2015 Fiscal Year Research-status Report
細管内表面粗さ測定システムのワイドレンジ化に関する研究
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15K05709
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| Research Institution | Akita University |
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Principal Investigator |
奥山 栄樹 秋田大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (80177188)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 加工計測 / 表面粗さ測定 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
生産現場に於いて細穴の内部の表面粗さ等の形状を測定することは困難であり、生産品の中からサンプルを抽出し、軸方向に割り、破壊検査をしているのが現状である。申請者らはこれまで細管内の粗さをスタイラスで検出し、これを円柱状反射鏡と先端加工ファイバを用いて光強度に変換し、管外でフォトダイオードにより電気信号に変えるシステムの研究を行ってきた。ここでは、提案する細管内粗さ検出部の検出範囲を800ミクロンまで広くし、φ2、軸方向長さ1000mmの細管内の任意位置の表面粗さを非破壊で測定可能なシステムを開発することを目的として行っている。
今年度は、検出部を試作し、粗さと出力の校正などを中心に行った。さらに、直径2.4mmの管内の表面粗さを測定するシステムを試作し、細管内粗さの測定を行った。その結果、提案する検出器での測定結果は、従来の測定器の測定結果と似てはいるが、スタイラスの保持方法に問題があり自由度が大きすぎることから測定範囲から外れやすいことがわかった。
また、機械加工でエンコーダ状反射鏡を用い検出範囲を拡げる実験を行った。1×1×0.5mmの大きさの金属片に10μm間隔で10μm幅の溝を切り、さらに表面にはプラチナで蒸着を行った。スポット径が溝幅に近いレーザ光を照射し、走査することによりエンコーダ状の出力が得られたが、加工面が粗いために出力が安定しなかった。
そこで、10μm間隔で10μm幅の反射面を持つエンコーダ目盛を製作し、実験を行った。これにより安定したエンコーダ状の出力を得ることができ、検出器の測定範囲を拡げる見通しを得た。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
所期の目的として「提案する細管内粗さ検出部の検出範囲を800ミクロンまで広くし、φ2、軸方向長さ1000mmの細管内の任意位置の表面粗さを非破壊で測定可能なシステムを開発すること」を挙げており、一部、計画の１年目の部分が未達成である部分もあるが、一方で計画の２年目の部分にも着手し成果を出している部分もある。
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| Strategy for Future Research Activity |
まずは、今年度に明らかになったスタイラスの取付方法という新たな問題に取り組む。その上で、微小なエンコーダ目盛状の反射鏡を用い粗さの検出を行う部分の試作、評価を行う。さらに、スタイラス退避機構等の試作、検討等を行う。また、延長として、数十mm程度の超小型工作機械用の小型エンコーダの可能性を検討する。
１）スタイラスにエンコーダ状反射鏡を取り付ける。
２）Ｚステージ（被測定面の高さ（粗さ）方向）を用い、高さ（粗さ）とフォトダイオード出力の関係を調べる。高さの変化に対して、フォトダイオード出力が正弦波状になっていれば理想的と判断できる。この段階で粗さ検出範囲と測定精度を評価する。
３）細管内の粗さの測定を行う。さらに、これを応用した数十mm程度の超小型工作機械用の小型エンコーダの検討を行う。
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