現在使用されている最も一般的なスタイラス

Dec 01, 2023

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最初に少し確定的な説明をしてから、「解剖学 101」（図 1）を説明します。 次に、これらの重要な「チップ」を寸法測定装置でどのように使用するかについて詳しく説明します。 幸いなことに、それらは今でも簡単に入手でき、自動車から洗濯機に至るまで、ほぼすべての製品の生産が急停止することはありません。 最近何か買ってみませんか？

スタイラスペン | \ ˈstī-lēs \ 複数形スタイル\ˈstī(-ə)-ˌlī \ もスタイラス\ˈスティルセズ\

スタイラスの定義:書く、印を付ける、または切り込むための道具: など答え:古代人が粘土や蝋を塗った板に文字を書くために使用した道具b:複製機で使用されるステンシルにマーキングするための、先の硬いペンの形をした器具c(1):ニードルセンス3c(2):ディスクの録音中に元のレコードの溝を作り出すために使用される切削工具d:データ (グラフィック タブレットからの位置情報など) をコンピュータに入力するために使用されるペン型のポインティング デバイス。

Merriam-Webster Dictionary の提供 – ありがとう、メリアム! 私は個人的には定義 #c(1) が好きですが、その「ニードルセンス」が何を意味するにせよ、真剣に考えれば、ルビー、ダイヤモンド、シリコン、セラミック、カーバイド、ステンレス鋼材料を使用した小さな球形、円筒形の合成プローブチップを説明するのにどれも当てはまりません。高精度検査のための接触測定に使用されます。 これらの小悪魔は、探査システムに接続されているとほとんどすべての仕事を行いますが、彼らなしでは仕事を行うことはできません。

Paul Marino Gages の Linda Goodwin-Marino がスタイラスの基本について語ります。 彼女はスタイラスの新機能を説明し、製造業者に測定の改善や品質の傾向に関するアドバイスを提供します。

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長年の進化により、スタイラスは必要ないと言いたい非接触システムが登場しましたが、もちろん、それが何を知っているかだけを知っているカメラ関連のシステムの 1 つである場合を除き、何らかの基準点または校正球が必要です。人間の介入はほとんど、あるいはまったくなく、「ロボット」によって行われていますが、彼らにも少しの指導が必要です。 しかし、今日使用されている最も一般的なスタイラスについて説明しましょう。

図1。スタイラスの解剖学 101。 出典: Paul W Marino Gages Inc.

基本的なことと、私は何年も前 (2003 年、OMG!) に品質担当のラリー・アダムスにインタビューされたときに書かれた記事から盗用するつもりです。

「サイドバー: ほとんどの CMM メーカーは、長年にわたってさまざまな材料に依存し、コミュニティ内で機能するように製品を設計して、可能な限り最高のものをテストしてきました。基準は常に精度、重量制限、耐久性に依存してきました。

すべての CMM プロービング システムには、何らかの設計の検出デバイスが搭載されており、ほぼすべてのシステムで接触に球体が使用されています。 合成ルビー、つまり Al2O3 単結晶は、硬度、形状偏差、表面仕上げの点で最適な材料であることが証明され、標準となっています。 この材料は、特定の用途に合わせてシリンダーやディスクなどのさまざまな形状に成形および再成形されています。 炭化タングステン、ステンレス鋼、チタンなどの金属は接点材料の選択に役立つことが証明されていますが、摩耗要因によりメーカーは常に合成材料に戻ってきました。 セラミック、多結晶、カーボンファイバーが重量係数を制御するための選択肢であることが証明されています。

上記のすべてをより良く、より速く、より安価に実行できる新しい材料の探索が続いています。

注目の新製品である窒化ケイ素は、標準になる前にいくつかのテストを行う必要があります。 これは、アルミナ系の表面材料を測定する際の接触の問題に関係しますが、今のところ、ほとんどの場合、依然としてコストの問題です。

最新のテクノロジーは、エクステンションとスタイラスシャフトの軽量素材の選択にあります。 長年にわたり、ねじ付きマウントとシャンク部分はステンレス鋼またはタングステンカーバイドの組み合わせであるべきであることが受け入れられてきました。 これは小さなボールプローブにも当てはまり、多くの直径ではこれが唯一の可能性です。 より大きな要件では、重量を軽減し、たわみがあったとしても最小限に抑えて剛性を向上させる特殊なアルミニウム複合材および合金を使用できるようになりました。

要約すると、プローブ スタイラスは CMM をうまく利用するための重要なコンポーネントです。 過去 20 年間、この材料は入手しやすさとコストの削減により、世界中の CMM メーカーにとって最高の選択肢となってきました。 非接触装置など他の方法もありますが、小さなルビー球の一貫した信頼性に耐えられるものはありません。 —リンダ・マリーノ著、ポール・W・マリーノ・ゲージズ社」

図2。 | 出典: Paul W Marino Gages Inc.

状況は変わります。 「ダイヤモンドコーティングスタイラス」を入力します。 （図2）なぜでしょうか？ 「非常に硬い表面、非常に粗い表面、摩耗性の高い表面、鋭利な表面をスキャンすることで触覚的に測定するために使用できます。ルビーや窒化ケイ素と比較して、当社のナノ結晶ボールは最高の寿命を実現し、したがって摩耗が最小限に抑えられます。」と私の匿名のドイツの製造業者は言いました。 「現在、ダイヤモンドコーティングされたボールの標準ポートフォリオには、直径 0.3 mm から直径 8 mm までのボールが含まれており、真円度は 150 nm (グレード 5) 未満です。理由は次のとおりです。材料の付着力が低いかまったくなく、磨耗がほぼゼロで、寿命が長く、校正の回数が少ないからです。」なぜそうしないのですか?コストがかかるだけでなく、必要ないだけです。繰り返しますが、「小さなルビー ボール」の一貫した信頼性は、依然としてほとんどのアプリケーションの最優先の選択肢として君臨しています。< p>150nm>

図3. | 出典: Paul W Marino Gages Inc.

