第1部 高速・高精度の位置決め設計の勘どころ

特集
高精度・高スループットを実現する精密位置決め機構設計
第 1 部　高速・高精度の位置決め設計の勘どころ
総　論
精密・超精密・高能率位置決め
技術トレンド
静岡大学　大岩　孝彰＊
＊おおいわ　たかあき：大学院工学研究科　機械工学専攻　光
電・精密コース　教授
URL：http://oiwa.eng.shizuoka.ac.jp/
め制御を行っている。要求される精度や速度を実
はじめに
現させるためには，適切なアクチュエータ，案内
位置決め技術は，加工機，組立てなどの製造装
要素，運動伝達要素，センサおよび制御コントロ
置や検査・測定装置に必要な技術であり，アクチ
ーラを選択する必要があるが，その種類・組合せ
ュエータ，案内要素，センサおよび制御技術など
は膨大であり，外乱や内乱（振動・熱など）など
の幅広い機械・電子技術の集大成である。特に超
も加わり要求仕様を満足させることは年々困難に
精密位置決め技術は半導体製造装置を頂点とした
なってきている。
精密機械産業を支える基盤技術の一つであるが，
精密工学会超精密位置決め専門委員会1）は 51 社
精密な運動だけではなく高速化つまり単位時間当
の法人会員および 43 名の個人委員（2014.4 現在）
たりの処理能力（スループット）向上の要求が厳
からなり，超精密工作機械や半導体関連の超精密
しい今日では重要な技術となっている。
位置決め技術の情報交換会を年 5 回行っている。
図 1 は一般的な位置決め装置の構成を表してい
さらに 1986 年以来 4 年ごとに「超精密位置決め
る。リニアボールガイドや静圧空気案内などの案
アンケート」を実施し，位置決め技術の現状と変
内要素でガイドされた位置決め対象物であるテー
遷，また現時点と将来的に発生する具体的な問題
ブルを，モータなどのアクチュエータで運動方向
点などについて調査・分析を行ってきた2）～6）。ア
に駆動する。図 1 ではテーブルの変位をセンサに
ンケートの対象装置は，機械要素全般から測定機，
よって計測し，アクチュエータへフィードバック
半導体検査・製造装置，超精密加工機，工作機械
して目標値からの偏差が最小となるように位置決
などから組立て調整装置・ロボットや情報機器関
連装置まで幅広い領域にわたっており，本誌読者
外乱
（熱・室温変動）
運動伝達要素
アクチュ
エータ
が位置決め装置を設計する際の重要な参考資料と
なると思われる。本稿では主に 2010 年に実施さ
制御コントローラ
運動の方向
テーブル・
位置決めの対象
内乱
（振動）
位置センサ
れた第 7 回アンケート結果7），8）に基づき，位置決
め技術トレンドについて解説する。
回答者が関心を持っている装置
内乱（熱）
外乱（振動）
構造体
案内要素
図 1　位置決め装置の構成
14
2010 年調査時の回答者は位置決め専門委員会
委員のほか，生産自動化専門委員会委員，工作機
械関連協会会員などであり，所属は企業技術者約
79％，大学・高専など約 15％，公的研究機関約 4
機　械　設　計