| 研究課題/領域番号 |
12650129
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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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 | 静岡理工科大学 |
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研究代表者 |
大塚 二郎 静岡理工科大学, 理工学部, 教授 (30016787)
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| 研究分担者 |
濱村 実 東芝機械(株), 技術研究所, 研究職
越水 重臣 静岡理工科大学, 理工学部, 講師 (20267868)
丹羽 昌平 静岡理工科大学, 理工学部, 教授 (30023287)
先生 宗宏 先生精機(株), 常務取締役
先生 宗弘 先生精機(株), 常務取締役
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| 研究期間 (年度) |
2000 – 2001
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| 研究課題ステータス |
完了 (2001年度)
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| 配分額 *注記 |
4,100千円 (直接経費: 4,100千円)
2001年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2000年度: 3,000千円 (直接経費: 3,000千円)
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| キーワード | 外乱オブザーバ / 超精密位置決め / ナノメートル位置決め / 象限突起誤差 / ブラシモデル / 高精度化 / 非線形外乱オブザーバ / 象現突起 / 1nm分解能 / フィードバック制御 / PI-D制御 |
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| 研究概要 |
1.1nm分解能の位置決め装置の製作と位置決め実数
1nm分解能のリニアスケールをフィードバック用変位センサとして用いて、DCサーボモータ、ボールねじ、リニアボールガイドより構成される一軸の位置決め装置を製作した。
この装置でストローク100μmのステップ応答試験を行った。この装置のすべての転がり要素の総合した非線形ばね特性を考慮したPID制御を適用して、位置決め分解能1nm、位置決め誤差のかたより3.1nm、ばらつき2.2nmを達成した。
2.非線形ばね特性の測定法とモデル化
位置決め装置のすべての転がり要素の非線形ばね特性を、本研究で開発した手動印加力法、微動印加力法により測定した(特許出願、特開2000-11145)。
アメリカのC.Canudas de Witらが、すべり要素の摩擦力特性をブラシモデルで非線形表示しているが、これを転がり要素にも適用したところ、うまくモデル化できることがわかった。
3.1nm分解能の位置決め装置のシミュレーション
ブラシモデルを用いて1の位置決め装置の制御系のシミュレーションを行ったところ、周波数特性は実験値と合ったが、過渡特性はコンピュータの能力不足で実験値と比較できなかった。
4.円弧補間の象限突起誤差への応用
空気静圧案内のリニアモータ駆動XYステージの一軸にリニアボールガイドを付加して、円弧補間したところ象限突起誤差を得た。これを上記の3のモデルによりシミュレーションしてみたが、実験より得た突起誤差とはあまり合わなかった。
5.非線形外乱オブザーバの効果
上記の装置の象限突起誤差を、ブラシモデルより構成される非線形外乱オブザーバにより摩擦力を推定してフィードバックする方法は、理論上は効果的であるが、実験で確かめるには至らなかった。
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