名古屋大学技術職員研修（装置開発コース）を受講して○立花健二 A)、岡本久和 A)、鷲見高雄 B) 、小塚基樹 B) 、中西幸弘 B) 、中木村雅史 B)
A)

教育・研究技術支援室 装置開発技術系
B)

工学系技術支援室 装置開発技術系

概要
我々は、昨年８月に行なわれた名古屋大学技術職員研修において、「装置開発コース」を受講した。研修テ
ーマは「測定技術」であり、研修の目的は、「装置開発および機械工作に必要な測定技術における知識および測定方法を習得し、研修を通して交流を図る」であった。内容は一般講義、専門講義、および実習に分かれており、それぞれの分野において高度な専門知識を持った職員が講師となって行なわれた。以下、研修受講者の立場から、研修の概要説明と感想を述べる。

1

はじめに

我々の所属する装置開発技術系では、研究者の依頼に基づいて、様々な実験機器を製作している。従来から備えられている汎用旋盤や汎用フライス盤といった工作機械に加え、超精密ＮＣ旋盤、マシニングセンタ、ワイヤカット放電加工機などが導入されている。加工品の形状を測定するために、サブミクロンオーダーの形状を非接触で三次元測定できる測定器なども導入されている。しかし、通常の業務では、どこにどのような測定器があるのか、存在自体を知らない場合が多い。今回の研修は、普段触れることの少ない測定器について知る貴重な機会であった。

2

一般講義と専門講義について

今回の研修では、まず研究者から開発中の衛星搭載用Ｘ線望遠鏡についての講義があった。紙面の関係で詳細は割愛するが、最先端の研究と技術職員の業務との関わりが良くわかる内容であった。
技術職員の中には、永年、研究開発業務に関わるうちに特に優れた技術を身に付けた者も少なくない。専門講義として、測定工具の使い方と超精密加工についての講義があった。

3

実習について3.1

マシニングセンタを用いた実習

今回の実習の最初のテーマは、ＣＡＤ/ＣＡＭマシニングセンタを用いた加工に関するものであった。使用したマシニングセンタ（Okuma MB-46VAE）の外観を図１に示す。また、機械の諸元を表１に示した。
加工物は、後の非接触三次元形状測定の実習で使用するカマボコ形状の試験片（寸法：３０×３０×２０、材料：Ａ２０１７）であった。
図１

マシニングセンタの外観

表１

講師が実際の加工手順について説明を行いながら、一連単位

Ｘ軸移動量ｍｍ762

Ｙ軸移動量ｍｍ

460

Ｚ軸移動量ｍｍ

460

作業面の大きさｍｍ

460×1000

テーブルの大きさｍｍ

460×1000

最大積載質量ｋｇ

700

主軸

回転速度ｒｐｍ

50～8000

ATC

工具収納本数（OP）

本

２０（３２、４８）

所用床面積（幅×奥行き）ｍｍ

2160×2700

機械質量ｋｇの作業が行なわれた。
移動量

加工に必要なＮＣプログラムは、あらかじめ準備してあるＣＡＤデータをＣＡＭ端末に送り、加工条件などを設定テーブルすることで、ほぼ自動的に生成されるものであった（使用ソフト：日本ユニシス㈱ CADCEUS Ver.6、端末の外観を図２に示す）。

マシニングセンタの概要

項目

大きさ
その他

案内形式

6500
３軸リニアガイド

加工品の外観を図３に示した。２種類あるがこれは工具の送り方向およびスキャンピッチが異なるものであり、他の実習テーマ（非接触三次元形状測定実習）での試験片として使用される。

