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タッチプローブの実力
2023/10/12 20:34
- ワークの形状寸法を測定するためのプローブ式測定器がありますが、その耐久性や測定誤差について知りたいです。
- 実際に使われている方で問題があれば具体的に教えていただけませんか？
- カタログではエアーパージによる防御や高い精度が謳われています。
タッチプローブの実力
2002/12/09 17:06
ワークの形状寸法を機上で測定する方法としてレニショーに代表されるようなプローブ式の測定器がありますが、耐久性（切削油、切り屑による影響）や測定誤差が生じると抽象的に聞きますが、実際に使われている方で問題があれば具体的に教えていただけませんか。使い方の問題なのでしょうか。カタログ等ではエアーパージによる防御、精度も1、2ミクロンとなっています。
回答 （10件中 1～5件目)
計測器の検定業務をしておられるtop gunさんへ
ご病気にでもなられたのでしょうか？
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＞ｂ）リングゲージやブロックゲージで比較測定しながら・・・・
球では頂点を探すのは困難だからＮ社の付属で付いてくるキャリブレーションプログラムを使えば30秒ほどで終了します。
下記の文章が抜けていました。
球では頂点を探すのは困難だからＮ社ではリングゲージを使いＸＹＺ軸の座標とサーボラグ量を自動で変数の中へ入れてくれます。
あまり知識がなかったのでメーカーに訊ねて分かったことを回答します。
＞１．機上でタッチプローブを使って測定する理由？
加工した後測定室で計測してＮＧが出たらもう一度テーブルに載せて再現するのは不可能だからクランプした状態で計測して追加加工をして完全な寸法に仕上げてからはずすと不良品が出なくなる。
＞ａ）Ｎ社にして良くなった理由・・・
Ｒ社とＮ社の違いは「内部接点方式」と「外部接点方式」の違いでした。Ｒ社の「内部接点方式」はプローブ内部に３点支持構造を持ち各々２点接点があり６点接点構造になりここに電流が流れており、測定子が被測定部にれた時、接点がはずれることで検出しています。この構造から測定子の触れる位置で接点の支点が変わりトライアングルエラーを持っています。もう一つ測定子が触れても内部の接点がはずれる迄の不感量帯があるのでこの測定子で計測すると「おむすび型」の誤差が常にありこの量は５０?長の測定子を使ったとき816ミクロンの範囲でばらつくのでプログラムで２乗したりすると大きな誤差が出てしまい測定機のようなデーターは出せない。
一方Ｎ社の「外部接点方式」は機械を電気回路として測定子が被測定部に触れると流れる微弱電流を検出して座標を読みとるためプローブの誤差は真球度が良ければ０となり心だしだけではなく３次元測定が可能である。このタイプでスチール球の測定子を使うと磁化した切削子のためブリッジしてしたり、磁力によって測定子の方からワークに近づき測定誤差を生じる可能性があったが非着磁性スタイラスの完成でこの問題は解決している。
＞ｂ）リングゲージやブロックゲージで比較測定しながら・・・・
球では頂点を探すのは困難だからＮ社の付属で付いてくるキャリブレーションプログラムを使えば30秒ほどで終了します。
＞Ｃ）これが当てはまるとすると３次元形状の測定には・・・・
ゲージと比較しながら測定しますのでデーターは信頼できます。
私も最初不安だったので工業試験所のツァイスの三次元測定器で比較したところ最大で２ミクロンの誤差に入っていたので驚きました。
>どこの会社も少ない予算の中から計測器をチャンバーで囲う等の工夫をしています。
私の知る限りでは機械加工業は経営難で四苦八苦しています。少ない予算なんかありません。
安田工業も15年前まで窓を開けっ放しにして加工や組立をしていました。
