薄型軟空アクチュエータ・ロボットの迅速な製造

1. ヒートプレスによるTPUシートのスムージング ヒートプレスに使用する力センサーをキャリブレーションします。 シリコーンの2層(厚さ50mm x 50 mm x 3 mm)の間に力センサーを挟みます。力センサーとシリコーン層を引張機の圧縮プラテン/アンビルの間に置きます。ヒートプレスのノブを時計回りに回してプラテン間の距離を短くし、センサーの力と抵抗を書き留めます。 デジタルキャリパーを使用してセンサの面積を測定し、測定領域で力値を除算して圧力データを取得します。スプレッドシートを使用して、センサーをキャリブレーションするスプレッドシートを使用して、圧力対抵抗データに直線をフィットさせます。 力センサーをヒートプレスの中に置き、センサーから約200kPaの圧力が読み取られるまで圧力ノブを回します。 TPUフィルムの汚染を避けるために手袋を着用してください。 TPUの4層をハサミまたはレーザーカッターでカットし、ヒートプレスプレート(30mm×30mm)に合わせます。4 つのエッジがすべて揃うように 4 つのシートを配置します。 TPU シートをヒートプレスの内側に置きます。 ヒートプレスの温度を~200°F(~93°C)に設定します。ヒートプレスを完全に閉じます。 フィルムをヒートプレスの内側に10分間置き、ヒートプレスを開き、ステップ3.12でレーザーカットする積層TPUフィルムを取り外します。 2. 最適なレーザーパラメータを見つける セクション 1 で説明したように、TPU の 2 層をヒートプレスします。 コンピュータ支援設計(CAD)ソフトウェアを使用して、20 mmの側面を持つ正方形と、正方形のバルーンの入口として機能する4 mm x 8 mmの長方形を設計します。 レーザーカット/溶接 は、ステップ 2.2 からステップ 2.2 から正方形パターンを溶接し、次の設定を使用して、1 インチあたりのパルス数 (PPI) を 500 に設定し、電力を 10% から 100% に変更し、電力の値ごとに速度を 10% から 100% に変化させます。 正方形の風船の入口の端をはさみで切ります。 正方形のバルーン入口の内側に針を挿入し、その周りに接着剤(材料の表)を適用し、接続の周りにポリテトラフルオロエテーン(PTFE)テープをラップします。メモ:5分後に使用する準備が整いました。 正方形の気球の平均破裂圧力を正確な流体ディスペンサーで膨らませて識別します。 それが破裂するまで、正確な流体ディスペンサーを使用してバルーンの圧力を高げます。バースト圧力を測定し、書き留める。このステップを5x繰り返し、平均破裂圧を得る。 電源と速度の値の全範囲について手順 2.1-2.7 を繰り返し、正方形バルーンの最大バースト圧力とそれに関連する電力と速度の値をレーザー マシンの最適なパラメータとして特定します。 3. レーザー切断/溶接によるアクチュエータの製造 CADソフトウェアを使用して、目的のアクチュエータパターンを設計します。注: AutoCAD 2017 は、このプロトコルで使用されます。 設計のすべてのセグメントをハイライト表示して、CAD ソフトウェアで設計全体を選択します。 [プロパティ]セクションのタスク バーで、ソフトウェアがレーザー カッターに正常に印刷するように線の太さを 0 mm に変更します。 タスク バーの [印刷]をクリックします。メニューのプリンタ名を「VLS2.30」に変更します。 [プリンタの設定]で、[ユーザー定義の横]として用紙サイズを選択します。 [印刷尺度]セクションで、[用紙に合わせる]オプションの選択を解除し、画像サイズを 1 mm = 1 単位の長さにスケールします。 [印刷オフセット(印刷可能領域に設定された原点)]で、[印刷領域を中心にする]オプションをオンにします。 電源ボタンを押してエアフィルタをオンにします。 電源ボタンを押すか、ユニバーサルレーザーシステムコントロールパネルソフトウェアの電源アイコンをクリックして、レーザーカッターをオンにします。 [設定]オプションで、速度 = 60%、PPI = 500、電力 = 80% を設定します。メモ:これらのパラメータは、使用するシステムの特定のレーザーパワーに基づいて変更する必要があります。 フォーカスビューツールを使用して、レーザーポインタをパターンの左上隅と右下隅に移動して、ステップ 1.10 で行った積層 TPU フィルム(30 mm x 30 mm)の内側にパターン全体が収まるようにします。 レーザーマシンに焦点を合わせるために、レンズキャリッジをテーブルの中央に移動します。フォーカスツールをテーブルの上に置き、フォーカスツールの上部がレンズキャリッジの前面に触れるまでテーブルを上に移動します。次に、レンズキャリッジがフォーカスツールのノッチに当たって前方にぶつかるまで、ゆっくりとテーブルを上に移動します。メモ:レーザーは焦点を合わせ、3.11のパラメータで使用する準備ができています。 TPUシートの位置を変更せずに、レーザーを再び実行しますが、速度= 55%を下げ、電力= 85%を増やし、PPI = 500を維持します。 3回目のレーザー実行を実行して、アクチュエータに漏れがないようにします。速度 = 50%を設定し、電力 = 90%を増やし、PPI = 500 を維持します。 4.ルアーロック接続とステンレス鋼分配針を接着 バルーンアクチュエータ入口の端をはさみで切る。 バルーンアクチュエータの入口に針を挿入し、その周りに接着剤を塗布し、PTFEテープを接続の周りに巻きます。メモ:5分後に使用する準備が整いました。 5. ソフトアクチュエータの特性評価 アクチュエータが十分な距離のアクチュエータの上にカメラを取り付け、アクチュエータがカメラ内で加圧状態と加圧されていない状態の両方で完全に表示されるようにします。 加圧時のたわみがカメラに対して直交するようにアクチュエータを向きに保持します。 破裂することなく全範囲に偏向するまで、正確な流体ディスペンサーでアクチュエータの圧力を高める。プラスチックの変形や漏れ、過膨張による破裂のないアクチュエータの最大たわみとして全範囲を想定します。 アクチュエータの圧力が全範囲の約20%に達するまで圧力を上げ、圧力を書き留めておきます。 ステップ5.1のカメラを用いてアクチュエータの写真を撮り、画像処理ソフトウェア(例えばimageJ)を使用して、画像内のアクチュエータの先端のX座標とY座標を測定する。 アクチュエータのたわみの全範囲に達するまで、手順5.4と5.5を繰り返します。 プロットソフトウェアを使用して、アクチュエータのたわみとインフレ圧力のX-Yグラフをプロットします。