1998 Fiscal Year Annual Research Report
熱補償フィードバック型コンパクトファインポジショナの開発に関する研究
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09650285
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| Research Institution | Tokai University |
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Principal Investigator |
山本 佳男 東海大学, 工学部, 助教授 (20272114)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
江田 弘 茨城大学, 工学部, 教授 (60007995)
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| Keywords | 超磁歪材料 / 位置決めアクチュエータ / ポジショナ / 熱補償制御 / フィードバック制御 / 力検出 / 微動機構 |
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| Research Abstract |
本年度の研究成果は以下の3点に大別される。
(1) 素材(Tb_<0.3>Dy_<0.7>Fe_<1.9>)の安定性の向上を目的にその製造および加工法に改良を加えるとともに,従来の一体型素子に加え,積層型の素子に関する検討を行った。
(2) 試作したポジショナを用いて水平2軸の移動テーブル駆動を行った。
(3) ポジショナの熱膨張対策として構造的な改良を行うため有限要素法を用いて磁気回路の最適化の検討を行った。
(1)においては,ブリッジマン法で作製したインゴットをワイヤーソーを用いてダイシングする際に,材料の特性劣化の少ない加工速度を見極めた。現時点では断面1mm角,長さ20mmの角柱材料を単体で用いているが,バイアス磁界を付加する場合,永久磁石を間に挿入する積層構造を用いることにより構造がさらに簡素化されることがわかった。
(2)については,同じポジショナを2台製作しそれを直交させて小さなテーブルのXY駆動を試みた。水平面内で長方形や円軌道を描かせたりしたところ,ポジショナの非線形性が原因で目的の軌道から多少の偏差を生じたものの,概ね所望の軌道を描かせることができることを確認した。
(3)に関しては,前年度で得られた実際の熱膨張が非常に大きいという知見に基づき,フィードバック制御だけでは熱変形分を補償できないという結論に達し,そこでフィードバック制御を行う前段階での熱膨張対策を検討した。小型という長所を維持するためには水冷,空冷などの冷却対策を施すことが難しいため,ポジショナの構造に工夫を施すことによって見掛け上の熱膨張を相殺する方法を採用することに決定した。本年度は構造設計とともに,超磁歪材料を効率良く駆動することを目的として,有限要素法を用いた磁場解析を行った。様々な条件について評価した結果,駆動効率を損なうことなく構造的な改善が可能であることを確認した。
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[Publications] Eda,Yamamoto,Tomita & Shimizu: "Giant Magnetostriction Composite Material and its Applications to an Actuator" Proceedings of the of European Conference on Composite Materials. 1182-1189 (1998)
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[Publications] Eda,Yamamoto & Shimizu: "Applications of Giant Magnetostriction Composite Materials in Actuators and Sensors" Proceedings of International Conference on Composite Engineering 5. 1615-1616 (1998)
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[Publications] 江田 弘,山本 佳男: "超磁歪アクチュエータ・センサ" 計測自動制御学会誌「計測と制御」. 38・3掲載予定. (1999)
