超音波の音響放射圧を用いたアクティブ制御式非接触支持・搬送システムの開発

利用超声波辐射压力的主动控制型非接触支撑/传送系统的开发

• 批准号: 15760158
• 负责人: 渡辺 亨
• 金额: $ 2.18万
• 依托单位: Nihon University
• 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 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15760158/
• 关键词: 超音波搬送; 非接触搬送; アクティブ制御; 音響放射圧; メカトロニクス; 超音波; 運動と振動の制御; アクチュエータ

超音波振動子の振動面に平行にごく短いギャップ間隔で平面を配置すると、振動面と平面の間に音響放射圧による反発力が生じる。この力を非接触アクチュエータとして用いることは既に提案されており、非接触搬送や非接触ベアリングなどの研究が行われている。報告者は超音波振動子に振動を励起させる駆動電圧を直接制御することで音響放射圧を直接制御することを提案し、それが有効であることを実証している。この技術を使うことにより、従来超音波放射面に対し平行方向のみに制御可能であった音響放射圧が、面に垂直な方向に、かつギャップ間隔とは独立に制御することが可能となった。そこで、このアクチュエータを水平方向に並べて上に被搬送物体を置き、搬送方向にあるアクチュエータの出力を下げてわずかに被搬送物体を傾斜させてやれば、被搬送物体は傾斜した方向へ移動を始めると予想される。これにより非接触搬送が可能となる。このアイディアに基づき、非接触浮上式アクティブ搬送装置の可能性についての検証実験を行い、非接触搬送が原理的に可能である事を確認した。しかしその際、音響放射圧制御システム自体の安定性・精度が低く、音響放射圧勾配を正確に与える事が極めて困難であること、また音圧の距離依存性が予想以上に大きな非線形として作用する事も同時に明らかとなった。これにより、音圧制御システム自体の改良・動力学的特性の詳細な検討が必要であることを確認した。その結果を受け、音圧制御システムの改良を行っている。音圧制御には,力率調整つまみをサーボモータで電気機械的に制御する手法を用いているが、つまみ部の摩擦の影響による誤差が大きい事が判明しているので、つまみ部に新たに角変位センサを組み込み、その状態を観測量に含めてフィードバック制御を行うことで摩擦の影響を抑止することを目指した。現在ひきつづき制御器の設計・調整により性能向上を目指して実験を進めている。

Ultrasonic vibrator の vibration plane parallel に に ご く short い ギ ャ ッ プ interval で plane を configuration す る と, vibration と plane between の に sound radiation 圧 に よ る anti 発 force が raw じ る. こ の force を non-contact ア ク チ ュ エ ー タ と し て in い る こ と は に both proposals さ れ て お り, non-contact handling や non-contact ベ ア リ ン グ な ど の が line わ れ て い る. Reporter は ultrasound vibration son に を wound up さ せ る 駆 galvanic 圧 を direct suppression す る こ と で sound radiation 圧 を direct suppression す る こ と を proposal し, そ れ が have sharper で あ る こ と を card be し て い る. こ の technology を う こ と に よ り, 従 to ultrasound radiation surface に し seaborne parallel direction の み に suppression may で あ っ た sound radiation 圧 が, noodles に に な vertical direction, か つ ギ ャ ッ プ interval と は independent に suppression す る こ と が may と な っ た. そ こ で, こ の ア ク チ ュ エ ー タ を horizontal に and べ て in に を buy き, moving object to be moved to send send direction に あ る ア ク チ ュ エ ー タ の output under を げ て わ ず か に を tilt object to be moved to send さ せ て や れ ば tilt, was moved to send objects は し た へ direction of movement beginning を め る と to think さ れ る. Youdaoplaceholder2 れによ が contactless delivery が may となる. こ の ア イ デ ィ ア に base づ き, non-contact float type ア ク テ ィ ブ handling device の possibility に つ い て の 検 card be 験 を い, non-contact handling に が principle may で あ る を sure し た. し か し そ の interstate, acoustic radiation 圧 suppression シ ス テ ム autologous の が low く stability, precision and sound radiation 圧 hook を に right and え が る things very め て difficult で あ る こ と, ま た sound 圧 の distance dependence が to think above に big き な nonlinear と し て role す も る things at the same time に Ming ら か と な っ た. <s:1> れによ れによ, the self-improvement of the sound compression control システム, the characteristics of the dynamics, detailed な検 discussion が necessity である とを とを confirmation of た. The そ そ result を is improved by け and sound compression control システム <s:1> を line って って る る. Sound 圧 suppression に は, force rate adjustment つ ま み を サ ー ボ モ ー タ で electric 気 mechanical に suppression す る gimmick を with い て い る が, つ ま み department の friction の influence に よ る error が big き い matter が.at し て い る の で, つ ま み に new た に Angle - a セ ン サ を group み 込 み, そ の state を 観 measuring に containing め て フ ィ ー ド バ ッ ク suppression を line う こ と で mount The influence of を inhibits する とを とを finger た た. Now the ひ ひ づ づ づ づ によ design and adjustment of によ <e:1> performance is directed upwards to を, and the <s:1> て experiment を is advanced to めて る る る.

项目成果

音響放射圧を用いた非接触アクティブ振動制御の実験的研究

声辐射压非接触主动振动控制实验研究

• 发表时间: 2004
• 期刊: 日本機械学会講演会(D&D2004)講演論文集 (CD-ROM)
• 作者: 藤井慶太;日村義彦;出口雄也;松本匡平;渡辺亨;背戸一登
• 通讯作者: 背戸一登

Realization of Non-contact Active Vibration Control System Utilizing Acoustic Radiation Pressure

利用声辐射压力实现非接触式主动振动控制系统

• 发表时间: 2005
• 期刊: Proc.of Int.Conf.On Vib.& Sound tech.(VSTech) (CD-ROM)
• 作者: K.Fujii;T.Watanabe;K.Seto
• 通讯作者: K.Seto