三次元測定機の“違いがわかる”ガイド

三次元測定機は、研究開発や製造現場で多く使用されています。従来の物差しやノギス、マイクロメーターなどでうまく測定できない複雑な形状の部品、合成樹脂などの柔らかい素材、大きな対象物の精密測定、透明フィルムのような柔らかく光の透過率の高い対象物も測定することが可能です。

非接触式の三次元測定機は、対象物に触れることなく測定ができる三次元測定機のことです。対象物に傷がつかないため、そのまま製品として使用できる点は大きなメリットです。接触式よりも測定するスピードが速い、測定をした後に加工ができるなど他にも多くのメリットがあり、近年はよく用いられるようになりました。3Dスキャナとの違いを理解し、測定対象に適した測定器を選びましょう。

三次元測定機とレーザートラッカーは、それぞれ違う特徴を持っています。しかし実際に使用する場合は、メリットがほぼ同じです。ただしレーザートラッカーの方が大きなサイズの対象物を測定できる、という点は大きな違いです。何を測定したいのか、どんな目的があるのかなどを踏まえて選択しましょう。

一般的な三次元測定器は、測定するものに合わせて段取り替えが必要ですがー、三次元マルチセンサー測定器を用いることによってこの手間がなくなります。1台でさまざまな測定が行えるようになるので、これまで段取り替えにかかっていた工数の削減や作業効率アップが期待できるでしょう。市場拡大が期待されている測定器でもあります。

三次元測定機は計測形式・操作方式・形状の違いにより、いくつかの種類にわけられます。それぞれの種類ごとの特徴から利用に適するシーンが変わるので、自社に適した三次元測定機を選ぶためには、種類ごとの特徴について知って置かなければなりません。代表的な7種類の三次元測定機について知り、製品選びに活かしてください。

三次元測定機の歴史は、1950年代後半のイギリスから始まったとされています。世界初の三次元測定機がイギリスで開発され、その後、日本でも初の国産三次元測定機が製造され、ドイツで自動測定・スキャニングに対応した三次元測定機の開発がされました。そして三次元測定機は今後も、需要が高まると予想されています。

三次元測定機と一次元・二次元測定機のどれを導入しようかと悩んでいる方は、それぞれの特徴や違いを把握してから選ばれることをおすすめします。一次元では長さを、二次元では寸法を…と、それぞれの測定機には測定対象の違いがあり、何を測定したいのかによって選ぶべき測定機が変わります。それぞれの特徴を把握すれば、適した測定機を選べるでしょう。

ロータリーテーブルとは三次元測定機での測定対象物を、回転させるためのものです。測定対象物が回転することにより、さらに精度の高い測定が行なえ、測定作業の効率もあがります。またz座標の測定も可能であるなど、対象物をさまざまな方向から測定したい場合に役立ちます。目的に適した測定機を選びたいと思われているなら、ロータリーテーブル搭載三次元測定機についての基礎知識を備えておいてください。

三次元測定機もCTスキャナも、どちらも立体物を検査・測定できる機械です。しかし両者には違いがあります。まず三次元測定機はレーザー光の照射・反射により測定するのに対して、CTスキャナはX線の透過により測定を行うのが大きな違いです。また測定できる対象物も異なります。そこでここでは、三次元測定機とCTスキャナの特徴とちがいについて解説します。

三次元測定機とマンドレルはどちらも対象物の測定時に使用されますが、それぞれ特徴が異なります。測定スピード・測定精度・コスト・対象範囲などを含め、測定する対象物ごとに、どちらが適しているかを考えてみましょう。

5軸制御型の三次元測定機は、従来の三次元測定機に比べると、複雑なワークが測定できる、計測スピードがアップする、さらに正確に測定ができるなどさまざまなメリットがあります。より効率よく測定できるように、適した製品を選定しましょう。

CNC三次元測定機は、製品の形状・寸法を測定するための装置です。コンピュータ数値制御機能を搭載しているため、測定子を直接製品に接触させることで座標値を取得、高精度な測定が可能。信頼性の高い測定ができることから、複雑な製品の品質管理や設計ができます。業務を効率化し、コスト削減するにはCNC三次元測定機が適しています。

