|
本年度は伸縮両方の制御ができ、通常のPID制御法で制御できるコンパクトで安価で、かつ応答性が良く高速で、必要に応じて高減衰とできる新しいタイプのばね型アクチュエータを開発した。具体的には、(1)電磁力の解析:本ばね型アクチュエータのコイルばねの設計には、電磁石で駆動される積層鉄粉層問に働く電磁吸引力を求める必要がある。電磁場計算については、有限要素法を適用して磁場分布を求め、それより各鉄粉層間に作用する電磁力を計算する解析を行い、その数値計算プログラムを開発した。(2)コイルばねの設計と製作:ばねの内部に多数の鉄粉層を有するばねの応答を求める理論式を作り、その数値計算プログラムを作成し、それに基づき適切なばねを設計した。設計されたばね(ステンレス製)をばね製造会社に外注し、いくつかのコイルばねを製作した。(3)鉄粉層を有するコイルばねの製作:上記で製作したコイルばねの中に、シリコン接着剤にフェライト鉄粉を混入したものを、鉄粉層、発泡スチロール、鉄粉層、・・・と交互に積層し、炉に入れて、シリコンがゴムする温度(約160℃)まで加熱し、鉄粉層と空隙が交互に形成されたコイルばねを得ることができた。(4)ばね型アクチュエータの製作:上記で作成したコイルばねの直径とほぼ同じ直径の鉄心を有する電磁石を作成し、上記ばねを鉄心に接着し、また、ばねの可動部に永久磁石を取り付け、さらに、ばねの横揺れを防止するため、ばね中心に摺動性樹脂を用いたガイドを設けたばね型アクチュエータを製作した。(5)ばね型アクチュエータの周波数応答特性の検討:上記で得られた二つの種類のばね型アクチュエータについて、その周波数応答を調べ、共振点、位相などについての基礎的性質を調べたところ、低速では、数cm、高速でも数ミリ程度の変位が得られ、アクチュエータとして使用できることを明らかにした。
|
