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座標測定機
Catalog No.16023
History
1
三次元測定機の起源となる測定機は1960年頃に欧州で生
求めることができました。現在から考えれば気の遠くなる
まれたと言われています。ものの長さを精密に測定するた
ような作業ですが、当時は画期的な測定機として注目され
めに、
ノギスやマイクロメータといった測定工具はすでに
ました。
しかし、当時は土地付き1戸建てが購入できるほど
普及をしていましたが、加工技術が向上し複雑な形状の製
の価格であったことから、普及には至りませんでした。その
品を加工できるようになってくると、単軸測定しかできな
後、移動距離を電気信号で取り出せる測長ユニットや測定
い測定工具類では限界があり、複軸を同時に測定できる
子が触れた瞬間に信号を出し現在位置を測長さユニット
測定機のニーズが高くなっていったと考えられます。
ミツト
から自動的に取り出せるセンサ、さらには手計算を必要と
ヨも1968 年に三次元測定機マイクロコードA1シリーズを
しない各種演算装置が開発され、
より便利になったことで
開発いたしました。各軸の測長機構にアナログノギスで使
多くの企業に採用していただけるようになりました。
用されているバーニヤ目盛を採用し、Z軸(上下方向軸)に
ミツトヨも当初はスケールや演算装置は他社からの供給
装置した顕微鏡で目標位置を確定させ、その位置を各軸
を受けていましたが、1980年代には制御装置、
スケール、
ソ
のバーニヤ目盛で読んで手書きでメモを取り、1点の座標
フトウェア、プローブなど、あらゆる要素技術を自社開発、
値(幅方向:X軸、奥行き方向:Y軸、高さ方向:Z軸)を求めて
内製化し、文字通り純国産三次元測定機が供給できる国内
いき、必要に応じて複数の測定点から様々な長さを計算で
唯一のメーカーとして世界の “ものづくり”を支えています。
三次元測定機の活躍の場はその用途によって様々ですが、
三次元測定機をご利用いただいている皆様からのご要望
一般的にはまだまだ品質保証部門で製品の最終検査を行
を、根気よく1つずつ形にしてきたからこそ実現できた進化
うイメージが強いと思います。
しかし、時には生産部門で
でもあります。
さらに、あらゆる機器をつないで生産現場や
加工途中品を測定しながら生産設備の変化を把握したり、
流通を可視化し、生産性やコストの最適化を図る “インダス
デザイナーが制作したモックアップを測定によって数値化
トリー4.0” を実現するためには、その品質をどのように管
して三次元CADに取り込ませたりと、その仕事は単に製品
理・維持していくかも非常に重要です。三次元測定機はそ
のOK/NGを判定させるだけにとどまらず、
ものづくりの根幹
の一角も担う設備として今後も注目され、そして更なる進
におけるあらゆる局面で見ることができます。
これまでは、
化を要求されるでしょう。そのために、
ミツトヨはこれから
“非生産設備” であるという位置づけゆえに、設備投資の対
も切磋琢磨し、世界のものづくりを最先端の技術で支えて
象にしていただくハードルが非常に高かった三次元測定機
いきます。
ですが、活躍の場が拡大したことによって、近年では加工設
備よりも優先してご検討いただくケースも増えています。
三次元測定機がこのように様々な局面で利用されるように
なったのは、やはりその進化によるものです。
この進化は、
2
自動測定プログラム自動生成ソフトウェア MiCAT-Planner
MSURF-Planner
~パートプログラム作成時間を限りなくゼロに~
世界で稼働するCNC 三次元測定機では、現在でも実際に
アウトソーシングするケースが増加する一方、逆にそれを
測定物を使って測定手順を登録する “ティーチング” と呼
受託する企業も出てきました。
しかし、三次元測定機のパー
ばれる手法で自動測定プログラム(パートプログラム)が作
トプログラムはものづくりにおける品質の要とも呼べるも
成されていることが大半です。
この場合、測定対象の製品
のです。測定ポイントをどこに設定するかによっても測定
や部品が出来上がってからその作業を行うため、測定評価
結果に影響が出るような性質のものを社外に委託してしま
に入るまでにパートプログラムを準備する工数が必要にな
うことで、測定結果のOK/NGしか判断が出来ず、そこに潜む
ります。特に多品種少量生産においては、それだけ多くの
潜在的な課題や不具合の原因追及が自社ではできなくな
パートプログラムを用意する必要があるため、CNC三次元
るという品質マネジメント上の問題も生まれています。
測定機の普及に伴い、特に大手企業はパートプログラムを
MiCAT-Planner
3
近年では、製品や部品が出来上がる前に、三次元CADモデ
から、その公差情報付きの部分の自動測定プログラムを自
ルを使ったシミュレーションでパートプログラムを作成す
動生成するソフトウェアMiCAT Planner(マイキャット・プラン
るソフトウェアも三次元測定機メーカー各社から販売され
ナー)を発売しました。
これにより、①プログラム作成時間
ています。
しかし、それらは測定箇所を1箇所ごと指示しな
を95%削減 ②誰が作成しても同じプログラムが作成でき
ければならず、ティーチングを行うことと比較してもそれほ
る ③測定箇所の最適化で測定時間の短縮が可能 ④一か
どの工数低減が実現できなかったため、広く普及とまでは
ら操作方法を覚える必要がない、等の大きなメリットが提
至っておりません。
供できます。
これによって、各企業の設計部門が、加工情報
ミツトヨは、
さらにそのソフトウェアを進化させ、PMI と呼ば
と測定情報を並行して指示をし、
グローバルなものづくり
れる図面情報(公差情報)が付加された三次元CADモデル
における品質を支える時代が到来することになります。
MSURF-Planner
4
超高精度CNC三次元測定機
LEGEXシリーズ
~世界中の研究機関で信頼されているマシン~
「1µm を切る」
数 ある三 次 元 測 定 機 測 定 機メーカ ー の 中 で 、例えば
オリジナルの熱膨張しないゼロガラススケールを搭載した
500mmの長さを測定したときの誤差(バラツキではなく長
さの誤差)が1µmを切る性能を持つ三次元測定機はミツト
ヨ LEGEXシリーズを含む世界の三次元測定機トップメー
カー3社の最上位機種だけ*1です。
最小分解能0.01µm の測長システムを採用、さらには市販
超高精度スキャニングプローブMPP-300を開発するなど、
三次元測定機の誤差要因は、各軸の運動に伴う変形誤差、
多岐にわたる新技術を投入してLEGEXシリーズは誕生しま
スケールの誤差、演算の誤差、内部振動、
ヒステリシス、熱的
した。
影響能、
プロービング精度など数多く存在し、
これらを積み
そのこだわりはこんなところにも表れています。LEGEX に
上げても誤差が1µmを超えない性能を構築するには、それ
は三次元測定機で一般的に使用されている石材を使って
ぞれの誤差を限りなくゼロに近づけなければなりません。
いません。石定盤と言えば経年変化が極めて小さい天然
ミツトヨはこれらの課題に対して、要素技術開発から取り
材ということで測定の分野だけでなく様々な分野で用いら
組み、初項
5
ことによる振動を排除しています。
また、各軸にはミツトヨ・
*2
0.28µmという世界トップクラスの高精度を実
のタッチトリガープローブ(ポイント・センサ)では、それだ
けで繰返し精度が1µmを超えてしまうため、
ミツトヨ独自で
れているのは皆さんご存じの通りですが、天然素材である
現しています。たとえば、本体構造です。三次元測定機では
がゆえのミクロレベルの材質不均一性や湿度の影響など、
非常に珍しい門固定テーブル移動構造を採用し、門が動く
1µmを保証するためには十分とは言えない課題があるの
も事実です。そのためLEGEXでは原価の高い鋳物ベースを
し、それを1つずつ取り除くことが必要になるわけです。
あえて採用したという経緯があります。
LEGEXは歯車、ボールネジ、ベアリングなどの精密機械要素
これは LEGEX 開発におけるこだわりのほんの1 つにすぎま
部品や、精密金型、宇宙航空関連部品などの極めて高い精
せん。LEGEXは以上のようにまずは機械構造・部品の精度
度が必要な分野で活躍しています。また、様々な研究機関
を徹底的に追求するところから作り上げられています。
や企業の基礎開発部門でもマザーマシンとして高い評価
しかし、いくら三次元測定機の性能が高くても、そもそも長
をいただいています。
さ100mmの鉄の棒も温度が 1℃変わるだけで約 1µm 長さ
が変わりますし、その鉄の棒の両端それぞれの平面度や両
LEGEND(伝説)+EXCELENT(優秀な)の造語から生まれた
LEGEX(リージェックス)。超精密加工を支えるミツトヨ・クオ
端の平行度が1µmを超えていたら、測定するポイントが違
リティの頂点がここにあります。
うだけで長さに1µm以上の違いが生じます。測定する箇所
にホコリがついていても数値は数µm変わります。外部から
の振動の影響も受けるでしょう。
このように測定機本体の性能を云々する以前に、測定値に
*1:2016 年9月当社調べ
*2:三次元測定機の長さ精度はA+BL(A,Bは任意の数値、Lは測定した長さ)
で表示され、Aを“初項”と呼ぶ。A+BLの値が小さいほど高精度であるこ
とを意味する。
影響を与える要因がいくつも存在するのです。測定誤差を
1µm以下に抑えるには、様々な誤差要因をしっかりと把握
LEGEX 574
LEGEX 776
LEGEX 9106
6
高精度CNC三次元測定機
STRATO-Apexシリーズ
~超精密加工技術を支える~
「この三次元測定機で保証できる精度は?」
お客様からよくお伺いするご質問の 1つです。
しかし、
この
どうかという意図で質問されたとした場合、測定機はどのく
ご質問、即答するには少々手強い相手です。測定機メー
らいの性能を持っていればよいでしょうか。
カーにこの質問をすると、たいてい三次元測定機の精度
一般的には測定機は保証したい製品の精度の 1/10の高精
