自動組立における複雑形状部品の挙動に関する力学的解析

• 研究課題/領域番号: 60550171
• 研究種目: 一般研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 機械力学・制御工学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 新井 民夫 東大, 工学部, 助教授 (40111463)
• 研究分担者: 岡本 廣祐 東京大学, 工学部, 助手 (90011048) ; 松元 明弘 東京大学, 工学部, 助手 (00167652)
• 研究期間 (年度): 1985 – 1986
• 研究課題ステータス: 完了 (1986年度)
• 配分額: 2,100千円 (直接経費: 2,100千円); 1986年度: 400千円 (直接経費: 400千円); 1985年度: 1,700千円 (直接経費: 1,700千円)
• キーワード: 自動組立 / 振動挿入 / 挿入のメカニズム / 異形部品組立 / コンプライアンス

研究概要

本研究は「自動組立における複雑形状部品の挙動」を解析するために、(1)単純形状部品の挿入過程の動力学的解析、(2)連立丸棒、連立角棒で代表する複雑形状部品の挿入実験ならびに可撓性部品の挿入実験、(3)振動挿入機構の開発を行ったものである。挿入自動化には、コンプライアンスの付加と振動による摩擦係数の減少が有力な手段だが、本研究は後者を挿入される側に組入んだ実験装置を試作し、単純な形状部品の代表である丸棒-丸穴の挿入から、角棒、2本連立の丸棒・角棒と部品形状を複雑にして、挿入時の部品挙動の解析を試みたもので、次の成果を得ることができた。
1.電磁アクチュエータを3本組込んだ振動挿入台を試作し、各種形状部品の挿入実験を行って、振動挿入の有効性を確認した。本加振機構はコンパクトで作業領域を広くとれるが効率が悪い。
2.動力学を用いて、単純形状部品である丸棒の振動挿入過程のモデルを作成した。シミュレーションと実験からモデルを検証した。これは今まで静力学的解析しかなされていなかった挿入過程のモデルの大きな前進である。
3.単純形状である丸棒を基準に、角棒、2本連立丸棒、2本連立角棒と形状の複雑さを増して挿入実験を行い、形状の複雑さと挿入の困難度についての認識を実験から得た。具体的成果として、クリアランス50〜110μmの部品に様々の初期傾角(最大約1.7゜)を与えた連立丸棒、連立角棒の挿入を実現した。
4.複雑形状部品の挿入過程を接触状態ならびにその予想される発生率とで分類、解析した。
5.可撓性ワイヤの連立挿入実験を行い、柔らかい部材にも振動挿入が有効であることを示した。