| 研究課題/領域番号 |
21K03832
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分18040:機械要素およびトライボロジー関連
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| 研究機関 | 静岡大学 |
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研究代表者 |
大岩 孝彰 静岡大学, 工学部, 教授 (00223727)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2022年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2021年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
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| キーワード | 精密機械システム / 多自由度微小運動計測 / レーザ光 / 光てこ / アッベ誤差 / 位置検出素子 / ５自由度微小運動計測 / 線状レーザ光 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
工作機械等に用いられる直交座標形メカニズムの直線運動機構では一般に位置決め方向のみのフィードバック制御しか行われず，機構の運動の真直度誤差や姿勢誤差に起因するアッベ誤差が発生し，空間的位置決め精度向上が困難であった．本研究では，これら５方向の運動誤差（並進２方向と回転３方向）を１方向からコンパクトに計測できるセンサシステムを開発し，アッベ誤差フリーな精密機械システムを実現する．すべての方向の運動誤差を補正できるため精度が飛躍的に向上する．研究計画では，線状レーザ光源と分割式ダイオードからなる非接触変位センサとターゲットとして高精度な形状を持つ円筒面を用い，高感度な多自由度センサを実現する．
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| 研究成果の概要 |
工作機械や超精密加工機に用いられる直線運動機構のアッベ誤差を補正し，高い位置決め精度を達成するため，運動の真直度誤差や姿勢誤差をコンパクトに計測するためのレーザ光源と円筒ミラーから構成される多自由度運動誤差計測システムを考案した．研究期間内において，円筒ミラーの２自由度並進変位をレーザ光源および光位置検出素子（PSD）二組を用いて計測する実験を行い，±20μmの範囲内で±0.5μm以下の精度を得た．さらに精度を向上させるため，レーザ光射出角度の時間的変化をインプロセスで観測・補正を試みた．そのため，光路中に置かれたビームスプリッタおよび二次元PSDを設置し，補正効果について検証した．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
加工機や計測機などの直交座標形機械システムでは，各移動軸内で位置決め方向のみのフィードバック制御が行われてきたが，機械の高精度化のためには残りの5方向の誤差すなわち運動の真直度誤差（2方向）や姿勢誤差（3方向）を計測する必要がある．一般的な工作機械では10μｍおよび数10μrad程度の運動誤差が観察されるが，特に姿勢誤差の計測はアッベ誤差の補正のために必須である．アンケート調査によれば超精密位置決め装置におけるアッベの原理の順守率は年々悪化していて非常に深刻な問題となっている．そこで近年，機械の運動精度向上のために運動の真直度誤差や姿勢誤差の計測ができる多自由度センサの研究が望まれている．
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