送り・案内要素の特性を考慮したナノメータ精度位置決めの研究

1993 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 04302030
• Research Institution: Shizuoka Institute of Science and Technology
• Principal Investigator: 大塚 二郎 静岡理工科大学, 理工学部, 教授 (30016787)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 古谷 克司 豊田工業大学, 工学部, 助手 (00238685) ; 吉本 成香 東京理科大学, 工学部, 助教授 (80096718) ; 内田 悦行 愛知工業大学, 工学部, 教授 (20023187) ; 清水 茂夫 明治大学, 理工学部, 教授 (50061982) ; 諸貫 信行 東京都立大学, 工学部, 助教授 (90166463)
• Keywords: 超精密位置決め / ナノメータ / 送り要素 / 案内要素

Research Abstract

1.送り要素について
(1)ボールねじ ナットの予圧制御に関して,実機への応用を可能とする基礎データを得た(深田).(2)摩擦駆動 駆動部に存在する非線形ばね特性がテーブル位置により変動する理由を明らかにした(大塚).位置決め動作をシミュレーンし,装置の設計方法を確立した(清水弘).
2.案内要素について
(1)転がり案内 各種案内が持つ位置決め特性を明らかにした(井澤).レールにミスアライメントが生じたときのテーブルの姿勢変化と摩擦特性を明らかにした(清水茂).(2)空気静圧案内 2段絞り軸受を提案し,これが無限剛性化に有効であることを理論・実験より明らかにした(十合,斉藤).サブミクロン隙間で動作する軸受を提案し,その動特性を求めた(吉本).
3.平行ばねについて
機械的な拡大機構を作成し,その特性を明らかにした(吉村).
4.センシングについて
回析モアレ法を用いた位置決め角度設定について,ハードとソフトの適正配分による精度の最適設計指針を見出した(内田).センサフュージョン法を工作機械に応用し,有効な結果を得た(白石).
5.位置決め装置
以上の研究をもとにして装置を作成し,次のような100nm(0.1mum)精度以下の高性能・超精密位置決めを達成した.
空気浮上電磁駆動リニアパルスモータの位置決め特性を得た(内田).テーブルの加速度の2階積分による位置決めが可能であることを確認した(深田).回転する超精密3自由度(z,upsiron,phi)位置決め機構の回転面振れ誤差を,センサ分解能まで補償しえた(青山).ナノメータ研削盤の加工点制御型微小変位台を試作し,静剛性無限大,位置決め分解能5nm,帯域80Hzを得た(古谷,大塚).サーボモータ,ボールガイド,ボールねじのオープンループ位置決め装置で,0.1mum位置決め分解能を得た(清水茂).

Research Products

• [Publications] 清水弘幸: "摩擦駆動による精密位置決め装置について" 千葉県工業技術振興センター機関紙「テクノポート」. 18. 6-8 (1993)
• [Publications] 吉本成香,阿武芳朗,温品貴幸: "サブミクロンの軸受すきまで動作 圧気体スラスト軸受(静的特性)" 精密工学会誌. 58・12. (1992)
• [Publications] S.Yoshimoto and Y.ANNO: "Ststic Charsctoristics of a Rectangnlor Hydrostatic Thrust Bearing with a Self-cmtrolled Restriclor Employing a Flasting Disk" Trans.ASME of Tribology. 115・2. (1993)
• [Publications] 吉本成香,阿武芳朗、田中隆康: "浮動円板を用いた可変絞り形静圧スラスト軸受(周波数応答特性)" 日本機械学会論文集. 59・562. (1993)
• [Publications] Y.Vchida et al.: "Computer Controlied Positioning System for Ebctromsgnetir Linear Motor." Proc.of 2nd Osian/Pacific lnt.symp on Jnstrumentation. APIS/IMAC-2. 496-498 (1993)
• [Publications] 古橋秀夫,内田悦行、山田博他: "フィゾー型レーザ干渉計の開発" レーザ学会誌 レーザ研究. 29・9. 987-991 (1993)
• [Publications] H.Furuhaski,Y.Uchida A.Ohaski et al.: "an antomatic alignment System Using Moire Sensors" Proc.1993 Konean antomatic Control Conf.2. 545-549 (1993)
• [Publications] Y.Uchida,H.Furuhashi,A,Nobe et al.: "Development of aerodynamic Stepping Motor" Eyperimental Hest Dransfer.Tluido Machsnics and Thermodyoromic. 2. 1735-1737 (1993)
• [Publications] H.aoyama,S.watanabe A.sasaki and J.Fukaya: "Precise Tilting Control of Rolating Table for Facing Lathe" 7th jnt.Conb on Production/Precision Engineering. (予定). (1994)
• [Publications] 高橋道郎、大塚二郎: "摩擦駆動による精密位置決めの研究(第5報)-押付力可変方式による位置決め精度向上" 精密工学会誌. 59・4. 637-692 (1993)
• [Publications] 高橋道郎、大塚二郎: "摩擦駆動による精密位置決めの研究(第6報)-高精度化と高速化" 精密工学会誌. 59・7. 1103-1108 (1993)
• [Publications] 大塚二郎、深田茂夫ほか: "ねじ駆動による超精密位置決め(第3報)-ナノメータ精密位置決めと整定時間短縮" 精密工学会誌. 59・10. 1655-1661 (1993)
• [Publications] 深田茂夫、大塚二郎、泉原彰: "精密台形送りねじの潤滑特性(第2報)-平均接触面圧の影響とならし運転に伴う摩擦特性の変化" トライボロジスト. 38・6. 545-552 (1993)
• [Publications] J.Otsuka,S,Fukada et al.: "Characteristin Comparison of 3kimds of Leadscrews Used for Ultrsprecision Positioning" Jopanese Jownal of advanced automstion Technology. 4・6. 320-325 (1993)
• [Publications] J.Otsuka,S,Fukada et al.: "Ultraprecision Positioning Using Lesdscrew Drlve(2nd Report)-Nanometen Level Pasitoning" Jnt,J,Japan,.Saciety for Precision Engineeriy. 27・2. 142-147 (1993)
• [Publications] 賀勢晋司、深田茂生: "機械要素(ねじ)の研究と手法" 精密工学会誌. 60・1. 27-30 (1994)
• [Publications] V.T.Chitnis,Y.Uchida et al.: "Computer Controlled Mask aligner Using modified Moire Technigue" Proc.7th lnt.Precision Enyineering Seminar(7thIPES). 980-991 (1993)
• [Publications] R.Bharma,Y.Uchida et al.: "Mash Alignment Technigue Using Phase-Shifted Moire Signalo" Proc.SPIE. 555-565 (1993)
• [Publications] M.Ishiguka and T.Ichizuka: "Plant Feature Identification Using a Sensor Fusion Technique" ASME PD47. (1993)
• [Publications] M.Shiraishi and H.Sumiga: "Quolity assurance in Turning by Tool Position and Surbace Roughness Control" Proc,7th,Int,Conb.on Production/Precision Enginaring. (予定). (1974)
• [Publications] 斉藤圭昭、十合晋一: "無限剛性静圧気体軸受の研究(第9報)-無限剛性円板型スラスト軸受の性能解析" 精密工学会誌. (掲載待). (1994)
• [Publications] 井澤實: "ボールねじ応用技術" 工業調査会, 200 (1993)
• [Publications] 十合晋一(分担): "低温工学ハンドブック" オーム社, 800 (1993)