三次元測定機が劣化した場合には、メンテナンスやオーバーホールが必要です。しかし、製造元が廃業している場合など、メンテナンスが困難になる場合があります。 そのような場合には、新しい機器に買い替える前に、レトロフィットを検討してみてください。機能や精度を復元できるうえ、さらに新しい機能を追加することも可能です。

ワイドエリア三次元測定機は、大型の対象物を正確に測定するための機器です。通常の三次元測定機は測定範囲が限られ、操作も難しいため、大型の対象物には適していません。

一方、ワイドエリア三次元測定機は持ち運びが容易で操作も簡単なため、少人数でも大型の対象物を測定できます。

三次元測定機の精度を高めたい、測定をスピーディーに行いたいというときに活用したいのが、三次元測定機の測定プログラムです。プログラムがあれば、操作に慣れていない人でもスムーズに測定ができ、高い精度が保たれるでしょう。ただし活用時はリードタイムが伸びる・プログラムの作成に技術が必要などの注意点もあります。用途に応じて、測定プログラムを活用するべきかどうか考えてみましょう。

三次元測定機の中でもスキャニング測定ができるものは、非常に素早く、かつ高精度に測定が可能です。そのため、正確な測定を求めている場合はスキャニング測定機能が搭載されているものを選択すると良いでしょう。スキャニング測定の仕組みやタッチプローブによる測定との違い、実際にはどのような製品事例があるかなどを解説します。

三次元測定機では、ハンドツールでは測定できない「仮想点」や「仮想線」も測定可能です。仮想点や仮想線は図面上だけにしか存在しない数値ですが、三次元測定機ならプロープを用いて現実的に測定することができます。R形状のものや立体になっている形状のものならより品質や正確性を高められるようになるので、三次元測定機による仮想点と仮想線の測定について解説します。

曲げRとは、カーブを描いた製品を製造する際に行われる曲げ加工で発生する曲げ部分の内側の丸みのことをいいます。曲げRを三次元測定機で測定したいと考えた場合は、導入予定の測定機で曲げRの測定が可能か確認しておかなければなりません。おさえておきたい曲げRの概要と三次元測定機による曲げR測定の課題・解決法を解説します。

歯車を三次元測定機で測定する際には、通常の歯形形状誤差や有効形、圧力角などの各種精度を高い精度で測定する必要があります。

しかし、歯車は回転物であり、歯車の種類によっては切り立った部分や複雑な形状があるため、高精度で測定できる歯車試験機能を搭載した三次元測定機を使用するのが適しています。

三次元測定機でも、テーパーの測定は可能です。テーパーは円錐状の製品の両側の角度を足したものを指しており、片側の角度だけを指す「勾配」とは違う意味があります。それぞれの言葉の違いを知ったうえで、三次元測定機でのテーパーを測定しましょう。

表面粗さとは、部品の加工面の凹凸を表している数値です。見た目の品質の指標となり、製品の特性も大きな影響を及ぼします。三次元測定機による表面粗さの測定には、接触式と非接触式の2種類があるため、対象物ごとに適した方法を見極める必要があります。

三次元測定機は、リバースエンジニアリングに用いられています。通常の製造工程とは逆の工程で、既存製品を分解して解析したり、すでに図面がない製品の図面を作り直したりするなど、リバースエンジニアリングにもさまざまな目的があります。三次元測定機ではどのようのリバースエンジニアリングが行われるのか、チェックしておきましょう。

測定するものの状態や種類によっては、投影が必要な場合があります。投影とは、そのままの状態では正しく測定できないものを他の面にうつす方法です。立体形状を持っていない要素を測定する際などには投影を行わなければなりません。投影する際に重要になるのは、基準面の場所です。正しく基準値を設定することにより高精度の測定につなげられます。

三次元測定機で測定できる数値のひとつであるのが「直角度」です。直角度とは、基準となる線・面に対して、線・面が直角であるかどうか、どれほど角度が狂っているのかを判定するためのもの。三次元測定機であれば、基準と測定対象物にスタイラスを当てるだけで直角度を測定で便利です。三次元測定機による直角度の測定について解説します。

三次元測定機ではさまざまな値を測定できますが、「平行度」と呼ばれるものも測定可能です。「平行度」は「平面度」と似ていますが両者には明らかな違いがあり、平行度は指定したデータムに対して平行であるかどうかを測定するため、基準が存在しない平面度とは測定結果が異なります。三次元測定機導入の前に知っておきたい「平行度」について解説する記事です。