(カタログ値)が回答として返ってきますが、
ご注意いただ
度であることが理想であると言われます。そうすると、例え
きたいのは、
「三次元測定機のカタログ精度」=「製品(測
ばある長さで±0.005mmの精度保証をする場合には、その
定物)の保証精度」
ではないということです。100±0.005mm
長さの測定誤差が0.0005mm以下の測定機が必要というこ
という図面公差のある製品を、誤差が±5µmある測定機を
とになります。
使って測定しても当然その結果には信頼性はありません。
お客様が自社の品質保証の視点で質問をされているの
か、単に測定機単体の性能について質問されているのか
によって、答えは変わることになります。
7
それでは仮に、お客様が自社の製品の精度保証が可能か
商品の品質に対する市場の目は日々厳しくなりつつあり、
なります。とは言え、1µmもしくはそれを上回る精度を持つ
ものづくりにおける製品・部品に要求される精度もどんど
三次元測定機は従来極めて高価でした。
ん高くなっています。1/1000mm 台の公差が入っている図
ミツトヨはそういった高精度なものづくりを、精度面とコス
面も当たり前になってきました。
こういった状況で常に1/10
ト面の両方で支えるSTRATO-Apexシリーズを開発しました。
の超高精度測定機に固執すると、時に回収の見込みも困
コストダウンに重点は置きながらも、キーテクノロジーには
難な程の大きな投資が必要となってくることにもなりかね
LEGEXと同じ熱膨張しないゼロガラススケールを採用した
ません。
こういったケースでは、設備額と性能の適正なバラ
り、外部振動を除去するオートレべリング除振装置を標準
ンスを考慮したほうがいいでしょう。私たちの検証では、測
搭載するなど、門移動構造の三次元測定機の限界に挑戦す
定機側の精度が保証したい製品の精度の1/5程度で十分で
べく徹底した精度追求を行っています。
あるというのが様々な検証から得られた現実性のある数値
STRATOの語源はStratosphere[成層圏]。超高精度レベルの
です。そうすると前出のケースではカタログ精度 1µm程度
高い性能を汎用機クラスの価格で提案します。
の三次元測定機であれば、製品の保証が可能と言うことに
STRATO-Apex574
STRATO-Apex9106
STRATO-Apex 163012
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CNC三次元測定機
CRYSTA-Apex S/EXシリーズ
~幅広い業界・業種で"ものづくり"を支えるベストセラーマシン~
製品・部品の測定において、“機上計測” が用いられること
度に誤差のある工作機械で加工した製品をその機械で測
があります。機上計測とは加工品を機械に固定したまま測
定しても、その誤差は発見できません。また、その工作機
定を行うこと全般を指しますが、工作機械のヘッドにつけ
械の精度がどんどん変化していったとしても、それに気づ
られている工具を測定センサに取り替えて、様々な測定を
くことができません。強い力でクランプされた加工品の拘
行うという考え方、手法も普及しています。
しかし、“機上計
束を解いたときの変形も把握できません。正確にその製
測” には課題が存在することを忘れてはいけません。その
品を評価するのであれば、やはり別の装置で評価するのが
点を理解しないで評価結果をそのまま信頼することは非
筋でしょう。人命を預かる製品を作られているある業界で
常に危険です。そもそも、同じ機械で加工と測定をやるとい
は、加工した製品を2台の三次元測定機を使って別々のオ
うのは、自分の仕事を自分で監査するようなもの。監査は
ペレータが測定するという徹底した品質管理が義務づけら
第三者機関がやらなければ、時として重大な問題を見逃し
れているケースもあります。
てしまう可能性もあるわけです。位置決め精度や動的精
9
1990年代以前は、三次元測定機と言えば、加工機の何倍も
する非常に高額な設備でしたが、今では500mm サイズの
CNC三次元測定機でも数百万円とCNC三次元測定機が登
場した頃の 1/3くらいの価格で導入ができ、また 16 ~ 26 ℃
の温度環境下でµm台の精度保証が可能ということで恒温
使いやすいこと、などがそうです。それらをできるだけ1台
16~26℃の幅広い温度環境下での同クラストップレベル
の精度保証と高加速 /高加速度駆動によるスループット向
室も用意する必要がないということで、今や国内でも数万
上の共存が図られたミツトヨ主力商品です。
台が稼働する認知度の高い設備として普及をしています。
CRYSTAの語源は“CRYSTAL(水晶)”。お客様が作られる製品
三次元測定機に求められるものは何でしょうか。信頼、便
がいつまでも輝きますようにという祈りをこめてつけられ
利さ、高精度、効率化、低価格、多機能、使いやすさ…それ
た名前です。
のマシンで実現しようと総力をあげて開発したCNC三次元
測定機がこのCRYSTA-Apex/EXシリーズです。同シリーズは
はお客様によって様々です。時には相反する複数のご要望
をお聞きすることもあります。高速で高精度とか多機能で
CRYSTA-Apex EX 544T
CRYSTA-Apex S 9106
CRYSTA-Apex S 122010
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インライン対応三次元測定機 MACH-V/3A/Ko-ga-meシリーズ
~生産ラインで数値管理を実現する~
11
ものづくりにおる機械加工等の生産エリアで長さを評価
わると製作し直さなければなりませんので、近年のように
するために使われる主な長さ測定具にはノギス、マイクロ
あらゆる製品のライフサイクルが短くなってきている状況
メータ、ハイトゲージといった線度器やゲージブロック、
プ
下では専用ゲージにかかるコストは増える一方です。ま
ラグゲージ、ハサミゲージといった端度器など、実にたくさ
た、ゲージを使うこれらの測定は “比較測定” と呼ばれ、必
んの種類があります。これらの測定具は、1度の測定では1
ずゲージブロックなどの基準器やマスターワーク
(ゲージ
方向の単純寸法評価しかできないため、加工が複雑なも
内の各種センサの位置をゼロセットするための基準品)が
のには対応できない場合があります。例えば位置度や振
必要となります。しかし、近年、
コストダウンを目的として部
れなどがそうです。この場合、測定具と治具を組合せた専
品の共通化が推進されるようになると、1 つの部品を複数
用ゲージを製作することで解決する場合があります。丸棒
の企業でしかもグローバルで生産することになり、その結
の円周振れをダイヤルゲージだけで測定するのは無理で
果、専用ゲージに必要なマスターワークも多数必要になっ
すが、丸棒を軸中心で回転させ、
ダイヤルゲージの測定子
ています。そのため、そのマスターワークに個体差(バラツ
をその丸棒軸の側面円周上に押し当てることのできる治
キ)があると、A国のB社とC国のD社では品質に差が出てし
具を製作することで評価をする例はもっとも知られている
まうという課題も出てきています。さらには、ゲージ測定で
ものです。しかし、自動車エンジン部品のようにさらに複
は、OK/NGの判定が主で、たとえば加工位置がどの方向に
雑で高度な製品を測定するための専用ゲージとなると、数
どれだけの量ズレているかを把握することには不向きで、
百万円もするような大がかりな装置になってきます。こう
修正量をフィードバックすることが難しいという課題もあり
いった専用ゲージは、基本的に測定する製品の形状が変
ます。
三次元測定機は、市場に登場した当初から、自動車のエン
もちろん、
これまでのような門型三次元測定機をそのまま
ジン部品のような複雑な測定に最も活用されていました
ラインに組み込んで長時間連続稼働させるのにはまだま
が、1990 年代後半までは 20 ℃に管理された測定室でしか
だ課題も多かったことから、それらを解決する新しいコン
性能を発揮でなかったこと、特にマニュアル三次元測定機
セプトの三次元測定機を新たに開発する必要がありまし
の場合は、測定に非常に時間がかかっていたこと等から、
た。MACHシリーズは完全インラインに対応できるCNC三
試作品の評価とか、量産品でも1日数個程度の抜き取り測
次元測定機としてミツトヨ独自で開発投入されました。圧
定など、生産エリアで活躍する測定具やゲージとは全く別
倒的な高速/高加速駆動、5~40℃での広範囲温度補正機能
の役割を担っていました。三次元測定機がインラインやラ
(MACH-3A)で生産エリアでの“絶対測定”を提供します。さ
インサイドで使われることはまずなかったわけです。
らに、MACH Ko-gameシリーズは小さな測定範囲を持った
しかし、製品の品質を高いレベルでグローバルにマネジメ
CNC三次元測定機を世界で初めてユニット化し、単独設置
ントしていくためには、専用ゲージの持つ “比較測定” とし
だけでなく、様々な装置とのシステム化も可能にした画期
ての手法には限界があり、三次元測定機のように “絶対測
的なソリューションを提供いたします。
定” が可能で、かつ多品種の測定に対応できる汎用機をラ
インやラインサイドに組み込んだ方が様々な課題に対処
できるうえ、中長期的にみるとコストダウンにもつながるこ
とがわかってきました。
MACH-3A 653
MACH-V9106
MACH Ko-ga-me
12
CNC三次元測定機
MiSTAR 555
~専用ゲージに代わって"ものづくり"を見守る~
三次元測定機は恒温室や測定室に鎮座するもの。そう思
ものでした。ミツトヨは1997年に国内では初めてリアルタ
われている方は意外に多いようです。確かに、1990年代後
イム温度補正機能を搭載したCNC三次元測定機BrightApex
半までの三次元測定機は20℃の環境下でないと精度保証
シリーズを発売しました。環境の厳しい生産エリアに設置
ができないという制約があったため、設置環境を整える必
するには、
まだまだ対応できる温度範囲や耐塵性などに課
要がありました。しかし、三次元測定機が生産エリアから離
