| 研究概要 |
本研究では,弾性ヒンジを用いた圧電アクチュエータ用の変位拡大機構について研究し,小型で,高い拡大率を有する高精度な位置決め機構を実現することを目的としている.前年度までに新しい1自由度変位拡大機構を提案して特性を検討してきた.1自由度機構については,弾性ヒンジ部とリンク部の形状などを如何にすれば高拡大率が得られるかを主として有限要素法による計算によって明らかにし,機構を実際に試作して,機構の静特性,動特性を実験的に調査した.機構の設計では,ヒンジ形状,リンク形状,設定位置,材質等に対する系統的なデータをFEM解析により調査し,複数の弾性ヒンジ同士の相対的位置関係を適切に決定した.その結果,アクチュエータからの変位入力が約11μmに対して出力変位が約350μmが得られ,約32倍の高拡大率が得られた.次に,3自由度機構を構成した場合の動作について調査した.3自由度化した場合の機構モデルを考案し,FEM解析により,平面内3自由度,すなわち水平2方向の並進動作,垂直軸まわりの回転動作について調査した.その結果,1自由度機構単体の時に比較して,変位拡大率が低下すること,駆動したい方向に対して,その他の方向に6%程度の干渉移動量が生じることなどを明らかにした.さらに,比較的高い駆動力が要求される場合の1自由度の変位拡大機構についても考察し,FEMを利用したシミュレーションを実施し,性能を調査した.
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