2005 Fiscal Year Annual Research Report
多自由度同期振動を用いた高自由度・三次元テクスチャの製作
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15360073
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| Research Institution | Tokyo Metropolitan University |
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Principal Investigator |
諸貫 信行 首都大学東京, システムデザイン学部, 教授 (90166463)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
楊 明 首都大学東京, システムデザイン学部, 助教授 (90240142)
吉村 卓也 首都大学東京, 都市教養学部, 助教授 (50220736)
角田 陽 首都大学東京, システムデザイン学部, 助手 (60224359)
金子 新 首都大学東京, システムデザイン学部, 助手 (30347273)
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| Keywords | 振動加工 / 多軸振動 / テクスチャ / 微細加工 / 超音波 / 脆性材料 / ガラス |
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| Research Abstract |
昨年度までの段階で基本的な原理の確認は行えたものの,加工分解能および精度に問題が残った.そこで今年度は,以下のような高精度化の検討を行った.
1.工具駆動機構の新たな製作
圧電素子5つを組合せた高精度駆動機構を新たに製作した.工具軸方向に1つ,これと直交する方向に2対ずつの4つの圧電素子を配置し,対称性を高めた.計5チャンネルの高電圧(100V)駆動アンプも製作し,最終精度の検証を行った.また,工具の微小化に伴って動作周波数を高めることが期待でき,試作した装置では100Hz程度まで追従することを明らかにした.併せて工具運動の誤差要因となる各種アライメントはクロストークの定量化と補償の検討および,駆動系各部の剛性の影響を明らかにした.
2.工具の高精度化
昨年までは直径100μmの超硬合金製円筒型工具を用いていたが,偏摩耗によって加工特性などが異なってしまい,テクスチャ加工の安定性を欠いていた.そこで今年度は,AFMチップやダイヤモンド工具(先端幅2μm程度)を用いることで高精度化を図った.
3.工作物材料の変更
これまで用いてきたガラスはそのまま構造材料となるものの加工負荷が大きく,工具支持系の変形が無視できないことがわかった.そこでグラファイトやパラフィンといった柔らかい材料を加工対象とした.パラフィンはそのまま構造材料とはできないが,金型への転写を考えると,軽負荷で転写性の良い加工が行える.
4.テクスチャ加工実験の結果
ダイヤモンド工具でパラフィンを加工した結果,ピッチ10μm,振幅5μm,幅1μm,深さ1.7μmの溝形状からなるテクスチャを加工できた.このような溝を平面状に多数並べたテクスチャの製作も試みた.さらに,工具の縦振動もそのまま転写され,溝深さが場所によって異なる三次元テクスチャ形状の加工が行えることも明らかにした.
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