2100N 5432100 NN00235 F/ ,重荷F/ ,重荷VmV/ ,圧電力出F/ ,重荷Vm/VL ,圧電力出正補クーリ012） 取り付け角度0°において，出力電圧と曲げ荷重に良い相関が得られ，荷重モニタリングが可能であること013） 金属基圧電複合材料の取り付け角度および取り付け位置を変更により，曲げ角度に対するモニタリングが可能であることが示唆された． 謝 辞 参考文献 図6 実験によって得られた出力電圧および荷重波形． おけるプラトーな領域の荷重に関して，明確な差異が確認された．解析では加工時間0.1秒にて荷重波形がほぼプラトーな領域に達するが実験においては加工時間約0.14秒でプラトーな領域に達している．この差異は降伏応力の差に起因しているものと考えられる．解析においてSPCCの降伏応力は290 MPaに設定したが，実験から得られた降伏応力は，375 MPaであった．このため，降伏に達するまでの時間がより長く，そして荷重は高く測定されたものと考えられる．加えて，Piezo/Alの出力電圧は解析結果と異なる波形が得られた．これは，荷重波形の0.1から0.8 sにある荷重がほとんど変化しないプラトーな時間領域におけるPiezo/Alの出力電圧を見ると過渡応答的に減少していることが確認される．このことから圧電セラミックス内部における電流リークが生じているものと考えられる．圧電セラミックスに応力が生じると電荷が生じるが，この電荷は理想的には保持されるが，現実的には圧電セラミックスは有限の抵抗値を持つため，電流が流れ電圧降下が生じる．このリークを補正したものが図7であり，実験で得られた荷重波形も併せて示している．同図から得られた回帰直線（図8，相関係数R2：0.975）を用いることにより推定した誤差は最大10.2%と大きいが，これは図7における荷重波形に観察されるように，テンシロン型試験機から出力される出力電圧の時間分解能が低く，階段状の波形になっていることに起因している． 図7 リーク補正出力電圧波形および荷重波形． ：出力電圧：荷重-1-20.20.4：リーク補正出力電圧：荷重0.20.60.8時間，t/s0.40.60.8時間，t/s50004000400030003000200020001000100050004000300020001000− 222 −この時間分解能を10倍とし，本研究によって得られた電圧値間を線形に変化すると仮定すると，最大で約2%の誤差となり，リーク補正を行うことで荷重をモニタリングすることが可能であることが示された． ４．結言 金属基圧電複合材料を用いた塑性加工プロセスモニタリングの実現を目的とし，有限要素解析による検討および実験による検証を行い，下記のような結果を得た． 1） 金属基圧電複合材料からの出力電圧は，取り付け角度に依存する．この取り付け角度への依存性は電極構造および圧電定数に起因している． が示された．実際においては，リークによる電圧降下が生じるためリーク補正を行うことで良好なモニタリング精度を得ることができる．また，リーク補正出力電圧から荷重求める際に使用する回帰直線を求める際に，十分な時間分解能が求められることを明らかとした． 本研究は天田財団奨励研究開発助成（AF-2018045-C2）の助成を受けて遂行されたものである，ここに記して感謝の意を表します． 1) 萩野直人，小宮聖司，遠藤純一，石濱正男：プレス加工における金型と被加工材の接触状態のインプロセスモニタリング，塑性と加工，57-669（2016），983-990 2) T. Yanaseko, H. Asanuma, H. Sato, Characterization of a fiber/aluminum composite, Mechanical Engineering Journal, 2, 2 (2015). 図8 リーク補正出力電圧と荷重の関係． metal-core piezoelectric 14リーク補正出力電圧, VL/mVceramics
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