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リニアスケールを内蔵する高精度微動ステージを計算機により制御して、マイクロ部品の形状・寸法を測定するために装置を試作した。探針の位置制御には高精度かつ高速な運動が求められるために、圧電素子を使用した。微動ステージ上に探針を取り付けた圧電素子を搭載し、測定対象と探針との接近によるトンネル電流を検出した時点での微動ステージの位置をリニアエンコーダの出力により検出するとともに、探針の測定対象への衝突を回避するように圧電素子の伸び量を制御する。このためのパーソナルコンピュータよりの指令を基にして、圧電素子を急速に伸張、収縮するための電子回路を製作した。
平成11、12年度を通じて、測定装置全体の設計製作を行い、測定装置を完成した。測定精度、分解能等試作装置の基本特性の評価を行った後に、数種類の微細な部品を対象とした測定実験を行い、微細な穴の直径、真円度、深さ方向の形状の測定、微少なネジ、ナット、球、段差等の形状測定を行い、本測定装置の有効性を示した。また、これらの測定により、微少部品における直角度や並行度などの各種幾何偏差の評価にも本測定装置を有効に利用できることをも確認した。
微細な形状の三次元的測定には探針の製作が非常に重要な要素となる。このため、マイクロ型彫り放電加工により、X型、X-Z型、5方向に突起を持つ探針を一括して製作する方法を確立するとともに、所望の探針の先端角度と半径を得るために必要な、工具電極の形状と探針との関係についての定量的なデータを蓄積した。
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