マイクロ球面超音波モータによる超精密・高速回転機構の開発

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12450065
• Research Institution: Tokyo A&T University
• Principal Investigator: 遠山 茂樹 東京農工大学, 工学部, 教授 (20143381)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 永井 正夫 東京農工大学, 工学部, 教授 (10111634) ; 桑原 利彦 東京農工大学, 工学部, 助教授 (60195609) ; 梅田 倫弘 東京農工大学, 工学部, 教授 (60111803)
• Keywords: 超音波モータ / 位置決めステージ / マイクロメカニズム

Research Abstract

本研究では、マイクロ球面超音波モータを用いた超精密・高速回転ステージの開発を行う。これは3枚の超小型ステータを空間内に配置し、その上に半球状のロータをのせたものであり、両者の接触点で超音波振動による摩擦振動を行い、ロータの超精密回転制御を行う。これまで第一段階としてステータ、測定器、ロータと単体で実験を行ってきた。また第2段階としてそれらを組み合わせて姿勢決めステージシステムの構築と、駆動するための専用のドライバの開発を行ってきた。本年度は第3段階として昨年度開発したドライバを用いての姿勢決めと姿勢決めにおける精度向上を行った。その結果、昨年までの汎用機器による駆動と同程度である1/1000度以内での姿勢決めが出来た。これは昨年度から今年度にかけて開発したドライバが十分な性能を有しているといえる。またその後姿勢決めに必要なステップ数(オンオフ制御によって駆動しているのでその回数)を減らすことを行った。その方法として駆動前にキャリブレーションを行ってから姿勢決めをおこなった。このキャリブレーションはステージに用いているステータの性能差をソフトウェア上で補正するものである。これを行うことで約半分の回数で姿勢決めを行うことが出来た。これにより高速高精度な姿勢決めを行うことが可能になった。

Research Products

• [Publications] 遠山 茂樹: "Development of an Ultrasonic Motor as a Fine-Orienting Stage"IEEE TRANSACTIONS ON ROBOTICS AND AUTOMATION. Vol.17,NO.4. (2001)
• [Publications] 遠山 茂樹: "Control Method for a Spherical Ultrasonic Motor"the ICMA' 02 on Human-Friendly Reliable Mechatronics. 387-394 (2002)
• [Publications] 遠山 茂樹: "Dynamics Model of Human Walking Mechanism"the ICMA' 02 on Human-Friendly Reliable Mechatronics. 447-454 (2002)