1998 Fiscal Year Annual Research Report

PWM制御マイクロERバルブとそのマイクロアクチュエータへの応用

Research Project

Project/Area Number	09650262
Research Institution	Yamagata University
Principal Investigator	中野政身山形大学, 工学部, 教授 (40147947)
Keywords	分散系ER流体 / マイクロERバルブ / PWM制御 / マイクロ流動特性 / 流量特性 / マイクロアクチュエータ / PID制御 / 位置サーボ特性
Research Abstract	ER流体は、外部からの電場印加によって粘性を数ミリ秒のオーダーで可逆的に変化できる機能性流体であり,その特徴によりER流体を作動流体とする流体回路では,全く可動部を持たない電極部だけからなるERバルブを用いて流量や圧力を制御することが可能となる.本研究では,分散系ER流体の二次元流路内流れの流速分布やERバルブのマイクロマシンへの応用を考慮した微小すきま流れの流動特性について検討し,さらにPWM制御ERバルブを用いたマイクロアクチュエータのサーボ特性についても実験的に検討している. 圧力流れモードにおける二次元流路内のER流体の流れでは,高速度カメラを用いた可視化によるPIV法により電極間の流速分布を計測し,流路中心部に流速分布が平坦となるプラグ領域の現れるビンガム流体としての挙動を示すことを明らかにしている.また,ビンガム流体モデルを仮定した理論解析結果と比較することにより,ER効果が平均流速の増大に伴い低下するという流速依存性を明らかにしている.微小すきま流れの流動特性では,二枚の平行平板ガラス電極からなるERバルブを試作し,電極間隙0.1mm程度の微小間隙を流れる粒子分散系ER流体のマイクロ流動特性に関して圧力・流量特性や流れの可視化観察に基づいて検討を行い,微小間隙ではER効果が電極間隙に対して強い依存性を示すことを明らかにするとともに,電場強度の増加に伴い流路内に多数の固定クラスターからなる島状の閉塞した領域が現れ川状の流路が形成されることを見出している. さらに,3ポートタイプのERバルブを用いた単一ベローズ型マイクロアクチュエータの位置フィードバック制御では,補償要素としてPID制御則を適用し2つのERバルブへのPWM波のDuty比を偏差に比例して可変する制御方法により,マイクロアクチュエータの制御を適切に行えることを示し,制御則としてPID制御則が有効であること,8Hz程度のバンド幅の周波数特性が実現できることなどを明らかにしている.

Research Products

(13 results)

All Other

All Publications (13 results)

[Publications] 中野政身: "PWM制御ERバルブによって駆動される小型ベローズアクチュエータのサーボ特性" 日本機械学会ロボ・メカ講演会98講演論文集. No.98-4. 2BII2-9(1)-(2) (1998)
[Publications] M.R.Jolly: "Properties and applications of commercial controllable fluids" Proc.of 6th International Conference on New Actuators. 411-416 (1998)
[Publications] 萩野克也: "PWM制御ERバルブによるミニチュアアクチュエータの制御特性" JSME第76期全国大会講演論文集. No.98-3(IV). 208-209 (1998)
[Publications] 中野政身: "分散系ER流体の二次元流路内流れのPIV計測" JSME第76期全国大会講演論文集. No.98-3(III). 267-268 (1998)
[Publications] M.Nakano: "Dynamic viscoelastic properties and chain-like microstructure of ER fluids in oscillatory slit flow" Proc.of 2nd Int.Workshop on Intelligent Fluid and Material Systems. 1-10 (1998)
[Publications] R.Aizawa: "Analysis of hysteresis in flow-curves of an ER fluid containing sulfonated polymer particles" Proc.of 4th Int.Conference on Intelligent Materials(ICIM'98). 118-119 (1998)
[Publications] 萩野克也: "粒子分散系ER流体の微小すきま流れに関する研究" 日本油空圧学会平成10年秋季フルイドパワーシステム講演会講演論文集. 148-150 (1998)
[Publications] M.Nakano: "PWM flow rate control of ER valve and its application to ER actuator control" Proc.of 6th Int.Conference on ER Fluids,MR Suspensions and their Applications. 772-779 (1998)
[Publications] M.Nakano: "Dynamic viscoelasticity in oscillatory slit flow of an ER suspension containing sulfonated polymer particles" Proc.of 6th Int.Conference on ER Fluids,MR Suspensions and their Applications. 232-239 (1998)
[Publications] S.L.Vieira: "Dynamic Viscoelasticity of an ER Fluid in Oscillatory Slit Flow and its ER Micro-structural Mechanism" Proc.of VII Int.Conference and Exhibition on Mobility Technology(SAE Brazil 98). No.SAE982894. 1-11 (1998)
[Publications] M.Nakano: "PWM flow rate control of ER valve and its application to ER actuator control" International Journal of Modern Physics B. Vol.13,No.14 & 15 印刷中. (1999)
[Publications] M.Nakano: "Dynamic viscoelasticity in oscillatory slit flow of an ER suspension containing sulfonated polymer particles" International Journal of Modern Physics B. Vol.13,No.14 & 15 印刷中. (1999)
[Publications] M.Nakano & K.Koyama: "Electro-Rheological Fluids,Magneto-Rheological Suspensions and their Applications" World Scientific Publishing Co.Ltd., 893 (1998)

