変位拡大てこ機構の弾性変形と加工誤差が位置決め用平行ばねの変位特性に及ぼす影響

1993 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 05650153
• Research Institution: Tokyo National College of Technology
• Principal Investigator: 吉村 靖夫 東京工業高等専門学校, 機械工学科, 教授 (20042682)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 黒崎 茂 東京工業高等専門学校, 機械工学科, 教授 (70042710) ; 大塚 二郎 静岡理工科大学, 工学部・機械工学科, 教授 (30016787)
• Keywords: 拡大率 / 拡大効率 / 平行ばね / てこ / PZT / 変位誤差 / 位置決め

Research Abstract

1.機構の設計
吉村・黒崎で基本設計を行った。主要項目としては、拡大てこ比2、5,10の3種類、ヒンジの寸法2mm(長さ)×0.5mm(板厚)×8mm(幅)と設定した。材質はアルミニウムを用いる
2.試作
本校実習工場所有のワイヤカッタを用いて、機構要素の試作を行った。要素の主要外形寸法は100mm(高さ)×80mm(幅)×8mm(板厚)で、合計12枚の試料を作成した、変化条件は、拡大てこを支持する弾性ヒンジの板厚t0=0.5に対して、(DELTAt)/(to)=0、±0.1,±2の寸法誤差を有するものとし、各3種類のてこ比に対応して製作した
3.解析
理論解析、FEM解析、実験解析を行って、それぞれの結果を対比させた。誤差が大きいが、板厚の加工寸法誤差DELTAt/toの50%が、平行ばねの変位誤差に寄与するという結果が得られ、ほゞ3つの解析結果が一致した。
4.変位拡大率について
理想のてこによる拡大率はてこ比b/aに等しい。しかし実際の拡大率はこれよりはるかに小さい値となる即ち所望の拡大率は得られず、機構によっては拡大効率は20%程度(てこ比10の時)にまで落ちこむ事が、理論、実験、FEM解析により明らかにされた

Research Products

• [Publications] 吉村靖夫: "精密位置決め用平行ばね機構の変位特性(第2報)" 精密工学会1993年度春季大会講演論文集No.1. P.367-P.368 (1993)
• [Publications] 吉村靖夫: "精密位置決め用平行ばね機構の変位特性(非対称変位縮小てこ)" 日本設計工学会平成5年度春季研究発表会講演論文集. P.37-P.38 (1993)
• [Publications] 吉村靖夫: "精密位置決め用平行ばね機構の変位特性(第3報)" 精密工学会1993年度秋季大会講演論文集. P.779-P.780 (1993)