚を小さくする必要がありました」と、ZEISS Industrial Quality Solutions のアクセサリー製品管理責任者である Jörg Esswein 氏は述べています。 「この減少は剛性の損失につながります。」

カーボンファイバーは最も一般的な素材であり、長いスタイラスやエクステンションに最適なオプションです。 このポリマーは硬く、軽量で、高い曲げ強度を持ち、その熱安定性により、その利点はアルミニウム、ステンレス鋼、鋼、チタン、セラミックなどの他の材料を凌駕します。

アルミニウム、チタン、さらには一部のカーボンファイバーなど、3 つの素材すべてに独自の利点があるにもかかわらず、エクステンションで最良の結果を保証するための特性の適切な組み合わせが備わっていない可能性があります。