磁力を利用した変位縮小機構による微細作業用ピンセットの開発

开发利用磁力的位移减少机构的精细加工用镊子

• 批准号: 21K03991
• 负责人: 野村 健作
• 金额: $ 2.08万
• 依托单位: Tsuyama National College of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K03991/
• 关键词: 磁力; 変位縮小機構; マイクロマニピュレーション

片持ち梁状に支持した弾性ビームを永久磁石の磁力で撓ませて出力変位を得る変位縮小機構を開発した。この機構は電力を必要とせず動かすことができ，設置スペースに制約のある光学顕微鏡のステージ上に搭載するには大変有利である。2021年度には，開発した１自由度変位縮小機構の発生変位特性，発生力特性を実験的に調査することで，光学顕微鏡下で行う微細作業に必要な性能を有することを確認した。2022年度には，以下の課題に取り組むことで，実用的な装置の開発とその課題発掘を行った。(1) 1/1000倍の変位縮小率を実験的に検証した。高性能レーザー変位計を利用することで，これまで測定が困難であった18μm以下の変位特性を調べることで，1/2173倍の変位縮小が可能なことを確認した。(2)２自由度変位縮小機構を設計・製作して基本特性を実験的に調査した。正方形断面を持つ弾性ビームを永久磁石で水平方向と垂直方向に吸引して駆動する装置である。弾性ビームは，水平・垂直方向に磁力を受ける投影面積がある程度必要であるが，剛性が高くなり過ぎるため，固定端側にヒンジ部を設けて撓みやすく加工した。3.3mm四方のヒンジ部を持つ弾性ビームで発生変位特性を測定した結果，フルストローク80μm，変位縮小率は1/813 を確認した。変位縮小率はヒンジ部の寸法の異なる弾性ビームを使うことで調整することができ，4.0mm四方のヒンジ部を持つ弾性ビームでは1/7463倍の変位縮小率が得られた。発生変位特性は，２つの永久磁石が近接すると干渉するため歪な特性を有することがわかった。さらに，操作性を検証するために，弾性ビーム先端にガラス製ピペットを取り付け，その先端で大きさ約100μmの文字を描く試みを行った。操作方法を修得すれば簡単に描ける文字と，２つの永久磁石が同期した移動が求められる文字を描くには熟練が必要であることがわかった。

The magnetic field of the permanent magnet is supported by the magnetic field of the plate, and the magnetic field of the permanent magnet is reduced. The mechanism is necessary to control the movement of the optical microscope. In 2021, the development of 1 degree of freedom reduction structure development characteristics, development characteristics of the investigation, optical micro-mirror operation of micro-spy industry necessary performance confirmation In 2022, the following topics were selected and implemented: (1)1/1000 times the reduction rate of the position is realized. High performance position meter is used to determine the position characteristics below 18μm, and the position reduction of 1/2173 times is possible. (2)2 The degree of freedom is reduced by the structure design, production and investigation of basic characteristics. Square cross-section is characterized by permanent magnets, horizontal and vertical attraction, and motion. For flexibility, the projected area in the horizontal and vertical directions is as large as necessary, the rigidity is too high, and the joint on the fixed end side is designed and processed carefully. 3.3mm square angle part of the film has been tested for the performance of the film, and the measurement results show that the film size is 80μm, and the position reduction rate is 1/813. The position reduction ratio is 1/7463 times higher than the position reduction ratio of the 4.0mm square part. The permanent magnet has two different characteristics: one is close to the permanent magnet and the other is close to the permanent magnet. In addition, the operability of the test results, the quality of the test results at the top of the test results, the test results of the test results at the top of the test results about 100μm. The operation method is simple, simple,

项目成果

磁力による弾性変形を利用した変位縮小機構

利用磁力引起的弹性变形的位移减少机构

• 发表时间: 2023
• 作者: 奥家拓海;河合俊和;西川敦;西澤祐吏;中村達雄;野村健作
• 通讯作者: 野村健作

磁力を用いた無電力変位縮小機構の基本特性

利用磁力的无动力位移减速机构的基本特性

• 发表时间: 2021
• 期刊: 津山工業高等専門学校紀要
• 作者: 麦谷祐真;河合俊和;西川敦;西澤祐吏;中村達雄;野村健作
• 通讯作者: 野村健作