熱変形ドリフト対策を講じたサブナノメートル分解能の小型超精密位置決め装置

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14350076
• Research Institution: Shizuoka Institute of Science and Technology
• Principal Investigator: 大塚 二郎 静岡理工科大学, 理工学部, 教授 (30016787)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 市川 宗次 シグマテック株式会社, 代表取締役研究職 ; 恩田 一 静岡理工科大学, 理工学部, 教授 (60350906)
• Keywords: 熱変形 / サブナノメートル / 超精密位置決め

Research Abstract

(1)変位センサの開発(市川,大塚)
ストローク20mmでの測長分解能0.2nmと0.5nmの小型変位センサを開発した.0.5nm分解能の変位センサ用スケール格子(ピッチP=4μm)は転写により大量生産できるので安価という特色を持つ.
(2)サブnm分解能の小型超精密位置決め装置の設計・製作(大塚,市川)
(a)上記0.5nm分解能の変位センサをフィードバック用として用いた小型位置決め装置を製作し,ステップ応答をくり返した結果,かたより誤差0.01nm,ばらつき誤差0.39nmを得た.
(b)上記0.2nm分解能の変位センサを用いて,ねじ軸を手動により回転して粗動とし,次にピエゾにかける電圧を同じく手動で調節して微動とする0.2nm分解能手動式位置決め装置を製作した.
(3)熱変形ドリフトの観察(大塚,恩田)
上記(2)(a)と同寸法,同駆動原理の10nm分解能の位置決め装置を長時間運転を行ったときのステージ上の熱変形ドリフトを測定した.その結果1.5時間の運転でモータと変位センサのプリアンプが熱源となって上下方向,水平方向に2μm弱のドリフトを生じることを確認した.

Research Products

• [Publications] 大塚二郎: "位置決め制御技術の現状と動向"計測自動制御学会誌. 42.11. 769-774 (2002)
• [Publications] 大塚二郎: "精密・超精密位置決めの技術動向"日刊工業新聞. 8月21日号. 9-10 (2002)
• [Publications] 大塚二郎: "工作機械の精密位置決め技術"日刊工業新聞. 8月28日号. 34-35 (2002)
• [Publications] 大塚二郎: "位置決め設計特集(2)位置決めの秘訣"日経メカニカルD&M. 573. 82-91 (2002)
• [Publications] 大塚二郎: "位置決め設計特集(3)ナノメートル位置決め機構設計の最前線"日経メカニカルD&M. 577. 128-138 (2002)