| 研究課題/領域番号 |
19K04267
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分20010:機械力学およびメカトロニクス関連
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| 研究機関 | 有明工業高等専門学校 |
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研究代表者 |
柳原 聖 有明工業高等専門学校, 創造工学科, 教授 (90313113)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2024年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2023年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2022年度: 260千円 (直接経費: 200千円、間接経費: 60千円)
2021年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2020年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2019年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
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| キーワード | 研削加工 / インプロセス制御 / スマート化 / IOT / ダイナミクス / サーモダイナミクス / 円筒研削 / 緒砥粒 / 制御 / スマート研削加工 / 超砥粒ホイール / テレメトリー計測 / スマート研削 / スマートホイール / テレメトリーモニタリング / スマートツール / 速度制御 / フィードバック制御 / ダイナミックコントロール / 研削砥石 / 軽量高剛性 / コントロール / 省エネルギー / インプロセス / デザイン / 低慣性モーメント / 表面技術 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
研削加工における回転工具ならびに被加工物の使用方法について，加工中に動的に速度を可変制御するインプロセス速度制御法とその効果を検証する．このようなインプロセス制御の実現によって，仕上げ加工中の再生びびり振動の抑制，工作物表面のトポグラフィ制御，残留応力，熱応力といった表面品質の制御などを検証し，研削加工における回転工具まわりのダイナミクスコントロールによって新たな機能を提供できることを示したい．
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| 研究成果の概要 |
本研究においては，これまで試みられることのなかった研削加工における工具速度（特に主軸まわり）のインプロセス変速制御によってどのような現象が生じるのか，さらには研削加工法に新たな機能をもたらすことができるかを検討した．その結果，(1) 低慣性モーメント化とセンサ化を図った超砥粒ホイールを開発し，テレメトリ研削抵抗制御によるダイナミクスコントロールが実現できた．(2)同制御による工作物表面構造の制御を実現できることが示された．(3)センサフィードバック速度制御および研削液流量制御により研削加工点の熱の制御による熱制御の可能性が得られた．なお，当初目標としていた応力制御については今後の課題となった．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究の意義は，研削加工においてこれまで誰も試みることのなかった工具回転速度をプロセス中に変速制御（インプロセス制御）するという非常識をあえて試行することによって，実は我々が知らなかったような研削現象が明らかになり，新しい機能を生み出せるのではないか？という問いにチャレンジし，工具の切れ味を研削抵抗や加工点周囲温度をフィードバックすることで制御するシステムの基本を構築できたことや，それにより表面構造制御，加工点熱制御といった当初見込まれた付加価値をもたらせる可能性を示せたことにある．さらには試作システムによって自生発刃現象を加工抵抗の負荷から捉えられていることを示す興味深い成果も得られている．
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