2005 Fiscal Year Annual Research Report
次世代3軸精密ステージ用のサーフェスエンコーダの開発
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14102017
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
清野 慧 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (40005468)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
高 偉 東北大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (70270816)
山中 将 東北大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (20292229)
清水 浩貴 九州工業大学, 工学部, 助教授 (50323043)
青木 純 東北大学, 大学院・工学研究科, 助手 (40374954)
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| Keywords | 位置姿勢検出 / サーフェスモータ / 多自由度 / 角度情報 / 角度格子 / クローズドループ制御 / センサ / 高精度化 |
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| Research Abstract |
本研究は既知の2次元周期関数に従って角度が変化する目盛り(2次元角度格子)と光学式の2次元角度センサを用い,角度出力から角度格子とセンサの面内の相対並進変位(XY変位)と回転変位(ヨーθz)及び面外の回転姿勢変化(ロールθx,ピッチθy)を分離検出できるサーフェスエンコーダを3軸または5軸の精密ステージに組み込むことでステージの高精度化を図り,その有効性を実証するものである.本年度は以下の研究成果を得た.
1.ソーヤ型平面モータ用サーフェスエンコーダの研究において,調整なしに2本の光ビームに90度の位相差を与えることのできるグリッドパターンを用いることによって,大ストローク駆動用センサを実現した.
2.昨年度の解析結果を元に,角度格子そのものにマルチスポット生成素子の機能を持たせる光学系を試作した.これによりθzが大きい場合にも対応可能なことを示した.
3.角度格子のピッチを短くして,サーフェスエンコーダの分解能を向上させるために,光の回折と干渉の影響を考慮した光学系を新たに提案し,格子ピッチが10μmの短ピッチ角度格子(従来ピッチの1/10)に対応できるセンサを設計した.
4.円筒ローラー側面加工プロセスを改良し,短ピッチ角度格子の製作方法を確立した.直径55mmのアルミ製円筒ワークの円周方向及び母線方向に,それぞれピッチ10μm,振幅125nmの正弦波形状を創成した.またそれをマスタにし,厚さ100μmのポリエステルフィルムにUV転写加工を行うことによって,短ピッチセンサに必要な透過型角度格子を製作した.
5.3軸サーフェスモータステージシステムの非干渉制御を行った.同定したシステムモデルに基づき,非干渉コントローラを構築した.これにより,等速駆動時及び等加速度時の干渉誤差を,XY軸方向0.1μm,θz回り0.1arcsecに抑えることができた.
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