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2008 Fiscal Year Annual Research Report

超精密モーションコントロールに用いるエネルギー環流駆動方式の弾性表面波モータ

Research Project

Project/Area Number 16078204
Research InstitutionTokyo Institute of Technology

Principal Investigator

黒澤 実  Tokyo Institute of Technology, 大学院・総合理工学研究科, 准教授 (70170090)

Keywordsアクチュエータ / 超音波モータ / 圧電 / 弾性表表面波 / MEMS / マイクロアクチュエータ / 超音波 / レイリー波
Research Abstract

制御用DSPボードと高分解能リニアスケール(分解能34pm)を用いた実験システムを新た作製し, 速度制御および位置決め制御について検討を行った。この制御システムの構築には, これまでに作成した弾性表面波モータのプラントモデルにより線形化プラントとして扱えるようにし, PID制御により制御アクチュエータとしてその性能をテストした。制御性を検討した結果, 低速度域での制御性に問題があるため, バースト駆動の持続時間を変化させることで, 低速駆動の実現を図った。位置決めと速度制御に関しての制御手法に関しまとめた。また, リニアスケールの分解能をさらに拡張するために, 独自のディジタル信号処理方式を用いた, 復調器を研究開発し, FPGAを用いた実装を行い, 制御システムに組み込めるように, 速度応答性と高分解能を両立させたシステムを別途開発した。
また, より性能を向上させるために, 摩擦駆動の物理モデルシミュレーションソフトに改良を加え, 動作状況の検討を進めた。より実際の動作状況に合わせるため, 突起の配列を考慮した計算アルゴリズムを導入した。また, 突起での機械出力への変換と, 摩擦による損失の割合を負荷特性ととも計算したところ, 摩擦による駆動力変換効率が最大で60%に達することが見積もられた。現在のスライダ突起配列の状態で, 高い摩擦駆動効率が実現できていることが推測された、さらに, 負荷が大きく速度が低い領域, すなわちモータの始動時には大きな摩擦ロスが起きている様子がわかり, 始動/停止時の駆動状態が摩耗対策から重要であることが示された。

  • Research Products

    (19 results)

All 2009 2008 Other

All Journal Article (7 results) (of which Peer Reviewed: 7 results) Presentation (10 results) Book (1 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Friction Drive Simulation of Surface Acoustic Wave Motor Characteristics Based on Contact Mechanics2008

    • Author(s)
      M. K. Kurosawa and T. Shigematsu
    • Journal Title

      Jpn. J. Appl. Phys 47

      Pages: 4287-4291

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Friction Drive of an SAW motor Part I : Measurements2008

    • Author(s)
      T. Shigematsu and M. K. Kurosawa
    • Journal Title

      IEEE Trans. Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control 55

      Pages: 2005-2015

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Friction Drive of an SAW motor Part II : Analyses2008

    • Author(s)
      T. Shigematsu and M. K. Kurosawa
    • Journal Title

      IEEE Trans. Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control 55

      Pages: 2016-2024

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Friction Drive of an SAW motor Part III : Modeling2008

    • Author(s)
      T. Shigematsu and M. K. Kurosawa
    • Journal Title

      IEEE Trans. Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control 55

      Pages: 2266-2276

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Friction Drive of an SAW motor Part IV : Physics of Contact2008

    • Author(s)
      T. Shigematsu and M. K. Kurosawa
    • Journal Title

      IEEE Trans. Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control 55

      Pages: 2277-2287

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Friction Drive of an SAW motor Part V : Design Criteria2008

    • Author(s)
      T. Shigematsu and M. K. Kurosawa
    • Journal Title

      IEEE Trans. Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control 55

      Pages: 2288-2297

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 弾性表面波モータの電力密度と機械出力2008

    • Author(s)
      黒澤実
    • Journal Title

      日本機械学会誌 111

      Pages: 424-427

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 小型弾性表面波モータにおける駆動特性評価2009

    • Author(s)
      山盛憲一, 黒澤実
    • Organizer
      日本音響学会春季研究発表会
    • Place of Presentation
      東京・東京工業大学
    • Year and Date
      20090317-19
  • [Presentation] 定在波を用いた弾性表面波モータの微小駆動の検討2009

    • Author(s)
      岡野雅樹, 黒澤実
    • Organizer
      日本音響学会春季研究発表会
    • Place of Presentation
      東京・東京工業大学
    • Year and Date
      20090317-19
  • [Presentation] Low Speed Control of Surface Acoustic Wave Motor2009

    • Author(s)
      M. Okano and M. K. Kurosawa
    • Organizer
      Int. Congr. on Ultrasonics 2009
    • Place of Presentation
      Santiago, Chile
    • Year and Date
      20090111-17
  • [Presentation] 弾性接触モデルによる弾性表面波モータの摩擦駆動解析2008

    • Author(s)
      黒澤実, 重松隆史
    • Organizer
      超音波研究会
    • Place of Presentation
      仙台・東北大学
    • Year and Date
      20080925-26
  • [Presentation] 平面スライダを用いた弾性表面波モータに関する研究2008

    • Author(s)
      坂野広樹, 黒澤実, 重松隆史
    • Organizer
      日本音響学会秋季研究発表会
    • Place of Presentation
      福岡・九州大学
    • Year and Date
      20080910-12
  • [Presentation] 駆動周波数100MHzの小型弾性表面波モータにおける駆動特性評価2008

    • Author(s)
      山盛憲一, 黒澤実, 重松隆史
    • Organizer
      日本音響学会秋季研究発表会
    • Place of Presentation
      福岡・九州大学
    • Year and Date
      20080910-12
  • [Presentation] Surface Acoustic Wave Motor with Flat Plane Slider2008

    • Author(s)
      K. Sakano, M.K. Kurosawa, and T. Shigematsu
    • Organizer
      MHS 2008
    • Place of Presentation
      Nagoya, Japan
    • Year and Date
      20080629-0704
  • [Presentation] Model Based Position Control of Surface Acoustic Wave Motor2008

    • Author(s)
      M. Okano and M. K. Kurosawa
    • Organizer
      11th Int. Conf. on New Actuators, Actuator 08
    • Place of Presentation
      Bremen, Germany
    • Year and Date
      20080609-11
  • [Presentation] Friction Drive Simulation of a SAW Motor with Slider Surface Texture Variation2008

    • Author(s)
      M. K. Kurosawa and T. Shigematsu
    • Organizer
      3rd Int. Conf., Smart Materials, Structures and Systems
    • Place of Presentation
      Acireale, Sicily, Italy
    • Year and Date
      20080608-13
  • [Presentation] 弾性表面波モータの動的特性のモデル化2008

    • Author(s)
      黒澤実, 岡野雅樹
    • Organizer
      超音波研究会
    • Place of Presentation
      横浜・東京工業大学
    • Year and Date
      2008-12-09
  • [Book] 実用精密位置決め技術事典(分担) : (社)精密工学会超精密位置決め専門委員会2008

    • Author(s)
      黒澤実
    • Total Pages
      754
    • Publisher
      (株)産業技術サービスセンター
  • [Remarks]

    • URL

      http://www.kurosawa.ip.titech.ac.jp

URL: 

Published: 2010-06-11   Modified: 2016-04-21  

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