題がありましたが、簡易的なブースと能力のそれほど高く
れた恒温室や測定室にある限り、加工が終了した製品をそ
ないエアコン程度の設備で十分に性能を生かすことがで
こまで運び、さらに温度慣らしをしなければならないとい
きたことから、三次元測定機の設置場所の自由度を大幅に
う時間的ロスがどうしても生じます。よって、できるだけ加
拡大することになりました。CNC三次元測定機の急速な普
工場所に近いところで測定をしたいというご要望は同然の
及が始まったのもこの頃からです。
現場計測用フレキシブルゲージ
QM-Measure
2000年 グッドデザイン賞金賞受賞
13
さらに同時期に発売をした手動式フレキシブルゲージQM-
次元測定機の60%に押さえた省スペース性で、生産エリア
Measureシリーズは15~35℃の温度環境での精度保証を可
能とし、各種専用小型ゲージを1台で代用できる新提案とし
で特別に環境を整えることなくCNC三次元測定を可能にし
ます。
て多くのお客様に採用いただきました。
MiSTAR( マイスター)の語源はドイツ語 Meister( マイス
MiSTAR555はその提案を受け継ぎ、さらに自動化というソ
ター:職人)。生産エリアで職人さんに代わって品質管理を
リューションを身につけ、必要最小限の投資で生産エリア
行う新しい発想で皆様のものづくりを支えます。
にCNC三次元測定機を設備することを可能にしました。5
~40℃の温度環境下での精度保証、100Vの電源供給のみ
でどこにでも設置できる簡易性、設置面積を従来の門型三
MiSTAR 555
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超大型セパレートガイドCNC三次元測定機
FALCIO-Apex Gシリーズ
Crysta-Apex CGシリーズ
~大型製品のマザーマシン~
航空機部品、工作機械部品、建設機械部品、自動車車体用
は、2本の巨大なガイドレールを床に並行に設置し、その上
金型など、非常に大きな製品の高精度寸法評価にも三次
を門形構造体が電車のように走るというもので、
これであ
元測定機が採用されるケースが増えています。しかし、測
れば各ガイドレールを別々に運搬し、現地で組み上げるこ
定範囲が門幅で2mを超えるような大型三次元測定機を従
とが可能になります。ただし、
この構造には大きな欠点が
来の石定盤をベースにした構造で作ってしまうと、その石
あります。世界に数社この構造を採用している三次元測定
定盤だけでも公道を運搬できないほどのサイズになって
機メーカーがありますが、ガイドレールを床に何カ所もア
しまいます。そこでミツトヨはこのクラスの三次元測定機
ンカーを打って固定するので、床の形状に合わせてガイド
に “ガントリー” と呼ばれる構造を採用しました。
この構造
レールが曲がってしまうのです。
FALCIO-Apex 305015G
15
また、いくら頑強な基礎工事を施しても、経年変化や季節
ツトヨ独自の床変形補正システム(MOVAC:Mitutoyo Onsite
の気温変化による床の変化は避けられず、それも精度に影
Volumetric Accuracy Compensation system)によって床変形に
響する要素になります。この課題に対してミツトヨはガイ
よる精度への影響をお客様自身で緩和させるという画期
ドレールを直接床に固定せず、床の形状に影響されない
的なシステムも搭載しています。
ように 1 本のガイドレールを最適な 2 箇所で支え、また、支
えとガイドレールは完全に固定せず、温度変化によるガイ
ドレールの伸び縮みを逃がす特殊な構造を採用していま
す。さらに、床の経年変化および季節変化については、
ミ
Crysta-Apex C306020G
16
横型CNC三次元測定機
CARB-Strato/Apex
~美しいデザインを具現化する~
17
自動車のデザイン。流れるようなフォルム、特徴的なキャラ
デルを製作し、徹底的に細部までこだわっている自動車
クターライン、歪みのない美しい塗装。それらはまずデザ
それぞれの自動車メー
メーカーもあります。このあたりは、
インから始まります。デザイナーのアイディアスケッチを
カーの考え方、
こだわりの違いというところでしょうか。
3D-CADデータ化し、そこから1/4・1/1クレイモデルを製作、
とは言っても、3Dプリンタも高性能化しており、インテリア
その後、試作~量産設計に入っていきます。
の検証では3Dプリンタを使った部品試作も行われはじめ
2000年を過ぎた頃から、クレイモデルを製作せず、製品設
ました。
計から製造・検査までの全ての工程をコンピュータによる
こういった自動車開発の流れにおいて、三次元測定機は単
シミュレーション技術を駆使したバーチャルの世界で行な
に部品を加工した後の評価に利用されているだけではあ
うというものづくりが、特に自動車産業で話題になりまし
りません。
クレイモデルを3Dデータ化するときや、
自動車パ
た。実際に三次元CADをフルに活用してクレイモデルを製
ネル用の金型製作のときの評価など、その活躍の場は品
作せずに新車開発を行うメーカーも存在するようです。
質保証部門にとどまらず、開発設計、製造部門など、様々な
しかし、一方では、車に “命を込める” ためには、
クレイモ
シチュエーションでその力を発揮します。
CARBシリーズは2台を対向させれば自動車の車体を左右
からまるごと測定することができる横型CNC 三次元測定機
する前に非常停止をかけるための Y 軸ジャバラ内のセン
です。このクラスでは世界最高の移動速度と測定精度を兼
ときに非常停止をかけるエリアセンサ(エリアセンサはオ
ね備え、基礎の変化に影響されにくい独自の3点支持ベー
プション)など、安全性にも十分に配慮をした設計となって
スを採用(Strato:X 軸6mタイプまで)
したことで、長期にわ
います。
たって安定した精度維持が可能です。使用環境を考慮し、
CARB の語源は「CAR BODY」。自動車部品はもちろん、建設
温度補正機能の標準装備に加え、全軸防塵カバー(Strato:
機械部品、建築部品、発電機部品、液晶パネル部品など、
X軸ベース上はカバーの上を歩くこともできる)も装備して
様々な分野で活躍しています。
サ、
自動測定中に測定機設置エリア内に作業者が進入した
います。
さらに大型三次元測定機に必要な軽快性と安全性を共
存させた3ポジション・デッドマンイッチ付きの専用コント
ロールボックス、Y 軸スピンドルが測定物などに異常接触
CARBapex 601624D(デュアルタイプ)
CARBapex 601624(シングルタイプ)
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インライン検査システム
MAPVISION Quality Gateシリーズ
~100%全数×100%全項目評価を実現~
2000年前後あたりから、カメラ式の三次元測定機が普及を
子状のレーザ光を照射し、測定物で反射して戻ってきた光
はじめました。測定物にターゲットと呼ばれるシールを貼
と同じ光源から得られる参照光との位相差により対象物と
り、その位置を求めるものや、
スリット状のレーザ光を測定
の距離を求めるというものです。光切断法は1断面のデー
物表面に当て、その反射光をCCDカメラで受け、三角測量
タしか得られないので、面のデータを得るには光を振って
の原理で測定物表面との距離情報を得て三次元データ化
やる必要がありますが、この方法であれば全画素におい
するもの(光切断法)
です。
て計測値が得られるため、面の情報を1秒に数万~数十万
当初は測定物の色や表面状態に強く影響を受けたため、
点もの座標情報として収集できます。カメラ式の測定機
苦手な色や光沢の強い測定物の場合、測定物にパウダー
は、
スタンド(三脚など)に設置して、測定物の周りを移動し
をかけたり、表面の光沢を溶剤で曇らせたりして測定しや
ながら測定をするか、円テーブルの上に測定物を置いて、
すくする必要がありました。近年では、特に自動車車体の
測定物を回転させて死角部分を補いながら測定をします。
評価において、大型プロジェクタのような筐体を持った測
定機が急速に普及をしています。それは、主に位相シフト
方式を原理とした測定機で、複数パターンに変調させた格
19
(いずれの場合も測定データは様々な方法で結合させま
す。)
これらの測定機の欠点は、1カ所の測定は数秒と非常に速
ら、“秒” レベルでの超高速測定が可能になります。Quality
いものの、測定箇所が複数にわたる場合には、セッティン
Gate は、穴位置や面高さだけでなく、部品が取りついてい
グをやり直す必要があり、たとえばドアパネル1枚くらいの
るかどうかのチェックを行う機能も持っており、たとえば自
大きさの測定(穴位置や面高さ)を行うと、結局は数十分の
動車車体やシャシなどの溶接部品の評価に威力を発揮し
時間がかかります。ロボットを活用したとしても測定箇所
ます。Quality Gateが提供するソリューションは “全数/全項
が増えれば、
それだけ測定箇所間を移動させる時間がかか
目測定”。後工程への不良品流出をシャットアウトするだけ
ることになります。
でなく、立ち上げ時の部品のバラツキをいち早く収束・最
ミツトヨが提供するMAPVISION社のQualitiy Gateは、測定機
適化させるために必要なデータを世界最速でフィードバッ
筐体内に、数十~百基の小型カメラと照明を配置し、測定
クします。さらに、測定データの長期保管により、後で判明
物の測定箇所を一気に測定してしまう画期的なシステム
した設計・開発段階の不具合情報に基づいてデータ上で
です。全測定箇所を測定するために必要な小型カメラと
再評価をし、その部品が搭載されてしまった個体を指定し、
補助照明を必要な数だけ必要な場所に事前に配置するこ
ピンポイントでの対応を可能にすることでのコストダウン
とで、測定中にカメラを “移動” させる必要がないことか
にも貢献します。
Quality Gate 4200
20
ポータブル三次元計測機
SpaceMeasureシリーズ
~大型製品を最小のユニットで評価する~
