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複雑環境向けレーザ歪ゲージ開発
March 29, 2011, London--高応力下の工作機械、複雑な3D加工対象物など、臨界的なポイントでの力を正確に測るためにレーザ歪ゲージが使える。
現在、レーザツェントルム・ハノーバ(Laser Zentrum Hannover)は、超短パルスレーザを用いるセンサ構造を開発しており、狙いは小ロット、中ロットの生産に経済的に魅力がある高品質薄膜歪ゲージを製造することにある。
工作機械の製造監視、過負荷と作業時間の損失防止、あるいはディーゼルモータの燃料噴射制御は、いわゆる薄膜歪ゲージ(TFSG)の重要な使用例の一端。TFSGは、機械、ベアリングあるいはモータの歪を最大歪が生じるような場所で、正確かつリアルタイムで計測するのに用いることができる。しかし、これらの環境は、高温変動、機械的、化学的ストレスに耐えうる極めてロバストなセンサを必要とする。
従来のセンサソリューションは、明らかに脆弱だ。TFSG薄は接着剤で貼り付けられていることがあり、そのために接着剤が流れたりしみ出したりするので、測定結果が歪められる。特に複雑な環境では、このようなセンサの長期安定性は著しく低下する。したがって、特殊仕様のアプリケーションでは、薄膜技術ベースの歪ゲージが好まれる。中小規模のバッチには、フォトリソグラフィックセンサは、複雑で、コスト効率がよくない。また、エレクトロニクス製造で用いられるマスキング技術は、円筒形、球形、フリーフォームエリアの複雑なワークピースには適さない。
LZHの製造・システム技術部は新たなソリューションに取り組んでいる。同部門の計測技術グループは現在、レーザ構造TFSGの開発に取り組んでいる。ワークピースがアイソレーションとセンサレイヤーで覆われた後、水平分解能10~100μmの超短パルスレーザを用いてセンサを構造化できる。センシティブな層への熱損傷はない。このプロセスを使用する利点は、込み入ったマスキングプロセスが不要で、複雑な3Dワークピースにセンサが直接適用できる点にある。
この開発資金は、ドイツ研究財団から得ている。主目的は、工程、マシーン、ワークピースモニタリング用にマルチセンサネットワークを開発すること。レーザ構造TFSGの最初の試作製品は、工作機械のZ軸スライドで用いられる予定。機械加工の他に、この画期的な表面センサは自動車技術、ベアリング技術、ロボティクス、医療技術でも利用可能。
(詳細は、www.lzh.de)
