文字サイズ
標準
色の変更

サポイン技術紹介

  1. トップ
  2. サポイン技術検索
  3. ナノコンポジット摩擦材による超小型軽量電磁ブレーキの開発

機械制御

ナノコンポジット摩擦材による超小型軽量電磁ブレーキの開発

長野県

株式会社協和精工

2022年1月25日更新

プロジェクトの基本情報

プロジェクト名 ナノコンポジット摩擦材による超小型軽量電磁ブレーキの開発
基盤技術分野 機械制御
対象となる産業分野 ロボット、産業機械、工作機械
産業分野でのニーズ対応 高性能化(既存機能の性能向上)、高性能化(小型化・軽量化)
キーワード 電磁ブレーキ、カーボンナノチューブ、コンポジット、軽量、薄型
事業化状況 研究実施中
事業実施年度 平成30年度~令和2年度

プロジェクトの詳細

事業概要

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。

開発した技術のポイント

・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

具体的な成果

・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。

研究開発成果の利用シーン

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・事業化の状況

事業化状況の詳細

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。

提携可能な製品・サービス内容

共同研究・共同開発

製品・サービスのPRポイント

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。

今後の実用化・事業化の見通し

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。

実用化・事業化にあたっての課題

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

事業化に向けた提携や連携の希望

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。

プロジェクトの実施体制

サポイン事業者 株式会社協和精工 本社事業所
事業管理機関 公益財団法人長野県テクノ財団 伊那テクノバレー地域センター
研究等実施機関 興和ゴム工業株式会社 技術部技術開発課
国立大学法人信州大学 先鋭材料研究所 野口研究室
アドバイザー 多摩川精機株式会社
多摩川テクノクリエイション株式会社

サポイン事業者 企業情報

企業名 株式会社協和精工(法人番号:1100001023030)
事業内容 精密部品加工 及び 電磁ブレーキの設計・開発・製造
社員数 182 名
生産拠点 長野県下伊那郡高森町
本社所在地 〒399-3101 長野県下伊那郡高森町山吹1646-5
ホームページ http://kyowaseiko.jp/
連絡先窓口 株式会社協和精工 神山隆久
メールアドレス t.kamiyama@kyowaseiko.jp
電話番号 0265-35-8288