エアスピンドルの3次元エラーモーションの動的超精密測定

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エアスピンドルの3次元回転誤差(エラーモーション)の動的超精密測定を実現するには,半径方向誤差(ラジアルモーション),軸の傾斜誤差(アンギュラモーション)と軸方向の振れ(アキシャルモーション)を同時に測定する必要がある.本研究では,まずアンギュラモーションの測定法を提案した.この新しい測定法では,軸の同一断面の円周上に2本の角度プローブを配置し,軸方向の角度変化を測定する.それぞれの角度プローブの出力には,軸のアンギュラモーションと,プローブ間隔分だけ位相がずれた試料の軸方向の角度形状が含まれるが,通常の形状測定の2点法の手法によって,両者を分離して求めることができる.ラジアルモーションについては,先に提案した直交型混合法を用いる.この方法では,1本の変位プローブと1本の角度プローブが円周上に直角に配置され,その出力から,ラジアルモーションと真円誤差を分離して求める.直交型混合法によって,ラジアルモーションをナノメートルオーダの精度で測定できることはすでに確認されている.また,軸端面に1本の変位プローブを設けることによって,アキシャルモーションを測定する.実験では,アンギュラモーションを測定するための角度センサユニットの開発に重点を置いた.角度プローブは臨界角の原理を利用するものを用いることにした.角度プローブを高感度にするため,臨界角プリズムの初期反射率を0.80にした.またこの角度センサユニットを,先に開発した直交型混合法ユニット及び軸端面の振れを測定する容量型変位計とを組み合わせて,エラーモーションの3次元動的システムを構築した.それぞれのエラーモーションを繰り返し性よく計測できることを確認した.これらの情報を利用すれば,任意の位置でのエラーモーションを3次元的に捉えることができる見通しを得た.