プローブおよびスタイラスシステムの設計と品質は、接触式測定の精度に決定的な影響を及ぼします。ルビー製やダイヤモンド製の球形スタイラスから、ディスクスタイラス、スタースタイラスまで、ZEISSは7,000以上のスタイラスを取り揃えています。スタイラスシステムに必要なものは、すべてZEISSで揃います。お客様の測定プロセスとワークピースに最適なソリューションをご提案するために、当社の測定技術エキスパートが適切なスタイラスの選択をサポートいたします。ぜひご相談ください。

ZEISSのスタイラスが特別であるのは、次のような理由によります。

  • 精度:当社のスタイラスは正確な測定を可能にし、最高の精度で再現性のある結果を出します。
  • 品質:最新の生産技術により、高い正確性、安定性、耐久性を実現します。
  • 堅牢性:当社のZEISS M3 XXTスタイラスにより、従来のM3測定プローブと比較して、システム全体の堅牢性が高まります。
  • 迅速・簡単:優れた標準スタイラスポートフォリオとZEISS Metrology Shopから、必要なときに必要なスタイラスを入手できます。
  • 多様:当社の特殊スタイラスで、あらゆるものを測定できます。球形のスタイラスに加えて、スタースタイラス、シリンダースタイラス、T-スタイラス、その他の多くのスタイラスを取り揃えています。

スタイラスのあらゆる用途で保証されるZEISS品質

品質は結果に違いを生みます。スタイラスは小さな部品ですが、座標測定機の一部として、ワークピースに接触し、測定プローブチップを介して高精度の測定を実行する、とても重要な要素です。

プローブの品質が低いと、測定の精度は下がり、 より大きな測定誤差が発生し、スクラップ率が増加します。また、スタイラスの耐用年数も品質に大きく左右されます。この問題は、高品質なZEISSスタイラスで効果的に回避可能です。

この図は、チェックマークが付いたアイコンスタイルのルーペを示しています。

品質を見極める

では、高品質のスタイラスかどうかはどうすればわかるのでしょうか。肉眼では難しいものの、多くの場合、顕微鏡を使うとはっきりとした違いがわかります。測定プローブの品質は、表面仕上げと接合部の設計において特に顕著に現れます。これは特に、同じスタイラスでどれだけの期間にわたって正確な測定結果が得られ続けるかを予測するうえで、決定的な判断材料となります。品質には、実現し得る最高レベルのスタイラス堅牢性、スタイラス要素の幾何学的精度、および測定プローブ球の最大真円度といった要素が含まれます。製造時の厳格なプロセス管理により、高いスタイラス品質が保証されます。

この図は、ナンバー1を示すアイコンスタイルの受賞リボンを示しています。

強化された生産技術

はんだ付け・レーザー加工などの最新技術や高級材料の使用により、従来の製造工程に比べてスタイラス品質の耐用年数は大幅に伸びました。これにより、貴重なリソースを節約し、優れた製品を顧客に届けることができます。再現性に優れた、信頼性の高い測定結果が長期間保証されます。また、高精度の測定プローブには、精度を保証する証明書が付属しています。

ZEISS M3 XXTスタイラスが特別である理由

ZEISS M3 XXTスタイラスにより、従来のM3測定プローブと比較して、スタイラスシステム全体の堅牢性が大幅に向上します。この堅牢性は、XXTアダプターのベースボディの直径が1 mm大きい(つまり、接触面が大きい)ことと、チタン合金の使用とによって実現されます。対応するアダプターがない場合、M3 XXTシステムでM3スタイラスを使用することはお勧めしません。

ZEISSの特殊スタイラスであらゆるものが測定可能に

ダイヤモンドコーティングモノリシックスタイラス

ZEISS Diamond!Scan monoは、ダイヤモンドコーティングが施されたモノリシックスタイラスです。測定プローブ先端球とスタイラスが一体で作られているため、先端球が外れる心配がありません。モノリシックスタイラスは、任意の直径と技術的に可能な長さで実装できます。ダイヤモンドコーティングの寿命が長いため、スキャン時の摩耗、破損、材料の堆積が実質的にまったくありません。

スタースタイラス

スタースタイラスは、球形のスタイラスを星型に組み合わせたもので、さまざまな座標方向での測定が可能です。側面からの球形スタイラスによるプロービングは限られた範囲でのみ可能ですが、スタースタイラスを使用すると、プロービングには対象表面に直交するスタイラスを選択できます。

スイベルプローブ

スイベル測定プローブを使用して、傾斜したボアや表面を測定できます。スタイラスの角度は最大110度まで変えることができます。このスタイラスを保持するには、特別なホルダーが必要です。

