送り・案内要素を考慮したナノメータ精産位置決めの研究

1992 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 04302030
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 大塚 二郎 東京工業大学, 精密工学研究所, 助教授 (30016787)
• 研究分担者: 青山 尚之 静岡大学, 工学部, 助教授 (40159306) ; 吉村 靖夫 東京工専, 教授 (20042682) ; 白石 昌武 茨城大学, 工学部, 教授 (10091860) ; 十合 晋一 東北学院大, 工学部, 教授 (90221431) ; 井澤 實 明治大学, 理工学部, 教授 (90061720)
• キーワード: ナノメータ / 超精密 / 位置決め / 送り要素 / 案内要素

研究概要

1.送り要素について
(1)ボールねじでは、nm精度位置決めを容易しているモータからの微小トルクの微小変位との間の非線形ばね特性を解析した(大塚)。すべりねじでは、台形すべりねじの流体潤滑モデルを提案し、実験によりほぼ正しいことを明らかにした(深田)。
(2)摩擦駆動では、駆動部の非線形ばね特性の変動が位置決め精度を低下させることがわかった(大塚)。また、テーブル作動を運動方程式と弾性方程式で表し、そのシミュレーションが実験とよく合うことを確かめた(清水弘)。摩擦駆動を超精密研削盤のテーブル送りに両Vすべり案内との組合せで用いたところ、良好な結果を得た(古谷、大塚)。
2.案内要素について
(1)転がり案内については、転動体の溝における転がり特性を計測するための装置を設計・製作した(清水茂、諸貫)。ローラガイドとボールガイドの減衰機能発生原因を解析した(井澤)。(2)静圧空気案内ではサブμmの軸受すきまにすることにより、極めて高圧の気体軸受を実現できることを理論・実験により明らかにした(吉本)。高剛性化の究極として簡単な構造の無限剛性静圧気体軸受を提案し、直進案内用のものを設計した(十合、斉藤)。(3)圧電素子を用いた一体形平行ばねへの入力変位をてこにより拡大する機構の誤差要因を検討した(吉村)。(4)圧電素子をアクチュエータとする回転形チルティングテーブルシステムを設計した(青山)。
3.制御系について
サーボ系において、加速度センサを導入してオンラインで外乱が動くときのパラメータ変動に対する新しいシステム秋定法を見出した(白石)。回析モアレ法のnm精度位置決めに及ぼす影響を調べた(内田)。
4.超精密平面研削盤の切込み用微小変位台を設計製作し、5nmの位置決め精度を得た(古谷、大塚)。

研究成果

• [文献書誌] 清水 茂夫: "直流ボールガイドシステムの精密平均化効果に関する研究" 軽密工学会誌. 58. 1873-1878 (1992)
• [文献書誌] 清水 茂夫: "リニアシステムとトライボロジ" 月刊トライボロジ. 6. 15-19 (1992)
• [文献書誌] 清水 茂夫: "全自動相反回転方式転がり疲れ試験機の開発" センサ技術. 12. 79-85 (1992)
• [文献書誌] 清水 茂夫: "ストレス強度モデル" REAJ. 14. 75-80 (1993)
• [文献書誌] 大塚 二郎: "機精面からみた超精密・超高速位置決め技術(1)" 機械の研究. 44. 743-747 (1992)
• [文献書誌] 大塚 二郎: "機構面からみた超精密・超高速位置決め技術(2)" 機械の研究. 44. 861-865 (1992)
• [文献書誌] Jiro Otsuka,Shigeo Fukada: "Vltraprecision Positioning Using A Lead Screw Drive(1st Peport)-fundamental Study using a Sliding Screw or a Ball Screw-" Int.J.Japan Society for Precision Eng.26. 231-236 (1992)
• [文献書誌] Jiro Otsuka: "Nonometer Level Positiming Using three kinds of Lead Screws" Nonotechnology. 2. 29-36 (1992)
• [文献書誌] Jiro Otsuka et al.: "Study of precision Positiming by Frlction Drive(2nd Report)-Trapezoidal Velocity Control-" Int.J.Japan Society for Precision Eng.26. 800-805 (1992)
• [文献書誌] Shigeo Fukadu,Jiro Otsuka: "Friction.of Precision Trapezoidal lead Screws Under Lubrication(1st Rreport)-Effect of ReVolution Speed and Oil Viscosity-" Japan J.Tribology. 36. 1447-1460 (1991)
• [文献書誌] Jiro Otsuka: "Characteristics of Friction Drive and Their Application to Precision Pusitioning" Bull P.&.I.(Tokyo Institute of Technology). 67. 1-11 (1992)
• [文献書誌] 大塚 二郎: "ボールねじを位置決め用としてフル活用するために" 機械設計. 36. 17-24 (1992)
• [文献書誌] 吉村 靖夫 ほか: "はかり用平行ばね機構の変位特性(第7報)-半円孤ばねの寸法誤差にもとづく変位誤差比の修正方法-" 精密工学会誌. 58. 800-805 (1992)
• [文献書誌] Yasuo Yoshimura et al.: "Displacement Characteristics of One-prece Parallel Spring Monement for BAlace(4th Report)-Four Leaf springs with Dimensional Errors-" Int.J.Japan Society for Precision Eng. 26. 120-125 (1992)
• [文献書誌] 関 智男,十合 晋一,海野 邦彦,小野寺 淳: "高圧給気による気体軸受の高剛性化(第2報)" 精密工学会誌. 58. 1995-2000 (1992)
• [文献書誌] Y.Uehida,S.Nohira et al.: "A Control System for Dual-Axis Linear Motor" Proc.1992 Korean automatic Control Conf.Int Sessions. 1. 340-343 (1992)
• [文献書誌] 深田 茂生: "滑り送りねじの摩擦と潤滑(1)" 日本ねじ研究協会誌. 23. 211-219 (1992)
• [文献書誌] 深田 茂生: "滑り送りねじの摩擦と潤滑(2)" 日本ねじ研究協会誌. 23. 249-261 (1992)
• [文献書誌] Shigeo Fukaka,Jiro Otuska: "Friction of precision Trapezoidal lead screws Under lubrication(1st report)" Japanese J.of Tribology. 36. 1447-1460 (1991)
• [文献書誌] 吉本 成香,阿武 芳郎 ほか: "サブミクロンの軸受すきまで動作する静圧気体スラスト軸受" 精密工学会誌. 58. 2081-2086 (1992)