| Project/Area Number |
22K03863
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 18020:Manufacturing and production engineering-related
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| Research Institution | Kyushu Institute of Technology |
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Principal Investigator |
田丸 雄摩 九州工業大学, 大学院工学研究院, 助教 (30284590)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2024: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
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| Keywords | 位置決め / 可撓機構 / 磁力微動 / 非接触微動 |
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| Outline of Research at the Start |
研究初年度は微動機構の剛性を評価する解析・設計手法について検討する．テーブル微動は可撓機構で支持されるが，位置決め変位の精確な見積手法の確立が肝要となる．弾性ヒンジの配置やサイズなど剛性にかかわる要素仕様を高精度に予測できることを目標とする．また，微動の駆動源となる磁力較正の装置や試験方法についても並行して実行する．
次年度以降は，前年度の設計に基づいて微動装置の製作に着手する．微動変位は磁力変化に応じて生じさせるので磁極間隔を調整する駆動要素についても検討する．位置決め試験を行い，その結果をもとに微動装置としての性能評価を実施する．
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は永久磁石の磁気吸引力をアクチュエータとする微動テーブルの構築が目的である．永久磁石相互間に作用する吸引力は微動試験を実施する前に対向する磁極間隔と吸引力の関係を調べる必要がある．しかし，吸引力は理論的に正確な推定をすることが困難であるため実際に計測することが必要になる．そこで本年度は吸引力を較正する装置の製作と較正試験および評価を行った．また，昨年度実施した微動テーブル装置の可撓機構に対する剛性解析結果にもとづいて出力変位を推定した．磁石にはネオジムを適用し，吸引力強，吸引力弱の2パターンにおいて磁極間隔を50mm～10mmまで10mm間隔ごとに1mmずつ変化させて間隔と吸引力の関係を計測した．較正試験装置は磁極間隔を高精度に調整できるように磁石取付天板に位置調整機能を付加し，さらにメカニカルステージで微調整ができるよう工夫がされた．吸引力は0.1g分解能の電子天びんを用いた．吸引力は磁極間隔の減少に応じて2次関数的に増加することが分かった．両者の関係は磁石メーカのシミュレーションや専門書の計算によっても概算できるが較正結果はこれらより吸引力が小さかった．また2次関数で近似できる定性的な特徴は一致した．テーブル変位はX軸で78μm，Y軸で45μm程度と見積もられた．また，吸引力弱で0.1mmずつ間隔を変化させることで数十nmの高分解能微動が見込めることも確認した．
研究発表は3件行った．国際学会「ASPEN2023」では本研究に関連するスクイーズ効果を用いた位置決めに関する成果に対して論文を投稿し，発表した．国内では精密工学会学術講演会の春と秋に本研究課題で得られた成果に対して発表した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
1年目に微動テーブルを構成する可撓機構の剛性解析，出力変位の推定および軸間干渉と姿勢誤差の解析評価，2年目にアクチュエータとして機能する磁気吸引力の較正評価を実施した．今後は試験装置を設計・製作し，微動試験を実施する．
2年間で得られた成果は設計・製作や試験条件設定の参考資料として活用でき，試験結果の考察に役立つと考えるためおおむね順調に進展していると判断した．
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| Strategy for Future Research Activity |
試験装置の設計・製作と微動試験が主題となる．可撓機構は1軸駆動と2軸駆動を計画する．可撓機構は軸対称構造とすることで軸間干渉や姿勢誤差が生じないことが特徴だが，加工誤差や組立誤差によってこれらが実際はどの程度生じるかを調べる．また，出力変位は100μm程度の最大ストロークと数十nmの高分解能を見込むが，解析や較正結果と比較して実際の値と比較評価を行う．
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