| 研究課題/領域番号 |
20K04203
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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18020:加工学および生産工学関連
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| 研究機関 | 福岡工業大学 |
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研究代表者 |
加藤 友規 福岡工業大学, 工学部, 准教授 (20390429)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2022年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2021年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2020年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
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| キーワード | Air spindle / Pneumatics / Milling / Drilling / Magnetorheological fluid / 静圧スピンドル / ＭＲダンパ / ホールセンサ / 圧力制御 / 回転数制御 / 外乱オブザーバ / 力制御 / 位置決め / 剛性制御 / 静圧エアスピンドル / 自公転ミーリング |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、エアタービンスピンドルの回転数の増速・減速を瞬時に（時定数で0.1秒程度）行えるとともに、安定したトルク制御（特に低速回転領域）を実現するために「ホール素子による粘性センサとMR可変ダンパを用いた静圧エアスピンドルの回転制御とそれによる生産加工装置の高機能化」について取組む。
また、スクリーンや内視鏡などに用いられる機能表面である球形ディンプルテクスチャをより高効率・高精度に加工することを目的として「自公転ミーリングユニットの静圧エアスピンドルの剛性・回転数の制御」に取り組む。
さらに、この２つの提案方法を切断機及び超精密切削加工に適用する実験によってその効用を評価することとする。
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| 研究成果の概要 |
本研究は、空気圧サーボの制御技術を応用して、超精密加工に用いられるエアタービンスピンドルの高機能化と、それによる切削加工の高精度・高効率化を実現することを目標とした。具体的には「空気圧サーボによる静圧空気軸受のコンプライアンス制御の実現」「外乱オブザーバ用いたエアタービンによるミーリング工具の切削力と損耗推定」「エアタービンによるドリル加工時の工具の折損検知」「MR（磁気粘性流体）ダンパを用いたエアタービンの低速領域の回転数制御」の４つの観点から研究を遂行し、今後これらの技術を融合することで、自公転ミーリングユニットの構成要素の高機能に繋げるための基盤を構築した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究は、空気圧サーボの制御技術を応用して、超精密加工に用いられるエアタービンスピンドルの高機能化と，それによる切削加工の高精度・高効率化を実現することを目標としたものである。本研究で技術的課題として解決に取り組んだ「静圧空気軸受のコンプライアンス制御」「ミーリング工具の切削力と損耗推定」「ドリル加工時の工具の折損検知」「MR（磁気粘性流体）ダンパを用いたエアタービンの低速領域の回転数制御」はいずれも先行研究事例や特許は見られず独創的なものであり、本研究の成果は今後、次世代レベルの機能表面加工を実現していくために大いに役立つものであると考えられる。
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