Quality Gate のページでもご紹介しましたが、2000年前後に
置をカメラで捉えたり、カメラで直接測定物表面の座標を
工業製品の生産において、いわゆる三角測量を原理とした
求めたりするものです。基本的にこうしたシステムは対象
測定機が普及を始めました。
物を測定する二つのセンサで構成されています。2つのう
三角測量の原理そのものはピラミッドの高さを求めた古
ち1 つはデジタル式のカメラ、もう一方はプロジェクタで、
代の有名な話にもあるように、古くからから存在しており、
ています。
2つのセンサの中心および測定物表面上の点が空間上に
三角形を構成しますので、
この三角形において、2つのセン
サ間の距離と、
この2つのセンサを結ぶ基線と測定物表面
上の点までの2つの角度を決定することで、その測定物表
面上の点の3次元座標を三角関数から計算することができ
ます。近年では2つのデジタルカメラ
(ステレオカメラ)を
ものづくりの世界で利用されるカメラ式の三次元測定機
持ったものが主流となってきています。
現代では衛星測位システムを利用したカーナビゲーション
や船舶・航空機の航法支援、建築・土木事業における測量
や ICTブルドーザーの制御などに用いられる他、天体観測
や空中写真からの地形解析など、様々な分野で進化を続け
は、主に、作業者が手に持った接触式測定プローブの位
21
ターゲットとなる測定物が非常に大きい場合や重い場合、
たって、門部分を動かしたり、
アームを伸ばしたりする必要
その測定物を三次元測定機上に載せる作業は大変です。
はありませんし、アームが邪魔になって反対側にアプロー
このようなケースで重宝するのはポータブル型の三次元
チできないなどの制約も受けません。プローブ( SPMプ
測定機です。ミツトヨも多関節アーム型の三次元測定機
ローブ)の位置をSpaceMeasureがリアルタイムに追尾し、そ
を 1990 年代後半には販売開始し現在に至っております
の位置をフィードバックします。
が、航空機や車両、建機など、アームが届かないほどの測
また、
ミツトヨ自社開発のラインレーザプローブ( SPMス
定ニーズも増える中、測定物にアプローチするプローブを
キャン)に持ち替えることで、非拘束での非接触測定を実行
拘束せず完全フリーにする測定方法として、
この三角測量
することもできます。さらにそれらをロボットに搭載・制御
技術を使った測定機SpaceMeasureを新たに開発しました。
するソリューション提供も可能です。これまで困難だった
SpaceMeasureであれば、門型三次元測定機やアーム型三
大型製品の適切な評価をSpaceMeasure が支援します。
次元測定機のように、
プローブを測定物に接触させるにあ
22
マニュアル三次元測定機
CRYSTA-Plus Mシリーズ
~ゲージ感覚で数値管理を可能に~
23
三次元測定機にはZ軸スピンドル先端部を手で保持して操
主役はCNC三次元測定機に取って代わられることになりま
作するマニュアル(手動)
タイプと、数値制御による自動測
したが、マニュアル三次元測定機は、①CNC三次元測定機
定ができるCNCタイプがあります。市場に登場した最初の
のようにパートプログラム(動きの手順)を組まなくても測
三次元測定機はもちろんマニュアルタイプですが、1980年
定できる ②ゲージ感覚で測定したいところだけを簡単に
代にCNC三次元測定機が登場してからも、1990年代前半ま
測定できる ③設備額がCNC三次元測定機の半分(300万円
ではその主役はマニュアル三次元測定機でした。1990年代
台~)④維持費が安い、などの利点から、現在でも根強く
後半にCNC 三次元測定機の低価格化が進むにつれ、その
活躍しています。
CRYSTA-PlusMシリーズは、マニュアル三次元測定機では他
にあまり例のない15~30℃の温度範囲における精度保証
緩和するためのコンスタントグリップ(776)など、随所に使
いやすさを追求した独自の機構が組み込まれています。
を実現していますので、
まさにゲージ感覚で生産現場での
検査が可能になります。入り組んだところを測定するとき
の手元照明(544/574)や、顕微鏡を使用するときの微動つ
まみを1箇所に配置(443/544)、人による測定のバラツキを
Crysta-Plus M443
Crysta-Plus M574
Crysta-Plus M7106
24
アーム型三次元測定機
SpinArm-Apexシリーズ
~手軽に持ち運べるコンパクトマシン~
25
1980年代にそれまでと全く違うコンセプトの三次元測定機
この三次元測定機の最大の特長は何と言っても “持ち運べ
が登場しました。義足メーカー向けに開発されたというそ
ること”にあります。設置据置型の三次元測定機の場合、測
の三次元測定機は、それまでのような門型構造の直角座標
定物がどんなに大きくても、
どんなに重くても、三次元測定
を持たない多関節アーム型のものでした。
機の上に
(もしくは測定範囲内に)載せなければ測定ができ
従来の門型三次元測定機が空間の任意の位置を3軸の直
ませんが、多関節アーム型三次元測定機であれば、測定範
交するスケール等の測長ユニットからX,Y,Z(縦,横,高さ)の
囲が3mを超えるものでも本体を持ち運べる重さしかありま
座標値として取り出すことで特定する構造であるのに対
せんので、測定物のあるところまで本体を持っていくことが
し、多関節アーム型は球座標(動径rと2個の偏角θ,ø)で空
できます。加工途中の部品を加工機から取り出さずに測定
間の任意の位置を特定する構造が使われています。
することも可能です。
これは、測定の効率から考えると非常
に大きなメリットとなります。義足メーカー向けに作られた
2013年には自社製のSpinArm-Apexシリーズをリリース。同
というのも、
まずはこのポータブル性が重要だったのでしょ
時期にそれまで購入品に頼っていたラインレーザセンサ
う。
また、門型三次元測定機の場合は、測定範囲内に入らな
も内製化に成功し、それを搭載した非接触システムも各種
い測定物は測定ができませんが、多関節アーム型三次元測
成形品評価や、
リバースエンジニアリング分野など、幅広い
定機では、
自身の測定範囲を超えるサイズの大型測定物で
業界のお客様に活用していただいています。
あっても、その周りを移動しながら測定し、測定結果をつな
いでいくという機能によって測定を可能にすることができ
ます。ミツトヨは、当初、海外製の多関節アーム型三次元測
定機を輸入販売しました。
(ソフトウェアはミツトヨ製)
SpinArm-Apex 186H
SpinArm-Apex 367H
※米国での使用または米国への輸出はお差し控えください。
26
ソフトウェア
SOFTWARE
~様々な技術を多面的に解析する~
三次元測定機の性能を飛躍的に向上させたのはソフト
トウェア開発には終わりがなく、膨大な時間とエネルギー
ウェアの進化があったからこそと言えます。たとえば穴加
が必要ですので、ほとんどのメーカーは他社から供給を受
工の評価についても、昔は3点の測定点から円計算(直径と
けているというのが現実です。
中心座標)をしていただけでしたが、最新のソフトウェアで
ミツトヨは1970 年代から自社でソフトウェア開発を開始、
は、測定点数に制限はなく、計算式も平均円・外接円・内接
1980 年代には、データ処理装置のハードウェアも自社開発
円から選び、測定方式をポイント方式かスキャニング方式
し、マニュアル式三次元測定機を中心に搭載を行い、普及
かを選択し、直径・中心座標だけでなく、真円度や位置度、
が進みました。1990 年代からは CNC 三次元測定機に主役
公差照合判定、はめあい計算…というように、かなりの多
が移り、さらに低価格化が始まった市販のパーソナルコン
機能になっています。
ピュータにソフトウェアを搭載するようになり、従来の寸法
三次元測定機メーカーは世界に数十社ありますが、実はソ
評価だけでなく、曲面の評価や歯車の評価など様々なソフ
フトウェアを自社開発している会社は多くありません。ソフ
トウェアを開発・搭載し、その活躍の場を拡大しています。
CAT1000P[オン・オフラインティーチングプログラム]
CAT1000S
[曲面評価プログラム]
27
近年では、三次元 CADとの連携も進み、測定データと設計
果関係の明確化により、設備同士さらには設備と人が協働
データを数値や視覚での比較照合を行うだけでなく、測定
していくことを推進していきます。そのとき、ソフトウェア
データを設計データにフィードバックして修正を行ったり、
の役割はますます重要になるはずです。ミツトヨは、新し
さらにはCADデータを使って三次元測定機の動きそのもの
いものづくりの中でも常に “品質” に軸足を置き、様々なソ
を自動プログラミングする機能など、従来は試行錯誤をし
リューションを提供してまいります。そのためのソフトウェ
ながら時間をかけて人手で行っていた仕事を、大幅に削減
ア開発にもこれまで以上に力を注ぎ、
自社で持つ総合技術
できる提案も可能になっています。
(機械、電気・電子、光学、材料、制御、コンピュータ)
との相
また、
これから世界はスマートファクトリーの実現を目指
乗効果で革新的な提案をお届けすることをお約束します。
して、センサや設備を含めた工場内のあらゆる機器をイ
ンターネットに接続し
( IoT:Internet of things)、開発・生産・
品質・流通などの様々な情報を「見える化」
し、情報間の因
GEARPAK[歯車評価プログラム]
ROUNDPAK[真円度・円筒度評価プログラム]
MeasurLink[計測データネットワークシステム]
CAD/CAM
設計
試作
オフライン・プログラミング
三次元モデル照合
Design デジタイジング
Trial
外段取り
計測データベース
校正
品証
Quality
インライン計測
リアルタイム・データフィードバック
計測データネットワーク
量産
Production
28
プローブ
PROBES
~交換式センサであらゆる形状データを収集~
三次元測定機を高性能化した最大の要素とも言えるのが
英国レニショー社が発売したタッチトリガープローブと呼