図4. | 出典: Paul W Marino Gages Inc.

ここで、これらのアプリケーションについて少し考えてみましょう。 本当に無数のメーカーが、プローブの「接点」を必要とする測定機器を開発してきました。 私たちは皆、それらがどのように機能するかについてかなりよく理解していますよね? 次に、ボア、止まり穴、きつい締め付け、または到達不能な測定点で、作業を完了するためにアングル、L、スター、ディスク プローブなどのコンポーネントまたはコンポーネントの組み合わせが必要な特殊なアプリケーションが登場します。 (図6)。 エクステンション、ナックル アダプター (図 4) などを、プローブに取り付けるためのすべての共通スレッドで使用できるようになりました。 最も一般的なのは M2 と M5 です。 ポータブル アーム コミュニティは独自の設計を作成していますが、依然として連絡と認定の範囲を含んでいます。 (図5)

図5. | 出典: Paul W Marino Gages Inc.

図6. | 出典: Paul W Marino Gages Inc.

一部のメーカーは電子アダプター プレート (図 3) を備えており、プレートから下はカーボンファイバー、タングステンカーバイド、航空機品質の 7000 シリーズ アルミニウムなどの軽量素材で作られたエクステンションの構成です。 ステンレス鋼の使用は、コストと入手しやすさの理由から、特定の用途では依然として一般的な選択肢です。 プローブ システムのパラメータとガイドラインによっては、全長 (OAL) を注意深く監視することが重要になる場合があります。長すぎると重すぎるとプローブ エラーが発生します。 部位やアクセスの難易度などに応じて試行錯誤する場合もあります。

「マスタースフィア」または校正、再資格認定スフィア (図 8) も必要悪です。 これは大きくなりすぎたスタイラスのように見えますが、この男があなたの「定位置」の位置を指示し、彼なしでは仕事を開始できません…。 か彼女。 この球体は全能の力であり、できるだけ丸い、つまりミクロン以内の精度でなければなりません。 また、常に細心の注意を払ってください。落としたり破損した場合は交換する必要があります。 チップが 1 つあると、目に見えるかどうかに関係なく、エラーが読み取られます。 それが問題だと考えて新しい交換用スタイラスを廃棄し始める前に、基準球をチェックすることが賢明かもしれません。

光学、スキャン、非接触認定用の新しい「ダーク」マット仕上げ素材の一部は、通常 25 ～ 30 mm の範囲で、ライザー付きのベースにセラミックが貼り付けられており、認定するプローブに簡単にアクセスできるように角度が付いている場合もあります。 一種の「オーバー・アンダー・サイドウェイズ・ダウン」状況（クレジット歌詞：1960年代頃のヤードバーズ）。

直径 30 mm を超える「ダンベル」を含む、これらの特殊なマット仕上げの無反射球を備えた光学アーティファクトはかなり新しく、標準になりつつあり、校正証明書が含まれています。

高さゲージ、輪郭測定装置用の特殊な「スタイラス」: 「ワークピースへの接触はプローブの先端を使用して行われます。幾何学的には、これは 20 ～ 25 ミクロンの標準で定義され、高度に研磨された半径を持っています。輪郭スタイラスの材質は次のとおりです。 「通常、微細な粒子の超硬金属が使用されます。同時に、セラミックのプローブチップがより頻繁に使用されています。セラミックチップの粒径は超硬金属チップの粒径よりも大幅に小さいため、非常に高い耐摩耗性が得られます。」 これにより、硬度が向上し、滑り特性が向上し、非導電性および非磁性になります。 (図7)

図7。 | 出典: Paul W Marino Gages Inc.

図8。 | 出典: Paul W Marino Gages Inc.

全体として、繰り返しになりますが、小さなルビーの球は、今日のアプリケーションの 90% で選ばれる武器です。 ほとんどの CMM メーカー、コンタリング マシン メーカー、ポータブル アーム CMM などは、伝承の「接点」を活用し、改良を進めています。 TC または SST ボールを備えたダイヤル インジケーターをまだ使用している場合は、摩耗要因 (平坦なスポット、欠け、ステムまたは「ピボット マウント」からの脱落) がわかっており、交換は正常です。 この種の「スタイラス」は非常に長い間存在しており、簡単かつ経済的に入手できます。 CMM タイプのスタイラスに関しては、これでとても簡単になりました。 現在、世界中で非常に多くの新しいメーカーが登場しているため、これらのメーカーを見つけるのはそれほど難しいことではありません。この分野の経験豊富な担当者の助けがあれば、可能性は無限にあります。 少しの創造性、優れた想像力、そして悪夢をスケッチするための未使用のバーナプキンがあれば、この業界の専門家に自分の意見を伝えることができます。

ポイントアクロス！ ポイントをゲット！ どういうことだ…我慢できなかった…。 楽しく調査してください！

クレジット: Larry Adams、Quality Mag、記事「プローブが CMM の選択肢を前進させる」、2003 年 5 月 8 日。

リンダ・グッドウィン＝マリノPaul W Marino Gages Inc. の社長兼共同創設者です。詳細については、(800) 528-9785 に電話するか、www.pmargage.com をご覧ください。