2020 Fiscal Year Research-status Report
Development of welding technology for PI films with complicated shape and applying to pneumatic motor
| Project/Area Number |
19K14874
|
|---|
| Research Institution | Okayama University |
|---|
Principal Investigator |
山口 大介 岡山大学, 自然科学研究科, 助教 (00735657)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
|
| Keywords | 溶着 / アクチュエータ / ポリイミド / 熱間圧空成型 / モータ / 空圧 / 極限環境 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，極限環境下で駆動を行う空圧ステッピングモータの開発を最終目標とし，異分野の研究とされる材料の加工技術の確立から機械要素（アクチュエータ）技術の設計・製作・評価までを一貫して取り組む．昨年度までに駆動源となるポリイミドフィルム製気室を実現し，モータを駆動するのに十分な性能を有していることを確認した．加えて，試験的に空圧モータへ取り付ける事で回転を確認した．一方で，当初計画していたラピッドヒータを用いた溶着装置から，新たにボルトの締結力を利用した溶着方式に溶着方法を変更することを示した．
今年度は，昨年度提案した金型同士のボルト締結を利用した溶着方式について，溶着条件である温度，加熱時間，金型形状を変更して溶着を行う事で試料片を作製し，剥離試験を通して評価することで気室製作に最適な条件を導き出した．これにより，金型以外の容積を小さくすることに成功し，また直接金型内にヒータを内蔵することで短時間での溶着工程を実現した．
次に，製作した気室を空圧モータに取り付け，試作モータの特性を室温において評価した．また回転軸と本体の間に板バネを設ける事によって，モータ駆動時に気室および回転運動を取り出すフィンに予圧が印加可能な構造に改良を行った．特性評価の結果，最大瞬間トルク0.7 mNm，最大平均回転数0.95 rpsと想定よりも低出力であった．この原因として，空気室の運動を回転方向に変換するフィンとロータとの間に生じる滑り，回転軸の軸方向への周期的な振動が挙げられる．これらは，モータの構造自体を大きく変更する必要のある課題であり，今後，新たなモータ構造を試作する．
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
昨年度，当初経過よりも早期にモータ化することに成功していたが，本年度は新型コロナウィルスに関連した制限のため8月まで実験が行えず，その分の進展が遅れた．一方で，研究実績の概要で述べた通り，昨年度末に挙げた課題をおおむね克服し，新しい気室製作方法の評価だけでなく，空圧モータとしての室温における評価まで実施できたことから，研究期間全体としてはおおむね当初予定通りの進捗状況と言える．
|
| Strategy for Future Research Activity |
今年度のモータの特性評価の結果より，変更する必要の課題点の洗い出しが完了した．今後，モータの構造を大きく変更した空圧ステッピングモータの試作を行い，特性評価等を進める．加えて，ボルトの締結力を利用した溶着方法だけでなく，新たに開発を行っている溶着手法を適用するなどして，空気室に対して熱ダメージが残りにくい気室製作方法を検討する．
|
| Causes of Carryover |
本年度は新型コロナウィルスに関連して各種学会等の延期が生じた．そのため，本来であれば学会発表等に利用する旅費，参加費等の分だけ残額が発生しており，次年度の延期された学会等で使用する計画である．
|