1998 Fiscal Year Annual Research Report

PWM制御マイクロERバルブとそのマイクロアクチュエータへの応用

Principal Investigator

中野 政身 山形大学, 工学部, 教授 (40147947)

Research Products

[Publications] 中野政身: "PWM制御ERバルブによって駆動される小型ベローズアクチュエータのサーボ特性" 日本機械学会ロボ・メカ講演会98講演論文集. No.98-4. 2BII2-9(1)-(2) (1998)

[Publications] M.R.Jolly: "Properties and applications of commercial controllable fluids" Proc.of 6th International Conference on New Actuators. 411-416 (1998)

[Publications] 萩野克也: "PWM制御ERバルブによるミニチュアアクチュエータの制御特性" JSME第76期全国大会講演論文集. No.98-3(IV). 208-209 (1998)

[Publications] 中野政身: "分散系ER流体の二次元流路内流れのPIV計測" JSME第76期全国大会講演論文集. No.98-3(III). 267-268 (1998)

[Publications] M.Nakano: "Dynamic viscoelastic properties and chain-like microstructure of ER fluids in oscillatory slit flow" Proc.of 2nd Int.Workshop on Intelligent Fluid and Material Systems. 1-10 (1998)

[Publications] R.Aizawa: "Analysis of hysteresis in flow-curves of an ER fluid containing sulfonated polymer particles" Proc.of 4th Int.Conference on Intelligent Materials(ICIM'98). 118-119 (1998)

[Publications] 萩野克也: "粒子分散系ER流体の微小すきま流れに関する研究" 日本油空圧学会平成10年秋季フルイドパワーシステム講演会講演論文集. 148-150 (1998)

[Publications] M.Nakano: "PWM flow rate control of ER valve and its application to ER actuator control" Proc.of 6th Int.Conference on ER Fluids,MR Suspensions and their Applications. 772-779 (1998)

[Publications] M.Nakano: "Dynamic viscoelasticity in oscillatory slit flow of an ER suspension containing sulfonated polymer particles" Proc.of 6th Int.Conference on ER Fluids,MR Suspensions and their Applications. 232-239 (1998)

[Publications] S.L.Vieira: "Dynamic Viscoelasticity of an ER Fluid in Oscillatory Slit Flow and its ER Micro-structural Mechanism" Proc.of VII Int.Conference and Exhibition on Mobility Technology(SAE Brazil 98). No.SAE982894. 1-11 (1998)

[Publications] M.Nakano: "PWM flow rate control of ER valve and its application to ER actuator control" International Journal of Modern Physics B. Vol.13,No.14 & 15 印刷中. (1999)

[Publications] M.Nakano: "Dynamic viscoelasticity in oscillatory slit flow of an ER suspension containing sulfonated polymer particles" International Journal of Modern Physics B. Vol.13,No.14 & 15 印刷中. (1999)

[Publications] M.Nakano & K.Koyama: "Electro-Rheological Fluids,Magneto-Rheological Suspensions and their Applications" World Scientific Publishing Co.Ltd., 893 (1998)

中野政身山形大学, 工学部, 教授 (40147947)