| Project/Area Number |
23K03742
|
|---|
| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
|
| Allocation Type | Multi-year Fund |
|---|
| Section | 一般 |
|---|
| Review Section |
Basic Section 20010:Mechanics and mechatronics-related
|
|---|
| Research Institution | Kanazawa University |
|---|
Principal Investigator |
関 啓明 金沢大学, フロンティア工学系, 教授 (20270887)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
辻 徳生 金沢大学, フロンティア工学系, 准教授 (30403588)
平光 立拓 金沢大学, フロンティア工学系, 助教 (70845536)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2023-04-01 – 2027-03-31
|
| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
|
| Budget Amount *help |
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2026: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2025: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
|
|---|
| Keywords | 箔 / 静電吸着 / 静電気 / ハンドリング / 帯電 / 自動化 / 箔移し作業 |
|---|
| Outline of Research at the Start |
伝統産業の金箔製造でも自動化が求められている。その際、箔を取り出して移動させるハンドリング技術が要である。箔は厚さ0.1μｍと非常に薄く、破れやすく、皺がよりやすく、静電気でくっつきやすく、極めて扱いにくい。本研究では、あえて静電気を使って箔を着脱する方法を試みる。通常の静電吸着や静電浮上の対象は、薄板のように形状が変化しないとみなせる。大変形をする薄い箔を対象とするものは皆無である。このような変形する箔に対して、多数の電極とセンサでギャップを制御して静電浮上させる方法と、箔を傷つけないような柔軟で細い糸で静電吸着する方法を試す。また、それらを応用して「箔移し作業」の自動化装置を開発する。
|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、大変形をする非常に薄い箔を静電気をつかって安定にハンドリングする技術を確立することである。これまでの研究で、非接触で静電浮上させる方法と糸に高電圧をかけて着脱する方法を試み、後者については、高電圧をかけたループ状の糸で箔が吸着でき、高電圧を切ると離れることが確かめられた。また、太いポリエステル糸が吸着力が大きいことや、ループ形状の効果などが分かった。
本年度は、これまでの過程で、湿度の影響が大きいことが見いだされ、そもそもなぜ糸で静電吸着でき、簡単に分離できるかについて、原理の解明を実験的に進めた。糸の帯電については、垂らした糸に箔の小片を近づけておき、糸の上端に高電圧をかけた後の箔小片の動きをカメラで撮影した。その結果、端から順に数秒の時間をかけて帯電していく様子が確認できた。また、湿度が増えると帯電が速くなることも分かった。重ねて、振動型表面電位測定器で糸の電位の測定を行った。本来は糸のような細い対象の電位を測るものではないが、他に計測手法がない。高電圧をかけてから糸の各位置で電位が上昇する様子や、逆に、高電圧を切ってから電位が下降する様子が測定できた。これらの結果からも、湿度が大きいほど電位の応答が速いことが分かった。さらには、何個かのループ形状の糸を取り付けた電極で、箔を吸着し分離する実験も行った。特に、箔を離す時間を測ったところ、同様の湿度の影響が見られた。これらの実験を、糸の種類なども変えながら行った結果、総じて、電極から糸の内部や表面の水分を伝って電荷が移動してくること、電極の高電圧を切れば、糸に帯電した電荷が同様に電極や空気中に逃げていくことが推察された。これらを踏まえて、糸を濡らしたり帯電防止剤をかけたりするなど少々特殊な実験も行ったところ、ほとんど時間遅れなく糸が帯電することが分かった。このように実験的には原理がある程度解明できたと言える。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
初年度の成果の中で、糸で箔を静電吸着する方法の見通しを得たが、あわせて、湿度に大きく影響されることが見いだされた。これは、この研究の目指す箔のハンドリング技術の実用化に大きな問題となってくる。また、学術的には、糸による箔の静電吸着・分離の原理を明らかにすることが重要である。そこで、２年目となる本年度は、なぜ糸で箔を吸着でき、容易に分離もでき、さらには、湿度の影響を受けやすいのかについて、実験的にそれらの原理の解明を試みた。様々な実験を行った結果、研究実績に示したように、糸の帯電の挙動をある程度明らかにすることができ、湿度の影響に関する知見も得られたことから、本年度の目標はおおむね達成されたと考えている。
|
| Strategy for Future Research Activity |
糸で箔を静電吸着する方法について、なぜ糸で箔を吸着でき、容易に分離もでき、さらには、湿度の影響を受けやすいのかについて、実験的にそれらの原理がおおむね解明されたため、研究としては次第に、実用的な箔のハンドリング技術を確立する方向へ進めていく。その中で湿度の影響をできるだけ排除することが重要となる。極端ではあるが、糸を濡らしたり帯電防止剤をかけたりするとよいという一例が見いだされている。これらをヒントに湿度の影響の少ない静電吸着・分離の方法の検討や実験を行う。それらがある程度確立すれば、改めて、電極に取り付ける糸の最適な形状や電極の最適な配置などを見出したうえで、周辺技術の検討も含め、箔の「箔移し作業」の自動化装置の試作へと研究開発を進めていく。
|
