研究開発された技術紹介

多関節ロボットに内蔵されているアクチュエーターは重量がかさんでおり制動時の慣性力が大きく高精度、高速度制御の問題点となっている。アクチュエーターを構成する電磁ブレーキは川下製造業者から軽量化を強く求められており超小型ブレーキの開発を行う。ナノコンポジット摩擦材の開発による摩擦係数増加と、電磁石構造の効率化を軸に研究することで、従来のブレーキ重量を1/2にする。

・ナノコンポジット摩擦材の配合技術確立
動的粘弾性測定による摩擦材の評価
摩擦材の対となるライトニングホルダの面形状の最適化
・摩擦材一体成形工法確立
接着剤塗布厚さの最適化
摩擦材両面の生地流路の工夫
・効率的な電磁石の開発
磁気・熱シミュレーションによる仮想検証

・ナノコンポジット摩擦材の配合技術確立
弾性混練法を用いたCNT解繊技術を確立した。
CNTを入れることによりゴムの機械的強度が飛躍的に向上していることを確認をした。
摩擦係数が高く、かつ固着力を低減できる摩擦材の配合を見出した。
プロトタイプ実機評価において、摩擦係数；目標μ＝1.2に対し0.99となり、従来比1.8倍の結果を得た。
摩擦係数のさらなる向上、および固着現象の解消に向けて対策の方向性を見出した。
・摩擦材一体成形工法確立
金型構造、充填方式、加硫条件の確立により一体成形法を確立し、目標であったリードタイム1/2を達成した。
・効率的な電磁石の開発
ヨークの材質・形状の工夫と熱処理の条件検証により磁路の最適化を行った。
融着電線を使用した整列巻き技術の確立により効率的なコイルを開発した。
強度計算からブレーキ可動部の薄型化を実現した。
上記技術により、摩擦係数μ＝1.2を前提としたプロトタイプを設計製作し、従来ブレーキと比較して厚さ、重量1/2を達成した。

多関節ロボットに内蔵されるアクチュエータ用途。電磁ブレーキの小型軽量化により、アクチュエータの小型軽量化を実現する。

実用化に向けて課題解消が必要なことから、追加研究を実施中である。

カーボンナノチューブ(CNT)コンポジット摩擦材を用いた超小型軽量化ブレーキ実用化の技術確立を完了。従来のブレーキと比べて1/2の厚さ及び重量を達成。多関節ロボットの軽量化に貢献できる。また、高トルク用モータ用ブレーキやφ10mm以下の小型ブレーキへの技術展開も可能である。

摩擦材が固着する課題の解決に向けた追加研究を実施中である。
川下メーカーと密に連携をとりながら、開発をすすめ事業化を目指す。

摩擦係数μ=1.2を保ちながら固着をゼロにする技術の開発
・開発摩擦材を搭載したブレーキの信頼性評価
・摩擦材の対となる相手材の形状や面圧の最適化
・固着を機械的に引きはがすブレーキ構造の検討

産業用ロボット・モータメーカーとの協業、または超小型・軽量・薄型の特殊なブレーキを必要とするメーカーとの連携を模索中。