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知的精密測定法による機上ナノ計測技術を用いた非球面形状の高精度化に関する研究開発

利用智能精密测量方法在机纳米测量技术提高非球面形状精度的研究与开发

基本信息

批准号：
03J07022
负责人：
荒井義和
金额：
$ 1.15万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2004
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では基準の得難い超高精度の世界において、形状精度50nm以下という非球面形状の実現を目指すために加工機の走査基準および機上測定プローブの高精度化を目的としている。そのため機上にて高精度な基準を創り出すことのできる知的精密測定法による機上ナノ計測技術を開発することが有効である。初年度の基礎実験で得られたデータを基に加工機への適用を試みた。まず加工機スライドの運動誤差の高精度計測について基礎実験で用いた補助試料を加工機へ搭載しその形状を基準として加工機スライドの運動誤差を測定した。これにより高精度な走査基準を得ることができ加工精度および機上測定精度を高めることができる。理想的には測定点を加工点と一致させることが望ましいが物理的な干渉および加工室内の雰囲気などを考慮して加工室の反対側に測定システムを構築した。測定点と加工点の不一致により生ずる誤差を求め補正データを得るために、切り込み方向に直接影響する水平真直度誤差以外に、基礎実験で行った補助試料の形状を利用して変位計を縦方向に2本並べその差動出力からローリング誤差を求める方法を用いて測定した。その結果、水平真直度は約120nm、ローリングは約2.4秒、それぞれの繰り返し誤差は30nm、0.06秒となりオフセットを20mm以内に収めればアッベ誤差を10nmまで補正できることが明らかになった。次に非球面形状測定用の接触式プローブ先端球形状誤差の自律校正に関して、機上にて簡便に自律校正が行える方法を適用し特別高精度な試料球を用いることなく接触角にして±30°の測定範囲で60nmの形状誤差を得た。以上、加工機に知的精密測定法による機上ナノ計測技術を適用することにより今まであまり考慮されることのなかった数十nmオーダの誤差を補正しながら、形状および接触角の大きく変化する非球面形状をプローブの安定性の限界までの繰り返し誤差で測定できることが確認できた。

This study aims to improve the accuracy of aspheric shapes in the world with ultra-high precision and shape accuracy of less than 50nm. The precision measurement method of on-board high-precision reference is developed. In the beginning of the year, the basic processing equipment was tested. High precision measurement of motion error of machine tool with reference to shape of machine tool High precision inspection reference high machining accuracy on-machine measurement accuracy The ideal measurement point is the same as the measurement point in the process room. The measurement point and the processing point are inconsistent, and the error is corrected. In addition to the horizontal straightness error directly affected by the cutting direction, the basic line is supplemented. The shape of the sample is determined by the position meter and the differential output. Results: Horizontal straightness is about 120nm, color separation is about 2.4 seconds, color separation error is 30nm, color separation error is within 20 mm, color separation error is within 10 nm, color separation error is within 20mm, color separation error is within 20 nm, color separation error is within 20 nm. The automatic correction of spherical shape error by contact method for aspheric surface shape measurement is related to the simple automatic correction method on the machine. The shape error of 60nm can be obtained by using the contact angle of ±30°. The precision measurement method of the above machine knowledge is applied to the measurement of the machine. The error of the aspheric shape is corrected by taking into account the variation of the shape and contact angle. The stability limit of the aspheric shape is determined by the error measurement.

项目成果

期刊论文数量（4）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

On-Machine Measurement of Aspherical Surface Profile

DOI：
发表时间：
2004
期刊：
Nanotechnology and Precision Engineering
影响因子：
0
作者：
Kuriyagawa Tsunemoto
通讯作者：
Kuriyagawa Tsunemoto

Yoshikazu Arai, Wei Gao, Satoshi Kiyono, Tsunemoto Kuriyagawa: "Measurement of the Straightness of a Leadscrew-Driven Precision Stage"Key Engineering Materials. (掲載予定). (2004)

Yoshikazu Arai、Wei Gau、Satoshi Kiyono、Tsunemoto Kuriyakawa：“丝杠驱动精密工作台的直线度测量”关键工程材料（即将出版）。

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

荒井義和, 高偉, 清水浩貴, 清野慧, 厨川常元: "超精密非球面加工機の運動誤差測定 -静圧スライドテーブルの真直度及びローリング誤差測定-"日本機械学会東北支部第39期総会・講演会講演論文集. (掲載予定). (2004)

Yoshikazu Arai、Takayoshi、Hiroki Shimizu、Kei Kiyono、Tsunemoto Kuriyakawa：“超精密非球面加工机的运动误差的测量-静压滑台的直线度和滚动误差的测量-”日本东北分会第39次全体会议机械工程师学会·讲座论文集（预定出版）（2004年）。