2013 Fiscal Year Research-status Report
ナノレベルの超精密平面加工用工作機械におけるボールねじの熱膨張と微振動の抑制
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25420072
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Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Research Institution | Shizuoka Institute of Science and Technology |
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Principal Investigator |
大塚 二郎 静岡理工科大学, その他部局等, 客員教授 (30016787)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
野崎 孝志 静岡理工科大学, 理工学部, 准教授 (20548888)
十朱 寧 静岡理工科大学, 理工学部, 教授 (60288404)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | ナノ位置決め / ボールねじ / 微振動 / 水・油冷却 |
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| Research Abstract |
(1)位置次の装置のうち、機械的部分の設計を終えた。テーブルをS55C、ベースは鉄FC300 とする。
(2)テーブルを案内するリニアボールガイドに、ウェービングが10nmと極めて小さいTHK製8条リニアガイドを用い、デーブルが超高精度に直線運動するように学外研究協力者の協力でガイドブロックをテーブルに十分精度高く固定できることになった。
(3)ボールねじは、取り扱い易い直径32mm、リード6mmとし、テーブルが8条リニアガイドと平行に動きうるナット構造とした。ボールねじの両端の支持軸受は、モータ側は異例のDB型アンギュラ玉軸受を、反対側は同じ軸受で26年度はねじ膨張を逃す方式とした。
(4)ボールねじの冷却には、ペルチェ効果を用いて温度制御されたアルミ合金ブラケットを強制水冷却し、ナットを介して、効率高くボールねじを冷却することとした。
(5)テーブルを超精密に位置決めするため、サーボモータ400W(ブレーキ付き)、フィードバック用変位センサは分解能0.5nm、それに見合ったコントローラを用意し終わった。
(6)エンドキャップ式のボールねじでは、ボールがエンドキャップに入るときに振動が発生することが判明した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
(1)テーブルを支持する2個のリニアボールガイドは超精密にベースに取り付けるため、ノウハウ必要で、公差を決めにくかった。
(2)テーブルを移動するボールねじ両端を支持するアンギュラ玉軸受を冷却するのに、油浴潤滑とするため、流れ出した油を処理する方法が難しかった。
(3)ボールねじのナットを強制水冷却するための装置が、前年に行った基礎実験装置と方式を変えたため設計に手間取った。
(4)ボールねじのナットを冷却すると、ねじとナット間の動摩擦トルク変動する可能性があるので、ボールねじの動トルク測定装置を設計した(ボールねじトルク試験機の設計)。
(5)ボールねじの微振動がナットのリターンチューブから出ていることが判明した。
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| Strategy for Future Research Activity |
(1)位置決め装置を組み立てる。
(2)テーブル走行の際の姿勢変化(ピッチェグ、ヨーイング、ローリング)を10秒以下とする。
(3)ボールねじ試験機で、ナット冷却しながら、ボールねじとナット間の動摩擦のトルク姿勢を測定する。トルク変動の大きい時は、小さくすべき方策を考える。
(4)簡単な一軸位置況の装置で、モータを含むサーボ系の諸特性を求め、本研究の目的であるナノメートル分解能位置決めを可能にする。
(5)ボールねじのナットのリターンチューブの寸法や形状を変化させ微振動を小さくする。
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Research Products
(5 results)
