2013 Fiscal Year Research-status Report
ゼロコンプライアンス機構を利用した微小力測定装置の開発
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25630073
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
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| Research Institution | Saitama University |
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Principal Investigator |
水野 毅 埼玉大学, 理工学研究科, 教授 (20134645)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 力学量計測 / 微小力測定 / ゼロコンプライアンアス機構 |
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| Research Abstract |
提案する力測定機構によって，微小力を高感度に測定できることを実証するために，ボイスコイルモータを利用した実験装置を試作して，測定原理の検証及び諸特性を把握する実験を行なった．
（１）微小力測定装置の設計・製作 提案する測定機構は，二つの支持機構を検出点を介して直列に接続した先に力の作用点（プローブ）が設けられている．基本原理の説明では，一つの支持機構をばね定数が負のばね（負のばね），もう一つの支持機構をばね定数が正のばね（正のばね）としていたが，実際には，単純に負のばねを用いると系全体が不安定になってしまうので，少なくとも一つの支持機構は能動形とする必要がある．実用的には，一方の支持機構を能動形とすれば十分であるが，本研究では，様々な条件で実験を行うために，両者を能動形とすた．能動形支持機構のアクチュエータとしては，ボイスコイルモータを用いた．本体は，リン青銅として，ワイヤー放電加工によって設計した形状とした
（２）基本特性の測定とモデル化および制御系設計 各アクチュエータへの入力と変位及び作用点に発生する力との関係を測定することによって，各支持機構の基本的な特性について調べた．つぎに，測定した結果に基づいて，試作した実験装置の数学的なモデルを構築した．そして，導出したモデルに基づいて，作用点に力が働いても作用点が（定常的には）変位しないゼロコンプライアンス特性を実現する制御系を構築した
（３）測定性能の評価 まず，作用点に作用する力をステップ状に増加させていき，そのときの検出点の変位を測定した．つぎに，作用力を減少させていって同様な測定を行う．これらの測定によって，試作した装置の直線性・分解能やヒステリシス誤差などの静特性を把握する．つぎに，圧電素子などを用いて作用点に正弦波状の力を加えて，動特性を取得した．
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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
当初の計画では，アクチュエータとして静電アクチュエータを使用する予定であったが，環境の管理が難しい可能性があったので，ボイスコイルモータを使用した．それ以外は，ほぼ計画どおり遂行することができた．
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| Strategy for Future Research Activity |
案する力測定機構によって，３次元の力測定を行えることを実証するために，前年度に開発した測定機構を複数（３個）組み合わせて３次元力測定装置を構築して，その性能を把握する．
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Research Products
(3 results)
