精密研削盤向け高度レーザー測定システム

工作機械の現場でレーザーが使用されているのは珍しくありません。例えば、工作機械の動作システムの測定・校正用レーザー干渉計、機上での工具測定と折損検出用のレーザー工具セッティングシステムなどがあります。

最近、レーザーテクノロジーがStuder（United Grindingブランド）の外周および万能研削盤の一部モデルで、精密ワークの測定に統合されました。同社は過去10年間、この技術を研削砥石の実験的測定に使用してきました。研削盤への応用可能性を認識し、2020年にStuderとレーザーメーカーが研削用に改良したレンズと必要な装置を追加し、ついに「LaserControl」と呼ばれる機械統合型レーザープロセス測定技術を発売しました。

LaserControlには、生産コスト削減につながる精密ワーク測定、多様な部品サイズの測定能力向上、部品品質の改善、全測定値を記録するソフトウェアなど、多くのメリットがあります。また、このようなシステムは一般的に使いやすく、アナログシステムよりも迅速にデータを生成します。さらに、レーザー測定は非接触測定法であるため、被測定材料を傷つけません。接触がないため、アナログシステムで使用されるプローブやスタイラスのような測定装置自体の摩耗や損傷もありません。

横向きの「U」字型で、開放端にレーザー照射部と受光部が向き合う形状をしたレーザーゲージは、研削盤のタレットホイールヘッドに取り付けられ、X軸とZ軸で移動可能です。機械のX軸を動かして位置決めし、研削時にはインデックスして退避します。レーザーヘッドがワーク上を移動して測定位置に達すると、ワーク外周によってレーザービームが遮断され、片側の測定を取得して開始情報を登録します。レーザーヘッドがさらに前進してワークを越え、レーザービームが遮断されなくなると、ワークサイズの情報が得られます（機械の高解像度リニアガラススケールが、測定ビーム遮断から非遮断までの距離を測定）。測定値はオペレーター画面のテーブルに記録されます。

横向きの「U」字型で、開放端にレーザー照射部と受光部が向き合う形状をしたレーザーゲージは、研削盤のタレットホイールヘッドに取り付けられ、X軸とZ軸で移動可能です。写真提供：United Grinding/Studer

測定プロセスは、ワークサイズと測定タイプに応じて10〜60秒かかります。システムの繰り返し精度は±1.5ミクロンです。

広範囲ながらユーザーフレンドリーなStuderのソフトウェアプログラムにより、研削盤オペレーターは高度なスキルを必要とせずに測定プログラミングが可能です。ソフトウェアは各測定サイクル後に測定値を自動記録し、データをスプレッドシートにエクスポートしてさらなる評価が可能です。必要に応じてデータを印刷することもできます。

Studer LaserControlの主要ポイントをいくつか紹介します。この技術が貴社の用途に有利かどうか判断する際の参考にしてください。

一般的なインプロセスゲージングシステムとは異なります。 多くのインプロセス測定システムは、機械が切削/研削中に測定を行います。しかし、LaserControlのクローズドループシステムは研削プロセス中ではなく、研削後や研削工程の間に測定を行い、1つのワークで複数回測定する場合は研削を一時中断します。研削を一時停止することで、レーザーに不適切な研削液やエマルジョンを回避できます。測定前にワークからクーラント、切りくず、加工残留物を除去するため、LaserControlは統合エアノズルによるブローオフシステムを測定直前に適用します。

複数の径サイズと複雑な部品の測定に対応。 システムが研削砥石タレットに取り付けられているため、ワーク周りを移動可能です。したがって、φ1mmからφ100mmまでの外径、複雑な部品の測定に対応しています。典型的な測定には、大径の無停止ワーク径や長さ輪郭だけでなく、スプラインや溝のあるシャフト、工具の切れ刃、ツールフルートなどの中断径も含まれます。

プロービングは研削盤の測定オプションの一つですが、プローブと研削中の工具切れ刃を損傷するリスクがあります。

従来とは異なるセットアップ。 他のゲージングシステムとは異なり、このレーザー測定システムは機械的なセットアップを必要としません。機械オペレーターがシステムのプログラムでワークのどのポイントを測定するかを機械制御装置から指示します。したがって、データ収集に必要なワークの任意のポイントを測定するように機械をプログラムできます。このシンプルなセットアップは、ゲージを測定対象の径や長さに合わせて面倒なセットアップを行う従来の物理的セットアップと比較して、時間を節約できます。

特に切削工具の外径測定に有用。 LaserControlは多くの研削アプリケーションにメリットをもたらしますが、すべてのワークに対応するわけではありません。例えば、内径測定はできません。また、この機内測定プロセスでさえサイクルタイムを遅らせるため、大量生産には向いていません。しかし、高精度・高複雑性の難削材切削工具の外径測定には適しています。航空宇宙部品もこの種の測定システムの恩恵をよく受けます。

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