2016 Fiscal Year Annual Research Report
Study on shape stabilization and conveyance technology for traveling extremely thin flexible steel plate with maglev
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15K18010
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| Research Institution | Tokai University |
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Principal Investigator |
成田 正敬 東海大学, 工学部, 助教 (90733717)
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2015-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 磁気浮上 / メカトロニクス / 振動工学 / 極薄鋼板 / 電磁界解析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
磁気浮上技術の特長は物体を非接触に3次元空間上に固定・移動できる点である。鋼板の製造ラインで問題となっているローラとの接触による表面品質の劣化は磁気浮上による非接触支持・搬送により解決できる。しかし需要が急増している薄く強い鋼材は浮上中に複雑なモード形状の振動が発生し、鋼板の浮上制御は困難となる。そこで「布の両端を引っ張るように」水平方向から鋼板のエッジ部を把持することで極薄の柔軟鋼板の非接触支持・搬送を行う手法を提案する。本研究計画は浮上搬送中の柔軟鋼板の挙動の解明と非接触支持・搬送を実現させることを目的とし、柔軟鋼板の磁気浮上技術の基礎研究から実機へ応用までの一貫した研究基盤の確立を目指した。以下に本研究計画で得られた成果を列記する。
１．柔軟鋼板エッジ部に対する電磁吸引力印加時の理論モデルの構築と柔軟鋼板の動的挙動の解明：磁場解析ソフトを用いて移動するエッジ部の境界条件を明らかにし、鋼板のエッジ部に発生する水平方向の張力と支持力を得ることができた。さらに電磁石の個数や間隔を変更して解析を行い、システムの安定性を高める設計指針を明らかにした。
２. エッジ部非接触支持による磁気浮上・搬送装置の設計・製作：エッジ部の変位検出用レーザセンサ、電磁石、リニアモータを使用して鋼板を非接触に支持搬送できる実験装置を製作した。
３．浮上・搬送実験の実施：板厚0.24mm, 0.3mmの鋼板を用いて支持実験を行い、水平方向の磁場のみで鋼板を非接触支持可能であることを実験的に示した。また搬送実験を行い、鋼板の振動を測定して挙動解析の結果と比較検討を行った。さらにロバストな制御理論であるスライディングモードを適用して浮上安定性が向上することが得られた。
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