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機械工学年鑑2019
-機械工学の最新動向-

14. 機素潤滑設計

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章内目次

14.1 機械設計
 14.1.1 機械設計・運動機構/14.1.2 ヒューマン・マシン・インターフェース設計
14.2 機械要素
 14.2.1 伝動要素/14.2.2 ねじ,軸受,案内,シール
14.3 アクチュエータ
14.4 トライボロジー

 


14.1 機械設計

14.1.1 機械設計・運動機構

 本会機素潤滑設計部門(以下,本部門)が開催した第18回機素潤滑設計部門講演会(2018年4月,山形)ならびに本会2018年度年次大会(2018年9月,大阪)において,機械設計・運動機構に関連するオーガナイズドセッションが設けられ,数多くの研究発表が行われた.部門講演会では,レーザトラッカ用のVCM駆動される2自由度回転パラレルマニピュレータ(1),機械的平衡点に着目したパラレルワイヤ機構による物体の位置決め(2),腹足歩行機構の移動仕事率に関する検討(3),アクティブオムニホイールを用いた省モータ移動機構(4)など,パラレルメカニズムと移動機構に関する6件の発表がなされた.年次大会では,可動部にプーリを組み込んだ平面3自由度運動学的冗長ケーブル駆動パラレルロボットの運動学(5),2関節筋の働きを模倣した歩行補助装置の設計及び評価(6)など6件の機械設計に関する発表が行われた.

 アメリカ機械学会(ASME)の関連では,ASME 2018 International Design Engineering Technical Conferences(IDETC) & Computers and Information in Engineering Conference(CIE)(2018年8月,カナダ)が開催された.また,IFToMM(International Federation for the Theory of Machines and Mechanisms)の関連では,第24回日本IFToMM会議シンポジウム(2018年6月,東京),The 6th International Workshop on New Trends in Medical and Service Robotics(MESROB)(2018年7月,イタリア),The 2nd IFToMM ITALY Conference(2018年11月,イタリア),2018年度特別セミナー(2019年1月,東京)など多数開催され,機械設計に関する様々な研究が盛んに発表されている.

 

14.1.2 ヒューマン・マシン・インターフェース設計

 我が国では高齢化が急速に進行しており,今後,医療・福祉・介護をはじめとする様々な分野で人をサポートする機器の開発が期待されている.本部門内においては2013年度にヒューマン・マシン・インターフェース設計研究会が発足され,関連する様々な研究発表がなされてきている.日本機械学会第18回機素潤滑設計部門講演会(2018年4月,山形)および日本機械学会2018年度年次大会(2018年9月,大阪)では,それぞれヒューマン・マシン・インターフェイス設計に関するオーガナイズドセッションが設置され,部門講演会では7件,年次大会では8件の講演発表がなされた.さらに第7回ヒューマン・マシン・インターフェイス設計研究会(2019年1月,福岡)では4件の講演発表がなされた.これらの発表の中で,回想療法を考慮したペットロボット(7),人の安全性を考慮したリハビリテーションアシストスーツ(8)(9),人の動作補助装置(10)(11),匂いと気流の空間分布提示装置(12)などの研究成果が報告され,人をサポートする機器の設計・開発において,生体,人に対する安全性,人の感性などを考慮することの重要性を改めて実感した.

〔甲斐 義弘 東海大学〕

参考文献

(1)大岩 孝彰,Celik Baris,朝間淳一,レーザトラッカ用のVCM駆動される2自由度回転パラレルマニピュレータ,日本機械学会第18回機素潤滑設計部門講演会講演論文集(2018),DOI: 10.1299/jsmemdt.2018.18.1A2-2.

(2)遠藤 央,菅原 雄介,武藤 伸洋,柿崎 隆夫,機械的平衡点に着目したパラレルワイヤ機構による物体の位置決め,日本機械学会第18回機素潤滑設計部門講演会講演論文集(2018),DOI: 10.1299/jsmemdt.2018.18.1A2-3.

(3)山中 仁,長谷川 涼平,腹足歩行機構の移動仕事率に関する検討,日本機械学会第18回機素潤滑設計部門講演会講演論文集(2018),DOI: 10.1299/jsmemdt.2018.18.1A2-5.

