三次元測定機におけるスタイラスとは

三次元測定機におけるスタイラスとは、測定物と接触して寸法や形状を測定するための軸とボールで構成された測定子です。スタイラスを測定物に接触させることで、プローブから信号を取得し、測定値を算出します。スタイラスは、高い剛性を持ち完全な球体の先端形状を持つこと重要であり、測定物に応じて適切な寸法や形状を選択する必要があります。

スタイラスの選定

スタイラスを選定する場合、以下の3点を基準にすると、正確かつ高精度な測定が可能となります。

スタイラスの長さ

スタイラスが長すぎると、曲がりやたわみの原因となり、測定精度が低下します。可能なかぎり短いスタイラスを使用して測定を行いましょう。また、長くなるほど熱膨張の影響を受けやすくなり、測定誤差の原因となる点にも注意が必要です。

結合部

スタイラスやエクステンションの接合部が多いと、たわみの発生率が高まります。スタイラスを構成する際は、パーツの数を最小限に抑えましょう。

スタイラス球

大きなボールを使用することで、ボールと軸のクリアランスを広く確保でき、測定物への軸の干渉を低減できます。また、測定物の表面仕上げに対する影響も減少します。

ボールの材質にも注意が必要です。たとえば、アルミ材はルビー球と相性が悪く、スキャニング測定を行うと凝着摩耗の原因となります。

スタイラス・軸の材質

軸、ボール、付属品のそれぞれに最適な材質が使用されています。軸の素材には以下の材質があります。

超硬

軸径が小さく剛性も優れており、多くの用途に適しています。ただし、大きな軸径や長いスタイラスでは、重量に注意しなければなりません。

スチール

ボールの径が2mm 以上で、長さが最大30mmのスタイラスに広く使われている材質です。剛性面で優れており、重量の問題がない場合に用いられます。

セラミック

スチールと同等の剛性をもちつつ、超硬より軽量で熱安定性にも優れた材質です。また、衝突時にトリガー装置を保護できるため、プローブシステムの破損も予防できます。

カーボンファイバー

超硬の20%ほどの重量で、長いスタイラスに適しています。また、高い剛性と熱安定性を持ち合わせています。

まとめ

スタイラスとは、軸とボールからなる測定子で、測定物に接触させ対象の寸法や形状を測定するものです。選定の際は、なるべくスタイラスが短いものを選ぶと曲がりやたわみを抑えられます。また、測定物に適したスタイラス材質を選択することで、凝着摩耗の防止やプローブシステムの保護が可能となります。

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