ロボットの指関節用および精密機器用マイクロ回転エンコーダの試作

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11355018
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 羽根 一博 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (50164893)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 家城 淳 オークマ株式会社, 開発部, 主務研究員 ; 佐々木 実 東北大学, 大学院・工学研究科, 講師 (70282100) ; 江刺 正喜 東北大学, 未来科学技術共同研究センター, 教授 (20108468)
• Keywords: ロータリーエンコーダ / ロボット用エンコーダ / 非平面リソグラフィ / 光リソグラフィ / 光エンコーダ

Research Abstract

マイクロエンコーダの製作においては、昨年度までに、円筒面露光装置、レジスト霧化装置などを開発している。これらの装置を用いて円筒面への微細パターン転写技術を確立した。円筒面のエッチング技術としてウエット法を用いた。ガラス円筒面には、精度のよいパターンを転写でき、アルミのエッチングを行うことで、エンコーダ用の格子を実現した。また、金属円柱面に直接エンコーダパターンを転写し、金属のエッチングを行うことで、金属面へのエンコーダパターンの直接形成を実施した。製作したパターンには、金属の粒界によると思われる凹凸が生じたが、エンコーダとして用いることができることが確認できた。特に転写においては、円筒の円周長さがワークごとに異なることがあるので、転写したパターンの一回転の位置でのパターンの位置ずれが発生する。本研究ではマスクの走査と円筒ワークの回転を独立に制御することで、一回転したときにパターンが合わさる一回転整合型転写法を実現した。これらの方法により直径3mmの円柱に対して周期40μmのエンコーダパターンを形成した。
製作した円筒格子と光源,光センサを組み合わせて,ロボットの指関節をモデルとした測定系を構成した,円筒は指関節の軸にもちい,ベアリングと組み合わせた.関節は2つ並列に構成し,外部よりモータ駆動した.小型のエンコーダであるが,回転信号が得られ,動作を確認できた.このように,マイクロエンコーダの新しい製作方法を提案し,擬似ロボット指関節においてエンコーダを組み込んだ小型の構造で実証でき,本研究の主要な目的を達成した.

Research Products

• [Publications] X.Mi,M.Sasaki,K.Hane: "Ultra-thin film photodiodes for use in position sensors"Journal of Modern Optics. 45・1. 55-66 (2001)
• [Publications] K.Hane,T.Endo,Y.Ito.M.Sasaki: "A compact optical encoder with micromachined photodetector"Journal Optics A : pure Applied Optics. (in press). (2001)
• [Publications] X.Mi,M.Sasaki,K.Hane: "Compact optical interferometer using ultra-thin film photodiode"Journal of Modern Optics. (in press). (2001)
• [Publications] 家城淳,羽根一博,横山将史,松井圭司,梨木政行,佐々木実: "変調型フォトダイオードアレイを用いた絶対位置検出光エンコーダ"日本機械学会誌. (印刷中). (2001)
• [Publications] M.Sasaki,X.Mi,T.Hirano.K.Hane: "Interferometers detecting the standing wave"電気学会論文誌E. (印刷中). (2001)