“プローブ” と呼ばれる各種センサです。三次元測定機が
ばれるセンサです。手のひらサイズの小型で、繰り返し精
登場した頃は、必要な座標値を得るために、Z軸先端に取り
度も高く、測定物も傷つけないという画期的なものでした。
付けた針状の測定子を目標点に当てておいて各座標値を
演算装置も高機能化し、オペレータは測定したいところに
読んでいました。その後、各軸の移動量を電気信号で取り
次々と測定子を当てていくだけで複雑な寸法が求められる
出してカウンタで表示させたり、そのカウンタ値をフットス
ようになりました。
イッチで出力して演算装置で簡単な計算をさせることがで
三次元測定機が手動式のものからCNCタイプに主導権が
きるようになりました。
移っていくことに併せて、センサの向きも自動で変えたいと
一方で、座標値をもっと簡単に取得するために、接触した
いうニーズに対応するための自動回転ヘッドも登場し、普
瞬間に信号を自動的に出す装置も考えられるようになりま
及に拍車をかけました。
した。中には、測定物と測定子にそれぞれ±の電極を取り
近年では、さらにセンサにも様々なものが求められるよう
付け、測定子が測定物に触れて通電した瞬間を接触信号
になっています。高精度化、
スキャニング、非接触など…。
として取り出す商品もありました。爆発的に普及したのが
MPP-310Q
29
SurfaceMeasure
QVP
市販品では不可能なものは、当社も独自に開発を行ってい
うことも事業方針の1つとして掲げています。何か、画期的
ます。脱着可能なスキャニングプローブ、画像プローブ等
なソリューション提案を実現するためには、できるだけ多
は当社が世界で最初に発売したセンサですし、ねじ有効深
方面の技術を保有していることが有利なことは明白です。
さプローブ、超小径接触式プローブなどは、未だ他の追従
何か 1 つでもその技術を他社に頼っていたとすると、理想
がないセンサです。また、それまでは専用メーカーの独壇
の新商品は生まれないでしょう。常に新しいソリューション
場だった非接触レーザプローブも内製化に成功し、三次元
を提供できる環境がミツトヨにはあるのです。
測定機本体よりも高額だったレーザプローブを普及価格レ
ベルまで低価格化したのも当社が最初でした。
プローブを開発するにあたっては、当然ながらそれだけを
開発すればよいわけではなく、それを動かす制御技術や解
析のためのソフトウェアも開発する力がなくては実現でき
ません。ミツトヨは、
「キーテクノロジーを内製化する」
とい
SURFTEST PROBE
REVO
PH20
オートプローブチェンジャー
30
周辺機器
~最高のパフォーマンスを提供するために~
三次元測定機の導入に当たっては、導入機種や用途によっ
る経験と、それを提供できる実績のあるサプライヤと協働
て、様々な周辺設備も必要です。ミツトヨは、
これまでの経
することができます。
験を生かし、あらゆるお客様のご活用目的に応じた提案を
エア供給の必要な三次元測定機であれば、
コンプレッサや
させていただきます。
エアドライヤも必要です。さらに近年、三次元測定機をイ
もし、超高精度三次元測定機をご導入されるのであれば、
ンラインに設置する事例も増加しています。このとき、測
高いレベルで温度管理された部屋が必要です。
定物の搬送をどうするのか、
どのような治具を用意すれば
また、汎用クラスの三次元測定機を生産エリアに設置し、
よ
いいのか、そういった測定機以外の周辺機器についても、
り検査の迅速性を求めるなら、それを実現できる検査室の
最適な提案をさせていただくことができます。
設置が必要です。ミツトヨは、
これらのご要望にお応えでき
搬送装置
免震システム
(THK 株式会社 様)
治具パレット手動搬送システム JIGDAS(株式会社トレサ 様)
31
私たちは、測定機をただ販売してそれで終わりという考え
たいと心から思っています。お困りのことがあれば、何なり
は持っておりません。いかにして、お客様のものづくりに貢
とご相談いただき、私たちの経験をぜひご利用ください。
献できるか、そのために最適な提案は何かを常に考えて
います。時には当社製品ではないものを提案することもあ
るでしょう。でもそれは、お客様にとってそれが最善だとわ
かっているからです。日々進化し、複雑化していくものづく
りに対して、次々と課題は山積していく時代だからこそ、私
たちはお客様のご要望を私たち自身の手で形にしていき
検査室
クランピングツール
エアサーバー
ロータリーテーブル MRT320
(LEGEX シリーズ用)
32
三次元測定機の精度評価について
三次元測定機の性能評価として、2003年にJIS B 7440シリーズが
改訂発行され、2013年に一部規格が改定されています。2013年
の規格変更点を含め代表的な検査の内容を説明します。
表 1 JIS B 7440
(2003)
シリーズ
名 称
1 用語
2 長さ測定※
3 ロータリーテーブル付三次元測定機
4 スキャニング測定
5 シングル及びマルチスタイラス測定※
6 ソフトウェア検査
※2013年に改訂
規格番号
発行時期
JIS B 7440-1(2003)
JIS B 7440-2(2013)
JIS B 7440-3(2003)
JIS B 7440-4(2003)
JIS B 7440-5(2013)
JIS B 7440-6(2004)
2003/3
2013/10
2003/3
2003/3
2013/10
2004/3
■最大許容長さ測定誤差 E0,MPE【 JIS B 7440-2(2013)
】
寸法標準器を用いて、指定された長さの両端を挟み込む形で、
それによって
図1の 7方向各5試験長さ測定を3回繰返し行います。
得られた 105 個の長さ測定の不確かさを含む結果すべてが、
製造業者の示した規格値よりも小さい場合、
その三次元測定機の
性能が検証されたことになります。合否判定は不確かさを考慮
して行うよう記述されています。
この測定における最大許容誤差
(規格値)
は、
マイクロメートル
(μm)を単位として、以下 3 つの
うちのどれかで表します。
長さ測定誤差 3(Z)
長さ測定誤差 5
長さ測定誤差 4
■長さ測定の繰り返し範囲の最大許容限界
R0,MPL【 JIS B 7440-2(2013)】
長さ測定において3回繰り返し測定を行った各々の測定値に組
について2回の繰り返し測定のばらつき幅を評価し、繰り返し範
囲R0を計算します。 6.0
4.0
Error[µm]
■三次元測定機の性能評価方法
2.0
R0
0.0
-2.0
-4.0
-6.0
1
0
2
200
規格値
3
400
600
測定長さ
[mm]
800
図 3 長さ測定の繰り返し範囲
■最大許容回転軸半径方向誤差 MPEFR 【JIS B 7440-3(2003)】
最大許容回転軸接線方向誤差 MPEFT 【JIS B 7440-3(2003)】
最大許容回転軸軸方向誤差 MPEFA【JIS B 7440-3(2003)】
ロータリーテーブル上に図4のように2本の基準球を設置し、0°
および+方向へ7箇所、-方向に7箇所の合計15位置にロータリ
ーテーブルを回転させ、2つの基準球の中心座標をそれぞれ測
定します。
このとき、基準球中心座標の半径方向成分・接線方向成分・回転
軸軸方向成分それぞれのバラツキ(範囲)+基準球の形状の不
確かさの値が、規格値以下であれば、合格となります。
Z
長さ測定誤差 6
Z
長さ測定誤差 2(Y)
Y
X
長さ測定誤差 1(X)
Z
基準球 B
長さ測定誤差 7
Y
hB
Y
r
X
h
X
基準球 A
hA
図1 長さ測定誤差測定方向
E 0,MPE(MPEE)= B



E 0,MPE(MPEE)= A + L/K ≦ B
E 0,MPE(MPEE)= A + L/K
A:製造業者によって提供される定数(µm)
K:製造業者によって提供される無次元の定数
L:測定された長さ(mm)
B:製造業者によって示された規格の上限値(µm)
※JIS B 7440-2(2003)で測定位置は任意の7方向とされていましたが、
JIS B 7440-2(2013)では空間4方向が必須とし、各軸と平行な測定を推奨
と位置づけています。
JIS B 7440-2(2013)では以下の項目が追加されています。
■最大許容長さ測定誤差、Z 軸スタイラスオフセットが150mm
における長さ測定誤差 E150,MPE【 JIS B 7440-2(2013)】
JIS B 7440-2(2013)では7方向の長さ測定に加えプローブをオフ
セットさせYZ面もしくはXZ面対角に対して2本長さ測定を行
います。
図 4 ロータリーテーブル付三次元測定機の評価
■最大許容スキャニングプロービング誤差
MPETHP【JIS B 7440-4(2003)】
スキャニングプローブ搭載時の精度規格です。検査基準球の
指定 4 断面をスキャニング測定し、4 断面全ての測定点を用い
て計算した最小二乗球中心に対して、全測定点の存在する範囲
(図 5- A寸法)
と4 断面全ての測定点を用いて計算した最小二
乗球の中心を基準にした時、校正された基準球半径値と最大
測定点との距離もしくは最小測定点との距離で大きい方(図
5-B寸法)を計算し、それぞれの値に「スタイラスチップの形状の
不確かさ」
と
「検査用標準球の形状の不確かさ」を合成した拡張
不確かさの値を加えた値が、両方とも規格値以下であれば、
合格となります。
スタイラス
※スタイラスのオフセットは150mmをディフォルトとして行います。
基準球直径校正値
45°
最小二乗球
Scan plane 2
Scan plane 1
Scan plane 3
最小二乗球中心
Scan plane 4
150mm
Y
Z
Z
X
図 2 Z 軸スタイラスオフセットが150mmにおける長さ測定誤差
33
X or Y軸
150mm
A
測定点
B
X or Y軸
図 3 最大許容スキャニングプロービング誤差測定目標断面と評価の考え方
■最大許容シングルスタイラス形状誤差
PFTU,MPE【JIS B 7440-5(2013)
】
本測定はJIS B 7440-2(2003)寸法測定に含まれていましたが、