図３

図２ CAD/CAM 端末
3.2

加工した試験片

ワイヤ放電加工実習

ワイヤカット放電加工機（ＡＱ３２７型 ソディック㈱）を用いた実習を行なった。ワイヤ放電加工機の外観を図４に示す。
また、加工機の概要を表２に示した。
まず、講師からワイヤカット放電加工についての説明を受けた
後、実際の加工手順について説明を受けながら一連の加工作業を行なった。
加工材料はステンレス（ＳＵＳ３０４、１０ｍｍ厚）であり２０×２０ｍｍ正方形の試験片を切り出した。ワイヤカット放電加工

図４

ワイヤカット放電加工機

は、単に形を切り出すだけでなく、一度切り出した面を弱い放電条件で再加工することで面粗さを改善できる。そこで、表面粗さ計による測定実習のサンプルとして加工条件の異なる試験片を加工した。加工品の外観を図５に示した。
表２

移動量

テーブル

大きさ
その他

ワイヤカット放電加工機の概要

項目

単位

Ｘ軸移動量ｍｍ370

Ｙ軸移動量ｍｍ270Ｚ軸移動量ｍｍ250

補助テーブルストローク（U軸×V軸）ｍｍ

120×120

ワークテーブル寸法（幅×奥行き）ｍｍ

606×396

加工タンク内寸法（幅×奥行き）ｍｍ

850×620

最大加工物寸法ｍｍ

570×420×240（浸漬:230）

最大積載質量ｋｇ

500（浸漬：350）

テーパー加工制御角度°±２５°（ワーク厚み１００ｍｍ）

ワイヤ径

ｍｍ

φ0.15～φ0.30

機械本体寸法ｍｍ

2125×2200×2220

機械質量ｋｇ

駆動方式

3400ｋｇ
リニア駆動

図５

加工品

3.3

非接触式三次元測定器による測定実習

高精度が要求される精密加工部品の検査において必要不可欠となっている非接触式三次元測定器についての実習が行なわれた。
まず、非接触式三次元測定器の測定原理などに関する説明の後、受講者が自ら操作マニュアルを見ながら、マシニングセンタ実習で製作した試験片（図３）を測定した。今回使用した非接触式三次元測定器（ＮＨ‐
６ 三鷹光器㈱）の外観を図６に示した。また主な仕様を表３に示した。

主な仕様

可動範囲

測定精度

図６3.4

非接触式三次元測定器の外観

その他

表３非接触式三次元測定器の概要

項目

単位Ｘ、Ｙｍｍ

Ｚｍｍ

170

Ｘ、Ｙμｍ

1.5＋10Ｌ/1000

400×500

Ｚμｍ

1＋50Ｌ/1000

測定再現性

μｍ

σ＝0.03

測定物の最大重量ｋｇ

100

L:測定長 [ｍｍ]表面粗さ計の使用方法

まず、表面粗さについての講義があった。ＪＩＳの粗さ規格は、国際規格であるＩＳＯ規格の変更に対応するため、１９８２年、１９９４年および２００１年に改定されている。我々の職場でも加工品の面粗さを測定する事があるが、粗さについて系統的に学ぶ機会は少ない。そこで、講師から規格改定後の様々な粗さ定義についての詳しい解説があった。その上で、ワイヤカット放電加工機で加工した試験片（図５）の表面粗さを表面粗さ計（Form Talysurf 50e

図７3.5

Taylor Hobson 社）で測定した。

表面粗さ計図８

表面粗さ計で測定中の試験片

接触式三次元測定器の使用方法

我々は、機械加工後に図面通りの寸法になっているかをノギスやマイクロメータを使用して調べる。図面には、従来の寸法公差の他に、幾何公差が示されている場合が多い。そのような場合、三次元測定器を用いると、比較的簡単に加工品の同軸度や真円度、平面度などを測定できる。そこで、今回は接触式三次元測定器を使って、試験片を測定する実習を行なった。
測定器（ミツトヨ

QM-MEASURE 353）の外観を図９に示す。

被測定物は、形状の部分ごとに、加工方法や手順が変えてある。例えば、円筒形状のものについては、三つ爪チャックで把握して旋削したものと、生爪を用いて旋削したものの比較や、ドリル穴とエンドミル穴の直角度の比較などを通して、精度の違いが理解できるように配慮されている（図１０）。

