ナノメートル分解能の三次元座標測定機の改良と精度評価手法の確立

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13555070
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 高増 潔 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (70154896)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 古谷 涼秋 東京電機大学, 工学部, 教授 (50219119)
• Keywords: ナノメートル計測 / 三次元座標測定機 / ステージ / 精度評価 / 形状測定

Research Abstract

1.ナノメートル分解能の三次元座標測定機(nano-CMM)の基本設計
この研究の仕様を満たすための基本的構造を決定した.また,最初のプロトタイプを製作し,このプロトタイプの評価をもとに,シミュレーションソフトおよび有限要素法などを用いて以下のような検討を行った.
(1)測定力,摩擦力の影響による移動ステージの変形を最小にするテーブルの仕様を決定した.
(2)温度変化による熱膨張の影響を考慮し,温度環境条件を決定した.
(3)有限要素法により,力および温度の影響を詳細に評価した.
2.nano-CMMのプロトタイプの改良
上記の詳細設計に基づいて,低熱膨張材料を用いてnano-CMMの新しいプロトタイプを製作した.
3.nano-CMMの移動ステージの評価
製作され移動ステージに対して,以下の試験を行いその性能を評価した.
(1)スケールとしてナノメートルシステム,プローブとして三次元プローブシステムを使ったシステムを評価した.
(2)各軸のヨーイング,ピッチング,ローリングなどの回転の影響を調べた.
(3)オプティカルフラットおよび非球面レンズの測定により,形状測定機としての能力を評価した.
(4)現有の恒温室で,温度条件を種々に変更して上記の試験を行った.
以上の実験より,提案した方式の実現可能性が証明できた。

Research Products

• [Publications] 阿部誠, 高増潔, 大園成夫: "座標比較によるCMM校正システムの開発(第2報)-校正の信頼性の統計的な評価-"精密工学会誌. 67・6. 976-981 (2001)
• [Publications] K.Takamasu, M.Fujiwara, A.Yamaguchi, M.Hiraki, S.Ozono: "Evaluation of Thermal Drift of Nano-CMM"Proceedings of Euspen2001. 2. 306-309 (2001)
• [Publications] 阿部誠, 高増潔, 大園成夫: "座標比較によるCMM校正システムの開発(第1報)-試作システムの構成とその基本的な評価-"精密工学会誌. 67・4. 638-643 (2001)
• [Publications] 高増潔, 阿部誠, 古谷涼秋, 大園成夫: "形体計測における不確かさの見積り(第1報)-校正作業で生じる系統誤差の寄与-"精密工学会誌. 67・1. 91-95 (2001)
• [Publications] M.Fujiwara, A.Yamaguchi, K.Takamasu, S.Ozono: "Evaluation of Stages of Nano-CMM"Proceedings of ICPE2001. 634-638 (2001)
• [Publications] 高増潔: "三次元計測器の不確かさ推定方法とその国際規格化"機械と工具. 45・3. 66-70 (2001)
• [Publications] O.Sato, M.Hiraki, K.Takamasu, S.Ozono: "Calibration of 2-DOF Parallel Mechanism"Proceedings of ICPE2001. 734-738 (2001)