| 研究課題/領域番号 |
13650113
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
機械工作・生産工学
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| 研究機関 | 電気通信大学 |
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研究代表者 |
青山 尚之 電気通信大学, 電気通信学部, 教授 (40159306)
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| 研究期間 (年度) |
2001 – 2002
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| 研究課題ステータス |
完了 (2002年度)
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| 配分額 *注記 |
3,500千円 (直接経費: 3,500千円)
2002年度: 1,400千円 (直接経費: 1,400千円)
2001年度: 2,100千円 (直接経費: 2,100千円)
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| キーワード | 圧電素子 / ホッピング工具 / 微細打刻 / 転写加工 / 局所熱処理 / 溶融金属射出 / モールド |
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| 研究概要 |
本研究では圧竃素子で精密移動する超小型自走機械に微細金型工具を塔載し、これを試料に打ち付けてミクロン以下の大きさの凹凸形状を精密連続転写加工し、さらに熱可塑性樹脂や金属を充填し、微小な形状を連続形成するシステムを提案する。そして実際に機構を設計試作し、加工実験によりその有効性を示すことを目的としている。
初年度(平成13年度)は下記の項目を検討をした。
(1)圧電共振式の微小金型加工用ホッピング工具の設計試作
本課題で提案する機構は先端に微小金型工具を取り付けた片持ち梁を本体の移助時の変形を起振源とする機械共振を利用してそのストロークを増大させている。工具には特別なアクチュエータを付加せずに加工に十分な振動を得るためできる限り減衰の小さい振動機構の設計試作を行い、振動挙動を確認した。
(2)超小型精密自走機械への搭載と加工基礎実験
このホッピング工具を搭載できる超小型精密自走機械を設計試作するとともに、実際にホッピング工具を取り付けて、加工実験を行った。使用した金型工具は曲率半径0.5ミクロンの半球形ダイヤモンド工具であり、加工対象をアルミニウムとした。加工痕を走査電子顕微鎮(現有)で観察し、それらの大きさや間隔から基本的な性能を確認した。ここでは1ミクロンの圧痕を精密な間隔で連続打刻することに成功した。
本年度(平成14年度)は次の項目について検討を行った。
(3)熱源の搭載および溶融金属の微少量射出
まず上下アクチュエータ機構の先端部に電熱線式の高温マニピュレータを超小型自走機械に搭載し、精密な熱加工ができることを確認した。次に凹形状内に溶融金属を流し込み、精密なマイクロ部品のモールディングを実現するために、高温微少量射出機構を開発した。ここでは溶融用のヒーターと温度センサが付属したシリンダパーツと、マグネットアクチュエータが付属したロッドパーツから構成されている。ロッドをステップ移動させ注射器の原理でハンダを吐出させるものである。実験では基本性能を調べるため吐出量の測定を行い、最小で0.02mm^3の微量な溶融金属(融点240度)を吐出可能であることを確認した。
(4)連続打刻の2次元への拡張と微細溝加工への応用
またもう1台の試料搭載用の超小型ロボットとホッピング工具を搭載したそれを直交方向に移動できるように配置し、2台の超小型機構を制御することで任意の軌跡の微細溝を囲うすることに成功し、これらを組み合わせて微細なモールド成形が可能であることを示唆した。
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