(4)小森 雅晴,寺川 達郎,阪本 充,河戸 祐二,アクティブオムニホイールを用いた省モータ移動機構,日本機械学会第18回機素潤滑設計部門講演会講演論文集(2018),DOI: 10.1299/jsmemdt.2018.18.1A2-6.

(5)広里 光樹,牧野 達,原田 孝,可動部にプーリを組み込んだ平面3自由度運動学的冗長ケーブル駆動パラレルロボットの運動学,日本機械学会2018年度年次大会講演論文集(2018),DOI: 10.1299/jsmemecj.2018.S1140006.

(6)佐藤 康矢,南後 淳,2関節筋の働きを模倣した歩行補助装置の設計及び評価,日本機械学会2018年度年次大会講演論文集(2018),DOI: 10.1299/jsmemecj.2018.S1140002.

(7)中里 裕一,京島 建多,短脚二足歩行ペットロボットの研究(第2報 回想療法を考慮したペットロボット),日本機械学会第18回機素潤滑設計部門講演会講演論文集(2018),DOI: 10.1299/jsmemdt.2018.18.1A1-1.

(8)池田 啓祐,柳田 幸記,チンタナ― ヌッチャバー,甲斐 義弘,速度ベース安全装置を搭載したリハビリテーション用アシストスーツの開発(新型膝関節用アシストスーツの設計および製作),日本機械学会第18回機素潤滑設計部門講演会講演論文集(2018),DOI: 10.1299/jsmemdt.2018.18.1A1-4.

(9)金田 翼,甲斐 義弘,速度ベース安全装置を搭載した足関節用アシストスーツの開発(設計および製作),日本機械学会第18回機素潤滑設計部門講演会講演論文集(2018),DOI: 10.1299/jsmemdt.2018.18.1A1-5.

(10)塩谷 圭太,内島 大作,小塚 裕明,立矢 宏,パラレルワイヤ駆動機構による人体動作補助装置の開発,日本機械学会2018年度年次大会講演論文集(2018),DOI: 10.1299/jsmemecj.2018.S1150202.

(11)田堀 真悟,小塚 裕明,立矢 宏,仮想面に沿った人の空間動作を補助する劣駆動ロボットアームの制御,日本機械学会2018年度年次大会講演論文集(2018),DOI: 10.1299/jsmemecj.2018.S1150203.

(12)篠木 崚司,松倉 悠,石田 寛,匂いと気流の空間分布提示装置(大型スクリーンへの対応),日本機械学会2018年度年次大会講演論文集(2018),DOI: 10.1299/jsmemecj.2018.S1150204.

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14.2 機械要素

14.2.1 伝動要素

 国内会議における研究発表は,本会の関連では,第17回機素潤滑設計部門講演会(2018年4月,上山)において16件の講演発表,2018年度年次大会(2018年9月,大阪)のOS「伝動装置の基礎と応用」にて20件の講演発表が行われた.

 国際会議に関しては,International VDI Congress “Dritev – Drivetrains vehicles”(VDI,2018年6月,ボン),International Gear Conference(INSA Lyon,2018年8月,リヨン)が開催された.

 以下,歯車技術分野の主だった論文を列挙する.最初に歯車加工法について述べる.内歯車のスカイビング加工に関して,歯すじクラウニング加工で生じる歯形バイアスに関する研究(1),逆送り加工に関する研究(2),目標の歯形歯厚を得るためのカッタ配置の計算方法の研究(図2-1)(3),Z-mapによる切りくず形状の解析(4)が報告された.5軸マシニングセンタを使用した多条ウォームホイールの高精度製作法の研究(5),トランスミッション用シャフトの熱処理変形における形状効果の研究(6)と同部品の熱処理変形に対する解析的予測手法の検討(7),2光子造形法による磁気駆動マイクロ歯車の設計・製作(8)などが報告された.このようにスカイビング加工による内歯車の加工に関しては近年熱心に研究されており,実際に市場で幅広く実用化されている.

