2016 Fiscal Year Research-status Report
静圧軸受を内蔵する非接触駆動空気圧サーボを用いた超精密X-Yステージの開発と制御
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15K05911
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| Research Institution | Tokyo Denki University |
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Principal Investigator |
藤田 壽憲 東京電機大学, 工学部, 教授 (70242279)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 精密機械システム / 機械要素 / 制御工学 / 空気圧 / 超精密位置決め |
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| Outline of Annual Research Achievements |
空気圧サーボを用いてＸ－Ｙステージを構成するとき必然的に短軸より配管が長くなる。平成27年度は、Ｈ∞制御を用いて長い配管を持つ容器内空気圧力の制御の手法を本アクチュエータに拡張して制御系手法を提案した。しかしながら、空気圧サーボステージ制御系の伝達関数の次数が圧力制御系よりも高くなるため、管路が短い場合においても位置に加え単純に速度、加速度をフィードバックする手法の方が、速応性が良好となり思うような結果とならなかった。そこで28年度はこれを解決するために、二自由度制御を取り入れた設計手法を示した。その結果、従来とほぼ同等の速応性が実現できるまで改善できた。さらに、この手法を管路が長い場合に適用した。昨年は管路が長い場合には制御系が不安定となる問題点があったが、28年度に制御器を再設計したところ、安定な制御器を実現することができた。しかしながら、目標である管路が短い場合に近い応答性は確保できていないことから、引き続き検討する必要がある。
一方、もうひとつの課題である非接触駆動空気圧サーボを用いたＸ－Ｙステージの製作に関してはステージの設計を完了した。研究目標である配管を内蔵するＸ－Ｙステージを構成できることができた。またＹ軸用のみであるがアクチュエータを製作した。このアクチュエータをＸ－Ｙステージとする前にアクチュエータ単体での性能を確認したところ、所要の仕様を満たしていることが確認できた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
当初の研究計画では２８年度にＸ－Ｙステージの設計および製作に着手する予定であったが、２９年度に設計となった。さらにアクチュエータの製作に時間が掛かり完成が２８年度間際となった。当初の研究計画では２９年度におおよそＸ－Ｙステージがおよそ組みあがる予定であったことから「やや遅れている」との判断とした。
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| Strategy for Future Research Activity |
２８年度までで、およそＸ－Ｙステージの制御手法の確立の目途は立ったものの引き続き検討すべき課題が残っている。これらの課題について２９年度も取り組む。また非接触駆動空気圧サーボを用いたＸ－Ｙステージの製作については、未完成の部分の製作を行っていく。ただし、当初の研究計画では確立した制御手法をＸ－Ｙステージに適用し有効性を確認することとなっていたが、時間的に厳しい場合は短軸に同等な管路を設けることで有効性を確認する予定である。
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| Causes of Carryover |
２８年度にＸ－Ｙステージの製作を行ったが、それに使用するアクチュエータの完成が年度末となり、その他のステージに使用する部品の発注ができなかったため申請額を下回った。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
残額は２９年度にステージに使用する部品に当てる。
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