三次元測定機で測定できる値のひとつに「円筒度」があります。円筒度とは円筒の円と垂直部分の正確さを測定するためのものです。似たものとして「真円度」がありますが、真円度は円の正確さのみを測ります。円筒形の対象物を測定したいと思われているなら、三次元測定機で円筒度を測定するにはどのようにするのか、円筒度の詳細も含めて知っておいてください。

三次元測定機では「位置度」を測定可能です。位置度とは図面と比較して、実際の製品にどれほどの相違が生じているかをはかるための規格を指します。特に複数の穴が開けられている製品において重要です。位置度の測定を目的として三次元測定機を導入しようとする場合、どのように位置度を測定するのか、その流れについて把握しておきましょう。

三次元測定機では「輪郭度」も測定可能です。輪郭度とは直線ではない線や曲面の正確性を表す数値のこと。輪郭度を測定するには形状測定機や投影機を用いる方法もありますが、いずれも線か面のどちらかしか測定できません。さらに精度も低い傾向があります。線も面も測定でき、高精度で簡単に測定が完了する三次元測定機による輪郭度測定について解説する記事です。

三次元測定機を用いることにより、真直度が測定できます。真直度とは幾何公差の一つであり、どれだけまっすぐかを示すためのものです。正しい直線と比較した場合、どの程度狂いが発生しているかを表します。真円度測定機を使用して測定する方法もありますが、三次元測定機を選択することによって工数削減を目指すことが可能です。

三次元測定機を使用することによって同軸度や同心度の測定が可能です。同軸度とは、2つの円筒の軸が同軸であって中心軸がずれていないことを示すもの、同心度は2つの円筒の軸が同軸で中心点がずれていないことを示します。ダイヤルゲージによる測定方法とは異なり、三次元測定機を使用すれば対象物を傷つけることなく測定可能です。

対称度とは、基準であるデータムからみてどの程度対称の位置関係にあるかを示す幾何公差のことをいいます。ノギスやマイクロメーターなどを使って測定することもできますが、精度を重視したいと考えているのであれば三次元測定機を利用すると良いでしょう。測定方法は非常に簡単で、データの記録も同時に行えることから効率も良いです。

傾斜度とは「基準となる直線・平面からの傾斜の正確性」を求めるためのものです。傾斜は角度を生じさせるものですが、傾斜度では角度のバラつきを求めるため「°」ではなく「mm」で表されます。ダイヤルゲージを用いて測定することもできますが、三次元測定機を使用する方が正確かつ簡単です。三次元測定機でどのように測定するのか解説します。

三次元測定機で測定できる振れ公差（円周振れ・全振れ）とは、円筒形の部品を回転させたときの振れの変動値のことです。円周振れは回転させたときの一部のみの振れを、全振れは表面全体の振れの指定のことを指します。両方とも三次元測定機で測定可能なものであり、軸やローラーなど、回転する部品の正確性をはかるための測定方法について解説します。

三次元測定機と真円度測定機はいずれも幾何特性を測定するための機器ですが、それぞれにメリット・デメリットがあります。さまざまな対象物を効率的に測定するには三次元測定機が向いていますが、低コストで簡単に高精度の測定を行うには真円度測定機が向いているでしょう。目的や用途に応じて使い分けてください。

三次元測定機を使用する際は、①温度・環境を整える、②キャリブレーション（初期設定）、③位置合わせ、④座標軸の設定、⑤寸法測定、という5つのステップが必要です。正しい設定で行なわないと高精度な測定結果が得られないので、注意しましょう。

三次元測定機のキャリブレーションは、測定機・センサーなどの精度を維持するために行われる調整・補正を目的として行われています。定期的なメンテナンスの1つとして、半年・1年・2年と期間を決めてキャリブレーションを行いましょう。

三次元測定機のトレーサビリティは、「計量トレーサビリティ」と呼ばれています。測定機がどのような標準器によって校正されているかを明らかにすることを意味しており、測定機の品質を確かめるためにも必要です。測定機の品質を証明するためにも、その測定機は誰が・いつ・どこで校正したものなのかをはっきりさせておくことが重要でしょう。

