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2014 年度 実施状況報告書

ゼロコンプライアンス機構を利用した微小力測定装置の開発

研究課題

研究課題/領域番号 25630073
研究機関埼玉大学

研究代表者

水野 毅  埼玉大学, 理工学研究科, 教授 (20134645)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
キーワード力学量計測 / 微小力測定 / ゼロコンプライアンアス機構 / 3分力計
研究実績の概要

提案する力測定機構によって,3次元の力測定を行えることを実証するために,前年度に開発した測定機構を複数(3個)組み合わせて3次元力測定装置を構築して,その性能を実験的に調べた.
(1)3次元力測定装置を開発した.前年度に開発した1次元力測定機構の性能を取得した.装置の機械定数を全て取得し, 制御方法や極の配置方法, 機械定数誤差などの観点から, 測定システムに対する解析的な検討を行った.そして,解析の結果を踏まえ, 最適に近い条件を系に適用し, これまで測定することができなかった帯域の動的外力測定を実現した.また,系の周波数応答を取得し, その結果から具体的に測定できる帯域を明確にした.
(2)作用点に作用する力の3分力を測定するには,つぎのような方式が考えられる.(a) 検出点を三つとして,3個の検出点変位を組み合わせて,検出する(分散形)(b) 検出点を一つとして,検出点の3次元変位を検出する(一体形)当初の計画では,前年度に開発した1次元力測定機構3台を立体的に組み合わせて,検出点分散形3次元力測定装置を構築する予定であったが,構造的な問題から,1次元力測定機構4台を組み合わせて,鉛直方向の力に加え, これまで測定を実現できなかったroll, pitchの2方向トルクの測定が実現できるような装置を開発した.
(3)制御系の実装と測定性能の評価を行った.前年度と同様な手順で制御系を実装し,性能の評価を行った.特に,作用点に作用する力の方向を様々に変化させて測定を行い,直線性・分解能やヒステリシス誤差などの基本特性に加えて,軸間の干渉の大きさについて詳しく調べた.

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

組み合わせる測定機構を3台から4台へ変更したものの,当初の予定通り3次元力を測定する装置が実現でき,その諸特性を実験的に調べることができた.

今後の研究の推進方策

検出点一体形3次元力測定装置を開発し,その性能を把握する実験を行い,3次元力測定に最適な構造についての知見を得る.
(1)一体形3次元力測定装置の設計・製作
検出点の構造を正4面体あるいは立方体のような立体的な形状とした装置の設計・試作を行う.
(2)制御系の構成と測定性能の評価
前年度と同様な手順で制御系を実装し,性能の評価を行う.そして,前年度開発した分散形との性能を比較し,どちらが3次元力の測定に適しているかについての知見を得る.

  • 研究成果

    (4件)

すべて 2015 2014

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (3件)

  • [雑誌論文] 直列二重磁気浮上を利用した力測定2014

    • 著者名/発表者名
      水野 毅,関根 大輔,高崎 正也,石野 裕二
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集

      巻: 80 ページ: DR0163

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] カンチレバーを利用したゼロコンプライアンス式微小力測定2015

    • 著者名/発表者名
      林 陽一郎,山口 大介,石野 裕二,原 正之,高崎 正也,水野 毅
    • 学会等名
      日本機械学会関東学生会第54回学生員卒業研究発表講演会
    • 発表場所
      横浜国立大学(神奈川県・横浜市)
    • 年月日
      2015-03-20 – 2015-03-20
  • [学会発表] ゼロコンプライアンス機構を利用したトルク計測装置の開発2014

    • 著者名/発表者名
      ムハマド イザーン,石野 裕二,山口 大介,髙崎 正也,水野 毅
    • 学会等名
      第23回MAGDAコンファレンスin高松
    • 発表場所
      サンポートホール高松(香川県・高松市)
    • 年月日
      2014-12-04 – 2014-12-05
  • [学会発表] 直列多重磁気浮上による微小力の非接触測定に関する研究 第6報:作用点の運動を1自由度に拘束した装置の開発2014

    • 著者名/発表者名
      林 陽一郎,石野 裕二,髙崎 正也,水野 毅
    • 学会等名
      第23回MAGDAコンファレンスin高松
    • 発表場所
      サンポートホール高松(香川県・高松市)
    • 年月日
      2014-12-04 – 2014-12-05

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公開日: 2016-05-27  

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