2004 Fiscal Year Annual Research Report
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14102015
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
新野 秀憲 東京工業大学, 精密工学研究所, 教授 (40196639)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
橋詰 等 東京工業大学, 精密工学研究所, 助教授 (50218400)
吉岡 勇人 東京工業大学, 精密工学研究所, 助手 (90361758)
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| Keywords | ナノメートル位置決め / 空気静圧案内 / リニアモータ / 空気静圧スピンドル / エアタービン / 熱変形抑制 / 超精密加工 / 工作機械 |
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| Research Abstract |
平成16年度においては,平成15年度に試作した2自由度(XY)超精密・高速位置決めテーブルシステムを基に,本研究で構築する加工機に搭載する大型位置決めテーブルシステムを構築した.また,超高速・高精度スピンドルの試作を行った.さらに鉛直方向直動機構の要素研究を遂行した.その結果,以下の研究成果が得られた.
1.前年度試作した□120mmのコンパクトなテーブルシステムに対して,本研究で構築中の超精密加工機に搭載する□300mmの大型テーブルシステムを同様の設計概念を展開し構築した.
2.実際に構築したテーブルシステムを用いて駆動特性評価を行った.その結果,XY両方向において1nm,θ方向において0.1μradの位置決め分解能を有することを確認し,提案する設計概念の有用性を示した.
3.超高速・超精密スピンドルを実現するため,ラジアル・スラスト両軸受に非接触かつ高精度回転が可能な空気静圧軸受,駆動要素にジュール発熱を生じないエアタービン,主軸材料に低膨張セラミックスを採用したスピンドルシステムを試作した.
4.実際に試作したスピンドルの回転特性について詳細な評価を行った結果,回転数15000rpmでSPAM 5nm以下,共振周波数付近の20000rpmにおいてもSPAM 12.7nmと,高速回転中でもナノメートルオーダの回転精度を有することを確認した.
5.スピンドルの熱的特性評価を行った結果,20000rpmで2時間回転した場合でも主軸端面の変位が0.5μmであり,エアタービン及び低熱膨張セラミックスの採用により,高速回転中の熱変形を抑制可能であることを確認した.
6.鉛直方向超精密位置決めを実現するため,空気静圧式の非接触自重補償機構を提案すると共に,実際に自重補償機構を組み込んだ位置決めテーブルを構築し,ナノメートルオーダの位置決め分解能を実現可能であることを明らかにした.
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