| 研究概要 |
現在,高精度のスピンドル(回転軸)の評価に用いられている測定法では,主軸端に鋼球などの測定基準を取り付け,センサとして,静電容量形微小変位計を使用して行う場合がほとんどである.静電容量型変位計を使用する場合には,そのターゲットとして適合するように直径25mm程度の基準球を使用する必要がある.しかし,マイクロ工作機械用のスピンドルの回転精度評価の際には,このように大きな測定基準を軸端に取り付け,高速回転することは不可能である.また,静電容量形変位計の出力信号には,NC装置やスピンドル駆動モータからの電気的ノイズが重畳し,高精度測定の妨げとなる場合がある.
このため,本研究では真球度の高いマイクロボールレンズが容易に得られることに着眼し,直径1〜5mm程度のマイクロボールレンズを測定基準として使用すると共に,光学的測定法に最新のセンシング素子を導入することにより,高速マイクロスピンドルの回転精度評価に適した測定手法の開発を行った.
平成14年度における研究実績を以下にまとめる.
1)高速マイクロスピンドル用回転精度測定装置を設計・製作するにあたり,光学系の構成要素(ボールレンズ,対物レンズ,集光レンズ,4分割フォトダイオードなど)を配置する位置,ならびにボールレンズの曲率半径,対物レンズの焦点距離など光学系のパラメタと,測定感度,線形範囲を把握する必要がある.このため,計算機シミュレーションプログラムを作成し,設計手法を確立した.
2)上記計算機シミュレーションによる設計手法にもとづき,測定装置を設計・製作した.測定装置は,半導体レーザ,プラスチック製非球面対物レンズ,偏光ビームスプリッタ,4分割フォトダイオード等で構成した.使用したボールレンズの直径は4mm,対物レンズは焦点距離15mmの非球面レンズを採用した.
3)試作装置の測定感度,測定範囲を求め,ほぼ計算結果に一致することを確認した.
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