光-流体制御弁の性能改善

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13750204
• Research Category: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• Research Institution: Tsuyama National College of Technology
• Principal Investigator: 赤木 徹也 津山工業高等専門学校, 電子制御工学科, 助手 (50311072)
• Keywords: 光-流体制御弁 / 光サーボシステム / 光-流体変換素子 / 流体増幅器 / 光サーボ弁 / フルイディクス / 光信号 / 環境障害

Research Abstract

電磁障害や放射線障害などの環境障害に強い光サーボシステムは魅力的な制御システムである。我々はこの光サーボシステムの実用化を目指し、光信号を流体の圧力信号に変換する光-流体変換素子や素子の微小差圧を増幅する流体増幅器を開発し、台車の位置決め制御を一例とした光-流体制御システムの開発を行ってきた。
本研究では、光サーボシステムを実用的なシステムへ発展させる上で必要不可欠な制御機器、つまり、光から流体アクチュエータ駆動圧力まで変換する光-流体制御弁の開発とその性能改善を目的とする。以前の研究(科学研究費課題番号11750195)で、光ファイバ付半導体レーザダイオードと光信号を流体圧力信号に変換する光-流体変換素子とを一体化し、振動等の外乱にロバストな装置に改良するとともに、フルイディクスの増幅器である層流比例形素子をワイヤーカット加工機により製作し、光-流体変換素子の再構成を行い、出力差圧で最大6.8kPaと数倍程度出力特性を改善した。
本年度は、この光-流体変換素子出力圧力を増幅する流体増幅器として、差動型ノズルフラッパ機構を有し、積層して増幅可能なプレートタイプの流体増幅器(積層型流体増幅素子)をワイヤーカット加工機で試作した。また、試作増幅器のフラッパ部分を改良し、光-流体変換素子出力圧力を効率的に増幅できる新たな流体増幅器を製作し、性能試験を行った。その結果、増幅率は最大33倍、光-流体変換素子と組合せた場合の変換係数が1.3kpa/mWと改善できた。
次年度では、ON/OFF動作を行う光-流体変換素子について検討すると共に、本年度購入した解析ソフトANSYSを用いた流体解析を行い、解析結果を基にしたフルイディクス素子を製作し、光-流体変換素子の性能改善について検討する予定である。

Research Products

• [Publications] 堂田 周治郎, 赤木 徹也: "光-空気圧制御システムの試作=環境障害に強いシステムの一例="油空圧技術. Vol.40 No.10. 24-31 (2001)
• [Publications] 武智 浩一, 堂田 周治郎, 松下 尚史, 赤木 徹也: "光-空気圧オンオフ弁の融と解析"日本機械学会 中国四国支部40期総会・講演会講演論文集. 355-356 (2002)
• [Publications] 山本真也, 赤木徹也: "光-流体制御弁の改良"日本機械学会中国四国学生会第32回学生員卒業研究発表講演会講演前刷集. 127 (2002)