光-流体制御弁の性能改善

提高光流体控制阀的性能

基本信息

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

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。

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，以及放大元件之间的微小压差的流体放大器。流体控制系统。在本研究中，我们将重点关注构建光学伺服系统所必需的控制设备，即在不改变传统上用作驱动系统的现有执行器的情况下，将光转换为流体执行器驱动压力的光流体控制。开发阀门并提高其性能。在之前的一项研究（科学研究资助编号13750204）中，我们专注于反馈层流比例元件的输出流量，该比例元件放大光流转换元件的微小输出压力，该元件将光流转换元件转换为光流转换元件。我们开发了一种原型阀，可放大流体功率并响应输入光功率执行开/关操作。我们还制作了一个附加射流装置的原型，它是一个可以在湍流区域使用的放大器，通过将其与光流转换元件相结合，我们创建了一个仅由射流装置组成的原型光流控制阀，并且具有无滑动部件。今年，我们的目标是显着改善光流体转换元件（将光信号转换为流体压力的转换器）的输出特性。在进行改进后，我们使用有限元分析软件（ANSYS）对元件内部的流动进行了分析。由于元件形状的变化，输出压差特性和动态特性发生变化。结果，我们分析证实，所提出的装置具有射流被光信号偏转并在光信号中断后返回到平衡点的特性。我们还分析证实，通过使用带有尖点的光流控转换元件作为改进元件，可以改善输出压差特性。