磁力による非接触駆動と可撓機構支持で高精度位置決めを達成する2軸微動装置の開発

本研究は非接触での微動を達成させるため磁力をアクチュエータとする位置決め機構を構築することが目的である．従前の関連研究では永久磁石と電磁石の組み合わせで磁気吸引力を生成していたが，発熱や残留磁気の課題があった．そこで今回は永久磁石どうしの組み合わせを試みる．吸引力変化によって可撓機構に弾性変形を与えることで微動が生じる．ところで可撓機構を設計するにあたっては予め剛性を見積もる必要がある．そこで今年度はこの課題に対して注力した．剛性見積は従前研究の2軸可撓装置をベースに行った．可撓機構は弾性ヒンジを施した4本のビームで構成されている．形状精度を考慮すると一体成形が理想だが，加工性やコストの観点からこれらビームは個別に製作され端部をボルト結合している．そのため結合部に変形が集中して微動変位に影響を与えることが懸念される．そこでFEM解析によって可撓機構を一体成形した場合との比較を行った．また，可撓機構単体と機構をベースにボルト締結した装置全体での比較評価も行った．その結果，ボルト結合による剛性低下はみられず，装置全体でも単体とほぼ同等であった．したがって試験装置においてボルト結合が微動に与える影響はほとんどないと予測された．剛性見積にもとづいてX,Y各軸の出力変位を推定することができた．本機構は各軸に対して対象形状をしているため軸間干渉や姿勢誤差が生じないことも特徴としている．そこで本解析ではあわせてこれらについても評価を行った．干渉や誤差はほぼゼロとなり本機構の特徴を反映する結果が得られた．

本研究は非接触での微動を達成させるため磁力をアクチュエータとする位置決め機構を構築することが目的である．従前の関連研究では永久磁石と電磁石の組み合わせで磁気吸引力を生成していたが，発熱や残留磁気の課題があった．そこで今回は永久磁石どうしの組み合わせを試みる．吸引力変化によって可撓機構に弾性変形を与えることで微動が生じる．ところで可撓機構を設計するにあたっては予め剛性を見積もる必要がある．そこで今年度はこの課題に対して注力した．剛性見積は従前研究の2軸可撓装置をベースに行った．可撓機構は弾性ヒンジを施した4本のビームで構成されている．形状精度を考慮すると一体成形が理想だが，加工性やコストの観点からこれらビームは個別に製作され端部をボルト結合している．そのため結合部に変形が集中して微動変位に影響を与えることが懸念される．そこでFEM解析によって可撓機構を一体成形した場合との比較を行った．また，可撓機構単体と機構をベースにボルト締結した装置全体での比較評価も行った．その結果，ボルト結合による剛性低下はみられず，装置全体でも単体とほぼ同等であった．したがって試験装置においてボルト結合が微動に与える影響はほとんどないと予測された．剛性見積にもとづいてX,Y各軸の出力変位を推定することができた．本機構は各軸に対して対象形状をしているため軸間干渉や姿勢誤差が生じないことも特徴としている．そこで本解析ではあわせてこれらについても評価を行った．干渉や誤差はほぼゼロとなり本機構の特徴を反映する結果が得られた．