三次元測定機は、精度の高い測定をするために、そして機器本体の寿命をできるだけ延ばすために、温度管理が重要とされています。温度管理がきちんとできていれば、品質の高い測定がかなえられるはずです。どのように温度管理するべきか、現状を確認したうえで適した方法を選択しましょう。

三次元測定機の稼働率が低下する原因としては、設備エラーが発生していることに作業員が気づかないケースがあります。そのため、稼働率を向上させるためには、作業員が頻発するエラーに気づきやすい仕組みを整えることが重要です。

三次元測定機を使用する際に必要になるのが、コンプレッサーです。コンプレッサーは三次元測定器の動力源とも呼べるものです。コンプレッサーを選ぶ際には、品質やドレン対策、性能、静音性などに注目しましょう。適したコンプレッサーを選べなかったような場合、トラブルに繋がってしまう恐れもあるので、注意が必要です。

ワークを固定する器具は、測定の対象物に合わせて選びましょう。固定器具を使用することで、専用治具を作るよりもコスパが良いケースもあります。ここでは、ワークを固定する器具を一部紹介していますので、参考にしてください。

三次元測定機のマスターボールは、複雑で扱いにくい三次元測定機を使いやすくするためのものです。三次元測定機を使用するには、専門知識があり作業手順を知り尽くした人が必要です。

しかし、マスターボールは複雑な三次元測定器を使いやすくし、汎用性を高めるだけでなく、高精度の測定結果を日常的に得られるのが特徴。

三次元測定機のスタイラスは、選定の際にポイントがあります。正しく選定しないと測定誤差が出るため、先端で使用する素材やスタイラスの長さなどをしっかりと検討する必要があるでしょう。

三次元測定器では、プローブを使って測定が行われます。プローブにもさまざまな種類があるため、それぞれのプローブの役割を知ったうえで選ぶことが大切です。またプローブを使用する際は注意点・確認しておきたいことがあります。三次元測定器にとってプローブが必要な理由と種類・役割、使用するうえで確認しておきたいことを知っておきましょう。

三次元測定機用パソコンとは、機械を制御したり、測定により得られたデータを活用したりするためのものです。しかし工場内の環境の影響や経年劣化、メンテナンス不足により故障することもあります。三次元測定機用パソコンでデータを有効活用するためには、故障する原因とともに、事前に行っておきたい対策について知っておくことが大切です。

三次元測定機と組み合わせて使用されることがあるのが、3DCADです。コンピューターの支援設計が可能なCADを用いることによって、2DCADでは難しい立体的な拡張表示ができます。平面図形とは異なり、モデルを理解するのに特別な経験などは必要なく、拡大や縮小なども可能です。三次元測定機と3DCADを組み合わせることにより、より正確な測定にもつながります。

三次元測定機にはいくつかの付属品があります。スタイラス/プローブ、定盤、固定具、コンプレッサー、ソフトウェアの5つが代表的であり、これらの付属品がなければ三次元測定機で正確に計測することは難しくなります。付属品にはそれぞれ役割があるので、その役割を知っておくとともに、特注などが必要となったときに備えて製造企業の情報も知っておきましょう。

スマートファクトリーを導入することで、三次元測定機の成果がより明確に把握できるようになります。あらゆるデータを収集し、分析することによって、生産性の向上を図れるのも特徴です。

自動化により保守管理が容易になる点も重要で、スマートファクトリーの構築には三次元測定機が大いに役立ちます。

三次元測定機は、誤差の補正に役立つ測定器です。超高精度を求められる形状にも対応できるため、超精密加工には欠かせない設備です。三次元測定機によって測定時間を削減しながら、安定した測定ができるようになります。

立体的に部品の形状などを測定しデータ化できる三次元測定器は、非常に細かい測定が求められる医療の分野でも役立てられています。医療の分野は日々進化しており、近年は医療の分野と工学を連携させる「医工連携」に力を入れる医療機関や研究機関、自治体なども増えてきました。最新機器を開発する際にも三次元測定器が活躍します。

測定方法にはインラインとオフラインがあります。インラインが生産ライン上で自動測定で検査するのに対して、オフラインは手動で任意の箇所を測定する方法です。インラインは自動化できて全数検査ができますが、オフラインは手動で行う分より精密な検査ができます。