図９

接触式三次元測定器

試験片は、部分ごとに加工方法や加工手順を変えて加工精度の違いがわかるように工夫してある。
ワークＡ：マシンバイスにワークを固定する時の“叩き込み”の有無が加工精度に与える影響を調べるもの（CB 面平行度、DE 面平行度）
ワークＢ：生爪使用の有無で同軸度などを比較
ワークＣ：ドリルで開けた穴とエンドミルで開けた穴の直角度を比較

ワーク Ａワーク Ｂワーク Ｃ

図１０ 接触式三次元形状測定
3.6

試験片（３種類）

硬度計の使用方法

硬度には色々な種類があるが、今回の実習ではロックウェル硬さについて実習した。試験機（AKASHI
ATK-600）の外観を図１１に示す。試験片は１１種類準備されており、材料が何であるかは事前に知らされていない。材料の色、手に取った時の重さ、そして測定した硬さデータから、材料が何であるかを当てるという工夫がされていた。

図１２ 硬さ試験

図１１ 硬さ試験機
3.7

試験片（１１種）

原子間力三次元測定器の使用方法

極めて微小な表面形状（nm オーダー）を測定するためには、原子間力顕微鏡が用いられる。具体的な使用目的として、研磨面の形状測定などがあげられる。
今回使用した原子間力顕微鏡（Nanosurf Mobile - S：Nanosurf 社）の外観を図１３に示した。スキャンレンジ（Ｘ，Ｙ）は１０μｍ、高さ方向レンジ（Ｚ）は１．８μｍ、測定分解能は０．０２７ｎｍである（高分解能モード）。測定物は、アルミニウムの研磨面とステンレスの研磨面（図１４）であった。測定結果を図１５に示した。

図１３ 原子間力顕微鏡

図１４ 測定した試料

図１５ 形状測定結果

3.8

アーム式携帯型３次元測定器の使用方法

測定場所によらず、簡単に部品の形状測定やＣＡＤデータとの比較ができる測定器としてアーム式携帯型三次元測定器がある。今回使用した携帯型３次元測定器（Faro Platinum Arm）の外観を図１６に示した。この測定器はアームの一端が固定され、反対側の先端取り付けられたプローブをワークに当てて形状測定するものである（図１７）。測定範囲は２．４ｍであり、３０μｍの精度で測定が可能[1]である。
今回は、実習課題としてベアリング外輪（NU1038C0P6：外輪直径２９０ｍｍ）の真円度測定（幾何公差測定機能）、アングルブロックの角度測定（寸法測定機能）、および両端フランジ部品の３次元形状測定（測定した３次元データをＩＧＥＳ形式で保存）を行なった。

図１６ アーム式携帯型３次元測定機[1]

4まとめ

4.1

実習全体

図１７ 実習の様子（アングルブロックを測定中）

１）ＮＣ工作機械の加工プログラムの作成（マシニングセンタ、ワイヤ放電加工機）はＣＡＤ／ＣＡＭが活用されており、複雑な形状のプログラム作成が非常にスムーズな点が印象に残った。
２）接触式の形状測定器では、測定物が変形するため正確に測定できないものや、サブミクロンのオーダーで測定しなくてはならないものなど、測定対象に応じた適切な測定器の選択が重要と感じた。

4.2

感想

１）実習は２日間行なわれたが、テーマ数は８テーマと非常に多いので、テーマごとの時間が短いように感じた。
２）測定器が使いやすい事に感心した（FARO Arm、接触式三次元測定器 QM-MEASURE 353（ミツトヨ））。
３）普段は交流の少ない技術職員と接する貴重な機会となった。

参考文献
[1]

ファロージャパン㈱ Homepage (http://www.faro-arm.jp/)