音響の周波数を利用した加工物表面あらさと平面度の新しい測定方法の研究

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13650140
• Research Institution: Fukuyama University
• Principal Investigator: 一宮 亮一 福山大学, 工学部, 教授 (10035595)
• Keywords: 音響 / 周波数 / 表面あらさ / うねり / 平面度 / 測定

Research Abstract

機械加工した加工物表面のあらさ、平面度、うねり等を、音響の周波数を用いて測定するしい方法を開発し、主として実験によってこれらの測定の可能性を明らかにすることが本究の目的である。
まず主として加工物表面のうねりと平面度を測定する実験を行った。実験装置は音源である小さいスピーカから音波を放射し、その音波を小さい直径の管に導き、その一端に取り付けた微小なノズルから音波を出す。その音波を加工物表面へ放射し、加工物に沿ってノズルを平行移動させて表面のうねりと平面度を測定した。ノズルは音源と共に高精度のリニヤーレール上に乗って、加工物表面を精密に平行移動させた。
ノズルと加工物表面との距離が変化すると音響インピーダンスが変化するため、管内の共鳴周波数が変化する。この音響をマイクロホンを通して高速フーリエ変換器へ導き解析し、周波数の変化を測定する。ノズル先端と加工物との距離の変化と音響の周波数の変化の関係は検定をしてあらかじめ求めておく。
本実験によって加工物表面の平面度とうねりおよびあらさは音響を用いて精密に測定できることが明らかになった。1μm単位のダイヤルインジケータを用いて、加工物の平面度とうねりを測定した結果と対比すると、極めてその傾向がよく一致した。
音響信号を用いることによって1μm程度の精度で測定できることがわかった。この実験によって音響が放射されるノズルの形状がかなり影響を与えることが明らかになった。ノズル内径を0.5mm以下にすることがあらさの測定には必要であり、その際に音響インピーダンスが大きくなるので大きな音響パワーを出すようにする必要がある。
加工物表面のあらさ、うねりと平面度については、本研究によって音響の周波数を用いて測定できることが明らかになり、非接触測定方法の新しい一つの方法が開発できた。

Research Products

• [Publications] 坂本秀一, 一宮亮一, 他2名: "音響を利用したシートの枚数検出法(第5報)"日本機械学会論文集. 67・657. 1276-1281 (2001)
• [Publications] 渡部誠二, 一宮亮一, 他4名: "円形空気薄膜層を壁面内に有する機械開口部からの音響放射"日本機械学会論文集. 68・674. 3122-3129 (2002)