図2-1 スカイビング加工時のカッタと歯車の干渉確認(左図)とカッタ(右図)

 

 歯車装置の振動については,一対の歯車の振動解析に関する研究(9),静粛性向上を目的としたインボリュート・サイクロイド合成歯形歯車ポンプの開発(10),プラネットギヤの歯面精度が遊星歯車機構のかみあい音に及ぼす影響に関する研究(11),ベベルギヤを導入した2K-HV型遊星歯車機構に関する研究(12),歯面に溝を有する仮想高周波振動フェースギヤの設計に関する研究(13),触覚応答遅れ時間によるリール巻き心地の推定と振動検出閾曲線の導出(14)などが報告された.

 また,動力損失に関して,円筒ころ軸受を用いた無段変速機に関する基礎的研究(15)はすば歯車のかみ合い摩擦損失測定とシミュレーションに関する研究(16)などが報告された.

 歯車の強度に関しては,非対称歯車の接触応力解析と介在物を考慮した面圧強度シミュレーションに関する研究(17),接触応力解析によるコニカルギヤ歯面の内部応力の推移の研究(18),トロコイド干渉によるはすば歯車のピッチング損傷で基礎円付近の歯面損傷に及ぼす歯先修整の影響の研究(19),表面改質による宇宙用波動歯車装置の長寿命化の研究(20),3Dプリンタで製作した平歯車の耐久性能の研究(21),高密度焼結歯車の疲労寿命と損傷形態の研究(22),微小平歯車の負荷特性における回転速度および潤滑油性状の影響の研究(23),大ねじれ角浸炭焼入れはすば歯車の曲げ疲労強度の研究(24),歯面膜要素を用いた動力伝達用歯車の角当たり解析の研究(図2-2)(25)などが報告された.歯車強度は振動性能との両立を図るため,広い範囲で歯面が接触するような歯面修整が採用されるようになってきた.そのためエッジ部やトロコイド部での接触が問題となってきており.その解決のための研究が注目されている.その他にも強度に関しては多数の研究が行われており,歯車の改良はまだまだ必要であることがわかる.

図2-2 はすば歯車の角当たりによるピッチング損傷を歯面膜要素を用いて解析した結果の比較

 

 さらに,計測技術に関して,ハイパスフィルタを通した歯形歯すじ形状測定結果を利用した歯面擬似粗さ評価の研究(26),かみ合い振動データと歯元き裂進展の画像の自動収集システムの研究(27),ハイスピードカメラを用いた遊星歯車機構におけるプラネットギヤの運動モニタと図式解法を用いたその瞬間中心による検証(28),導電性インク印刷による回路形成技術を用いた歯車センサ開発に関し,プラスチック歯車側面に印刷したき裂検知センサの特性評価(29)歯車表面に印刷されるアンテナの設計(30),高速度カメラによって撮影した画像の射影変換を用いた歯元き裂長さの定量化の研究(31),硬化異種金属はすば歯車の動的熱電対法による歯面温度測定における基礎的研究(32),二次元フーリエ変換を用いた歯車歯面テクスチャの指向性解析(33)などが報告された.計測技術は新たな計測法が多数提案されいる.歯車の損傷を防ぐため,常時歯車運転状態をモニタリングし,故障の予知を可能にできるような計測法が望まれている.

 これらに加えて歯車以外では,超高速モータ用遊星ローラ減速機の自動押付け機構(34)ブシュチェーンの負荷および騒音特性に関して潤滑動粘度の影響の基礎研究(35)などが報告された.

〔古賀 英隆 いすゞ自動車株式会社〕

参考文献

(1)花木裕理恵,瓜生耕一郎,村上隆則,中村守正,射場大輔,船本雅巳,森脇一郎,内歯車スカイビングの歯すじクラウニング加工で生じる歯形バイアスに関する研究,第17回機素潤滑設計部門講演会論文集(2018),pp49-52. DOI: 10.1299/jsmemdt.2018.18.1B1-1.

(2)瓜生耕一郎,村上隆則,花木裕理恵,濱田浩太郎,中村守正,射場大輔,森脇一郎,内歯車スカイビングにおける逆送り加工に関する研究,第17回機素潤滑設計部門講演会論文集(2018),pp53-56. DOI: 10.1299/jsmemdt.2018.18.1B1-2.

(3)瓜生耕一郎,村上隆則,中村守正,射場大輔,船本雅巳,森脇一郎,内歯車のスカイビングにおける歯形と歯厚の調整に関する研究(目標の歯形と歯厚を得るためのカッタ配置の計算方法),日本機械学会論文集,Vol.84,No.861(2018),DOI:10.1299/transjsme.17-00536.

