ペルチェモジュールによりモータ冷却する精密位置決め装置の熱変形ドリフト低減

2012 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 22560123
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 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, 総合技術研究所, 客員教授 (30016787)
• 研究分担者: 十朱 寧 静岡理工科大学, 理工学部, 教授 (60288404) ; 越水 重臣 産業技術大学院大学, 創造技術専攻, 准教授 (20267868)
• 研究期間 (年度): 2010 – 2012
• キーワード: ボールねじ / 位置決め / ペルチェ冷却 / 熱変形

研究概要

モータとボールねじからなる精密位置決め装置に存在する数箇所の熱源(主に,ボールねじ部と軸受部)により,位置決め装置のステージの熱変形ドリフト(熱に起因する位置決め誤差)が生じる.そこで本研究では,精密位置決め装置の軸受ハウジング側面2箇所とステージ上面の計3箇所にペルチェモジュール(以下,ペルチェと呼ぶ)を取り付け,ペルチェにかかる電圧を制御しながら冷却を行い,熱変形ドリフトを低減することを目指した.実験の結果,ハウジング部に対しては温度フィードバッグ制御を,ステージに対しては軸の熱変形量をフィードバッグ制御することにより,速度250mm/s,加速度1Gまでの条件下で,軸の熱変形量を2μm程度まで低減することに成功した.

研究成果

• [学会発表] ペルチェモジュールによりフィードバック冷却する精密位置決め装置の精度向上 (2012)
  • 著者名/発表者名: 大塚二郎,十朱寧,越水重臣ほか2名
  • 学会等名: 第15回国際工作機械技術者会議論文集
  • 年月日: 20121101-1106
• [学会発表] Cooling Precision Positioning Device by Peltier Effect, Proceedings of ISHTEC2012, 139-141 (2012)
  • 著者名/発表者名: N.Zhu , S.Koshiizu, J.Otsuka et.al:
  • 学会等名: 4th International Symposium on Heat Transfer and Energy Conservation(ISHTEC2012)(第4回伝熱とエネルギー国シンポジウム)
  • 発表場所: 中国・広州
  • 年月日: 20120106-0109
• [学会発表] Decrease of Thermal Expansion of Ball Screw Used for Precision Positioning Devices by Peltier Module Cooling Based on Feedback Method (2012)
  • 著者名/発表者名: K.Taneishi, N.Zhu , S.Koshiizu, J.Otsuka et.al
  • 学会等名: Proc. of The 5th International Conference on Positioning Technology 2012(ICPT2012)
  • 年月日: 2012-11-15
• [学会発表] ペルチェモジュールによりフィードバック冷却する精密位置決め装置の精度向上-ボールねじの熱膨張低減- (2012)
  • 著者名/発表者名: 種石健一,大塚二郎,十朱寧,越水重臣ほか4名
  • 学会等名: 2012年度精密工学会秋季大会学術講演会講演論文集
  • 年月日: 2012-09-14
• [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冷却効果における数値シミュレーションと実験的検証 (2011)
  • 著者名/発表者名: 種石健一,大塚二郎,十朱寧,越水重臣ほか 4 名
  • 学会等名: 日本機械学会熱工学コンファレンス2011 講演論文集
  • 年月日: 2011-10-29
• [学会発表] ペルチェモジュールによりモータ冷却する精密位置決め装置の熱変形ドリフトの低減-ボールねじの温度上昇低減- (2011)
  • 著者名/発表者名: 種石健一,大塚二郎,十朱寧,越水重臣ほか4名
  • 学会等名: 2011年度精密工学会秋季大会学術講演会講演論文集
  • 年月日: 2011-09-20
• [学会発表] ペルチェモジュールによりモータ冷却する精密位置決め装置の熱変形ドリフトの低減 (2011)
  • 著者名/発表者名: 大塚二郎,十朱寧,越水重臣ほか4名
  • 学会等名: 2011年度精密工学会春季大会学術講演会講演論文集
  • 年月日: 2011-03-16
• [学会発表] Peltier Cooling System Design for Narrow Space (2010)
  • 著者名/発表者名: N.Zhu, S.Koshimizu, et.al.
  • 学会等名: Proceedings of 21stInternational Symposium on Transport Phenomena (ISTP-21),November 2nd-5th
  • 発表場所: 2010-Kaohsiung City, Taiwan, (2010)
  • 年月日: 2010-11-04
• [図書] 超精密位置決め技術 (2010)
  • 著者名/発表者名: 大塚二郎
  • 出版者: 養賢堂
• [産業財産権] 精密位置決めテーブル (2011)
  • 発明者名: 大塚二郎,ほか 6 名
  • 権利者名: THK 株式会社
  • 産業財産権番号: 特許 2011-201974
  • 出願年月日: 2011-09-15
  • 外国