| 研究課題/領域番号 |
22K14208
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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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 | 秋田工業高等専門学校 |
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研究代表者 |
櫻田 陽 秋田工業高等専門学校, その他部局等, 准教授 (90442681)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 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 |
3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
2023年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2022年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
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| キーワード | 機能性テクスチャ / 平面減衰機構 / 超音波援用加工 / 分数階微積分 / Fractional Culculus / 熱揺らぎ / FC制御 / 積層型圧電素子 / 精密位置決め装置 / 超音波 / 分数階微分 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
近年，バイオミメティクス（自然からの学び）工学から興る，機能性テクスチャを創成することによる機能性の向上に関する取組みが進められている．これらを実現する加工方法の一つとして，超音波援用加工が考えられており，実現するためには，高速と高精度の両立が必須である．応用技術の一つとして，振動方向に対しせん断に作用する薄い平面減衰機構およびその減衰機構の特性を分数階微積分という新たな数学の手法を導入した新しい制御法を適用することで，機能性テクスチャを創成することを検討している．本手法は，将来的に機能性テクスチャ創成の多くの形状に適用可能であるため，社会的・経済的効果は非常に大きい．
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| 研究成果の概要 |
機能性テクスチャを創成する超音波援用加工では，高速および高精度を両立することが難しい場合がある．そのため振動方向に対しせん断に作用する薄い平面減衰機構およびその減衰機構の特性を分数階微積分（FC：Fractional Culculus）という新たな数学の手法を導入した制御法を適用し加工の短縮化を目指した．
本研究進捗に伴い超音波振動源の熱揺らぎから加工振幅量が変化すること確認し，その対策として，その変化することを抑制する駆動アンプを開発した．平面減衰機構と超音波振動源へのFC制御技術の効果は限定的であるものの，加工振幅量が変化することを抑制する駆動アンプが予想以上に効果が高いことが分かった．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
超音波援用加工に必要とされる高速および高精度を両立し，加工における熱揺らぎの影響を抑制する研究は非常に重要な項目の一つとなっている．非線形性を有する制御対象に分数階微積分（FC：Fractional Culculus）という新たな数学の手法の導入は，新たな研究分野の開拓の一歩と期待でき，今後も研究を継続していく．
加工性能を低下させることなく，加工振幅を維持する方法を明らかにした本研究は，本制御技術とシステムが種々の対策の手法として検討され，機械加工分野へ貢献できると期待できる．
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