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Nano-CMMとNano-Probeの開発

背景と目的
ナノメートルの分解能で,表面を測定する方法はAFM,STMなどが実用化されているが,機械部品の寸法や形状測定に利用されているような,ナノメートルで三次元形状測定ができる方法(Nano-CMM: Coordinate Measuring Machine with nanometer scale)の開発は遅れている.



関連論文
  • M. Fujiwara, A. Yamaguchi, K. Takamasu and S. Ozono: Evaluation of Stages of Nano-CMM, Initiatives of precision engineering at the beginning of a millennium (edited by Ichiro Inasaki), Kluwer Academic Publishers (Netherlands),  2001, 634-638 PDF File
  • K. Takamasu, M. Fujiwara, A. Yamaguchi, M. Hiraki and S. Ozono: Evaluation of Thermal Drift of Nano-CMM, Euspen2001(トリノ,5月), 2001, 306-309 PDF File
  • M. Fujiwara, A. Yamaguchi, K. Takamasu and S. Ozono: Evaluation of Stages of Nano-CMM, ICPE2001(横浜,7月), 2001, 634-638 PDF File
  • K. Takamasu, M. Fujiwara, H. Naoi, S. Ozono: Friction Drive System for Nano-CMM, Proc. Mechatronics 2000, 2000, pp. 565-568 PDF File
  • K. Enami, M. Hiraki, K. Takamasu: Nano-Probe Using Optical Sensing, IMEKO-XVI World Congress, 2000, pp. 345-348 PDF File
  • K. Enami, C-C. Kuo, T. Nogami, M. Hiraki, K. Takamasu, S. Ozono: Development of nano-Probe System Using Optical Sensing, IMEKO-XV World Congress, 1999, pp. 189-192.PDF File
  • Kiyoshi Takamasu, Masahiko Hiraki, Kazuhiro Enami, Shigeo Ozono: Development of Nano-CMM and Parallel-CMM - CMM in the 21th Century -, Int. Dimensional Metrology Workshop, 1999.  PDF File
  • Kiyoshi Takamasu, Kenji Nogami, Kazuhiro Enami, Shigeo Ozono: Development of Nano-Probe System for Nano-CMM, Proc. China-Japan Bilateral Symposium on Advanced Manufacturing Engineering, China, 1998, pp. 124-129
  • Kiyoshi Takamasu, Ryoshu Furutani, Shigeo Ozono: Development of Nano-CMM (Coordinate Measuring Machine with Nanometer Resolution), Proc. XIV IMEKO World Congress, Finland, 1997, 8 pp.34-39.
  • Kiyoshi Takamasu, Satoshi Ozawa, Takayuki Asano, Akihiro Suzuki, Ryoshu Furutani, Basic Concepts of Nano-CMM (Coordinate Measuring Machine with Nanometer Resolution), Jpn.-China Bilateral Symp. on Advanced Manufacturing Eng., 1996, pp.155-158. PDF File

小型で単純なメカニズムを持つNano-CMM
主な仕様
  • 測定範囲:10mm×10mm×10mm
  • 測定分解能:10nm
  • 測定不確かさ:50nm(目標)
  • 大きさ:300mm×300mm×300mm

機構の構成
  • 単一材料(定熱膨張鋳鉄)
  • 三角溝によるすべり案内(過剰拘束+テフロンパット)
  • 摩擦駆動 ・ガラススケール(10nm分解能)


Nano-CMMの構成とプロトタイプ

機械的接触と光検出によるNano-Probe
Nano-CMMの開発のキーとなるのは,プロービングシステムである.機械的接触を光で検出することでNano-Probeを実現する.

主な仕様
  • 測定不確かさ:10nm(目標)
  • 大きさ:30mm×30mm×100mm 構成
  • ボール付きのカンチレバー(ボール径0.1mm)
  • 光検出機構によりボールの移動を2次元的に検出