三次元測定機とは？種類と精度の読み方・門形とアーム形の違い・置く部屋と選び方

三次元測定機とは

三次元測定機は、CMM（Coordinate Measuring Machine）・座標測定機とも呼ぶ測定器です。部品にプローブ（測定子）を当て、その点の座標を読みます。読んだ点から、穴の位置や径、平面度・直角度のような幾何公差を計算します。

ノギスやダイヤルゲージは1か所の長さや振れを測る道具です。三次元測定機は、部品に座標系を作ってから測るので、穴と穴の距離や、基準の面からの位置と角度まで1台で出せます。

比較ページには、接触式の三次元測定機を種類ごとに代表の型式で載せています。光で形をまるごと取る3Dスキャナ・X線CTは「3Dスキャナ」のページにあり、カメラで寸法を読む画像測定機もここには載せていません。

4つの種類

門形のCNC三次元測定機

石の定盤の上を門形の枠が動き、プログラムどおりにプローブを当てて測ります。ミツトヨの基礎知識では、この門移動形が三次元測定機の多くの機種に使われていると説明しています。

• 決まった部品を、毎回同じ手順で自動で測れる
• 精度を保証する温度の幅が決まっている型が多い（ミツトヨ⁠のCRYSTA‑Apex V PLUS776は18〜22℃）
• キーエンスのAM‑1000のように、机に置ける卓上の自動機もある

手動の三次元測定機

プローブを人の手やハンドルで動かして当てます。プログラムを作らずにすぐ測れるので、試作品や数の少ない部品に向きます。

• 東京精密のXYZAX SVF NEXは、測った形を自動で見分けるマニュアル機
• 東京貿易テクノシステムのLayout Machine J Modelは、横から腕を伸ばす横型で、車体のような大物の測定とケガキに使う

持ち運べる三次元測定機

部品のそばまで持っていって測ります。プローブの位置の読み方で3つに分かれます。

• 多関節アーム：関節の角度から先の位置を出す（FAROのQuantum X FaroArm、小坂研究所のBeakMaster）
• カメラで追う：カメラがワイヤレスのプローブを読む（キーエンスのXM‑5000）
• 光学トラッカーで追う：アームなしで、途中で部品やトラッカーを動かせる（CreaformのHandyPROBE）

精度は門形より粗く、数十μmの級になる型が中心です。

インライン向けの測定機

加工機のあいだや生産ラインの脇に置き、量産品を測ります。

• ミツトヨのMACH‑V9106は、5〜35℃で精度を保証し、エアを使わないCNC機
• レニショーのEquator 300は、マスター部品と比べて測る汎用ゲージ。マスタリングで温度の影響をリセットする

精度（JIS B 7440）の読み方

三次元測定機の性能の確かめ方は、JIS B 7440のシリーズ（ISO 10360に対応）で決まっています。ミツトヨの基礎知識によると、シリーズは2003年に改訂発行され、2013年と2022年に一部が改正されています。

• 最大許容長さ測定誤差 E0,MPE：「初項＋長さの項」で書く。長いものを測るほど、許される誤差が大きくなる
• 試験は、7方向・各5つの長さを3回ずつ、合わせて105個の測定で確かめる
• E150,MPE：スタイラスを150mmずらしたときの長さ測定誤差（2013年の改正で入った）
• 繰返し範囲の最大許容限界 R0,MPL：同じ長さを繰り返したときのばらつき

メーカー独自の規格（2σなど）で書いた精度と、JIS B 7440の誤差は、そのまま比べられません。比べるときは同じ書き方どうしで比べます。

置く部屋と準備

• 温度：精度を保証する温度の幅を見る。18〜22℃の型は空調の効いた測定室に置く
• エア：エアベアリングの型は圧縮空気をつなぐ。エアを使わない型もある
• 床と設置台：門形は本体が重く、設置台を含めて1tを超える型がある
• プローブとソフト：スキャニングプローブ・タッチプローブ・非接触プローブで測れるものが変わる

選ぶときの順番

1. 置く場所を決める（測定室・工場の中・⁠⁠⁠現場）
2. 測る部品の大きさと重さを、測定範囲と載せられる質量に当てはめる
3. 図面の公差から、要る精度を決める（同じ書き方どうしで比べる）
4. 自動で測るか、人が測るかを決める（CNC・手動・持ち運べる型）
5. 部品の図面と測りたい箇所を伝えて、見積もりと測定のデモを頼む

出典

• ミツトヨ「三次元測定機の基礎知識」
• 各メーカーの公式の製品ページ・データシート