三次元測定機 (CMM) とは何ですか? また、その用途は何ですか?

20 世紀初頭の製品設計は非常にシンプルで、製品設計者は精度と寸法公差の要件に柔軟に対応していました。その結果、機械工場は、従来のフライス盤を使用して部品を製造し、キャリパー、マイクロメーター、コンパレーターなどの手動ツールを使用して品質管理を確保することに問題はありませんでした。

しかし、製品設計がより複雑になり、製造技術が高度になるにつれて、ヒューマンエラーを排除する、より高度な品質管理デバイスの必要性が生じました。これにより、1959 年に Ferranti による最初の座標測定機 (CMM) が開発されました。

三次元測定機 (CMM) は、今日の一流の機械工場で使用される重要な品質管理装置です。この記事では、CMM の基本について説明します。 CMM の仕組み、その用途、現在利用可能なさまざまなタイプの座標測定機について説明します。

座標測定機とは?

座標測定機 (CMM) 部品の高さ、幅、深さを測定して、設計要件を満たしているかどうかを判断する品質管理装置です。

一般的な座標測定機 (CMM) は、空間内の点の位置を検出し、3 次元の基準位置から測定するプローブを備えています。そのため、プローブの先端をワークピース上で動かすと、プロービングシステムがポイントを収集し、ワークピースの形状の輪郭を描く「ポイントクラウド」を形成します。

プローブポイントが測定され、形状の輪郭に変換されるプロセスは、特別な座標処理ソフトウェアによって処理されます。

Lucas Vieira による「点群」の例、パブリックドメイン、Wikimedia Commons 経由

三次元測定機によって形成された「点群」により、部品が設計意図と公差要件に適合しているかどうかを確認できます。一流の機械工場は通常、これらの機械を品質管理 (QC) 部門に統合して、顧客の仕様に対して製造された部品の精度と精度をテストします。

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リバースエンジニアリングを通じて、マシンショップも CMM を使用してカスタムデザイン (または物理サンプル) のレプリカを作成します。このプロセスでは、機械工が高感度プローブを実際のサンプル上で動かし、CMM が一連の操作を実行してこのサンプルを 3D CAD 図面に変換します。

その後、機械工はこれらの CAD モデルを使用して、CNC マシンや 3D プリンターなどの製造技術を使用して物理サンプルのレプリカを作成します。この CMM のリバースエンジニアリングアプリケーションは、ビンテージカーエンジンやガスタービン部品などの旧式の部品を作成するときに役立ちます。

通常、座標測定機には次の 4 つのタイプがあります。

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ブリッジ CMM

ガントリー CMM

カンチレバー CMM

水平アーム CMM

ブリッジタイプの三次元測定機は、最も一般的なタイプの三次元測定機です。それらは通常、測定装置用の非常に安定したアンカーを備えており、最高の精度と厳しい公差要件を持つ機械加工部品の測定に最適です。

ただし、ブリッジスタイルの CMM は、通常、テーブルに簡単に持ち上げることができる小型から中型の機械加工部品の測定に限定されます。ブリッジ CMM を使用すると、測定対象の一部にアクセスしようとするときに問題が発生することもあります。これは、橋の直立アンカーが x 軸を保持しているためです。

ガントリー CMM はブリッジ CMM とよく似ていますが、設計と機能がわずかに異なります。

ガントリー三次元測定機は、ブリッジ式三次元測定機とは異なり、ブリッジを柱に立てて床に直接設置します。これにより、ガントリ CMM は、ブリッジ CMM が処理するように設計されているものよりも大量で複雑な形状の機械加工部品に対応し、アクセスすることができます。

ガントリ CMM の測定範囲は通常、3D 座標系で (1 x 2 x 1 m) から (5 x 9 x 3 m) まで変化します。

カンチレバー CMM は 1 点のみでサポートされるため、ガントリーやブリッジスタイルの座標測定機よりも剛性が低くなります。軽量の機械加工部品の測定に使用すると、シングルポイントサポートにより、他の CMM よりも迅速に移動し、より高い精度を実現できます。

カンチレバー CMM は、通常、小さな機械加工部品、測定ゲージ、およびマスター部品の測定に限定されています。

水平アーム CMM は、他のタイプの CMM と同様に、走査プローブ (またはタッチプローブ) を垂直ではなく水平に取り付けます。この独自の設計により、手の届きにくい大きな表面や機械加工部品の測定が可能になります。

水平アーム CMM は他の CMM タイプよりも精度が低いことに注意してください。それにもかかわらず、それらは大型の薄肉板金部品を測定するための理想的な CMM タイプです。

最新の機械加工技術を使用して製品設計を製造した後でも、機械加工された部品の品質に影響を与える寸法や公差の間違いが発生する可能性があります。

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