超長ストロークロール金型加工機運動誤差の精密測定に関する研究

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近年,ディスプレイ部品や燃料電池・エネルギー部品,超精密金型などに多く使われる大面積3次元微細加工製品の需要が急増している.また,急速に大面積化しているLCD TVなどの効率性および生産性向上のため,加工の大面積化が急進展している.この大面積加工の要望に応えるため,生産性が高い次世代超長ストロークロール金型加工機が要求されている.この超長ストロークロール金型加工機の加工精度の保証が重要な課題となっているため,超長ストロークに渡って運動誤差を10nmの精度で計測できるシステムの開発が必要不可欠である.一方,超長ストロークロール金型加工機は、往復台(スライド)と主軸(スピンドル)で構成されている.工具の動きが加工物に転写されるのが加工の基本原理であるため,超精密加工を行うためには超長ストロークロール金型加工機のスライド運動誤差とスピンドル運動誤差を精密に測定し,補正することが必要である.研究実施計画に従い,第一課題として2メートル級の超長ストロークロール金型加工機のスライド運動誤差測定システムの開発を行った.精密なスライド運動誤差の測定を行うためには,直線からの偏差である真直度誤差他にも,スピンドル軸を基準にしたときのスライドの平行度誤差を正確に測定しなければならない.真直度誤差と平行度誤差両方を2メートルにわたって測定できるシステムを開発を行い,その測定結果に基づいて機械の運動補正を行った.また,第二課題であるスピンドルの運動誤差の測定システムの開発を行った.金型ロールを加工するときにはまず鏡面加工を行いそのうえに微細形状の加工を行う.このとき,鏡面加工時の回転速度ど微細形状の加工時の速度が異なるため,速度変化によるスピンドル運動誤差の変化を精密に測定する必要がある.異なるスピンドル回転速度条件下での,ロール加工領域全範囲におけるスピンドル運動誤差測定を実施して,スピンドル回転速度によるスピンドル運動誤差の挙動変化を明らかにした.また,加工対象である大型加工ロールをそのまま用いてスピンドルの運動誤差を精密に測定することによって,実際のロール金型加工環境下において,高精度でのスピンドル運度誤差測定を可能とする新たな方法を開発した.