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本年度は微少球の形状測定・評価システムの中心となる測定スピンドルの完成をめざす。そこで、回転基準となる測定スピンドルを支持する能動自成絞り付き空気静圧軸受を設計・製作した。軸受はスラスト、ラジアルー体型のステンレス製(SUS420使用)で、最外径140mm、高さ86mmの縦型である(スラスト軸受部の外径105mm、内径40mm、ラジアル軸受部の直径40mm、長さ40mm)。一方、圧電素子(2×3×10mm、 150V印加時に8μm伸長))の中央に1mm程度の貫通穴を設け、この圧電素子を中央に自成絞りとなる0.3mmの給気孔を持ったダイヤフラムケースに納めて能動自成絞りユニットとした。そしてこのユニットを上記の空気静圧軸受のラジアル、スラストのそれぞれの軸受面に8個ずつ、合計16個埋め込んだ。スラスト軸受面には変位測定用の容量型変位針も埋め込んだ。その後、各軸受面をラップ加工により仕上げて表面あらさ、形状精度を改善した。軸受面の無負荷時隙間はラジアル方向で12μm、スラスト方向で10μmとした。
軸受完成後、測定スピンドルを組み立てて固定台に搭載し、スピンドル下端にプーリを取り付けてベルト駆動により回転させた。駆動源としてはDCサーボモータを、回転精度の検出には容量型変位計、回転角の検出にはプーリの下に取り付けられたエンコーダを用いた。現時点で測定された回転精度は次の通りである。
ラジアル方向(回転数30rpm)
200nm (能動制御を行わない状態)
70nm (能動制御時)
スラスト方向(回転数30rpm)
80nm (能動制御を行わない状態)
30nm (能動制御時)
これらの結果は目的とする真円度測定器の測定スピンドルとしては十分とはいえないので、今後さらに調整を直ね、制御時における両方向での回転精度を10nm以下にする。
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