ディスクスタイラス

ディスクスタイラスは、とりわけ、アンダーカット、くぼみ、穴などのある、回転対称のワークピースを測定するために使用されます。ただし、通常、表面粗さの強力なフィルタリングが発生します。球面ディスクスタイラス設計により、そうではないディスクスタイラスと比較して、より高い精度が達成されます。

シリンダースタイラス

シリンダースタイラスは2次元での測定を行い、薄いシートに特に適しています。ワークピースの狭いエッジも、シリンダー測定プローブがあればうまく測定できます。ただし、プローブ軸は、ワークピースのフィーチャー軸と非常に精密に機械的な位置合わせをする必要があります。

特殊な形状として、球形のシリンダースタイラスが利用可能であり、これも主に板金測定および板金エッジでの測定に使用されます。それには球形の端があるため、さらに表面の平坦度などを測定できます。

半球スタイラス

半球スタイラスは、アンダーカットの測定や、長径かつ軽量の測定プローブ球を必要とする用途に適しています。この効果を高めるために、中空半球という特殊形状のものも用意されています。

T-スタイラス

T-スタイラスは、シャフトに90度で取り付けられた2つの対向する測定プローブ球で構成されています。溝などの対向するアンダーカットの測定に特に適しています。さらに、T-スタイラスは、アクセスが困難なポイント(ワークピースの下側など)の測定にも使用できます。

L-スタイラス

L-スタイラスでは、測定プローブ球はスタイラスシャフトに対して90度の角度をなします。L字型であるため、ボアのアンダーカットの測定に特に適しています。さらに、L-スタイラスは、アクセスが困難なポイント(ワークピースの下側など)の測定にも使用できます。

ローレット付きスタイラス

この革新的なスタイラスは、リブ付きの軽量で握りやすいプラスチック製のオーバーモールドアダプターを備えており、 手で簡単に固定でき、工具による損傷を効果的に削減できます。

チップスタイラス

チップスタイラス(テーパースタイラスとも呼ばれる)は、2つの測定タスクに必要とされます。このスタイラスは、溝または非常に小さな穴のセルフセンタリングプロービングに使用されます。その一方で、ワークピース上の正確に指定された位置にポイントプロービングでアプローチする必要がある場合にも使用されます。先のとがった測定プローブは、標準では超硬で作られています。

高精度スタイラス

特定の用途では、最高精度のスタイラスが必要です。グレード5品質やグレード3先端球の標準スタイラスは、グレードのガウス分布のため、高精度の測定には適していません。高精度のスタイラス(青いアダプターで見分けられる)については、ZEISSは球体の精度を保証し、証明書を付けます。たとえば、< 60 nmの認定真円度を持つスタイラスと、±0.001mmの直径公差が保証されたスタイラスが利用可能です。

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スタイラスの摩耗の検出・防止

高品質のスタイラスであっても消耗品のため、定期的に点検する必要があります。そして、点検こそが測定の不正確性を防ぐ唯一の方法です。測定プローブ素子の摩耗と材料の欠けは、長期的に見て避けられないためです。ただし、ZEISS Diamond!Scanスタイラスを使用すれば、耐久性のある材料によりこのプロセスを大幅に延長できます。

疑わしい場合は、高精度で結果を測定できるように、スタイラスを定期的に交換する必要があります。とりわけ、スタイラスを何かに衝突させた場合や床に落とした場合にこれが当てはまります。

If a stylus is used over a long period of time, wear is inevitable. If a stylus is used over a long period of time, wear is inevitable.

エキスパートアドバイス

顕微鏡と強力な光源(>1000ルーメン)によってスタイラスを簡単に検査できます。直径2~8 mmのスタイラス球の検査には10~40倍の倍率が推奨されます。1 mm未満のプローブ素子を測定する場合、材料の摩耗を適切に検出するためには、40~80倍の倍率が必要です。

スタイラスチップに堆積した材料を検出して除去する

ワークピースの材料やスタイラスチップによっては、測定スタイラスチップに材料が堆積することは避けられません。したがって、スタイラスは、材料の堆積を減らし、測定の不正確さを防ぐために、定期的にチェックおよびクリーニングする必要があります。アルミニウムなどの柔らかいワークピースの表面では、材料の堆積がさらに問題になります。そのような場合には、ZEISS Diamond!Scanスタイラスが理想的な選択肢です。ダイヤモンド球を使用すると、スタイラスへの材料の堆積が最小限に抑えられます。

スタイラスの摩耗と同様に、顕微鏡を使って材料の堆積をすばやく検出することをお勧めします。

Depending on the material, material build-up on the measuring probe tip is inevitable. Depending on the material, material build-up on the measuring probe tip is inevitable.

