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微小物体輸送におけるトライボロジ特性を考慮したダイナミクスの解明

Research Project

Project/Area Number 18760174
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Dynamics/Control
Research InstitutionSapporo City University

Principal Investigator

三谷 篤史  Sapporo City University, デザイン学部, 講師 (70388148)

Project Period (FY) 2006 – 2007
Project Status Completed (Fiscal Year 2007)
Budget Amount *help
¥3,200,000 (Direct Cost: ¥3,200,000)
Fiscal Year 2007: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2006: ¥2,400,000 (Direct Cost: ¥2,400,000)
Keywordsマイクロパーツフィーダ / トライボロジー / 凝着力 / 対象振動輸送 / 非対称微細加工 / モデル化 / 一方向輸送 / フェムト秒レーザー / 水平対称振動輸送 / のこぎり歯表面 / トライボロジ特性 / ダイナミクス
Research Abstract

前年度に購入したユニバーサル顕微鏡を用いて,フィーダ表面およびマイクロパーツ表面をモデル化した。顕微鏡による撮影画像を,画像解析により断面形状を離散データ化し近似する方法を適用した。ここでは,微小物体表面に存在する凸部が半球型であると仮定してモデル化した。フィーダ表面が完全なのこぎり歯であると仮定してシミュレーションを行い,実験結果と比較した。その結果,より複雑なモデルによる近似が必要であることが分かった。また,微小物体の摩擦角を計測することにより,凝着力を検証した。ここでは,仰角を20 deg,ピッチを0.01,0.02,\…0.1mmとしたフィーダ表面を用いて,湿度を変化させた場合の摩擦角を計測した。なお,湿度は40,50,60,70%とした。さらに,湿度が輸送におよぼす影響を実験により検証し,湿度60%において最も高速な輸送が実現できた。これらの結果について,一般的な工場の湿度が作業効率の観点から55?65%に設定されていることから鑑みれば,本実験結果は妥当性の高いものである。一方,フィーダ表面を顕微鏡で観察したところ,フィーダ表面形状は非対称三角波形状をしていることが分かった。すなわち,フィーダ表面は完全なのこぎり歯形状である必要はなく,非対称形状を有していれば対称平面振動による一方向輸送が可能であると考えられる。そこで,フィーダ表面の加工法として,フェムト秒ダブルパルス加工法の適用を検討した。第1パルスによる材料の蒸散と同時に,第2パルスを照射し蒸発粒子を再加熱することで,反跳力は第2パルスの入射角方向にシフトする。これらの作用を利用して非対称表面を加工した。なお,フィーダの材料はステンレスである。ここでは,得られた加工表面を原子間力顕微鏡により計測し,Duty比35%の非対称性が確認された。また,輸送実験を行うことにより,これら加工法の適用可能性を示した。

Report

(2 results)
  • 2007 Annual Research Report
  • 2006 Annual Research Report
  • Research Products

    (8 results)

All 2007 2006

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (5 results)

  • [Journal Article] Feeding Submillimeter Microparts along a Saw-tooth Surface Using Only Horizontal Vibration:Effects of Saw-tooth Pitch,Vibration Frequency,and Humidity2007

    • Author(s)
      Atsushi Mitani
    • Journal Title

      International Journal of Automation Technology Vol.1 No.1

      Pages: 27-34

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] のこぎり歯形形状を有する表面によるマイクロパーツの輸送(マイクロパーツの輸送におけるダイナミクスの定式化)2007

    • Author(s)
      三谷 篤史, 菅野 直人, 平井 慎一
    • Journal Title

      日本機械学会論文集(C偏) Vol. 73, No. 725

      Pages: 114-121

    • NAID

      110006164397

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Micro-parts feeding by a saw-tooth surface2006

    • Author(s)
      A.Mitani, N.Sugano, S.Hirai
    • Journal Title

      IEEE/ASME Transactions on Mechatronics Vol.11, No.6

      Pages: 671-681

    • NAID

      110006264649

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Presentation] のこぎり歯形状を有する表面によるマイクロパーツの輸送-第6報フェムト秒レーザ加工表面を用いた微小パーツの輸送に関する検討-2007

    • Author(s)
      三谷 篤史
    • Organizer
      計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会(SI2007)
    • Place of Presentation
      広島国際大学国際教育センター(広島市)
    • Year and Date
      2007-12-22
    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] Feeding of Submillimeter-sized Microparts Along a Sawtooth Surface Using Only Horizontal and Symmetric Vibration:Analysis of Convexities on the Surface of Microparts2007

    • Author(s)
      Atsushi Mitani
    • Organizer
      IEEE 2007 3rd Conference on Automation Science and Engineering(CASE2007)
    • Place of Presentation
      Scottsdale,AZ,USA
    • Year and Date
      2007-09-23
    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] Feeding of Submillimeter-sized Microparts Along a Sawtooth Surface Using Only Horizontal and Symmetric Vibration:Effect of saw-tooth pitch,vibration frequency.And humidity2007

    • Author(s)
      Atsushi Mitani
    • Organizer
      2007 IEEE/ASME International Conference on Advanced Intelligent Mechatronice(AIM2007)
    • Place of Presentation
      ETHZ,Zurich,Switzerland
    • Year and Date
      2007-09-05
    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] Feeding of Submillimeter-sized Microparts Along a Sawtooth Surface Using Only Horizontal and Symmetric Vibration:Effect of the Differences of two Types of Capacitors on Feeding Velocity,Stability,and Rotational Motion2007

    • Author(s)
      Atsushi Mitani
    • Organizer
      JSME-KSME Joint 2007 International Conference on Machine Design and Tribology(ICMDT2007)
    • Place of Presentation
      Hokkaido Univ.Sapporo
    • Year and Date
      2007-07-02
    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] のこぎり歯形状を有する表面によるサブミリサイズマイクロパーツの水半対称振動輸送-パーツの回転による輸送速度の低下に関する解析2007

    • Author(s)
      三谷 篤史
    • Organizer
      日本機械学会ロボティクスメカトロニクス部門講演会(ROB0MEC07)
    • Place of Presentation
      秋田拠点センターALVE(秋田市)
    • Year and Date
      2007-05-11
    • Related Report
      2007 Annual Research Report

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Published: 2006-04-01   Modified: 2016-04-21  

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