要するに被加工物と機械が同一温度環境にあれば良いのではないでしょうか
〉±１度の環境なんか町工場では出来ません。
高精度の測定をする上で温度管理が重要であることは常識だと思います。
初めから出来ないと拒否していたのでは技術の向上は望めません。
どこの会社も少ない予算の中から計測器をチャンバーで囲う等の工夫をしています。
〉町工場に売っていながら±１度の環境を要求するのはおかしな理屈ですね。
３Dプローブについては温度管理の必要は全くありません。
三次元測定器は使用温度環境や温度変動率を管理してスケール温度補正や物体温度補正をかけない限り、ミクロン台の精度維持は難しいでしょうね。
私は計測器の検定業務をしていますが、経験上切実に感じてます。
補足
2002/12/12 16:41
danです。 top gunさんもご覧ください。
皆さんの貴重な意見を聞かせていただいて、自分なりにいろいろ考えて疑問点が出てきましたのでもう少し詳細のところをお聞かせください。
１．機上でタッチプローブを使って測定する理由？
a）最終加工精度を安定させるために仕上げの取り代を安定させるための前加工精度の測定
ｂ）加工に入る前のワークとスピンドル中心の位置出
ｃ）機械、プログラム、工具の精度だけでは出せない精度（レンジで０．０３以下？）の場合、機上で測定しておかないと後戻りの確立が多くなる。（逆にいえばこの精度が機上で測定できないと意味が無い。）
ｄ）ワークが大きくて３次元測定器にのらない。
ｅ）３次元測定器が無い
ｆ）機上で測るのに測れる内・外測マイクロがない。
２．ｓｔｒａｄａさんへ
ａ）Ｎ社にして良くなった理由でタッチプローブそのものを変えた事だということですが、Ｎ社のどのタイプですか。非磁性によるのですか。
ｂ）リングゲージやブロックゲージで比較測定しながらお使いということですが、Ｒ社のカタログでは球の基準でキャリブレーションするように書いてありますが、それでは出来ないのでしょうか。Ｚが同じ位置で円の周りを数点測ればスピンドルとの位置関係はわかりますが、気になる点は球どうしなので球の中心が必ず一致するとは限りませんので球中心からの放射線方向に力がかかり当てる方向と場所によって内部接点の入り切りのタイミングが変化して誤差になるような気がするのですが（キャリブレーションのプログラムでキャンセルするのですか）力がかかる方向を出来るだけ少なくするためでしょうか。放射線方向で当てたり、ＸＹＺ軸単軸方向で当てるので誤差を演算してくれるソフトがあるのでしょうか。また、ブロックやリングのようにわかっている寸法でなく、球で測定した径からＺ方向の位置も換算するとすると球自体の寸法が変わっていれば誤差になりませんか。
Ｃ）これが当てはまるとすると３次元形状の測定には
プログラムによる校正が出来ない限り誤差を持つことになると思いますが
３．top gunさんへ
ａ)機械速度のばらつきが影響すると書かれていましたが、この意味は当てる速度によって検出出力のタイミングが変わるということでしょうか。接点がゆっくり入り切りするのと早くするので何かそこに原理的な要因があるのでしょうか。単純に考えるとスライドの流れ量の違いが出ているのかと思いますが。
現在はいくつで送られていますか。
ｂ）上記に関して軸を動かすときの時定数の差で所定速度になる前の勾配のところで測定すると時定数のばらつきや接触までのストロークによっても差が出るように思いますがいかがでしょうか。
ｃ）ばね保持式であることで機械振動や接触送りの際のイナーシャなどによるふらつきが影響していることは考えられませんか。
ｄ）エンコーダーの精度について書かれていますがスケールのフィードバックは役に立たないのでしょうか。
ｅ）キャリブレーションの方法とタイミングですが基準は球ですか。測定するたびにとありますがキャリブレーションは測定に時間がかかる場合は同じワークでもその間に数回行うのでしょうか。
４．熱による影響
