2016 Fiscal Year Research-status Report
自動調整機構を有する空気ばねを用いた精密防振機構の開発
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16K06148
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| Research Institution | Saitama University |
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Principal Investigator |
山本 浩 埼玉大学, 理工学研究科, 教授 (20220494)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
成川 輝真 埼玉大学, 理工学研究科, 准教授 (50424205)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 防振機構 / 空気ばね / ばね定数 / 減衰係数 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
(1)その減衰特性が振動振幅に依存せず一定となるために微小振動の制振にも有用である，研究代表者が提案したスリット絞りを有する空気ばねを四隅に配置した防振機構について，設置基礎が鉛直方向に振動する場合に支持物体に生じる並進及び回転振動の伝達特性を数値計算により明らかにし，共振倍率あるいは不規則外乱応答を最小化する観点での多自由度防振機構の最適設計法を明らかにするとともに，防振機構を試作し振動特性を測定することにより，数値計算と提案する最適設計指針の妥当性を検証した．
(2)空気ばね単体のばね定数および減衰係数を調整する機構を実現するための第一ステップとして，コイルばねおよび磁気ダンパにより系の剛性および減衰を実現する動吸振器を対象として，リンク機構による剛性および減衰調整機構を提案し，実験機を設計製作しその特性を明らかにすることにより提案した機構の有効性を明らかにした．そして得られた知見を参考にして，空気ばねのばね定数および減衰係数を調整する機構の構造の検討を進めた．
(3)ばね定数および減衰係数を調整する系の，系の特性から得られる制御入力に相当する定常状態の空気ばねの内圧と，積載荷重の大きさおよび重心位置の関係を理論的に明らかにすることにより，空気ばね特性制御系の入力と出力の関係を明らかにした．
(4)積載荷重の大きさおよび重心位置の変動が振動伝達特性に及ぼす影響を数値計算により明らかにすることを通じて，防振特性を最適にする空気ばねのばね定数および減衰係数と，積載荷重の状態との関係を明らかにした．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
(1)防振機構の最適設計法の提示については，共振倍率あるいは不規則外乱応答を最小化する観点での最適設計法を明らかにし，試作機による特性測定によりその有効性を検証することが出来たことから，計画通りに進捗していると判断できる．
(2)ばね定数および減衰係数の調整機構の基本構造の検討については，まずはじめにコイルばねと磁気ダンパにより系の剛性および減衰を実現する，動吸振器の剛性および減衰の特性定数を調整しうるリンク機構を提案しその有効性を検証でき，これらは空気ばねの特性調整に応用できることから，概ね計画通りに進捗していると判断できる．
(3)積載荷重変化の検知方法の検討については，当初計画で検討項目としてあげていた積載荷重の大きさに加え積載荷重の重心位置をも含めて，荷重状態と定常状態の空気ばねの内圧の関係を見出すことができたことから，計画を超えて進捗していると判断できる．
(4)積載荷重と最適なばね定数および減衰係数の関係と制御系設計については，(3)と同様に積載荷重の大きさのみならず重心位置についても検討項目として加え，防振特性を最適化するばね定数および減衰係数の関係については数値解析により明らかにすることが出来たことから，計画を超えて進捗していると判断できるが，制御系の設計までは終了したものの機構の設計製作および特性評価には至らなかった点は，計画に比べ遅延していると判断せざるを得ない．
以上の各項目についての自己評価結果より，一部項目で計画に比べ遅延しているものの，計画を超えて進捗している項目も複数あることから，概ね順調に進展していると判断できる．
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| Strategy for Future Research Activity |
当初計画に比べ，複数の空気ばねを用いた防振機構そのものの特性解析については，積載荷重状態の影響について詳細に行うことができたが，一方では空気ばねの特性調整機構の試作および特性評価については十分に進めることが出来なかった．今後は調整機構を有する空気ばね単体の試作評価を急ぎ，さらに複数の空気ばねそれぞれの特性を調整することにより防振機構の特性を最適化するアルゴリズムの開発とその妥当性の検証を進める．
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| Causes of Carryover |
当初計画では平成28年度に制御系を設計し，調整機構を有する空気ばね１セットを試作する予定であったが，制御系設計に時間がかかり，調整機構を有する空気ばねの試作に至らなかったことから，結果として空気ばねの状態測定用圧力センサやDSP(Digital Signal Processor:制御系への適用などを目的とした高速デジタル信号処理装置)などの購入に至らず，28年度の当初支出額を次年度使用額とした．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
平成29年度は，当初平成28年度に購入予定だった圧力センサやDSPなどを購入し，調整機構を有する空気ばねを試作し，特性評価を進める．
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Research Products
(1 results)
