光-流体制御弁の性能改善

提高光流体控制阀的性能

• 批准号: 15760163
• 负责人: 赤木 徹也
• 金额: $ 2.43万
• 依托单位: Okayama University of Science (2005)Tsuyama National College of Technology (2003-2004)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2005
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15760163/
• 关键词: 光-流体制御弁; 光サーボシステム; 光-流体変換素子; 有限要素解析; フルイディクス; 光サーボ弁; 光信号; 環境障害; 流体増幅器

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、従来駆動システムとして使用されている既存のアクチュエータを変更することなく、光サーボシステムを構築するのに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13750204)で、光信号を流体圧力信号に変換する光-流休変換素子の微小出力圧力を増幅する層流比例形素子の出力流を制御流にフィードバックすることで流体パワーを増幅し、入力光パワーに対してON/OFF動作を行う弁を試作した。また、乱流域でも使用可能な増幅器である付着形流体素子を試作し、光-流体変換素子と組合せることで、流体素子だけで構成される摺動部のない光-流体制御弁を試作した。本年度は、光信号から流体圧力までの変換器である光-流体変換素子の大幅な出力特性改善を目指し、昨年度提案した渦室つき付着形分岐素子を基にした新たな光-流体変換素子に改良を加え、有限要素解析ソフト(ANSYS)を用いた素子内の流れの解析を行うと供に、素子形状の変化に伴う出力差圧特性の変化と動的特性を解析的に検討した。その結果、提案素子は光信号により噴流が偏向し、光信号遮断後は平衡点に戻ろうとする性質を有することを解析的に確認した。また、改良素子としてカスプのついた光-流体変換素子を用いることで出力差圧特性を改善できることを解析的に確認した。

Electromagnetic hindrance や radiation hindrance な <s:1> environmental hindrance に strong <s:1> light サ ボシステム ボシステム な the charm of な control システムである. I 々 は こ の light サ ー ボ シ ス テ ム の be used を mesh refers to し, optical signal の を fluid pressure signal に variations in す る light - fluid variations in plain child や plain child の minor difference 圧 を rights of す る fluid rights of を open 発 し, car の position definitely め suppression を case と し た light - flow system of imperial シ ス テ ム の open 発 を line っ て き た. This study で は, 従 to 駆 シ ス テ ム と し て use さ れ て い る existing の ア ク チ ュ エ ー タ を - more す る こ と な く, light サ ー ボ シ ス テ ム を build す る の に need not owe な royal machine, つ ま り, light か ら fluid ア ク チ ュ エ ー タ 駆 dynamic pressure ま で variations in す る light - flow system of imperial chemical の open 発 と そ の performance improvement purpose を と す る. の before study (13750204) scientific research topic mash で を fluid pressure, optical signal に variations in す る - flow Hugh variations in seed の small output pressure を rights of す る laminar flow ratio form element child の output flow を suppression flow に フ ィ ー ド バ ッ ク す る こ と で fluid パ ワ ー を raised し, light into force パ ワ ー に し seaborne て line ON/OFF action を う Bentを try to write た. で ま た, basin using も may な raised picture で あ る pay the fluid element し を try son, light - fluid variations in grain son と combination せ る こ と で, fluid element だ け で constitute さ れ る fold move department の な い light - flow system of imperial chemical を attempt し た. This year は, optical signal か ら fluid pressure ま で の - changer で あ る light - fluid variations in grain son の sharply な output characteristics improve を refers し, yesterday the annual proposal し た vortex chamber つ き pay the plain son を base shape branching に し た new た な light - fluid variations in plain child に improved を え, finite element analytic ソ フ ト (ANSYS) を い た element within the child の flow れ の parsing line を う と For the に, the characteristic of the <s:1> variation of the shape of the element に accompanied by the う force differential pressure characteristic <s:1> variation と movement を analysis of the に検 discussion on the た. そ の results, proposal element は optical signal に よ り jets が bias し, optical signal after breaking は balance に 戻 ろ う と す る nature を have す る こ と を parsing に confirm し た. ま た, improved grain と し て カ ス プ の つ い た light - fluid variations in grain son を with い る こ と で output differential 圧 features を improve で き る こ と を parsing に confirm し た.

项目成果

赤木 徹也, 堂田 周治郎: "光-氣壓控制閥及光-氣壓控制系統的發展"機械月刊,第二十九巻第十一期(台湾・中国語). 十一月號. 54-63 (2003)

Tetsuya Akagi、Shujiro Doda：“Light-Ki-Ki 控制组和 Light-Ki-Ki 控制系统的系统开发”Kikii Monthly，第 29 卷，第 11 期（台湾/中文）。

Tetsuya AKAGI, Shujiro DOHTA: "Development of a Photo-fluidic Control Valve Using Fluidics"Proceedings of 7th Triennial International Symposium on Fluid Control, Measurement and Visualization (Sorrento in Italy). 077.pdf. 1-6 (2003)

Tetsuya AKAGI、Shujiro DOHTA：“利用流体技术开发光流体控制阀”第七届流体控制、测量和可视化三年一度国际研讨会（意大利索伦托）会议记录。

ANSYSを用いた光-流体変換素子の有限要素解析

利用ANSYS对光流控转换装置进行有限元分析

• 发表时间: 2004
• 期刊: 日本機械学会 中国四国学生会第35回学生員卒業研究発表講演会講演前刷集
• 作者: 定国 拓;赤木 徹也
• 通讯作者: 赤木 徹也

Shujiro DOHTA, Tetsuya AKAGI, Hisashi MATSUSHITA: "Development of Opto-Pneumatic On-Off Valve and Its Application to Positioning"Proceedings of 7th Triennial International Symposium on Fluid Control, Measurement and Visualization (Sorrento in Italy). 073.

Shujiro DOHTA、Tetsuya AKAGI、Hisashi MATSUSHITA：“光电气动开关阀的开发及其在定位中的应用”第七届三年一度的流体控制、测量和可视化国际研讨会（意大利索伦托）论文集。

ANSYSを用いた光-流体変換素子の解析と設計

使用ANSYS分析和设计光流控转换元件

• 发表时间: 2006
• 期刊: 日本機械学会 中国四国支部第44期総会・講演会講演論文集 NO.065-1
• 作者: 赤木徹也;堂田周治郎;吉永洋一;定国拓
• 通讯作者: 定国拓