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2008 Fiscal Year Annual Research Report

空気圧サーボ軸受アクチュエータによる超高精度XYテーブルの開発

Research Project

Project/Area Number 20760100
Research InstitutionDoshisha University

Principal Investigator

平山 朋子  Doshisha University, 理工学部, 准教授 (00340505)

Keywords静圧軸受 / 超精密位置決め / アクチュエータ / 空気圧サーボ / XYテーブル / 最適設計
Research Abstract

次世代半導体製造装置, MEMS/NEMS, ナノバイオニクス, ナノインプリント, ナノ計測・分析装置等の開発, 発展とともに, 超精密位置決め機構の需要はますます高まってきている。申請者らは, 生来より剛性を有する空圧要素として静圧軸受に着目し, 静圧軸受と空気圧サーボ技術を組み合わせた「空気圧サーボ軸受アクチュエータ」を提案してきた。具体的には, 静圧軸受への供給圧力をサーボ弁によって変化させ, 軸受すきまの変化を出力変位として得る機構である。本申請課題では, 空気圧サーボ軸受アクチュエータを用いた超高精度XYテーブルの開発を目指す。
まずはじめに, 一軸型プロトタイプアクチュエータの改良を行うことにより, その位置決め精度向上を図った。プロトタイプアクチュエータに最適な位置フィードバック制御および外乱オブザーバを適用することにより, 位置決め分解能を5nmから1mmに引き下げることができた。また, 制御の結果, アクチュエータの剛性 (サーボ剛性) はほぼ無限大となった。
次に, 開発した一軸型アクチュエータを6ヶ配置することにより, サブナノメートルオーダでの位置決めを可能とする超高精度XYテーブルを試作した。その際, θ方向にも駆動することができるよう, アクチュエータには球面軸受を用いた。球面軸受型アクチュエータの性能を調べたところ, 非制御であっても, 5mmの位置決め精度を実現することができた。現在, XYテーブルに組み込み, その位置決め精度の調査および制御器の最適設計を行っている。

  • Research Products

    (7 results)

All 2009 2008 Other

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (3 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] 超精密位置決め用空気圧サーボ軸受アクチュエータ(第1報)-システム表現に基づくアクチュエータの基本特性の提示2008

    • Author(s)
      平山朋子, 佐々木勝美, 矢部寛
    • Journal Title

      精密工学会誌 74, 10

      Pages: 1086-1091

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 超精密位置決め用空気圧サーボ軸受アクチュェータの開発【解説】2008

    • Author(s)
      平山朋子, 佐々木勝美
    • Journal Title

      設計工学 44, 3

      Pages: 149-153

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 超精密機器における流体/気体軸受の設計と技術動向【解説】2008

    • Author(s)
      平山朋子
    • Journal Title

      精密工学会誌 74, 9

      Pages: 905-908

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 超精密位置決め用空気圧サーボ軸受アクナユエータの開晃(位置決め制御による特性向上)2009

    • Author(s)
      角谷雅人, 北川貴一, 平山朋子, 松岡敬佐々木勝美
    • Organizer
      日本機械学会関西支部第84期定時総会講演会
    • Place of Presentation
      近畿大学, 大阪
    • Year and Date
      2009-03-16
  • [Presentation] Pneumatic Servo Bearing Actuator for Ultraprecise Positioning : Part12008

    • Author(s)
      Tomoko Hirayama, Takakazu Kitagawa, Masato Kadotani, Hiroki Danjyo, Takashi Matsuoka, Katsumi Sasaki, Hiroshi Yabe
    • Organizer
      23rd ASPE Annual Meeting and 12th ICPE
    • Place of Presentation
      Portland, USA
    • Year and Date
      2008-10-21
  • [Presentation] 超精密位置決め用空気圧サーボ軸受アクチュエータの開発(第5報)2008

    • Author(s)
      角谷雅人, 北川貴一, 檀上弥輝, 甲藤智, 平山朋子, 松岡敬, 佐々木勝美, 矢部寛
    • Organizer
      トライボロジー会議2008秋名古屋
    • Place of Presentation
      名城大学, 愛知
    • Year and Date
      2008-09-16
  • [Remarks] 研究室

    • URL

      http://www1.doshisha.ac.jp/~tribolab/

URL: 

Published: 2010-06-11   Modified: 2016-04-21  

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