2021 Fiscal Year Annual Research Report
摩擦振動を誘発する電動工具に対する手腕振動低減化技術の開発
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19K04275
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| Research Institution | University of Miyazaki |
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Principal Investigator |
盆子原 康博 宮崎大学, 工学部, 准教授 (10294886)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
近藤 孝広 九州大学, 工学研究院, 教授 (80136522) [Withdrawn]
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 自励振動 / 乾性摩擦 / 振動制御 / 動吸振器 / 安定判別 / 接触回転系 / 手腕振動障害 / 日振動ばく露量 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，グラインダーやサンダーといった摩擦に起因する振動が発生する電動工具を対象として，工具に生じる振動の発生メカニズムの解明を行うとともに，新しい手腕振動低減化技術を開発することを目的とする．本年度は，主に電動サンダーを対象として，装置の把持部に発生する振動の発生原因について実験的に調べるととるとともに，解析モデルの構築および動吸振器による振動抑制効果の検証を行った．
まず，電動サンダーで木材を研磨する際に把持部に生じる振動を測定し分析した．その結果，手腕振動の発生要因はグラインダーと同様に主に3種類あることを確認した．それぞれ，ディスクの不釣り合いによる振れ回り振動，モータの特性に起因した振動，および被削材と旋回板間に働く摩擦力に起因した振動である．この中で，摩擦振動は日振動ばく露量を増大する大きな原因となっていた．
摩擦振動の特徴は，グラインダーの場合とは増大する振動数帯域が異なっていたものの，乾性摩擦に起因した自励振動である可能性が高い．そこで，グラインダーと同様に動吸振器による振動抑制効果について検証を行った．まず，乾性摩擦の影響を考慮した解析モデルの構築を試みた．その結果，振動が増大する振動数帯域が異なり，現象を定量的に再現することはできなかったものの，動吸振器により乾性摩擦を抑制できることは確認できた．次に，実際にサンダーに動吸振器を設置して手腕振動測定実験を行った．その結果，動吸振器の固有振動数を特定の範囲に設定することで，摩擦力の作用しない空転時と同程度まで振動を抑制することができた．ただし，動吸振器の固有振動数と振動抑制効果が高かった振動数帯域には大きな乖離があった．この原因についてはまだ解明できておらず，現象を再現できる解析モデルを構築して詳しく検証する必要がある．
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