タッチプローブとは?原理や種類を解説

今回はタッチプローブの原理や種類について解説します。

タッチプローブは、マシニングセンタなどの工作機械に搭載するセンサーのことで、原点出しや寸法の自動測定が可能になります。

タッチプローブはモデルによって対応する工作機械が異なり、適切なタイプを選ばなくてはなりません。ここでは、タッチプローブがどのような原理で信号を伝達しているのか、どのような種類があるのかをを見てみましょう。

参考:マシニングセンタの基礎知識と導入メリットを解説

タッチプローブとは

タッチプローブとは、NC工作機械で用いる接触式のセンサーのことを指します。

タッチプローブをマシニングセンタなどの主軸に搭載し、ワークに接触させることで、原点出しや、加工後の寸法を高精度で自動計測できるようになります。

ワークの寸法を正しく計測することで、精度の高い加工が実現し、加工不良を防止できるようになります。また、加工ワークの測定が正確かつ、手作業によるワークの位置決めが無くなることで、作業者の技術レベルによる違いも無くなり、ヒューマンエラーや段取り時間の削減も期待できます。

タッチプローブの原理

引用元:NKワークス株式会社 工作機械用 タッチプローブ

タッチプローブは、本体から出ている棒部分「スタイラス」の先端をワークやテーブルに接触させることで、精度の高い信号を出力し、数値制御装置(NC)やPC装置に伝達します。

タッチプローブは通常、自動工具交換装置(ATC)に格納されており、計測の際に使用します。

参考:自動工具交換装置(ATC)とは?ATCの種類と構造

引用元:はじめの工作機械 タッチプローブとは|ワーク計測用タッチプローブの種類と原理

伝達方式としては、有線方式のほかに、ワイヤレスで伝達する、赤外線方式・無線方式・誘電方式があります。

赤外線方式は、赤外線を用いて測定信号を受信器に送る仕組みで、タッチプローブの通信方法のなかでもオーソドックスなタイプです。反射によりアクセスしにくい位置でも信号を受信しやすい特徴があります。

無線方式は、無線通信を用いて測定信号を受信機に発信します。無線通信は2.4GHzのISM帯(商用周波数帯)を使用しており、通信範囲が広く、複雑な動きの5軸加工機でも安定した通信が可能です。

誘電方式は、誘導コイルを用いて測定信号を受信機に発信します。誘電方式は、タッチプローブ本体と受信機を至近距離まで近づける必要があるので、レイアウトが限定されます。しかし、受信機からプローブへ電力供給するため、プローブ本体の電源が不要というメリットがあります。

タッチプローブの種類

タッチプローブは、マシニングセンタ以外にも、さまざまな工作機械に採用されています。タッチプローブは、モデルによって適した工作機械が異なります。

研削盤用タッチプローブ

引用元:株式会社メトロール CNC工作機械用 有線式 小型タッチプローブ[K3Sシリーズ]

研削盤用タッチプローブは、研削盤で用いるタッチプローブです。円筒研削盤の砥石の摩耗検出や、NC平面研削盤のワーク高さ計測にも使われます。

研削盤や旋盤などの手動で工具交換を行う工作機械は、ケーブル通信式のタッチプローブが採用されています。

参考:研削盤とは?研削盤と研削加工の種類や切削加工との違い

NC旋盤用タッチプローブ

引用元:RENISHAW OLP40 旋盤用タッチプローブ

NC旋盤用タッチプローブは、NC旋盤に搭載されるタッチプローブです。主にワークの内径、外径、端面計測を行います。タレット(旋回する刃物台)に取り付けるため、ワイヤレス式のタッチプローブが主流です。

ロボット用タッチプローブ

引用元:株式会社メトロール CNCロボット用 有線式タッチプローブ[K3Mシリーズ]

ロボット用タッチプローブは、ロボットアームや溶接ロボットで使われているタッチプローブです。主にワークの寸法計測、芯出し、位置決めを行います。

簡易型タッチプローブ

簡易型タッチプローブは、主に汎用工作機械で用いたり、ワークの段取り補助として使われたりする、アナログ式のタッチプローブを指します。種類としては、ダイヤルゲージで数値を読み取るものや、LEDで接触を知らせるものなどがあります。

 

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