(4)小林剛,任宗偉,杉田直彦,木崎通,名畑英二,久古潤史,西川司,パワースカイビング加工におけるZ-mapによる切りくず形状の解析,日本機械学会2018年度年次大会講演論文集(2018),S1120105. DOI: 10.1299/jsmemecj.2018.S1120105.

(5)濱田成則,川崎一正,辻勇,5軸マシニングセンタを使用した多条ウォームホイールの高精度製作法,日本機械学会2018年度年次大会講演論文集(2018),S1120102. DOI: 10.1299/jsmemecj.2018.S1120102.

(6)江島知樹,吉沢克弥,高澤秀一,トランスミッション用シャフトの熱処理変形における形状効果の研究,日本機械学会2018年度年次大会講演論文集(2018),S1120103. DOI: 10.1299/jsmemecj.2018.S1120103.

(7)高澤秀一,ヤン インジャ,宮崎克雅,江島知樹,トランスミッション用シャフトの熱処理変形に対する解析的予測手法の検討,日本機械学会2018年度年次大会講演論文集(2018),DOI: 10.1299/jsmemecj.2018.S1120104.

(8)織茂将太,西山宏昭,大町竜哉,2光子造形法による磁気駆動マイクロ歯車の設計・製作,第17回機素潤滑設計部門講演会論文集(2018),pp61-62.  DOI: 10.1299/jsmemdt.2018.18.1B1-4.

(9)平小瀬智哉,李樹庭,一対の歯車の振動解析に関する研究,日本機械学会2018年度年次大会講演論文集(2018),DOI: 10.1299/jsmemecj.2018.S1120404.

(10)瀬山夏彦,真志取秀人,田村恵万,森屋あるみ,今井貴康,静粛性向上を目的としたインボリュート・サイクロイド合成歯形歯車ポンプの開発,第17回機素潤滑設計部門講演会論文集(2018),pp79-80. DOI: 10.1299/jsmemdt.2018.18.1B2-3.

(11)中川正夫,福田知樹,松井翔太,廣垣俊樹,青山栄一,プラネットギヤの歯面精度が遊星歯車機構のかみあい音に及ぼす影響に関する研究 (異なる歯面精度の組み合わせと音響パワーレベル),第17回機素潤滑設計部門講演会論文集(2018),pp171-174.  DOI: 10.1299/jsmemdt.2018.18.2B1-5.

(12)中川正夫,福田知樹,廣垣俊樹,青山栄一,ベベルギヤを導入した2K-HV型遊星歯車機構に関する研究 (駆動試験による検証に基づく推奨条件の検討),第17回機素潤滑設計部門講演会論文集(2018),pp175-178. DOI: 10.1299/jsmemdt.2018.18.2B1-6.

(13)井上徹夫,黒河周平,歯面に付加した溝により仮想的な高かみ合い周波数を発生するフェースギヤの設計,日本機械学会2018年度年次大会講演論文集(2018),DOI: 10.1299/jsmemecj.2018.S1120101.

(14)井上徹夫,黒河周平,触覚応答遅れ時間によるリール巻き心地の推定と振動検出閾曲線の導出,第17回機素潤滑設計部門講演会論文集(2018),pp57-60.  DOI: 10.1299/jsmemdt.2018.18.1B1-3.

(15)東﨑康嘉,高田遼介,円筒ころ軸受を用いた無段変速機に関する基礎的研究,第17回機素潤滑設計部門講演会論文集(2018),pp85-86.  DOI: 10.1299/jsmemdt.2018.18.1B2-5.

(16)大和田真裕,後藤宏明,田本芳隆,成田幸仁,はすば歯車のかみ合い摩擦損失測定とシミュレーション,日本機械学会2018年度年次大会講演論文集(2018),DOI: 10.1299/jsmemecj.2018.S1120205.

(17)増山知也,小林亮太,非対称歯車の接触応力解析と介在物を考慮した面圧強度シミュレーション,第17回機素潤滑設計部門講演会論文集(2018),pp75-76. DOI: 10.1299/jsmemdt.2018.18.1B2-1.