エキスパートアドバイス

スタイラスは、ZEISSクリーニングワイプを使用して、最小限の圧力でクリーニングしましょう。このクリーニングワイプは、半球プレートやキャリブレーションボールの洗浄にも適しています。頑固な汚染の場合は、適切な洗浄液に短時間浸す(その後ZEISSマイクロファイバークロスで乾かす)と落としやすくなります。スタイラスのクリーニングには、当社のCMM用クリーニングキットも便利です。

さらに、スタイラスの汚染を避けるために、各測定プロセスを開始する前に、ワークピースの表面、ガイドウェイ、ワークピースの固定具が汚れていないことを確認してください。

#measuringhero で、スタイラスについてもっと知る

スタイラスは、いくつかのコンポーネントで構成されているだけでなく、それ自体がスタイラスシステム全体の一部を構成します。スタイラスは、CMMとジョイント部品、延長シャフト、ホルダー、またはクランプインサートと組み合わせることで、信頼性の高いZEISS品質により、高い精度で再現性のある測定結果を提供します。スタイラスの役割とスタイラス製造プロセスの詳細については #measuringhero でご確認いただけます。

Frequently asked questions about styli

What do I do if my measurement has too much variation?

If a measurement shows strong fluctuations, in 90 % of the cases there is a problem with the stylus system. To fix this, you should check the reproducibility of the stylus system and optimize it if necessary.
 
Other factors can also have an influence on the accuracy of your measurements with styli:
  • Environmental influences, especially temperature
  • Fixture
  • Measuring program
  • Machine

How do I check the reproducibility of my stylus system?

You can check the reproducibility of your stylus system in three steps. Repeat steps 2 and 3 several times and compare the repeatability of the results in an evaluation tool (e.g., Excel or PiWeb):

  1. Calibrate stylus system
  2. Measure the calibration ball with the reference styli and set the position of the ball to zero
  3. Measure the ball with all styli of the stylus system and check for deviations

What ball accuracy is recommended?

The standard accuracy of the probe ball is Grade 5. For form measurements with higher accuracy, balls with better roundness are needed to minimize errors in the measurement. Note, however, that Grade 3 balls are not necessarily better than Grade 5 balls, because the grade of the probe balls is determined in a batch process. So, if a particular manufacturing batch selection is in tolerance, it is assumed that all balls are within that grade. The accuracy distribution of the balls thus corresponds to a Gaussian distribution. That is why poorer ball accuracies may also be sold in Grade 3.

If you need a styli with very accurate roundness, you should use a styli with a certificate. Only then you can be sure that the specified roundness is maintained and meets your requirements.

How do I check my styli for wearing and how often is this recommended?

A styli, like any other tool, is subject to natural wear and tear. Damage, e.g., by abrasion, scratches or chipping, or contamination, e.g., by material application, oil or paint, significantly affect the measuring accuracy. Since this is usually not visible to the bare eye, the styli should be checked under a microscope for damage or contamination. How often you should perform this inspection depends on the styli's application or the environmental parameters.

We recommend getting an overview by means of a kind of tool card, as it is also available for production machines, and to determine an inspection cycle from it.

How long can I use my styli?

How long you can use your styli depends entirely on the type of application. Wearing occurs where the probe ball touches the workpiece being measured. If the same point is always used, for example when scanning a plane, then the styli will have a shorter life than if circles are scanned, for example. This is because the entire equator of the sphere is in use. Other factors that affect styli life include scanning distance, speed, probing force, measuring environment, and the material being measured.

We recommend that you create a quality card for each styli and use it to test the styli on a regular basis. This will provide a reliable average life of the particular styli over time.

Can I continue to use a styli after a collision?

If a collision occurred, the stylus system should be checked on a ring. Since these are high-precision measuring devices, one should not take any risks. Special attention should be paid to styli or extensions with a carbon fiber shaft, as it is possible that individual fibers have been torn. This can only be detected on the ring itself. Styli with a carbide or ceramic shaft can still be used after a collision if the ball is still on the shaft.

Caution: Extreme care must be taken with dovetailed balls! In contrast to the case of glued or soldered balls in a shaft, the balls do not necessarily fall off in a mortised connection. They can remain loose on the trunnions and lead to measurement errors. Unfortunately, this often happens unnoticed, so you should check dovetailed balls immediately after a collision.

What does shaft touching mean?

If there is a contact between the workpiece and the styli shaft instead of the probe ball, there is a shaft touching. Since a shaft touching also triggers a signal at the probe head, but is not defined, shaft touching leads to incorrect measurements that often go unnoticed. When measuring with small probe balls, which usually have thin shafts, there is a risk that the shaft will bend during probing. If the fasteners used, such as angles or cubes, are of poor quality or have been inaccurately adjusted, shaft touching may also occur.

What should I look for when planning a stylus system?

You should pay attention to the following points when planning your stylus system.

The stylus system should

  • be as rigid as possible
  • have as few connection points as possible
  • weigh as little as possible
  • have as little thermal expansion as possible

You should also make sure to use high quality components, as the quality of the stylus system pays 100 % into the accuracy of your measurement results.

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