| 研究課題/領域番号 |
18K03914
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| 研究機関 | 日本工業大学 |
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研究代表者 |
張 暁友 日本工業大学, 基幹工学部, 教授 (30431985)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| キーワード | 機械要素 / 磁気浮上 / アクチュエータ / 放電加工 / レーザ加工 |
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| 研究実績の概要 |
本研究では，大ストロークかつ高速・高精度な５自由度制御型磁気・圧電素子駆動アクチュエータの開発，および高速・高精度の放電加工の実現と，レーザ加工の高速化，高精度化，微細化の実現を目的としている．
そのため昨年度では，電極または集光レンズの高速・高精度な位置決め・姿勢制御機能，及び電極の加振機能を実現できる，磁気と圧電素子を併用した５自由度制御型アクチュエータを検討した．
今年度では，まずひずみゲージを用いてアクチュエータの電極加振機構の変位の簡易な測定方法を検討し，測定方法の妥当性を実験的に検証した．圧電素子の駆動電圧の増加とともにひずみゲージの出力が線形的に変化することが確認できた．また，磁気浮上アクチュエータを放電加工機に取り付け，アクチュエータの５自由度制御機能を生かして段付きの円穴と四角穴加工を行い，創成加工への応用の可能性を実験的に確認できた．さらに，レーザーカット加工のプロセスのシミュレーションを行い，レーザ照射により発生した溶融物の流れおよび温度の変化などを検討して，偏心加工の有効性を示した．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
本研究では，５自由度制御型磁気・圧電素子駆動アクチュエータの開発，および高速・高精度の放電加工とレーザ加工の実現を目的としている．
今年度では，放電加工時に発生した加工屑を高速に排出するための電極加振機構の変位を簡易的に測定するため，ひずみゲージを適用し，その妥当性を検証した．また，アクチュエータの５自由度制御機能を生かし，段付きの円穴と四角穴加工を行い，創成加工への応用の可能性を確認できた．さらに，レーザーカット加工のプロセスのシミュレーションを行い，偏心加工の有効性を示した．
そこで，本年度の研究開発はおおむね順調に進展していると考えている．
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| 今後の研究の推進方策 |
令和２年度では，アクチュエータの加振機能を生かし，放電加工の加工速度・加工精度と，電極の加振方式および振動の各パラメータとの関係を検討する．また，アクチュエータをレーザ加工機に取り付け，加工ガスを噴射するノズルの中心軸に対し，レーザ光軸を加工方向に偏心させ，切断加工の加工速度の向上及びガス消耗量の低減への有効性などを検討する．
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| 次年度使用額が生じた理由 |
研究に必要な部品を計画通りに導入したが，端数が生じた．研究計画に変更はなく，当初予定通りの計画で進めていく．
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