| 研究課題/領域番号 |
21K03941
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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 | 大同大学 (2023)
豊田工業高等専門学校 (2021-2022) |
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研究代表者 |
田中 淑晴 大同大学, 工学部, 教授 (70455137)
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| 研究分担者 |
原野 智哉 阿南工業高等専門学校, 創造技術工学科, 教授 (20332067)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2022年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2021年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
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| キーワード | 位置決め / 磁気歯車 / パラレルメカニズム / 磁気駆動 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
3軸直交座標形機構が主流である測定機や加工機の高速化や高精度化に対する課題を解決するものとしてパラレルメカニズムがある．しかし，パラレルメカニズムは作業領域が狭いという問題点がある．そこで，円筒形磁気歯車と磁石板を組み合わせた位置決め機構を直動ジョイント部に適用し，さらに磁気力による非線形特性を制御的に補償する制御器を提案する．このことにより，パラレルメカニズム装置の大ストローク・高速・高精度な位置決めを達成する．
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| 研究成果の概要 |
磁気歯車と磁石板を用いた非接触に動力伝達を可能とする直動ジョイントを製作し，パラレルメカニズムを構築した．まず，磁石間での非接触動力伝達時の特性把握の実験を行い，強い非線形性を示すことを具体的に明らかにした．また，磁石板を対向面配置する際に，磁石ピッチなどの組合せにより，特性が大きく変化することを示した．パラメカの位置決め制御時では，非接触であるため剛性が著しく低いため，目標角度位置との偏差に対して飽和特性を設けるなど制御的工夫によって位置決め制御を可能とした．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
一般的に用いられている三次元座標測定機や加工機の機構は三軸直交座標形であるが，パラレルメカニズムは，直交座標形と比較して高速化や高精度化に有利とされている．そこで，本研究で開発された磁気歯車と磁石板を用いた非接触形パラレルメカニズムでは，非接触による動力伝達によって密閉を必要とする場所や，広い作業領域や，より高速化を必要とする場面に適している．非接触による駆動であるため，動力伝達部の剛性が著しく低く，位置決め制御を困難とするが，本研究では制御を可能とすることができた．
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