スイス型自動盤でのスキャニングプローブ活用: メリットと実用性

このオンマシンプローブは、この部品のスロット全輪郭を分速2メートルでスキャンし、2ミクロンのスロット平行度を保証します。写真提供: Blum-Novotest.

多くのショップが、セットアップ迅速化や工程内測定によるプロセス制御のためにオンマシンタッチプローブを使用しています。これらは縦横マシニングセンタによく見られますが、スイス型自動盤ではワークゾーンのスペースが限られるため、搭載例は少ないです。

これらのプローブにはタッチトリガー型とスキャニング型の2タイプがあります。タッチトリガープローブはワーク表面の離散点を検出しますが、スキャニングプローブは表面全体を走査し、毎秒数万点のデータを取得して形状、寸法、位置を測定できます。しかし、スイス型にプローブを搭載して貴重な工具ポジションを1つ以上占有する価値はあるのでしょうか？ もしそうなら、より多くの測定データを高速で取得できるスキャニングプローブを選ぶべきでしょうか？

ドイツ・Oberwolfachのあるメーカーの事例が、これら両方の疑問に肯定的な答えを示しています。

Karlheinz Lehmann GmbHは、複数のCNC旋盤とフライス盤を用いて精密な回転対称部品を加工しています。例として、Parker Hannifin GmbH向けの複雑なスチール製クイックカップリング（圧縮空気入力用）があります。このプロジェクトは、部品の4つのスロットに要求される平行度が厳しいため困難でした。CEOのTimo Lehmann氏によれば、主要構成要素はねじ、穴、4つのテーパー付きスロットですが、「スロットが設計全体の『重要ポイント』です。」

実際、各スロットの平行度公差2ミクロンを超えると、カップリングは機能しません。組み立て時に、わずかにテーパーがついたスロット内にボールが収まりますが、ボールが突出しすぎても、スロットから抜け落ちてもいけません。この設計により、脱着時の「カチッ」という音を防ぎ、片手操作を可能にしています。

加工プロセスと同様に困難なのが、スロットの測定作業です。Marubeni Citizen-Cincom M32スイス型自動盤にBlum-Novotest TC76-Digilogスキャニングタッチプローブを搭載し、ワークの寸法精度を機上で検証しています。

Blum-Novotestによれば、タッチトリガープローブによるアナログ測定は面や線の測定に有効です。しかし、このスロット測定用途にタッチトリガープローブを使う場合、十分な分解能を得るためにスロット上の非常に多数の点を測定する必要があります。代わりに、TC76-Digilogはスロット表面を分速2メートルでスキャンし、アナログ・タッチトリガー方式のデータ取得時間のわずかな時間で、極めて大量の値（毎秒50,000点）を生成します。

精密なスロット平行度により、このクイックカップラーは脱着時の大きなスナップ音がなく、片手操作が可能です。

このカップリングの生産ラン開始時、基準部品を機械に固定し、対応するスロットの全輪郭をスキャンしてマスタープロファイルを記録し、評価ソフトウェアに保存します。加工された各部品は測定され、記録されたプロファイルと比較されます。公差を超える部品は不良として廃棄されます。このように機上測定を活用することで、Karlheinz Lehmann GmbHは100%検査を実現し、プローブの評価ソフトウェアを通じて加工誤差の傾向を早期に検知できます。

スキャニングプローブは、測定タスクに応じて機械内で水平または垂直に配置可能です。

Blum-Novotestによれば、TC76-Digilogの増強されたスキャニング力により、旋盤だけでなくフライス盤や研削盤での困難なアプリケーションにも適しています。クーラントや粘性オイルも測定データの信頼性を損なわないと同社は述べています。より高いスキャニング力により、プローブがクーラントを押し分けて測定できるためです。プローブは非方向性にワークをスキャンし、同社のShark360テクノロジー（面歯車測定機構システムを導入し、偏心プロービングを実行）により測定精度が確保されるとされています。

Lehmann氏によれば、スイス型機でのスキャニングプローブプロセスを導入するまで、Parker Hannifinからのクイックカップリング受注を断る寸前だったといいます。実際、現在ではこの機械でアルミニウム、ステンレス鋼、調質鋼、快削鋼などの材料で、10,000〜30,000個規模の大量生産ロットにも対応しています。