|
空気圧システムは軽量、安価であることから生産ラインなどに広く用いられている。また、コンプライアンス性の高さから、医療用のロボットなどの駆動源としても注目されている。一方で、空気圧システムは空気圧の圧縮性、空気圧配管での伝達遅れなどの影響により、電磁、油圧など、他のデバイスと比べて制御性が落ちるという欠点がある。本研究では、小型で応答性の高い、流量比例制御弁の開発を行っている。開発している制御弁では圧電素子による振動で空気管路内部の微粒子を振動させることで、流量を調整することが可能である。過去の研究では小型の試作機を用いて、圧電素子に印加する電圧変化させることで、連続的な流量特性を得ることに成功した。この制御弁は圧電素子を用いることで、高い応答性と制御弁の小型化が見込まれる。そこで、比例的で安定した流量特性を目指して制御弁の各条件の最適化を目指した研究を行った。その結果、空気配管径と空気管路上のオリフィスの開口面積比に着目し、安定的に流量を得るために必要な配管径の条件を明らかにした。次に、振動条件を考慮し、オリフィスの配置位置を最適化することで、圧電素子に印加する電圧に対して比例的な流量特性を得ることに成功した。さらに、微粒子の材質、形状、質量が流量特性に与える影響を明らかにし、流量を増加する際に限定されるが、連続的に安定した流量特性を得ることに成功した。また、空気圧と圧電振動の影響を調査することで、安定した流量特性を得るために必要な圧電素子の駆動条件を明らかにした。
|