2013年の改訂でJIS B 7440-5(2013)シングル及びマルチスタイ
ラス測定での記述に変更されています。測定方法についての
変更は無く、以下の手順で実
施されます。
検査用標準球上の目標点(図
6:25点)を測定し、その全ての
測定点から、最小二乗球の中
心を計算します。さらにその
25 の測定点に対して、最小二
乗球の中心からの距離 R をそ
れぞれ計算し、Rmax-Rminを
求め、
その値に「スタイラスチ
ップの形状の不確かさ」
と
「検
査用標準球の形状の不確か
さ」を合成した拡張不確かさ
の値を加えた値が、規格値以
下であれば、合格となります。
22.5゜
22.5゜
a
22.5゜
22.5゜
三次元測定機の測定の不確かさを生じさせる主な要因
■三次元測定機の測定の不確かさと Virtual CMM
22.5゜
図 2 最大許容プロービング誤差
測定目標点
■三次元測定機の測定の不確かさ
測定結果の信頼性を客観的に評価する尺度として測定の不確
かさがあります。JIS B 0641-1 : 2001(ISO 14253-1 : 1998)では、
測定機の検査結果や製品の測定結果を仕様と照らし合わせる
際に不確かさを考慮することが提唱されています。しかしなが
ら、三次元測定機によって工業製品を測定する際の測定の不
確かさを推定することは簡単ではありません。
測定の不確かさ推定は、不確かさを生じる要因をひとつひとつ
定量化し、それらが測定結果に伝搬する過程を明らかにする必
要があります。三次元測定機は、測定点の配置やデータムの定
義など測定物をどのように測定するか(測定タスク、または 測
定戦略)
を、パートプログラムによって図面指示や測定者の意
思により自由に設定することができます。しかし、
このことは不
確かさ要因の結果への伝搬の過程を明らかにすることを難し
くします。円測定の例を見ても、たった 1点測定点の数や配置が
違うだけで伝搬の過程が異なり、不確かさ計算をやり直すこと
につながります。また三次元測定機は考慮すべき不確かさの
要因が多く、それらの相互の影響も複雑です。このようなこと
から、三次元測定機は、測定の不確かさ推定の一般的な方法
を示すことが現実的ではありません。
Virtual CMMはこのように複雑な三次元測定機の測定の不確
かさを推定するためのソフトウェアです。Virtual CMMは、実機
の特性に基づく三次元測定機をコンピュータ上に再現し、仮想
的に測定(シミュレーション測定)を行います。仮想的な測定は
測定者が作成したパートプログラムに従って行われます。実
機の特性は、測定機本体の幾何的な特性、プロービング特性、
温度環境などを実験値から見積もりそれを適用します。この
Virtual CMMを用いることによって、三次元測定機の測定の不確
かさを簡便に見積もることができるようになります。
ISO15530シリーズのパート4(ISO/TS 15530-4(2008))において、
コンピュータシミュレーションによる測定タスク固有の不確か
さ推定の検証方法が決められています。Virtual CMMはこの規
格に準拠しています。
三次元測定機の不確かさ要因の実験による定量化
※Virtual CMMはドイツの国立物理工学研究所PTBによって開発され
たソフトウェアです。
※ISO 15530シリーズ
Geometrical Product Specifications(GPS)-- Coordinate measuring
:Technique for determining the uncertainty of
machines(CMM)
measurement -Part 3: Use of calibrated workpieces or measurement standards
Part 4: Evaluating task-specific measurement uncertainty using simulation
[Technical Specification]
製品の幾何特性仕様
-座標測定機:測定の不確かさの決定のための方法-
Part 3:校正されたワークまたは基準器の使用
Part 4:シミュレーションによるタスク固有の測定不確かさの評価方法
三次元測定機による円測定の例
34
三次元測定機の性能を最大限に生かすための注意事項
三次元測定機はソフトウェアやGUIの進化によって、複雑な
測定をより簡単なオペレーションで使用できるようになりま
3. 清掃
球原点、
スタイラス、
プローブのジョイント部、そして測定物
したが、三次元測定機は本体だけでなくプローブやソフトウ
にゴミやホコリが付着していると測定値に想像以上の影響
ェアなど、その構成は複雑であるため、より信頼性の高い値
を与える可能性がありますので、測定前にはしっかりと清掃
を導き出すには細かいノウハウが存在するのも事実です。そ
をおこないます。
このとき、
アルコールなどを使用してしまう
れらを知っているのと知らないのとでは、測定結果に違いが
と、
スタイラスチップの接着が剥がれてしまう場合があるの
出るかも知れません。その結果、合格品を NGにしたり、NG
で、使わないようにします。
品を合格にしたりということが起こったとすると、それは企
業にとっては大きなマイナスです。ここでは、三次元測定機
の性能をより生かすための注意点についてご紹介をします。
測定
1.入力点への注意事項
①入力点の位置とアプローチ方向の注意
準備
・スタイラスチップが確実に接触していること
1. 適切なスタイラスの選定
・測定面に対して可能な限り垂直にアプローチする。
(横滑り
①適切なスタイラスチップ径を選定する。
をして目標からズレるのを防ぐ)
・小さな径ほど表面性状の影響が大きい。
②入力点の分布
②適切なスタイラスチップ材質を選定する。
・アルミ部品をルビースタイラスでスキャニング測定すると、
アルミが剥離してスタイラスに付着することがあります。
こ
・できるだけ広い範囲に入力点を分散させた方が精度が高
くなります。
(円ならば180°
以上)
の場合はカーボンスタイラス等を使用します。
③必要以上に長いスタイラスは使用しない。
・軸のたわみによって軸が接触しないように注意をしてくだ
さい。
2. 製品(測定物)の確実な固定
①スタイラスの接触等で測定物が動かないこと
②測定物が予期しない変形をするような保持をしないこと
・薄い板を三次元測定機の石定盤にベタ置きすると石定盤
に形状がなじんで変形します。
(石定盤の平面度は10µ m前
後)
また、測定物をパラレルブロック等で支える場合には測
定物の自重による変形に注意が必要です。
ℓ
a
エアリー点
(両端が平行になる)
(a≒0.559ℓ)
a
(中立軸上の両端間距離に与えるたわみの影響が最小になる)
エアリー点で支持するのが標準姿勢
③測定物が変形してしまうような強い力で固定しないこと。
④温度変化による測定物の変形(ねじれなど)を逃がすよう
な固定をすること
温度が上昇しても
測定物は相似形に
伸びることができる
測定物
固定具
石定盤
温度が上昇すると
石定盤よりも測定物の熱膨張係数が高いため
変形してしまう。
測定物が変形してしまう固定の例
回転止め
測定物の変形を抑制する固定の例
⑤球原点、
プローブ、スタイラスが緩み無くしっかりと取り付
けられていること
35
持つ方向性、ゴミなどによる異常点を緩和させるためには
入力点が多い方が望ましいですが、円の中心位置に注目す
タがあります。
ベッセル点
100mm 以上のゲージブロックは
・円測定の最適入力点数で言うと、
タッチトリガープローブが
るだけであれば効率も考慮すると4点で十分との検証デー
ℓ
(a≒0.577ℓ)
③入力点数
2.測定が困難な図面への対応
①基準要素部分が短い場合
・下図のように測定エリアが狭いと誤差が拡大するため、
こ
ういう場合は評価部分を基準にして基準部分で評価します。
(取引先との交渉が前提です)
A
◎
A
データの整合性について
②要素のわずかな部分しか測定できない
・下図のケースでR4,500 とか5,500 をその部分だけで円測定
しても、
とんでもない誤差が出てしまいます。
この場合は、
評価したい部分を設計値曲線として与え、公差内に測定点
があるかどうかで評価をする方が確実です。
三次元測定機の測定データを添付して納品したはずの製品が
三次元測定機を保有している取引先にNGで返品されないため
に、取引先と測定方法について事前にコンセンサスを取ってお
くことが重要です。
①三次元測定機を使うのか、それ以外の測定機を使うのかを
設計値曲線
公差
(誤差倍率を拡大して表示)
入力点
R4
,50
500
0
R5,
確認します。
②使用するスタイラスの径・長さを合わせます。
③同じ位置を同じ強さで固定します。
④固定によって形状が矯正されても構わないか確認します。
⑤重量物であっても固定は確実に行います。
⑥基準位置を合わせます。
③基準が架空線になっている場合
⑦入力位置や測定点数を合わせます。
・下図のケースでは測定で基準を正確に設定することは不
⑧演算方式(円ならば平均円か内接円か)
を合わます。
可能です。
このケースでは基準になっていない円1,2を使っ
⑦測定が難しい場合の代用方法を合わます。
て仮の基準を作り、ベストフィット機能を使って測定誤差を
⑧測定する環境(温度環境など)を確認します。
最小にする手法が最適です。
円2
円1(円弧)
日常メンテナンス
測定機はものづくりにおける最後の砦であり、
ものづくり企業の
信頼を支えるものです。正しいメンテナンスを行って、常に高い
パフォーマンスを出せるようにしておくことは極めて重要です。
[日常チェック項目]
①供給空気圧[毎日]
②エアフィルタ・ミストセパレータ:水分・油分が溜まってい
④ねじ穴の位置
・ねじ穴位置を通常円測定で測定すると、その中心位置は全
く安定しません。
よってタップやピンゲージをねじ込んで、
軸の部分を測定する方法が取られます。
しかし、手間がか
かる上に、少しでもガタがあれば誤差要因になります。
らせん状に円筒測定をするネジマクロ機能を用いれば、高
精度なねじ穴直接測定が可能です。
ないか確認[毎日]、エレメントは年1回交換します。
