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

2001 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): 金森 義明 東北大学, 大学院・工学研究科, 助手 (10333858) ; 佐々木 実 東北大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (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) ; 家城 淳 オークマ株式会社, 開発部, 主務研究員
• Keywords: エンコーダ / マイクロマシニング / リソグラフィ / ロボット / 光計測

Research Abstract

回転軸の側面に回折格子パターンを転写するために,レジストを霧化し塗布する方法を開発した.また円筒面に対しても結像できる回折格子映像法による円筒露光装置を開発した.また,レーザ走査による非平面描画も試みた.エンコーダのセンサ部分においてはリニア型において光検出器と光源を集積することに成功した.軸ずれ,格子周期のひずみなどが平均化された小型であるが精度の高いエンコーダを実現するための技術を確立した.具体的には昨年度開発にした,レジストを霧化して塗布するレジスト塗布装置の塗布条件の改良を行った.特に2流体混合のノズルにおいて,空気ではなく,窒素を用いてレジストの劣化を抑えた.小さいサンプルに対して塗布精度よく行える条件を見出し,エンコーダ用パターンを製作できた.エンコーダの光センサに関しては,インデックス格子と光検出器,光源の一体化を実現した.検出器としてシリコンのフォトダイオードを格子に組み込んだ集積型センサを実現した.光源として,GaAs半導体基板に電極のパターンを製作し,エンコーダに適した光源を製作した.これらを組み合わせて集積型エンコーダを実現できた.製作した集積型エンコーダの性能を評価するため,計測の実験も行い,精度,信号コントラストなどを評価し,小型でありながら,従来の製品に劣らない性能が得られた.擬似的なロボット指モデルを製作し,軸に一体化したエンコーダにより,関節角の測定が行えることを実験的に確かめた.

Research Products

• [Publications] K.Hane, T.Endo, M.Ishimori, Y.Ito, M.Sasaki: "Integration of grating-image-type encoder using Si micromachining"Sensors and Actuators. A(印刷中). (2002)
• [Publications] K.Hane, T.Endo, Y.Ito, M.Sasaki: "A compact optical encoder with micromachined photodetector"Journal of Optics A : Pure Applied Optics. 3. 191-195 (2001)
• [Publications] Y.Li, M.Sasaki, K.Hane: "Fabrication and testing of solid polymer dye microcavity lasers based on PMMA micromolding"Journal of Micromechanics and Microengineering. 11. 234-238 (2001)
• [Publications] Y.Li, M.Sasaki, K.Hane: "Fabrication of grating couplers using submicron silicon mold"電気学会論文誌E. 121-E・6. 320-324 (2001)
• [Publications] 佐々木実, 熊川真一郎, 羽根一博: "立体的マイクロマシニングのためのレジストスプレーコーティング"電気学会論文誌E. 121-E・1(印刷中). (2002)