Walking Driveによる超精密高速XYθテーブルの開発

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10555041
• Research Institution: Kobe University
• Principal Investigator: 社本 英二 神戸大学, 工学部, 助教授 (20216146)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 宇田 豊 ニコン, 生産技術本部, 課長(研究職) ; 樋野 励 神戸大学, 工学部, 助手 (80273762) ; 柴坂 敏郎 神戸大学, 大学院自然科学研究科, 助教授 (80094530) ; 森脇 俊道 神戸大学, 工学部, 教授 (00031104)
• Keywords: Walking Drive / 圧電素子 / 超精密位置決め / 送り装置 / XYθテーブル / 高剛性 / 高分解能 / デュアルモード駆動システム

Research Abstract

本研究では,申請者らによって開発されたWalking Drive 機構をX,Y,θ3軸に適用し,超精密位置決めおよび送り装置の位置決め精度を,実用的な高速性を維持しながら向上することを試みている.
平成10年度は主として以下の3項目について試作開発研究を行った.
(1) Walking Driveによる超精密高速XYθテーブルの設計と試作
従来の装置よりも構造を単純化したWalking Drive装置を設計し,既存のレーザ干渉測長機を組み合わせて長ストローク,超高分解能,高速応答性,小型で高剛性などの多くの利点を有する超精密XYθテーブルの設計,試作を行った.
(2)デュアルモード駆動アルゴリズム,ソフトウェアの開発
高速性を向上するために,位置偏差が大きい間は“走る動作に類似した楕円振動駆動"を用いて高速駆動を行い,目標位置に近づいてから“歩行動作に類似したWalking Drive"に切り替えて正確に位置決めを行うデュアルモード駆動システムのアルゴリズム,およびソフトウェアを開発した.
(3)試作開発した装置の基本特性の解析と評価
試作開発したWalking Drivcによる超精密XYθテーブル,駆動用・制御用コンピュータ,および駆動用電力増幅器を用いて,ハードウェアの基本的な特性の測定・評価を行った.この際,3軸の高精度微小変位計を用いて,Z軸とX,Y軸回りの回転2軸の合計3軸方向の真直度についても検討を行った.その結果,本装置が数十N/μmの高い剛性,サブミクロンオーダの比較的良い真直度を持つことなどが分かった.

Research Products

• [Publications] Toshimichi Moriwaki: "Analysis of Thermal Deformation of an Ultraprecision Air Spindle System" Annals of the CIRP. Vol.47/1. 315-319 (1998)
• [Publications] 社本 英二: "Walking Driveを用いた超精密XYθテーブルの開発 (第1報) -3本足駆動のアルゴリズムと装置" 1999年度精密工学会春季大会学術講演会講演論文集. (発表予定). (1999)
• [Publications] 社本 英二: "Walking Driveを用いた超精密XYθテーブルの開発 (第2報) -2本足駆動のアルゴリズムと装置" 1999年度精密工学会春季大会学術講演会講演論文集. (発表予定). (1999)