| 研究概要 |
磁性体の角ねじと螺旋着磁された永久磁石のナットからなる磁気ねじの試作研究において,平成9年度〜平成10年度を通じ,以下の項目を検討した.
(1) 磁気ねじの磁場解析用モデルの構築と精度評価
螺旋着磁された試作磁気ナットの表面磁束分布,および,ナントとねじのスラスト方向のずれによって発生する復元力の実験データから,磁気ねじの静磁場解析用モデルの構築と精度評価を行った.
(2) 高剛性化のための形状探索と実験による確認
(1)の解析モデルを元に,ねじの山幅,山の高さ,圧力角,永久磁石の厚さ,ナット外周部の磁性体の厚み,エアギャップ量に関するスラスト力の感度解析を行い,高剛性化に有効な形状を探索し,また,実際の試作およびスラスト力の測定により形状変更の有効性を確認した.
(3) ねじ・ナットの偏心の影響
ねじ・ナットの装置取り付け時の偏心により,ねじの半径方向に不平衡な吸引力が発生する.この力が,ねじを弾性変形させ,ナットとねじが接触し,磁気ねじの最大の特徴である非接触駆動が損なわれる.このため,ねじの偏心と半径方向の吸引力の関係と梁の曲げ方程式から,非接触駆動に必要な,許容偏心量とねじ長の関係を示した.
(4) ねじの脱調現象の解析
磁気ねじは,従来の送りねじと比較して,スラスト方向に負荷することができる荷重が極端に小さい.このため,テーブル機構に用いた場合,急激にテーブルを加速しようとすると,ナットとねじがずれる脱調が発生する可能性がある.この現象を検討するため,磁気ねじ,DCモータおよびリニアボールガイドからなる位置決め機構を試作し,ダイナミックモデルの構築とモデルパラメータの同定を行った.そのモデルを用い,脱調の発生する加速度と移動質量の関係を解析した.
(5) 磁気ねじと静圧案内を用いた位置決め機構の試作
磁気ねじの最大の特徴である非接触性を生かせるように,リニアガイドに空気静圧案内,ねじの駆動にブラシレスモータを用いた位置決め機構を試作した.テーブルの変位をレーザ測長機で測定し,状態フィードバック制御を適用することで,0.5ミクロンの微動動作を実現した.
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