2021 Fiscal Year Annual Research Report
歯車表面へのin-situセンサシステムの印刷によるスマートギヤの実現
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19H00742
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| Research Institution | Kyoto Institute of Technology |
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Principal Investigator |
森脇 一郎 京都工芸繊維大学, 機械工学系, 教授 (20157936)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
射場 大輔 京都工芸繊維大学, 機械工学系, 教授 (10402984)
増田 新 京都工芸繊維大学, 機械工学系, 教授 (90252543)
飯塚 高志 京都工芸繊維大学, 機械工学系, 准教授 (60335312)
三浦 奈々子 京都工芸繊維大学, 機械工学系, 助教 (80735340)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 損傷検知 / スマートギヤ / 導電性インク / 印刷センサ / 樹脂歯車 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，歯車の稼働状態をin-situ（本来の場所）で測定できる「スマートギアシステム」の開発を目的としている．スマートギヤとは導電性インクで印刷されたセンサ回路とアンテナ機能が歯車表面に実装され，センサから得られたひずみや振動などの情報を高速運転中に外部の受信システムによって非接触でモニタリングできるものである．
前年度までに，き裂検知センサとオープンスパイラルアンテナを組み合わせたシステムを，モジュールが1.0mmで歯数が48の歯車に対して印刷し，ネットワークアナライザに接続した観測用アンテナによってワイヤレスで歯車側センサの状態がモニタリング可能なシステムを提案してきた．また，提案するスマートギヤシステムで計測した周波数応答（リターンロス）からシステムの複数のパラメータを遺伝的アルゴリズムによって同定する手法の開発に取り組み，歯車側のセンサ・アンテナに関連したパラメータを非接触で把握するための技術開発を行なった．
令和3年度は，歯車の運転試験中にスマートギヤシステムによるモニタリングを行うための準備として，スマートギヤのアンテナと観測用アンテナとの距離及び回転位相が，両アンテナ間の磁界結合に与える影響を詳細に調査した．そして，歯車運転試験機にシステムを設置する際に，周辺に存在する金属部品がリターンロス形状に与える影響についても調べた．また，予備実験として実施した実際の運転試験中に測定したスマートギヤシステムのリターンロスは樹脂歯車の温度に大きく影響していることが確認されたことから，温度上昇が両アンテナ間の磁界結合に与える影響についても調べた．さらに，微小な線幅を有するセンサを歯車表面に印刷するために，フォトレジスト技術を利用した回路製作工程の開発を行った．また，金属歯車の表面上に印刷したアンテナの有効性を保証するために磁性シートを利用する方法について検討を行なった．
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| Research Progress Status |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(6 results)
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[Presentation] Effect of temperature on the magnetically coupled return loss of smart gear system2022
Author(s)
T. Inoue, D. Iba, T. T. Mac, S. Mukai, N. Fujita, R. Takahashi, N. Miura, T. Iizuka, A. Masuda, A. Sone, and I. Moriwaki
Organizer
SPIE
Int'l Joint Research
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