光干渉式内周面精密測定機
Optical Inner Wall Metrology System

今まで見えなかった細孔内周面のビジュアル化が可能に！
内径・真円度・キズ等を非接触同時測定

現在、航空宇宙機器の燃料噴射ノズル、医療機器の中空部品、分析装置の精密ノズル、流体軸受など、精密細孔加工部品が多用されており、その内周面評価の重要性が急増しています。
比較的大きな内径の部品については、それぞれ内径測定機、真円度測定機、粗さ・形状測定機にて計測して評価することも可能ですが、細孔につきましては、部品を半分に割らないと計測できませんでした。

当社では、近赤外光の光干渉を利用し、「今まで見えなかった細孔内周面のビジュアル化」を可能とした内周面測定機 NMH-02を開発しました。

当社の世界最小φ0.9mm モーター、当社特許の透光性基準パイプ方式を適用した特殊プローブと、同じく当社特許の傾斜補正演算アルゴリズム搭載により、①測定最小内径φ1.1mm ② 内径/真円度/形状の同時測定 ③繰り返し測定精度σ＝0.2μm ④セッティングフリー測定を実現した、新しいコンセプトの測定機です。まさに、極小径モーター技術と、光通信技術を持つ当社ならではの製品と言えます。

細孔の内周面観察・測定が可能であることはもちろんのこと、今まで、専用測定機を使って別々に測定しなくてはいけなかった内径、真円度、粗さ・形状を同時に計測できることから、約30分/ワーク⇒約30秒/ワークと大幅に計測時間を短縮でき、お客様の測定スループット改善に大きく貢献致します。

特徴

• 最小内径φ1.1mm より、細孔の内径・真円度が測定可能
• 繰返し測定精度0.2μm の高精度計測
• セッティングフリー測定: 独自の演算処理によりワークの傾斜を自動補正
• 測定時間: 従来測定機30 分 → 本測定機30 秒（内径/真円度/形状同時測定）

導入イメージ

測定事例

リングゲージ

動圧軸受

傷自動検出

光干渉式内周面精密測定機　測定原理

1. 広帯域光源(SLD*)からの出力光(近赤外光)は波長に幅のある光となっている
   *SLD: Super Luminescent Diode 広帯域かつ位相の揃った光源
2. 基準面となる石英パイプ面で反射する光と ワーク内周面で反射する光の間で、光路長の差により光干渉が発生する。 モーターで回転されるスキャニングミラーには回転系の振動が乗るが、固定された石英パイプを基準とすることで振動の影響を排除できる
3. 干渉光を分光器で波長ごとに分光し、各波長の光強度を得る(分光干渉方式)
4. 得られた波形を専用ソフトにより解析・演算処理を行い、寸法、形状、規格等の測定や3D表示を行う

光干渉の原理

光は波の性質を持つ。波の性質として、同じ波長の波が重なることにより新しい波の形が生まれる。これを干渉と言う。波同士の重なるタイミング(位相)によっては、波同士が強め合うことで新しい波の大きさ(振幅)が大きくなったり、あるいは逆に弱め合って小さくなったりする。

光が持つ波の性質により、光における干渉 = 光干渉が発生する。

1. 山と山、谷と谷が重なる =同位相 →干渉光極大
2. 山と谷、谷と山が重なる =逆位相 →干渉光極小
3. 異なる波長の光が重なる →干渉せず

分光干渉方式の原理

光干渉を利用する測定機では、基準面で反射する光と被測定物表面で反射する光を干渉させる。分光干渉方式に使用される広帯域光源(SLD)には幅広い波長の光が含まれており、それぞれの波長の反射光どうしが干渉を起こす。この時、光路の距離(基準面と非測定物間の距離の往復分)が波長の整数倍となる(波の数が整数となる)場合、その波長での干渉光が極大となる。SLD光の波長には幅があるため、干渉光が極大となる波長がいくつか現れる。測定距離が変わると干渉光が極大となる波長の組み合わせが変わる。
得られた干渉光を分光器で波長ごとに分けると、極大となった波長は明、極小となった波長は暗となり、干渉縞(明暗)が現れる。分光干渉方式では、この干渉縞の光強度を解析する事で基準面と被測定物との距離を測定する。

光干渉式内周面精密測定機 ムービー

関西機械要素展　内周面測定機紹介インタビュー

関連技術文献一覧

1. 工業用ＯＣＴ，淺田，光技術動向調査報告書（一般財団法人光産業技術振興協会発行），FY2016-002-1第4.4.1章(2017年3月），PP237-242
2. 直径1.5ｍｍで実現する内視鏡型デジタル顕微鏡（微細OCTプローブでナノメートル精度のデジタル化技術），古川他，Synthesiology，第11巻第1号（2018），pp.23-32．
3. 3D内視鏡光プローブ式精密測定機の開発（石英パイプ基準式内周面測定精度の評価），淺田他，日本機械学会論文集，Vol.84，No.857(2018），全12ページ

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