マシン上プロービングでCNC生産性最大化：より速く、より正確な結果を

工作機械の自動化が進む中、インプロセスプロービングは急速に標準化しつつあります。この実践のメリットについて知っておくべきことをまとめました。

まだ工具長・径を手動設定していますか？ ワークオフセット拾いも手動？ これらはエラーを招きやすく手間もかかるのに、なぜ続けるのでしょう？

マシン上プロービングシステムは、取り付けられるCNC旋盤・マシニングセンタとほぼ同じ歴史を持ちます。高速、使いやすく、能力は増す一方です。ウィグラーやエッジファインダー——ペーパーテープや高速工具ビットと同じくらい時代遅れなデバイス——を不要にします。

マニュエル・ミューラー氏も同感です。Hexagon Manufacturing Intelligence部門マシンツール計測担当プロダクトマーケティングマネージャーの氏は、工具長オフセット設定とワーク位置決めが「大多数の工作機械でこの技術の標準的用途であり、全標準プロービングシステムのコア機能であり続けています。だからこそHexagonはこの分野で新機能を提供し続けており、その中に測定ソフトウェア内自動『ベストフィット』アライメント機能があります。」と述べています。

生産環境がスマート化し、メーカーがプロセスを可能な限り効果的に自動化しようとする中、あらゆる種類のインプロセス計測需要が高まっているとミューラー氏。

「レーザースキャナーによる表面測定、超音波プローブによる肉厚チェック、加工中の熱変化測定用温度プローブ等を提供しています。これら重要検査タスクを工作機械内で直接実行できることは、部品バラツキ低減だけでなく、機械ダウンタイムと後工程測定のための高コストな再段取りを排除します。」

赤外線か無線か

ではどのプローブを買うべきか？ 工具長測定、ワークセッティング、部品形状寸法チェックには、広く普及した赤外線プローブが工作機械上の全標準測定を実行可能で、確立された技術です。Wi-Fiや産業用無線伝送の影響を受けず、伝送が非常に安全です。

赤外線の制約は、伝送可能データ量とプローブ・レシーバー間距離が限られることです。大型機械や、レーザースキャン・肉厚測定等より高度な測定手法が必要な場合は、無線伝送がより強力な選択肢となります。

技術を問わず、最も重要なのは始めることです。

「インライン計測を『生産性の妨げになる時間消費障壁』と見なし、加工可能時間を削ると考える向きもあります」とミューラー氏。「しかし工作機械に直接計測機能を追加することで、高コストな手直しと生産ボトルネックを招く外部計測活動を回避できます。インライン計測に必要な少ない時間投資が、実際にはメーカーにより多くの良品生産時間を与え、効率と生産性向上に貢献します。」

ピラミッドを登る

Renishaw Inc.産業計測ジェネラルマネージャーのダン・スキーラン氏も全面的に同意します。

Hexagon同様、Renishawも多様なマシン内プロービングソリューションを提供し、全てメーカー生産性向上を狙っています。しかしスキーラン氏は、インライン計測で最高成果を得るには、工作機械そのものから始まる加工オペレーションの全体的視点を取るよう顧客に推奨します。

「プロービングは4つの基本機能を提供し、全てが同等に必要です」と氏。「第一は、既知アーティファクトを測定することで、機械の精度と位置決め能力を定期的に評価すること。主要航空宇宙、自動車、医療等のスマートメーカーは、特に高価値部品では、あらゆる加工オペレーション前にこの方法でCNC設備を検証します。」

第二が半自動工具長・ワークオフセット設定機能（前述）、第三がクローズドループプロセス制御です。この第三の能力こそ、無人・ライツアウトメーカーにとって最も魅力的で、人の不在下で工具摩耕や他プロセス変数への調整を可能にします。続いて実際の部品検査があり、特定状況下では高コストな品質ラボ行きを不要にできます。

「ここでも大手航空宇宙メーカーが先駆的で、CNC機械で高価値部品を検査し、多額のコスト削減を実現しています」とスキーラン氏。「自社設備が前述の既知アーティファクトにトレーサブルであり、レーザー干渉計とボールバーシステムで定期的に機械校正を行っているから可能です。」

言うは易し、行うは易し

残念ながら、プローブを動かすマクロプログラミングには「習得が難しい」評判があります。多少の真実はあっても、スキーラン氏はそんな懸念でインプロセス計測ソリューション導入を躊躇すべきではないと言います。

「だからこそ我々はProductivity+スキャニングスイートを開発しました。これにはマクロ生成等、高度なツールキットが含まれます」と氏。「例えば航空宇宙メーカーがタービンブレード修理で、溶接済みワークをプローブし、データをCAMシステムへ送り工具パス生成に活用できます。同様に3Dプリント部品、鋳物、その他ニアネットシェイプ、金型修理等にも応用可能です。」

ソフトウェアは2D/3Dスキャン（プリズマティック部品・自由曲面対応）、機械健全性チェック、データレポート機能、プロービングルーチンのグラフィカル編集をサポートし、マクロプログラミング習得必要性を大幅に低減します。

「ビデオゲームをしたことがあれば、プローブプログラミングできます。それくらい簡単です。それでも難しければ、長期生存を望むあらゆるショップにとって、工作機械へのプロービング導入は不可欠です。特に現在の熟練労働者不足を考えれば、マージン向上と生産性向上の最良の方法の一つです。」

貴社ショップでマシン上プロービングを始めましたか？ 効率化に役立っていますか？ コメントで感想と洞察を共有してください。

マシン上プロービングが生産性向上にどう役立つか

工作機械の自動化が進む中、インプロセスプロービングは急速に標準化しつつあります。

現在、プロービングシステムは高速、使いやすく、能力が向上し、ウィグラーやエッジファインダー——ペーパーテープや高速工具ビットと同様に時代遅れなデバイス——を不要にします。

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