Development of high speed nail joint method to be recyclable

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本研究では，リサイカブル高速打鋲接合技術の確立を目的として，以下の２項目について3年間の研究を実施する．1. 鋲の速度やらせん鋲の先端形状，接合部材の材料特性や剛性が，打鋲時の接合部材の塑性変形や接合強度に及ぼす影響を明らかにする．2. ブラシレスモータの原理によりらせん鋲を高速回転させて打鋲する新たな高速打鋲法を提案する．上記目的達成のため，令和4年度は，初年度の未達成課題である「打鋲シミュレーションの実施」と「被接合部材の変形メカニズムの解明」を実施し，「ブラシレスモータの原理による鋲への高速回転付与装置」の製作等を行った．打鋲シミュレーションについては，昨年度に残された課題であった被接合部材の材料定数設定については本年度解決し，打鋲時の鋲の挙動をシミュレートすることができた．今後，この打鋲シミュレーションを活用して，鋲形状と貫通時の抵抗力等との関係を調査する．一方で，鋲貫通時の挙動が，一部実際とは異なった．この問題については，現在解決策を検討中である．被接合部材の変形メカニズムの解明については，疲労試験に取り付ける実験装置の構造を見直して，鋲を回転させながら準静的打鋲試験を実施した．この実験の結果，鋲に設けたらせん溝と，鋲に与える回転速度との関係を明らかにすることができた．また鋲の最適な先端角についても，鋲や被接合部材の変形と接合強度の面から評価することができた．ここで得られた結果は，今後シミュレーション結果と比較していく．ブラシレスモータの原理による鋲への高速回転の付与については，回転付与装置の製作を完了し，打鋲前の回転試験までは行えているが，実際の打鋲試験まで行えていない．また，当初予定の回転トルクを鋲に与えるためには，モータ出力を見直す必要があることが明らかになった．そのため，モータの見直しと別の方法による高トルク付与について，現在検討中である．