2019 Fiscal Year Research-status Report
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19K04285
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| Research Institution | Tokuyama College of Technology |
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Principal Investigator |
鈴木 厚行 徳山工業高等専門学校, 機械電気工学科, 准教授 (40450142)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 超音波振動 / 衝撃軽減 / 衝撃吸 / 高張力鋼板 / 樹脂 / Blaha効果 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
令和元年度は超音波振動を用いた物体軟化装置として、２種類の超音波衝撃軽減装置と１種類の超音波プレス加工機を試作あるいは改良して以下の研究を行った。
1つ目の超音波衝撃軽減装置は超音波で樹脂を溶かして衝撃を軽減するタイプである。従来のものより小型化した直径40 mmのボルト締めランジュバン型振動子（BLT）を用いて，熱溶融型接着剤やポリプロピレン丸棒など合計4種類の樹脂に超音波を印加し，衝撃軽減特性について検討した。小型化した超音波振動子で超音波を印加した場合、今回測定を行った樹脂全てが衝撃の軽減をすることが確認できた。
2つ目の超音波衝撃軽減装置は超音波で高張力鋼板の変形抵抗を低減して衝撃を軽減するタイプである。従来、超音波印加時に頭部損傷値（HIC）を測定するための加速度センサーに超音波に起因するノイズが入り、正確に測ることができなかったが、本研究では超音波振動が加速度センサーに到達しにくいように土台を分離した。その結果、超音波を印加した場合にHICが下がる現象を確認することができた。
続いて超音波を適用したプレス加工機を試作し，広い面積のプレス加工への応用を試み，超音波振動の印加方法などを探った。実験装置の振動特性や試料の変形特性等について検討した。幅広の変形試料を用いた場合にはほとんど超音波の効果は見られなかったが，短冊状変形試料を用いた場合には僅かながら超音波の効果が見られた。また、金型の振動分布を測定してところ、さまざまな場所に振動が伝搬し、変形に寄与する部分の振動をあまり大きくすることができていないことが分かった。
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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
各種装置の基礎となる実験装置は試作または改良できた。また、動作チェックや調整が終わり、実験データも多くはないが取れた。
1つ目の超音波衝撃軽減装置（樹脂による衝撃軽減）に関する実験では、超音波振動子の小型化に伴い、実験装置の設計・試作に時間が掛かった。超音波振動子を構成するホーンなど、設計のみ行い、まだ試作できていないもののある。実験データは取得できた。過去にも測定したことがある熱溶融型接着剤が今回も一番良好な衝撃吸収性を示した。更に良好な材質で実験したい。
2つ目の超音波衝撃軽減装置（HIC測定）に関する実験では、実験を初めたころは超音波による振動が大きなノイズとなって測定できずに、悩まされたが、単純に落下用のダミーヘッドを落下させる装置の土台と超音波を印加する装置の土台を分断することで解決した。まだ完成はしていないが、新しく超音波振動子の設計も見直した。実験データも僅かながら取得できた。
超音波プレス加工機に関する実験では、金型の設計・製作に苦心したが、実験を行うことができた。明確な超音波の成果も得られなかった。変形させる試料の幅を狭くするなど、限定した条件では超音波の効果が確認できた。
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| Strategy for Future Research Activity |
各種装置の基礎となる実験装置は概ねでき、超音波を印加して効果を確かめる実験が進められる状況にある。場所に限定される実験が多く、人員が必要な実験もあることから、今後は新型コロナウイルスの感染拡大防止のため研究室に人が集まって作業するのは困難な状況が続くかもしれず、どの程度まで実験を進められるか不安がある。しかし、自宅等でも進められる内容もあるため、まずは設計やデータのまとめなどを進める予定である。
1つ目の超音波衝撃軽減装置（樹脂による衝撃軽減）に関する実験では、速くて強い衝撃に対してはゴムのように変形する衝撃吸収ナイロン・衝撃吸収素材であるαGEL・ABS樹脂などに超音波振動を印加し、軟化特性を測定したい。
2つ目の超音波衝撃軽減装置（HIC測定）に関する実験では、超音波振動子と被変形物との接続方法を複数パターン変えたときに伝播する振動の振幅を測定し、最も効率よく振動が伝播する接続方法を探りたい。
超音波プレス加工機に関する実験では、十分な大きさの超音波振動は得られていないようであり，今後はBLTの共振周波数で駆動できるように調整し，超音波振動のエネルギが金型部で分散しないような工夫をしたい。
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| Causes of Carryover |
該当額（9000円）で購入できる物品のうち、急いで購入すべき物品が無く、次年度に繰り越した方が有効に活用できると考えたため。変形させる試料などに使用したい。
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Research Products
(1 results)
