集動マイクロ工作機械群によるデスクトップ・マイクロマシン生産システムの構築

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09450056
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 畑村 洋太郎 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (40010863)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 米山 猛 金沢大学, 大学院・工学系研究科, 助教授 (30175020) ; 松本 潔 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助手 (10282675) ; 中尾 政之 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助教授 (90242007)
• Keywords: マイクロマシン / マイクロ工作機械 / デイスクトップファクトリ / エアータービン / ボイスコイルエータ / 微小径エンドル / 切削

Research Abstract

本研究の目的は、マイクロマシンの工作機械をマイクロ化し、環境・エネルギ負荷が小さく、ポータビリティ性に優れた、マイクロマシンの製造工場の設計指針を明らかにすることである。設計指針として、(a)工作機械を被加工物の回りに集中配置すること、(b)マイクロの機構として新たにそれに適した機構を採用すること、の2点を提唱し、実際に200mm一辺の立方体の中に、1mm一辺の立方体の被加工物をエンドミルで5面切削加工できるマイクロショップを作成した。(a)に従って被加工物の回りに4台のスピンドル、1台のハンドリングロボット、1台の顕微鏡、とを配し、また(b)に従ってスピンドルは動圧軸受付きのエアータービンを、並進テーブルは弾性ヒンジ保持のボイスコイルモータを、それぞれ用いた。平成10年度では、このマイクロショップを用いて実際に金属を微小切削し、(1)コラムやテーブルの熱変形の補償と、弾性ヒンジに貼った歪ゲージによる変位フィードバック制御とを用いると、約1μmの加工精度が得られること、(2)板状の超硬またはダイヤモンド工具を用いれば、エンドミル加工のような微小切削ができるが、直径50μm以下で刃先曲率が0.1μm以下のものが入手または自家製作できなかったので、その形状より細かい加工は難しいこと、がわかった。人間の個性に合わせた一品生産、たとえば外科手術中に人体にはめ込む電極や、コンタクトレンズ、装身具、などの金型加工、に用いるマイクロファクトリーを考案した。

Research Products

• [Publications] 石井和久,畑村洋太郎他: "微細切削を用いたマイクロファクトリーの構築" 機械学会IIP講演会論文集. (1999年3月発表予定). (1999)
• [Publications] 石井和久,畑村洋太郎他: "マイクロファクトリの設計・製作と3次元微細部品の試作による評価" 機械学会1999年度年次大会論文集. (1999年7月発表予定). (1999)
• [Publications] Kazuhisa Ishii,et al: "Concept and Realization of Micro Mechanical Manufacturing System" Procceding of International Workshop on Microfactories. (1999年3月発行予定). (1998)
• [Publications] Yotaro Hatamura: "Nano Manufacturing World as a Desk-top Factory" Proceeding of International I Workshop on Microfactories. (1999年3月発行予定). (1998)
• [Publications] 畑村洋太郎、中尾政之: "実際の情報機器技術 P.356" 日刊工業新聞社, 492 (1998)