局所狭隘作業機器への応用可能なマイクロアクチュエータ構造体システムの研究

2004 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16078211
• Research Institution: Okayama University
• Principal Investigator: 神田 岳文 岡山大学, 工学部, 講師 (30346449)
• Keywords: マイクロセンサ / マイクロアクチュエータ / 高分子圧電材料 / ファイバーアクチュエータ / マイクロエンコーダ

Research Abstract

本研究では狭隘箇所での作業用機器への応用を目指し、先端部位で作業用、および狭隘箇所への導入のためのアクチュエータ・センサの研究を行う。本年度は、それぞれについて、検出機構を中心に研究を行った。
1.狭隘箇所への導入のためのアクチュエータ・センサ
当初、水熱合成法による圧電薄膜成膜技術を用い、樹脂材料への圧電体形成による可撓性を維持したデバイスの作成を目指した。しかし、圧電体成膜の基礎となるチタンの成膜時の高温、成膜反応時樹脂が溶解という問題点があり、最終的に十分な結果は得られなかった。
このため、高分子材料と、チタン線上に圧電体を成膜して作成した圧電ファイバーを用いることによる繊維状の機構で、同様に可撓性を維持したデバイスを作成することを試みた。前者については0.3mm幅のパターニングが可能であることを確認した。後者については、最も細いもので直径0.1mmのものを作成し、トランスデューサとしての機能を確認した。来年度についてはこれらを組み合わせたデバイスの作成、およびアクチュエータ機能の実現が課題である。
2.先端部位での微細作業のためのアクチュエータ・センサ
マイクロエンコーダを内蔵したサーボ機能を実現するマイクロアクチュエータを実現するために、マイクロ超音波モータの角度(角速度)検出を目標とした。振動子径0.8mmの超音波モータについて形状の異なるロータを複数作成し、レーザ表面速度計によって計測したところ、40Vp-p印加時に最大4000rpm(起動トルクは0.003mNm)であった。さらに、小型のホール素子とパターニングされた磁気薄膜による検出を検討したものの、現状では軸受けの軸ぶれが大きいこと、ロータと一体となった駆動軸への磁気パターン形成方法が確立しなかったことから、最終的に検出にはいたらなかった。来年度は駆動軸自体の磁化によるパターニング及び検出を行う。