③XYZ各軸案内部の清掃の清掃
各軸の案内面に水分や微細な粉塵が付着している場合、
柔らかい布または紙(繊維の抜けないもの)で拭き取りま
す。油膜など汚れが取れないときは揮発性溶剤(無水アル
コール等)を併用します。
[毎日]
④測定テーブル(石定盤)
汚れは柔らかい布を使った、から拭きもしくは専用のクリ
ーナかアルコールで拭き取ります。水や油は石定盤の膨張
h
の要因になるため、使用は厳禁です。
[適時]
0.1mm
中心位置の誤差大
通常測定
●ねじマクロ機能で測定したねじ穴中心
▲ねじゲージをねじ込んで測定した穴中心
(各4回)
ねじゲージは90度ずつねじ込み角度を
変えて測定。ねじゲージとねじ穴のガタが
誤差となって現れている。
中心位置の誤差小
ねじマクロ測定
⑤各軸スケール
スケールの汚れはミスカウントの原因になります。オイル
ミストなどの油分が付着した場合、アルコールで拭き取り
ます。
[適時]
⑥制御装置のエアフィルタ
汚れに応じて洗浄もしくは交換します。
36
国内サービスネットワーク
三次元測定機を含め、
ミツトヨ各種測定機器をご導入いただく
ための様々な実機検証や、
ご導入後の操作実習、課題検証、日
常のご質問への回答、校正・修理など、数百名の各専門スタッフ
がお客様をサポートいたします。
M3 Solution Center
ミツトヨ計測学院
はじめてご導入される測定機でも、安心してご活用ただけるよ
うに、そしてお客様のものづくりに貢献できるようにすること、そ
れが私たちの使命だと思っています。
カスタマーサポート課
テクノサービス事業本部
お客様にご満足いただける「最高品質のサービス」を目指し、ミツトヨ商品の検査・校正・保守・修理に加え計測課題に対する最
適なソリューションのご提案から、安心してご使用いただくためのトータルサポートまで全国で一貫したサービスをご提供いたします。
JCSS 認定 No. 0186
JCSS 認定 No. 0186
宇都宮サービスセンタ
サービス営業課(東北・北関東・新潟)
安城サービスセンタ
安城市住吉町 5-19-5 〒446-0072
電話
(0566)
96-0745 ファクス(0566)96-0747
宇都宮市平松本町 796 - 1 〒321-0932
電話
(028)
660-6280 ファクス(028)660-6257
JCSS 認定 No. 0186
名古屋サービスセンタ
サービス営業課(東海)
名古屋市昭和区鶴舞 4 - 14 - 26 〒466-0064
電話
(052)
731-7100 ファクス(052)731-6110
浜松サービスステーション
仙台サービスステーション
さいたまサービスステーション
JCSS 認定 No. 0031
宇都宮計量標準キャリブレーションセンタ
JCSS 認定 No. 0186
宇都宮市下栗町 2200 〒321-0923
ファクス
(028)
656-8443
大阪サービスセンタ
サービス営業課(近畿・北陸)
大阪市住之江区南港北 1 - 4 - 34 〒559-0034
電話
(06)
6613-8813 ファクス(06)6613-8818
仙台
テクノサービス事業本部
川崎市高津区坂戸 1 - 20 - 1 〒213-8533
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宇都宮
神戸サービスステーション
金沢サービスステーション
金沢
さいたま
諏訪
川崎
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広島サービスセンタ
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名古屋
神戸
東広島市八本松東 2-15-20 〒739-0142
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東広島
安城
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ファクス
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813-8223
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川崎サービスセンタ
サービス営業課(南関東・甲信・北海道)
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(044)
455-5013 ファクス(044)455-5019
試験機器サービス課
地震機器サービス課
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455-5021 ファクス(044)455-5019
呉
福岡
宮崎
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広島キャリブレーションセンタ
JCSS 認定 No. 0186
福岡サービスセンタ
サービス営業課(九州・沖縄)
福岡市博多区博多駅南 4 - 16 - 37 〒812-0016
電話
(092)
411-2909 ファクス(092)482-7894
呉市郷原町字一の松光山 626-62 〒737-0161
ファクス
(0823)
77-3833
JCSS 認定 No. 0186
諏訪サービスセンタ
JCSS 認定 No. 0030
宮崎工場
諏訪市中洲 582 - 2 〒392-0015
電話
(0266)
(0266)
53-5495 ファクス
58-1830
テクノサービス事業本部は、試験所及び校正機関認定のための国際規格 ISO/IEC 17025 に適した JCSS 認定校正事業者として、
国家標準又は国際標準にトレーサブルな校正サービスをお客様にご提供いたします。
( VIII ページをご参照ください。
)
校正・検査・修理料金 の閲覧、標準器の校正予約は、弊社ホームページからご利用いただけます。
弊社ホームページ http://www.mitutoyo.co.jp
37
グローバルネットワーク
、販売会社 MTI 社(米国)設立以来、全世界にそのマーケットを拡大しているミツトヨ。現在、31カ国に研究開発・製造・販売・技術サービス拠
1963年(昭和38年)
点と83数カ国の代理店網をネット。各地域社会に合わせたサービスで、世界のトップメーカとしての地位を不動のものとしています。
Mitutoyo Europe GmbH
Mitutoyo(UK)L.td.
Mitutoyo France S.A.R.L
Mitutoyo America
Corporation Head Office
Mitutoyo Italiana S.R.L.
Mitutoyo Asia Pacific Pte. Ltd.
Regional Headquarters
■ 販売
欧州
ヨーロッパ
Mitutoyo Europe GmbH
Neuss, GERMANY
ドイツ
Mitutoyo Deutschland GmbH
Neuss, GERMANY
M3 Solution Center Hamburg
Hamburg, GERMANY
M3 Solution Center Berlin
Berlin, GERMANY
M3 Solution Center Eisenach
Eisenach, GERMANY
M3 Solution Center Ingolstadt
ngolstadt, GERMANY
M3 Solution Center Leonberg
Leonberg, GERMANY
Mitutoyo-Messgeräte Leonberg GmbH
Leonberg, GERMANY
イギリス
Mitutoyo (UK) Ltd.
Hampshire UNITED KINGDOM
M3 Solution Center Coventry
Warwickshire, UNITED KINGDOM
M3 Solution Center Halifax
West Yorkshire, UNITED KINGDOM
M3 Solution Center East Kilbride
East Killbride, UNITED KINGDOM
フランス
Mitutoyo France
Paris, FRANCE
M3 Solution Center LYON
Saint-Priest Cedex, FRANCE
M3 Solution Center STRASBOURG
Geispolsheim, FRANCE
M3 Solution Center CLUSES
Scionzier, FRANCE
M3 Solution Center TOULOUSE
TOULOUSE, FRANCE
イタリア
Mitutoyo ITALIANA S.r.l.
Corso Europa, ITALY
M3 Solution Center TORINO
Volpiano (TO), ITALY
M3 Solution Center CHIETI
Rocca S. Giovanni (CH), ITALY
オランダ
Mitutoyo Nederland B.V.
KX Veenendaal, THE NETHERLANDS
ベルギー
Mitutoyo Belgium N.V.
Kruibeke, BELGIUM
スウェーデン
Mitutoyo Scandinavia AB
Upplands Väsby, SWEDEN
M3 Solution Center Alingsas
Alingsas, SWEDEN
M3 lution Center Värnamo
Värnamo, SWEDEN
フィンランド
Mitutoyo Scandinavia Aktiebolag Finnish Branch
Pirkkala, FINLAND
スイス
Mitutoyo Schweiz AG
Urdorf, SWITZERLAND
ポーランド
Mitutoyo Polska Sp.z o.o.
Wroclaw, POLAND
チェコ
Mitutoyo Cesko, s.r.o.