ａ）測定値は軸の各スケールから算出されると思いますので、そうするとこれを含めたワーク、機械全体が同一材質で同一温度、さらにボールネジ駆動であればその軸のストローク間でのネジピッチ誤差が無いことが前提で基準として球、ブロック、リングを使うことが成り立つと思いますが、逆にいえばどれかがそうでないと信頼性に欠ける事になるのではないでしょうか。
補足
2002/12/12 11:39
danです。
皆さんの貴重な意見を聞かせていただいて、自分なりにいろいろ考えて疑問点が出てきましたのでもう少し詳細のところをお聞かせください。
１．機上でタッチプローブを使って測定する理由？
a）最終加工精度を安定させるために仕上げの取り代を安定させるための前加工精度の測定
ｂ）加工に入る前のワークとスピンドル中心の位置出
ｃ）機械、プログラム、工具の精度だけでは出せない精度（レンジで０．０３以下？）の場合、機上で測定しておかないと後戻りの確立が多くなる。（逆にいえばこの精度が機上で測定できないと意味が無い。）
ｄ）ワークが大きくて３次元測定器にのらない。
ｅ）３次元測定器が無い
ｆ）機上で測るのに測れる内・外測マイクロがない。
２．ｓｔｒａｄａさんへ
ａ）Ｎ社にして良くなった理由でタッチプローブそのものを変えた事だということですが、Ｎ社のどのタイプですか。非磁性によるのですか。
ｂ）リングゲージやブロックゲージで比較測定しながらお使いということですが、Ｒ社のカタログでは球の基準でキャリブレーションするように書いてありますが、それでは出来ないのでしょうか。Ｚが同じ位置で円の周りを数点測ればスピンドルとの位置関係はわかりますが、気になる点は球どうしなので球の中心が必ず一致するとは限りませんので球中心からの放射線方向に力がかかり当てる方向と場所によって内部接点の入り切りのタイミングが変化して誤差になるような気がするのですが（キャリブレーションのプログラムでキャンセルするのですか）力がかかる方向を出来るだけ少なくするためでしょうか。放射線方向で当てたり、ＸＹＺ軸単軸方向で当てるので誤差を演算してくれるソフトがあるのでしょうか。また、ブロックやリングのようにわかっている寸法でなく、球で測定した径からＺ方向の位置も換算するとすると球自体の寸法が変わっていれば誤差になりませんか。
Ｃ）これが当てはまるとすると３次元形状の測定には
プログラムによる校正が出来ない限り誤差を持つことになると思いますが
３．top gunさんへ
ａ)機械速度のばらつきが影響すると書かれていましたが、この意味は当てる速度によって検出出力のタイミングが変わるということでしょうか。接点がゆっくり入り切りするのと早くするので何かそこに原理的な要因があるのでしょうか。単純に考えるとスライドの流れ量の違いが出ているのかと思いますが。
現在はいくつで送られていますか。
ｂ）上記に関して軸を動かすときの時定数の差で所定速度になる前の勾配のところで測定すると時定数のばらつきや接触までのストロークによっても差が出るように思いますがいかがでしょうか。
ｃ）ばね保持式であることで機械振動や接触送りの際のイナーシャなどによるふらつきが影響していることは考えられませんか。
ｄ）エンコーダーの精度について書かれていますがスケールのフィードバックは役に立たないのでしょうか。
ｅ）キャリブレーションの方法とタイミングですが基準は球ですか。測定するたびにとありますがキャリブレーションは測定に時間がかかる場合は同じワークでもその間に数回行うのでしょうか。
４．熱による影響
ａ）測定値は軸の各スケールから算出されると思いますので、そうするとこれを含めたワーク、機械全体が同一材質で同一温度、さらにボールネジ駆動であればその軸のストローク間でのネジピッチ誤差が無いことが前提で基準として球、ブロック、リングを使うことが成り立つと思いますが、逆にいえばどれかがそうでないと信頼性に欠ける事になるのではないでしょうか。