光―流体制御弁の性能改善

光学 - 提高流体控制阀的性能

基本信息

批准号：
13750204
负责人：
赤木徹也
金额：
$ 1.41万
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 Young Scientists (B)
财政年份：
2001
资助国家：
日本
起止时间：
2001 至 2002
项目状态：
已结题

项目摘要

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着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-流体制卸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した。更に昨年度は差動型ノズルフラッパ機構を利用し積層して増幅可能な流体増幅器を試作し、増幅率が最大33倍と光-流体変換素子と組合せた場合の変換係数が1.3kpa/mWの光-流体制御弁を開発した。本年度は、光-流体制御弁の出力流体パワー(圧力×流量)の更なる改善について検討を行い、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、層流比例形素子では層流域でしか増幅器として使用できないため、乱流域でも使用可能な増幅器である付着形流体素子をワイヤーカット加工により試作し、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。また、試作弁の性能試験を行った結果、最大出力差圧が±80kPaと通常の電気-空気圧制御弁と同程度の性能を有し、さらに、内径16mm程度の小径のシリンダを駆動するのに十分な流量を出力することを確認した。

光学伺服系统是有吸引力的控制系统，因为它们能够抵抗电磁和辐射干扰等环境干扰。为了将该光学伺服系统投入实际应用，我们开发了将光信号转换为流体压力信号的光流体转换元件和放大该元件的微小接触压力的流体放大器。流体批发系统。本研究的目的是开发并提高光流体控制阀的性能，该控制阀将光转换为流体执行器驱动压力，这是将光伺服系统开发成实用系统的重要控制装置。在之前的研究中（科研资助编号11750195），我们将半导体激光二极管与光纤集成，将光信号转换为流体压力信号的光流体转换元件，并将装置改进为更抗振动等干扰能力强。此外，去年我们原型制作了一款可以利用差动喷嘴挡板机构进行堆叠放大的流体放大器，与光学放大器结合使用时，光学放大器的放大倍数高达33倍，转换系数为1.3 kpa/mW。 -开发流体控制阀。今年，我们将研究进一步改进光流体控制阀的输出流体动力（压力×流量），并将层流比例元件的输出流量反馈到控制流量We来放大流体动力。设计了一种根据电源执行开/关操作的阀门原型。此外，由于层流比例元件只能在层流区域用作放大器，因此我们通过线切割制作了一种即使在湍流区域也可以使用的放大器的粘合流体元件原型，并将其与我们设计了一种光流体控制阀，没有滑动部件，仅由流体元件组成。另外，原型阀的性能测试结果表明，最大输出压差为±80 kPa，与普通电动气动控制阀相当，可以输出足够的流量。