Teplice, CZECH REP
ハンガリー
Mitutoyo Hungária Kft.
Budapest, HUNGARY
ルーマニア
Mitutoyo Romania SRL
OTOPENI-ILFOV, ROMANIA
インド
Mitutoyo South Asia Pvt. Ltd.
Head Office / M3 Solution Center
New Delhi, INDIA
MSA Gurgaon technical center Gurgaon, INDIA ☆
Mumbai Region Head office
Mumbai, INDIA
Pune Office / M3 Solution Center
Pune, INDIA
Vadodara office
Vadodara, INDIA
Bengaluru Region Head office / M3 Solution
Center
Bengaluru, INDIA
Chennai Office / M3 Solution Center
Chennai, INDIA
Kolkata Office
Kolkata, INDIA
東 アジ ア
ロシア
Mitutoyo RUS LLC
Moscow, RUSSIAN FEDERATION
オーストリア
Mitutoyo Austria GmbH
Traun, AUSTRIA
東 南 ・ 南 アジ ア
シンガポール
Mitutoyo Asia Pacific Pte. Ltd.
Head Office / M3 Solution Center
SINGAPORE
マレーシア
Mitutoyo (Malaysia) Sdn. Bhd.
Kuala Lumpur Head Office / M3 Solution Center
Selangor, MALAYSIA
Penang Branch office / M3 Solution Center
Penang, MALAYSIA
Johor Branch office / M3 Solution Center
Johor, MALAYSIA
インドネシア
PT. Mitutoyo Indonesia
Head Office / M3 Solution Center
Bekasi, INDONESIA
タイ
Mitutoyo (Thailand) Co., Ltd.
Bangkok Head Office / M3 Solution Center
Bangkok, THAILAND
Cholburi Branch / M3 Solution Center
Cholburi , THAILAND
Amata Nakorn Branch / M3 Solution Center
Cholburi, THAILAND
ベトナム
Mitutoyo Vietnam Co., Ltd.
Hanoi Head Office / M3 Solution Center
Hanoi, VIETNAM
Ho Chi Minh City Branch Office / M3 Solution
Center
Ho Chi Minh City, VIETNAM
フィリピン
Mitutoyo Philippines, Inc.
Laguna, PHILIPPINES
台湾
Mitutoyo Taiwan Co., Ltd. / M3 Solution Center
Taipei
Taipei City TAIWAN (R.O.C.)
Taichung Branch / M3 Solution Center Taichung
Taichung City, TAIWAN(R.O.C.)
Kaohsiung Branch / M3 Solution Center
Kaohsiung
Kaohsiung City, TAIWAN(R.O.C.)
韓国
Mitutoyo Korea Corporation
Head Office / M3 Solution Center
Gyeonggi-do, KOREA
Busan Office / M3 Solution Center
Busan, KOREA
Daegu Office / M3 Solution Center
Daegu, KOREA
中国
Mitutoyo Measuring Instruments (Shanghai) Co., Ltd.
Shanghai, CHINA
Suzhou Office / M3 Solution Center China (Suzhou)
Suzhou, CHINA
Wuhan Office
Wuhan, CHINA
Chengdu Office
Sichuan, CHINA
Hangzhou Office
Hangzhou, CHINA
Tianjin Office / M3 Solution Center Tianjin
Tianjin, CHINA
Changchun Office
Changchun, CHINA
Qingdao Office / M3 Solution Center Qingdao
Shandong, CHINA
Xi’an Office
Xi’an, CHINA
Dalian Office / M3 Solution Center Dalian
Dalian, CHINA
Zhengzhou Office
District,Zhengzhou City, CHINA
Mitutoyo Leeport Metrology (Hong Kong)
Limited
Kwai Chung, NT, HONG KONG
Mitutoyo Leeport Metrology (Dongguan) Limited
/ M3 Solution Center Dongguan
Guang Chang Road, Chong Tou Zone
Mitutoyo Leeport Metrology (Dongguan)
Limited – Fuzhou office
Fuzhou City, CHINA
Mitutoyo Leeport Metrology (Dongguan)
Limited – Changsha office
Hunan Province, CHINA
米州
アメリカ
Mitutoyo America Corporation
Aurora, U.S.A.
M3 Solution Center-Illinois
Aurora, U.S.A.
M3 Solution Center-Ohio
Mason, U.S.A.
M3 Solution Center-Michigan
Plymouth, U.S.A.
M3 Solution Center-California
City of Industry, U.S.A.
M3 Solution Center-North Carolina
Huntersville, U.S.A.
M3 Solution Center-Alabama
Hoover, U.S.A.
M3 Solution Center-Massachusetts
Marlborough, USA
M3 Solution Center-Washington
Renton, U.S.A.
M3 Solution Center-Texas
Houston, U.S.A.
カナダ
Mitutoyo Canada Inc.
Mississauga, Ont. L5N 5N1., CANADA
Montreal Office
Quebec, CANADA
アルゼンチン
Mitutoyo Sul Americana Ltda.
Argentina Branch
Buenos Aires – ARGENTINA
Sucursal Cordoba
Cordoba, ARGENTINA
メキシコ
Mitutoyo Mexicana S. A. de C. V.
Estado de México, MÉXICO
Monterrey Office / M3 Solution Center
Guadalupe, MÉXICO
Tijuana Office / M3 Solution Center
Tijuana, MÉXICO
Querétaro Office / M3 Solution Center
Fraccionamiento Observatorio
Aguascalientes Office / M3 Solution Center
Aguascalientes Ags, MÉXICO
Irapuato Office / M3 Solution Center Irapuato
Irapuato, Gto., MÉXICO
ブラジル
Mitutoyo Sul Americana Ltda.
São Paulo - SP, BRASIL
Regional Office
Belo Horizonte - MG
Rio Grande do Sul / PR, SC
Rio de Janeiro - RJ
Santa Barbara D’Oeste - SP
Norte, Nordeste, Centro Oeste
38
座標測定機
画像測定機
形状測定機
光学機器
精密センサ
試験・計測機器
スケールユニット
測定工具、測定基準器、計測システム
仙台市若林区卸町東1-7-30
郡山駐在所
電話 (024)931-4331
宇都宮営業所
宇都宮市平松本町796-1
つくば駐在所
電話 (029)839-9139
伊勢崎営業所
伊勢崎市宮子町3463-13
さいたま駐在所 電話 (048)667-1431
川崎営業所
川崎市高津区坂戸1-20-1
東京駐在所
電話 (03)3452-0481
厚木営業所
厚木市旭町2-8-6 リヴ・ロード1階
富士駐在所
電話 (0545)55-1677
諏訪営業所
諏訪市中洲582-2
上田駐在所
電話 (0268)26-4531
浜松営業所
浜松市中区早出町1209-1
安城営業所
安城市住吉町5-19-5
名古屋営業所
名古屋市昭和区鶴舞4-14-26
金沢営業所
金沢市桜田町1-26 ドマーニ桜田
大阪営業所
大阪市住之江区南港北1-4-34
神戸駐在所
電話(078)924-4560
京滋営業所
草津市大路2-13-27 辻第3ビル1F
岡山営業所
岡山市北区田中134-107
広島営業所
東広島市八本松東2-15-20
福岡営業所
福岡市博多区博多駅南4-16-37
特機営業1課・2課 川崎市高津区坂戸1-20-1
仙台営業所
〒984-0002 電話 (022)231-6881 ファクス (022)231-6884
〒321-0932 電話 (028)660-6240 ファクス (028)660-6248
〒372-0801 電話 (0270)21-5471 ファクス (0270)21-5613
新潟駐在所 電話 (025)281-4360
〒213-8533 電話 (044)813-1611 ファクス (044)813-1610
〒243-0014 電話 (046)226-1020 ファクス (046)229-5450
〒392-0015 電話 (0266)53-6414 ファクス (0266)58-1830
〒435-0054
〒446-0072
〒466-0064
〒920-0057
〒559-0034
電話 (053)464-1451
電話 (0566)98-7070
電話 (052)741-0382
電話 (076)222-1160
電話 (06)6613-8801
ファクス (053)464-1683
ファクス (0566)98-6761
ファクス (052)733-0921
ファクス (076)222-1161
ファクス (06)6613-8817
〒525-0032
〒700-0951
〒739-0142
〒812-0016
〒213-8533
電話 (077)569-4171
電話 (086)242-5625
電話 (082)427-1161
電話 (092)411-2911
電話 (044)813-8236
ファクス (077)569-4172
ファクス (086)242-5653
ファクス (082)427-1163
ファクス (092)473-1470
ファクス (044)822-8140
お求めは当店で—
弊社商品は外国為替及び外国貿易法に基づき、日本政府の輸出許可の取得を必要とする場合が
あります。製品の輸出や技術情報を非居住者に提供する場合は最寄りの営業所へご相談ください。
●外観・仕様などは商品改良のために、一部変更することがありますのでご了承ください。
●本カタログに掲載されている価格、仕様は 2016 年 11 月現在のものです。
●掲載しております標準価格には消費税は含まれておりません。
M3 Solution Center …商品の実演を通して最新の計測技術をご提案しています。事前に弊社営業課にご連絡ください。
宇都宮市下栗町 2200
〒321-0923 電話 (028) 660-6240 ファクス (028) 660-6248
UTSUNOMIYA
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TOKYO
諏訪市中洲 582-2
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計測技術者養成機関…各種のコースが開催されています。詳細は弊社営業課にご連絡ください。
ミツトヨ計測学院
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