三次元測定器の選び方について考える際に注目したいのが、自社に合っているかについてです。さまざまな製品があるので、何を測定するか考えたうえでそれに適したものを選択しなければなりません。信頼できる製品を導入するにあたり、メーカーの取引実績やアフターサポートを確認しておくことも重要です。測定の精度も確認してみてください。

三次元測定機は用途に応じて様々なタイプがあり、価格レンジもかなり幅があります。小型の卓上型・ハンディ型などの中には数百万円ほどのものもありますが、大きな門型の場合は数千万円かかるケースも。大型の場合、設置スペースや測定環境を整えるための費用もかかるので、考慮しておきましょう。

三次元測定機には耐用年数がありますが、あくまでも法律上定められた期間であって寿命ではありません。

また、寿命に関しても、三次元測定機の種類によって異なります。三次元測定機の寿命は定期的にメンテナンスを行うことによって伸ばせるうえ、使い方によっても変わってくるので、長く使えるように定期的に検査をしましょう。

三次元測定機は、メリット・デメリットを踏まえて導入のメリットを感じられるかどうかをチェックしてみましょう。三次元測定機だからこそ精度の高い測定ができるというメリットの一方で、導入のコストがかさんだりスペースが必要になったりする点がデメリットとして挙げられます。メリットとデメリットを踏まえて三次元測定機の導入を検討しましょう。

三次元測定機を導入する際には、条件を満たせば「ものづくり補助金」「躍進的な事業推進のための設備投資支援事業」と、2つの補助金制度が利用できるようになります。躍進的な事業推進のための設備投資支援事業は東京都内に事業所がある場合のみ利用可能ですが、上手に活用してコストの負担を減らしましょう。

三次元測定機は、日本だけではなく、世界的に見ても市場規模が拡大している分野です。将来的にさらにその傾向が強まると考えられており、今後ますます重要が高まっていくと予測されています。三次元測定機などの3D計測システムは正確なデータを測定するために重要な役割を果たすことから多くの業界で採用され、市場規模が伸びている状態です。

三次元測定機の導入を検討している際におすすめしたいのが、三次元測定機の展示会への参加です。展示会であれば複数の測定機が比較しやすく、より用途に合わせた測定機が選びやすいでしょう。三次元測定機に関する展示会は、各地で開催されています。こまめに情報をチェックして参加してみてください。

三次元測定機について理解を深めたいと考えているのであれば、自身で勉強することについて検討してみると良いでしょう。効率よく学びを深めたいと考えている際に活用できるのが、講習です。三次元測定機メーカーの中には講習を開催しているところもあり、自社の製品についてわかりやすく情報を提供しています。知識が深まれば自信にもつながります。

三次元測定機の導入を悩んでいるのであれば、自社で購入するのではなく、外部委託する選択肢もあります。特に、単発の測定などではマシンを購入するのと比較して大幅にコストを抑えられるでしょう。ただ、外部委託にはメリットだけではなく、デメリットもあるので、自社で購入するのとどちらが良いのか慎重に判断が必要です。

三次元測定機を廃棄するには、産業廃棄物業者へと依頼する方法、オークションなどで売る方法、買取業者に依頼する方法の3つがあります。もしオークションや買取店で売ることができれば、次の設備投資の資金にもできるはずです。三次元測定機買取に対応する企業の情報も参考にして廃棄方法を考えてください。

三次元測定機は、温度環境の変化やプローブの汚れや摩耗、機器そのもののコンディション、オイルミストや粉塵による影響などさまざまな原因があります。原因を明確にしたうえでしっかりと定期メンテナンスを行い、精度を保つようにしなくてはなりません。また校正作業を行うことで不具合などに気づくことができるため、校正作業も定期的に実施する必要があるでしょう。

三次元測定機を使用するにあたり、おさえておきたいのが座標系に関することです。三次元測定機では、座標値であるX・Y・Zなどを使い、測定を行っていくことになります。測定を行う際に基準となるX・Y・Zの位置関係は変わることがありません。実際に測定をする際にはワーク座標系などの設定が必要になるほか、面の測定も重要になります。

ものづくりの最終段階では検査が行われることになりますが、測定において「アッベの原理」と呼ばれるものがあります。アッべの原理とは、測定精度を高めるにあたり、測定対象物とメモリは同軸上にあるべきという定義のことです。測定器具として使われることが多いマイクロメーターなどはこの条件を満たしており、高性能での測定ができます。