非軸対称非球面の超精密加工における象限突起の低減のための加工パスの検討

摘要

光学素子の高機能化が進むにつれて精密加工技術への要求が高度化しており，その中でも特に非軸対称非球面形状の加工は困難とされている．その理由として，サグ量の差を補うために複数の軸を同時に制御する必要があり，駆動系の追従誤差が問題となることが挙げられる．筆者らの過去の試作では，非軸対称非球面形状を3 軸同時制御によって加工したところ，軸の運動方向が反転した直後に追従誤差が確認されている．この追従誤差の原因として，使用した工作機械の駆動系に採用されていたボールねじが運動方向を反転させることにより，微小変位領域における非線形摩擦特性が発生したことが考えられる．この現象は工作機械の円運動による運動性能評価において一般的な問題であり，特徴的な誤差波形を示すことから象限突起と呼ばれている．象限突起の補正に関する様々な先行研究が進められており，その1 つとして，制御系へ補償器を導入することで摩擦特性による影響を補正する方法が提案されている．この方法では摩擦特性の変化に逐次対応して補正が可能であり，実機による有効性も確認されている．一方，実際の加工現場においては，既存の工作機械に補償器を新たに導入することは困難である場合が多いことから，補償器なしで象限突起の影響を低減させる方法についても検討する必要がある．