2014 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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| 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, 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 | ナノメーター / 熱変形抑制 / 振動抑制 / 位置決め装置 / ボールねじ / サーボモーター制御 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
（１）新しく設計した位置決め装置を製作したほか、ナノメーターレベル精度のサーボモーター制御システムを構築し、実験検証を実施した結果、数十ナノの分解能を有することが確認できた。
（２）熱変形の抑制研究では、まず、外径36mmのボールねじに対して、外付けの水ジャケットを搭載し、循環型水冷式による冷却実験を行った結果、モーター回転数が800rpmのとき、最大熱変形が10μm以内に抑えた。次に、外径15mmのボールねじに対して、フィードバック法を取り入れたペルチェ冷却実験を実施した結果、ハウジングの固定を改善し，ハウジング部に対してはPID制御による温度フィードバッグ制御することで原点位置側伸び量を0μm付近で安定させることに成功した．また、ステージに対しては軸の伸び量をPフィードバッグ制御することにより軸の伸び量を2μm程度まで低減することに成功した。
（３）振動ボールねじ振動抑制の考え方を、『チューブの形状変更』と『アクティブ振動制御』とした。チューブの形状変更については、予備実験にてボールが循環溝から出て行く方向で、大きな振動が発生していることを確認し、チューブ形状をボールがチューブに衝突する減速度を小さくする方向で、設計検討している。アクティブ振動制御については、チューブの回りに、圧電セラミックス（チタン酸ジルコン酸鉛PbZrO3-PbTiO3）を巻き、逆位相の振動を発生させ、振動を抑制する。ボールねじ振動試験機の設計を完了し、現在製作中である。（６月中旬納入）
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
ボールねじ振動試験機の設計と製作がやや遅れているため。
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| Strategy for Future Research Activity |
（１）ナノメーターレベル制御システムによる新型位置決め装置制御実験を実施するほか、工作センターに設置した3次元測定機および浜松工業技術サポートセンターに
あるレーザ測長機を用いる新型位置決め装置の精度評価実験を行う。
（２）新しい位置決め装置ナットと両端軸受専用の冷却水ジャケットを設計・製作したうえ、冷却液を循環させる冷却システムの設計と構築を行う。また、冷却液を循環させた後のボールねじ位置決め装置の温度分布と熱変形を測定し、冷却の効果を評価する。
（３）ボールねじの振動・騒音に影響する要因の寄与率を調査するほか、圧電装置を用いるアクティブ制御による振動・騒音低減法のシステムを構築する。その後、新型位置決め装置にアクティブ制御法を適用し、実験的に影響する要因の寄与率をまとめる。
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| Causes of Carryover |
物品費の支払いには差額が生じたため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
部品費に当てる予定。
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