| 研究課題/領域番号 |
23560253
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| 研究機関 | 東京農工大学 |
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研究代表者 |
涌井 伸二 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (70334472)
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| 研究期間 (年度) |
2011-04-28 – 2014-03-31
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| キーワード | 振動センサ / 絶対変位センサ / 制振 / 除振 / 振動子 / 逆起電力 / 周波数応答 / アナログサーボ |
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| 研究概要 |
H23年度の計画は，振動子構造の分析と，振動子の試作および治工具類の設計の2点であった．(1)提案する絶対変位センサを広帯域化するとき，高周波域での機械共振の出現が問題であった．購入したレーザ変位計を用いた実験モーダル解析によって，150，240，480Hzに振動子の柔軟変形による共振の存在を明らかにすることができた．対策のため，振動子に特性を変えない程度の質量付加を行なうことによって，240Hzの共振が抑えられることを実証した．つまり，絶対変位センサの高帯域化を実現する一つの方策を見出した意義がある．(2)絶対変位センサを高帯域かつ高感度とするには，センサに内蔵する変位検出器と検定コイルによる逆起電力を大きくすればよい．理論解析から明らかになってはいるが，この実現は大学研究室の能力を越える．そこで，いままでの研究データおよび我々の最終目的を振動センサ・メーカに説明のうえ，試作の依頼を行なった．定常の流れにある製品とは異なるため，この仕様に関する打合せを行なったのち，発注をおこないH24年1月には，2種類の振動センサ各2台の納入を受けた．これらのセンサに施すアナログサーボ回路は研究室のオリジナルな回路である．同回路を手組で製作した後，合計4台の振動センサを絶対変位センサに生まれ変わらせたところまでは確認済みである． さらに，従来の絶対変位センサの周波数特性計測にあたっては，強制加振する方法を採用した．しかし，本来は同センサのケースごと加振する方法を採用せねばならない．これを実加振と称する．実加振のための治具を設計しかつ実用的に実加振に基づく周波数応答が取得できるところまで確認した．これによって，絶対変位センサの感度を変位V/m，速度V・s/m，そして加速度V・s2/mで評価する設備が整った．
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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
高帯域化を阻害する原因が振動子自身の機械共振にあるとの見込みが，レーザ変位計を用いた実験モーダル解析によって正しいと確認できた．さらに，いまのところ一つの手段に過ぎないが付加質量による機械共振モードの抑制に成功した．本助成によるレーザ変位計の購入の前に，いくつかの予備実験を実施している．この知見を踏まえてレーザ変位計を購入したため，容易に成果を得たと考えられる． 次に，絶対変位センサを実加振する治工具の設計・製作であるが，2回の試作後に完了させることができた．1回目の試作品は，静圧軸受を絶対変位センサの下部に単純に貼りつけたものであったが，評価したい加振方向以外の成分が重畳するという不具合があった．この失敗を早く経験できたことが，設計変更をした2回目の試作品で，実加振に基づく周波数応答の修得ができた要因と考えている．
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| 今後の研究の推進方策 |
(1)試作した4台の絶対変位センサを用いて，検定コイルの逆起電力感度増加による周波数帯域拡大および振動センサとしての検出感度向上の効果を実機検証する．(2)実加振の治具を用いて，絶対変位センサの検出感度を数値として算出し，これを理論計算値と比較する．この行為を通して，提案する絶対変位センサの仕様が与えられたとき，これを設計する方策論を体系化する．(3)実加振治具を用いたとき，振動子の高周波ダイナミクスの要因が分析できている．すでに，質量付加による高周波ダイナミクスの抑制には成功している．より実用的な手段を探索する．これが汎用的な方法であり，かつ振動検出方位を異にする振動センサにとっても有効な手段であることを，試作の4台の絶対変位センサに適用する．(4)試作4台の絶対変位センサを2自由度空圧式除振装置に搭載し，同センサのフィードバック用途への適用可否を最終的には評価したい．除振装置への搭載準備を行なう．
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| 次年度の研究費の使用計画 |
(1)試作4台の評価（特に，周波数応答の整形状態）を経て，さらなる改善点を見出したい．すなわち，最終試作品のあるべき姿を明らかにした上で，2自由度空圧式除振装置に搭載する2台の再試作につなげる．(2)2自由度空圧式除振装置に提案の絶対変位センサを搭載する治工具類を設計・製作する．同センサが出力する変位・速度・加速度の3信号のフィードバック応用を行なうためである．装置を立ち上げ所望の計測ができるまで，治工具の試作試作繰り返し，および除振装置本体の改造が必要となり，これに研究費を充てる．
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