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超音波リ二アステージの開発
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■機械金属部 ○高野昌宏 中島明哉
■企画指導部 多加充彦
■山梨大学 石井孝明
■シグマ光機(株) 野畠 要 小林友博 長田卓也 |
近年，電子産業，機械産業などの様々な分野で機械の小型化，薄型化の必要性が増加している。このような機械の微小化が進むのに伴い，部品の検査や加工において，ナノレベルで変位を制御できるアクチュエータの必要性が増加している。従来の電磁モータによる位置決め装置でナノレベルの高分解能を得るためには，微動機構が必要となり装置が複雑化，大型化する。また，半導体やバイオ関係の位置決め装置としては，電磁ノイズの発生が問題となっている。超音波アクチュエータを用いたリニアステージは，小型軽量，高分解能であること，また，電磁ノイズを発生しないこと，真空環境への対応が容易であること等の特長により，新たな高精度位置決め装置としての応用が期待されている。
超音波アクチュエータは一般に振動子と移動子から構成される。振動子の設計過程では，所定の固有振動モードを組み合わせる必要があるため，これまでに設計された振動子の基本形状は，おもに矩形や円筒状といった単純な形状であった。しかし，リニアステージに用いる超音波アクチュエータの場合には，振動子形状を工夫して振動モードを組み合わせる必要があることから，所定の楕円運動を効率よく生成できないという問題点があった。
そこで本研究では，高精度，高推力の超音波リニアステージを開発することを目的とし，効率よく楕円運動を生成できる超音波アクチュエータ構造について，有限要素解析により検討を行った。さらに，得られた超音波アクチュエータ構造を適用したリニアステージを試作し，動作性能評価を実施した。
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