光による軸の回転精度測定法の開発

光轴旋转精度测量方法的开发

• 批准号: 05650124
• 负责人: 三井 公之
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: Keio University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
• 财政年份: 1993
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1993 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-05650124/
• 关键词: 回転精度; 光計測技術; ラジアルモーション; 4分割フォトダイオード; レーザーダイオード

現在、高精度の回転軸の評価に用いられている測定法では、センサとして、静電容量形微小変位計を使用する場合がほとんどである。最近の超精密回転軸の測定では、軸の性能が非常に高くなってきているために、回転誤差の値が静電容量形変位計の測定分解能とほとんど同程度の場合も見られるようになってきている。このため、新しい回転精度測定法の開発が必要になってきた。また、静電容量形変位計の出力信号には、NC装置やダイレクトドライブ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ことも、高精密な回転精度測定の障害となっている。この様な観点から、本研究では光による回転精度測定方式として、測定対象回転軸の軸端に凹面鏡を取り付け、この凹面鏡の変位を半導体レーザを光源とした光学系にて測定し、軸のラジアルモーションを求める方式の開発を行った。研究計画は以下の項目に従って推進された。1)計算機シミュレーションに基づき光学系の設計を行い、測定分解能1nm、測定範囲10mum程度を目標に、対物レンズの焦点距離と凹面鏡の曲率半径、各光学部品の配置、ならびに光センサの位置を決定し、測定装置を試作した。2)回転精度評価対象の回転軸を試作した。測定対象の回転軸は実験システムの簡素化を図るために転がり軸受け主軸とし、回転精度0.5mum程度を目標として製作した。開発した測定装置ならびにマスターボールを用いた従来の測定法による測定の結果より、ほぼ目標どうりの性能を持つことを明らかにした。以上、本研究は光学的測定法に最新のセンシング素子を導入し、測定精度の飛躍的向上を達成することを目標として行ったものである。光センシング素子として、4分割フォトダイオードを使用し、差動演算方式のアナログ信号処理系を構成することにより、電気的ノイズを低減することができた。特徴としては、上記ノイズ低減効果の高い測定法の実現を可能としたほか、同一の装置で様々な精度の回転軸の評価に使用できる性能を有することが挙げられる。また、計算機シミュレーションにもとづく設計技術を確立したことにより、将来的には軸のラジアルモーションの評価のみにとどまらず、チルトモーションやアキシャルモーションの評価にも拡張することができる。

Now, high precision rotary shaft evaluation method is used in the case of small capacitance meter. Recently, the measurement of ultra-precision rotary shaft, shaft performance is very high, return error value, electrostatic capacity change meter measurement resolution energy, the same degree of the case, see also. It is necessary to develop a new method for measuring the accuracy of the sample. The output signal of electrostatic capacitance type displacement meter, NC device, high-precision measurement, high-precision measurement, high-precision measurement and high-precision measurement of electric energy. This study focuses on the measurement of optical return accuracy, the measurement of the position of concave mirror, the semiconductor light source, the measurement of optical return accuracy, and the measurement of optical return accuracy. The research project is planned to advance the following projects. 1)The design of optical system based on computer, the determination of resolution energy of 1nm, the determination of range of 10mum, the focus distance of object, the curvature radius of concave mirror, the arrangement of optical components, and the determination of the position of optical system are carried out. 2) Return accuracy evaluation of the return axis of the image. The measurement of the axis of rotation of the image is simplified, and the axis of rotation is accurate to 0.5 mum. The test results of the test are as follows: This study aims to achieve the goal of introducing the latest elements into the optical measurement method and improving the measurement accuracy. Optical and electrical components are used in the signal processing system of differential operation mode. Features: Low attenuation, high accuracy, high accuracy For example, if you want to create a computer system, you can create a computer system.

项目成果

K.Mitsui他: "Development of an Optical Measuring Method for Radial Spindle Error" Proc.of the 7th Int.Precision Engng.Seminar. 506-517 (1993)

K. Mitsui 等人：“径向主轴误差的光学测量方法的开发”，第七届精密工程研讨会。