| 研究課題/領域番号 |
63850030
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| 研究機関 | 東京工業大学 |
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研究代表者 |
下河辺 明 東京工業大学, 精密工学研究所, 助教授 (40016796)
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| 研究分担者 |
森山 茂夫 日立製作所, 中央研究所, 主任研究員
豊山 晃 第一測範製作所, 顧問
青山 尚之 静岡大学, 工学部, 助教授 (40159306)
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| キーワード | 空気軸受 / 能動化 / 能動制振 / 超精密位置決め / 圧電素子 / 超精密機構 / メカトロニクス |
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| 研究概要 |
1.動剛性制御について
制御形空気軸受の剛性を、軸の回転周波数に同期させて強める、あるいは弱める(動剛性制御)方法を検討した。その結果、軸の回転周波数300Hz(9000rpm)までの動剛性制御が可能であることが明らかとなった。また動剛性制御による目標値特性、コンプライアンス特性の悪化はみられなかった。
2.2自由度制御形ジャーナル軸受について
軸のラヂアル方向2自由度の制御が可能なジャーナル軸受について、設計、試作、特性試験を行った。機構的には、空気静圧パッドを弾性ヒンヂを介して軸受本体に接続したこと、軸の超精密位置決め用の可動パッドのほかに、固定の補助給気孔を設けて負荷能力の増大を図ったこと、スラスト方向の静圧軸受に真空吸引孔を設けてスラスト方向の振動低下を図ったこと、などが新しい工夫である。ただし本試作軸受に、回転駆動機構は準備されていない。
上記試作軸受の空気膜特性などを測定し、これまでの準備的研究で確立された方法によりコントローラの設計を行った。コントローラは2自由度制御形コントローラで、PID-PDD^2形である。
最後に試作軸受を回転させない状態で特性試験を行った。主な結果は、
システムのバンド幅 1kHz以上(回転数換算60,000rpm)、
軸の振動振幅 15nm以下、位置決め分解能 10nm以下、
約40Nまでの負荷外乱に対する剛性 無限大
このほか、軸を約26rpmで定速回転させ、制御実験および目標値入力に対する応答試験を行い、上記と同様の結果を得た。さらに、空気流による軸駆動装置を付与し、回転時(最大1200rpm)の予備実験を行い、問題点を明らかにした。
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