| 研究課題/領域番号 |
09450056
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
機械工作・生産工学
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
畑村 洋太郎 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (40010863)
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| 研究分担者 |
米山 猛 金沢大学, 大学院・工学系研究科, 助教授 (30175020)
松本 潔 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助手 (10282675)
中尾 政之 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助教授 (90242007)
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| 研究期間 (年度) |
1997 – 1998
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| 研究課題ステータス |
完了 (1998年度)
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| 配分額 *注記 |
14,000千円 (直接経費: 14,000千円)
1998年度: 5,300千円 (直接経費: 5,300千円)
1997年度: 8,700千円 (直接経費: 8,700千円)
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| キーワード | マイクロマシン / マイクロ工作機械 / デスクトップファクトリ / エアータービン / ボイスコイルエータ / 微小径エンドミル / 切削 / デイスクトップファクトリ / 微小径エンドル / エア3ータービン / ボイスコイルモータ |
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| 研究概要 |
本研究の目的は、微小部品を作るための工作機械をマイクロ化し、環境・エネルギの負荷が小さく、ボータビリティ性に優れた、デスクトップのマイクロマシン生産システムを構築することである。システムの設計指針として(a)工作機械を被工作物の回りに集中配置して、被加工物を搬送・固定するのではなく、工作機械の方を集動させること、(b)マイクロの機構としてマクロの機構を相似的に縮小したものを使うのではなく、新たにそれに適したマイクロ機構を採用すること、の2点を提唱し、実際に一辺200mmの立方体の中に、一辺1mmの立方体の被加工物を、エンドミルで5面切削加工できるマイクロショップを作成した。(a)に従って、被加工物の回りに4台の工具スピンドル、1台の被加工物ハンドリングマニピュレータ、1台の顕微鏡ポスト、とを配し、また(b)に従って、たとえば、スピンドルは回転モータではなくて、動圧軸受け付きのエアータービンを、並進テーブルはボールネジ・モータ・直動ガイドではなくて、弾性ヒンジ保持のボイスコイルモータを、それぞれ用いた。さらにこのマイクロショップを評価するために、実際に金属やプラスチックを切削して、(1)熱膨張するコラムやテーブルを空気の断熱膨張で冷却することと、弾性ヒンジに貼った歪ゲージによっで変位フィードバック制御することとで、分解能0.05μm 、繰り返し精度1μmの加工精度が得られること、(2)テーブル剛性は1N程度の加工カが働いた直後だけ10mN/μmと柔であるが、その後は変位フィードバックによって無限大となり正確な加工が可能であること、(3)角棒状の超硬または単結晶ダイヤモンド工具を用いると、マクロの加工と全く同じようにエンドミル加工ができたが、直径50μm以下と微小径でかつ刃先半径0.1μm以下と鋭利な工具が人手または自家製作できなかったので、幅30μmの角溝のような凹形状を有する微細加工は難しいこと、などがわがった。本生産システテムは人間の個性に合わせた一品生産、たとえば外科手術中に削って人体にはめ込む電極や補填材、また装身具やコンタクトレンズなどの金型加工に用いるマイクロファクトリとして有望である。
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