オンマシン表面評価機能を有する超精密加工システム

超精密加工面のオンマシン表面評価の実現を目的として, 表面テクスチャの様々な特性を非破壊かつ高能率に評価する方法の確立および振動外乱などによる測定誤差を抑制可能な光学系支持機構の提案を行った. さらに, これらの提案に基づく表面テクスチャ評価システムを構築し, その性能評価を行った.まず, 表面テクスチャの評価法については, 前年度までの研究成果に基づき, 試料面におけるレーザ散乱光が形成するレーザスペックルを解析することでナノメートルオーダの表面テクスチャの様々な特性を評価する方法を確立した. 具体的には, 1枚のレーザスペックル画像から算術平均粗さ, 平均長さ, 異方性など表面テクスチャの複数の特性を多角的に評価する方法を示した. さらに, 走査機構を用いて試料を走査することにより, 評価対象面における表面テクスチャの分布評価を実現した.続いて, 非接触構造を有する低剛性アクティブ除振ユニット2台によって両端を支持した梁でレーザスペックル検出ユニットを支持することにより外乱伝達および共振による測定誤差の発生を抑制する光学系支持機構を提案した. 本機構で採用した非接触構造アクティブ除振ユニットは当該研究員が提案するコンセプトに基づく除振ユニットであり, ベースと支持対象の間の機械的接触を完全に排除するとともに加速度信号に基づくアクティブ振動制御を行うことにより共振を抑制する.最後に, 上記の提案に基づく走査形表面テクスチャ評価システムを構築した. 構築したシステムは超精密切削加工面の表面テクスチャ分布を高い繰返し性で推定可能であり, さらに外乱光および振動外乱に対してロバスト性を有することを確認した. 以上より, 本研究で提案する表面テクスチャ評価システムが超精密加工システムに搭載するオンマシン表面評価システムとして有用であり, 次世代の高付加価値加工の実現に貢献可能であることを確認した.

超精密加工面のオンマシン表面評価の実現を目的として, 表面テクスチャの様々な特性を非破壊かつ高能率に評価する方法の確立および振動外乱などによる測定誤差を抑制可能な光学系支持機構の提案を行った. さらに, これらの提案に基づく表面テクスチャ評価システムを構築し, その性能評価を行った.まず, 表面テクスチャの評価法については, 前年度までの研究成果に基づき, 試料面におけるレーザ散乱光が形成するレーザスペックルを解析することでナノメートルオーダの表面テクスチャの様々な特性を評価する方法を確立した. 具体的には, 1枚のレーザスペックル画像から算術平均粗さ, 平均長さ, 異方性など表面テクスチャの複数の特性を多角的に評価する方法を示した. さらに, 走査機構を用いて試料を走査することにより, 評価対象面における表面テクスチャの分布評価を実現した.続いて, 非接触構造を有する低剛性アクティブ除振ユニット2台によって両端を支持した梁でレーザスペックル検出ユニットを支持することにより外乱伝達および共振による測定誤差の発生を抑制する光学系支持機構を提案した. 本機構で採用した非接触構造アクティブ除振ユニットは当該研究員が提案するコンセプトに基づく除振ユニットであり, ベースと支持対象の間の機械的接触を完全に排除するとともに加速度信号に基づくアクティブ振動制御を行うことにより共振を抑制する.最後に, 上記の提案に基づく走査形表面テクスチャ評価システムを構築した. 構築したシステムは超精密切削加工面の表面テクスチャ分布を高い繰返し性で推定可能であり, さらに外乱光および振動外乱に対してロバスト性を有することを確認した. 以上より, 本研究で提案する表面テクスチャ評価システムが超精密加工システムに搭載するオンマシン表面評価システムとして有用であり, 次世代の高付加価値加工の実現に貢献可能であることを確認した.