2020 Fiscal Year Research-status Report
Create micro patterned texture on three dimensional curved surface by ultrasonic milling
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18K03889
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| Research Institution | Ichinoseki National College of Technology |
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Principal Investigator |
原 圭祐 一関工業高等専門学校, その他部局等, 准教授 (30515812)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | トライボロジー / 自由曲面 / 規則テクスチャ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
2020年度は，3次元曲面のトライボロジー特性を評価するシステムの開発を行った．本装置は，3軸の直動機構と2軸の回転機構を有し，摩擦ピン(SUS304など)を測定物に対して法線方向に押し当て，垂直荷重を与えた状態で摺動させて，接線方向に作用する摩擦力をロードセルで測定するものである．装置そのものは2019年度に設計，部品を製作，組立済みであったが，今年度は本装置を動作させるためのステッピングモータの選定，実装と，LabVIEWおよびNI DAQを用いた制御システムの構築，プログラムの製作および動作試験までを行った．動作試験の結果，設定された軌跡通りの運動ができることを確認した．しかし，直動軸の移動速度が高まると，スティックスリップ現象による振動を起こすことが確認された．これは，直動ステージ上に搭載された機構類の質量が大きいため，慣性力により振動を起こしたものと考えている．そのため，搭載物の軽量化(鋼製→アルミ製への部品変更)，構造変更による搭載物の分散などを行い，振動を減少させる対策が必要となる．また，垂直方向に動作する直動軸は，搭載物の重量により，駆動ねじが回転，落下する現象が見られた．そのため，電源断の状態でも装置の位置を保持できるよう，ブレーキ機構付きのステッピングモータに更新する必要があると考えている．
超音波スピンドルを搭載した，3次元形状を加工するミーリング加工機については，装置の組立，単純な1軸駆動による加工の確認までを完了している．今後は，同時3軸駆動による加工プログラムの構築を行い，曲面形状の加工試験を行う予定である．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
4: Progress in research has been delayed.
Reason
2020年度は，新型コロナウィルス感染症流行拡大の恐れの観点から，本校では前期中に完全オンライン授業の実施に入った．その関係で，オンライン授業の対応に，実施者のリソースが割かれたこと，研究実施協力者となる，研究室学生が登校できず，マンパワーが不足したため，研究が思うように進行できなかった．そのため，当初2020年度で終了予定であった本研究課題を1年延長し，2021年度のリカバリーを目指すこととした．
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度は，主に，(1)3次元曲面のトライボロジー特性評価装置の改良，(2)3次元曲面のテクスチャ加工装置の動作システム構築 の2点の研究開発を行う．(1)は，2020年度に構築したシステムで見つかった問題点を修正し，装置の軽量化ならびに構造変更設計を行う．すでにアイディアは完成しており，実際の部品製作などを進め，組立試験に供する予定である．(2)の加工装置は，2019年度までに構築した横型超音波ミーリング装置の動作プログラムと電装系のリニューアルを行う．すでに調達したモーションコントロールボードを用い，NC Gコードベースのプログラムが動作できるようにシステムを構築する．(2)が完成したら，実際の3次元自由曲面のテクスチャ加工を行い，テクスチャ面の観察・評価を行う．また，(1)で構築した試験装置にて，摩擦摺動試験を実施，超音波ミーリング加工により加工された面の摩擦減少効果について最終検証を行いたい．
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| Causes of Carryover |
コロナ禍により，オンライン授業対応など，研究者の業務が増えたこと，研究室所属学生が半年間不在となったことから，やむなく研究の進行に遅れが生じた．そのため，研究期間を延長させていただくこととし，2021年度に改めて研究に必要となる制御器類，工具類を購入することとさせていただきたく，次年度使用額が生じた．進展状況によっては，バイアウトなどを活用させていただくことも検討している．
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