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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

研究課題

研究課題/領域番号 25420072
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 生産工学・加工学
研究機関静岡理工科大学

研究代表者

大塚 二郎  静岡理工科大学, その他部局等, 教授 (30016787)

研究分担者 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)
研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
研究課題ステータス 完了 (2015年度)
配分額 *注記
5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
2015年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2014年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
2013年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
キーワード位置決め / ボールねじ / 振動抑制 / 熱膨張抑制 / ナノメーター / ナノレベル / 熱膨張 / 微振動 / 圧電素子 / 冷却 / 位置決め装置 / 熱変形抑制 / サーボモーター制御 / ナノ位置決め / 水・油冷却
研究成果の概要

(1)高精度位置決め装置を完成させ、制御実験を行った結果、分解能がナノレベル(50nm)を有することが分かった。
(2)熱膨張抑制研究では、ナットに取り付けられる高冷却性の水ジャケットを設計・製作した上、冷却実験を行ったところ、二条状水ジャケットの冷却性性能が高く、ボールねじ300mmでの熱膨張は2.3μ程度だった。
(3)振動抑制研究では、ボールねじのチューブに圧電素子を装着し,アクティブ制振を行っ成果、ボールねじチューブの振動(1.85kHz付近)を抑制することができた.また、ナットの送り速度が10[mm/s]~50[mm/s]では、チューブの変位量が0.1[μm]未満であるとわかった。

報告書

(4件)
  • 2015 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2014 実施状況報告書
  • 2013 実施状況報告書
  • 研究成果

    (16件)

すべて 2015 2014 2013 その他

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 6件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 1件) 備考 (3件)

  • [雑誌論文] ボールねじの使用拡大2015

    • 著者名/発表者名
      大塚二郎
    • 雑誌名

      機械の研究、67巻、11号(2015)pp966-973

      巻: 67 ページ: 966-973

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] すべりねじとボールねじの熱膨張 その1 台形ねじの場合2014

    • 著者名/発表者名
      大塚二郎
    • 雑誌名

      機械の研究

      巻: 66 ページ: 781-787

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] すべりねじとボールねじの熱膨張 その2 ボールねじの場合2014

    • 著者名/発表者名
      大塚二郎
    • 雑誌名

      機械の研究

      巻: 66 ページ: 882-889

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] ボールねじの熱膨張低減対策2014

    • 著者名/発表者名
      大塚二郎
    • 雑誌名

      機械の研究

      巻: 66 ページ: 959-967

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 超精密工作機械を支えるナノ,サブナノメートル超精密位置決め技術の現状2014

    • 著者名/発表者名
      大塚二郎
    • 雑誌名

      日刊工業新聞

      巻: 2014年3月17日号 第2部 ページ: 13-13

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Reduction of Thermal Deformation in a Motor Precision Positioning Device cooled by Peltier Elements2013

    • 著者名/発表者名
      Takashi Nozaki, Jiro Otsuka
    • 雑誌名

      International Journal of Automation Technology

      巻: Vol.7 No.5 ページ: 544-549

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Decrease of Thermal Expansion of Ball Screw Used for Precision Positioning Devices by Peltier Module Cooling Based on Feedback Method2013

    • 著者名/発表者名
      Ning Zhu, Shigeomi Koshimizu, Takashi Nozaki, Kenichi Taneishi Jiro Otsuka, Takeki Shirai, Tetsuhiro Nishide and Tsutomu Togashi
    • 雑誌名

      International Journal of Automation Technology

      巻: Vol.7 No.5 ページ: 564-570

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Development of a Cooling Method for a Positioning Device2015

    • 著者名/発表者名
      Yutarou Teramoto, Takahiko Hakamata, Jiro Ohtsuka, Takashi Nozaki, Atsushi Nakata, Ning Zhu, Ryutaro Suzuki and Tetsuhiro Nishide
    • 学会等名
      The 6th TSME International Conference on Mechanical Engineering
    • 発表場所
      バンコク
    • 年月日
      2015-12-16
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ペルチェ冷却による精密位置決め装置の熱変形抑制 ―ボールねじの熱膨張低減―2015

    • 著者名/発表者名
      鈴木隆太郎
    • 学会等名
      2015年度精密工学会春季大会学術講演会
    • 発表場所
      東京・東洋大学
    • 年月日
      2015-03-19
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] Accuracy enhancement of positioning device by feedback cooling based on Peltier module2014

    • 著者名/発表者名
      Ning Zhu
    • 学会等名
      The 5th TSME International Conference on Mechanical Engineering
    • 発表場所
      Chang Mai
    • 年月日
      2014-12-17 – 2014-12-19
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] Thermal expansion containment of a positioning device by temperature-controlled cooling water2014

    • 著者名/発表者名
      Ohtsuka Jiro
    • 学会等名
      The 6th International Conference on Positioning Technology
    • 発表場所
      北九州市
    • 年月日
      2014-11-18 – 2014-11-21
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] ペルチェモジュールによる精密位置決め装置の熱変形ドリフトの低減2014

    • 著者名/発表者名
      鈴木隆太郎
    • 学会等名
      第51回日本伝熱シンポジウム講演論文集
    • 発表場所
      浜松市
    • 年月日
      2014-05-21 – 2014-05-23
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] ペルチェモジュールによる位置決め装置熱変形の抑制

    • 著者名/発表者名
      内山清顕、十朱寧、川原崇史、鈴木隆太郎
    • 学会等名
      日本機械学会東海支部第45回学生員卒業研究発表講演会
    • 発表場所
      大同大学
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [備考] 高精度位置決め装置熱膨張の抑制

    • URL

      http://www.sist.ac.jp/me/zhu/

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [備考] 位置決め装置の熱変形抑制に関する研究

    • URL

      http://www.sist.ac.jp/me/zhu/

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [備考] 研究内容

    • URL

      http://www.sist.ac.jp/me/zhu/

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書

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公開日: 2014-07-25   更新日: 2019-07-29  

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