(18)宮崎直希,大町竜哉,接触応力解析によるコニカルギヤ歯面の内部応力の推移,第17回機素潤滑設計部門講演会論文集(2018),pp77-78. DOI: 10.1299/jsmemdt.2018.18.1B2-2.

(19)熊谷幸司,森川邦彦,隼田敦之,内藤佑太,黒河周平,トロコイド干渉によるはすば歯車のピッチング損傷(基礎円付近の歯面損傷に及ぼす歯先修整の影響),日本機械学会2018年度年次大会講演論文集(2018),DOI: 10.1299/jsmemdt.2018.18.1B2-2.

(20)間庭和聡,溝口善智,織田章宏,小原新吾,表面改質による宇宙用波動歯車装置の長寿命化,第17回機素潤滑設計部門講演会論文集(2018),pp87-88.  DOI: 10.1299/jsmemdt.2018.18.1B2-6.

(21)瀬山夏彦,中尾梨真,濱﨑俊耶,伴利治,3Dプリンタで製作した平歯車の耐久性能,日本機械学会2018年度年次大会講演論文集(2018),DOI: 10.1299/jsmemecj.2018.S1120301.

(22)尾崎圭太朗,藤井正浩,上野友之,伊志嶺朝之,江頭繁樹,高密度焼結歯車の疲労寿命と損傷形態,日本機械学会2018年度年次大会講演論文集(2018),DOI: 10.1299/jsmemecj.2018.S1120302.

(23)田嶋洋人,高橋美喜男,板垣貴喜,前田憲次,高橋秀雄,微小平歯車の負荷特性に関する研究(回転速度および潤滑油性状の影響),日本機械学会2018年度年次大会講演論文集(2018),DOI: 10.1299/jsmemecj.2018.S1120303.

(24)田中求,山岡 樹矢,野嶋賢吾,西遼佑,小野勇一,小出隆夫,大ねじれ角浸炭焼入れはすば歯車の曲げ疲労強度,日本機械学会2018年度年次大会講演論文集(2018),DOI: 10.1299/jsmemecj.2018.S1120305.

(25)森脇一郎,上田昭夫,射場大輔,歯面膜要素を用いた動力伝達用歯車の角当たり解析,日本機械学会論文集,Vol.84,No.863(2018),DOI:10.1299/transjsme.18-00033.

(26)金明洙,射場大輔,巽友洋,野田英克,本宮潤一,森脇一郎,ハイパスフィルタを通した歯形・歯すじ形状測定結果を利用した歯面擬似粗さ評価,第17回機素潤滑設計部門講演会論文集(2018),pp63-66. DOI: 10.1299/jsmemdt.2018.18.1B1-5.

(27)石井祐之助,射場大輔,宮本諭,三浦奈々子,飯塚高志,増田新,曽根彰,森脇一郎,かみ合い振動データと歯元き裂進展の画像の自動収集システム,第17回機素潤滑設計部門講演会論文集(2018),pp67-70. DOI: 10.1299/jsmemdt.2018.18.1B1-6.

(28)福田知樹,中川正夫,廣垣俊樹,青山栄一,ハイスピードカメラを用いた遊星歯車機構におけるプラネットギヤの運動モニタと図式解法を用いたその瞬間中心による検証,第17回機素潤滑設計部門講演会論文集(2018),pp179-180.  DOI: 10.1299/jsmemdt.2018.18.2B1-7.

(29)二川真太郎,射場大輔,神本貴裕,市川嵩人,三浦奈々子,飯塚高志,増田新,曽根彰,森脇一郎,導電性インク印刷による回路形成技術を用いた歯車用センサ開発(プラスチック歯車側面に印刷したき裂検知センサの特性評価),第17回機素潤滑設計部門講演会論文集(2018),pp71-74. DOI: 10.1299/jsmemdt.2018.18.1B1-7.

(30)二川真太郎,射場大輔,三浦奈々子,飯塚高志,増田新,曽根彰,森脇一郎,導電性インク印刷技術を用いた歯車用センサシステムの開発 (歯車表面に印刷されるアンテナの設計),日本機械学会2018年度年次大会講演論文集(2018),DOI: 10.1299/jsmemecj.2018.S1120203.

(31)石井祐之助,射場大輔,三浦奈々子,飯塚高志,増田新,曽根彰,森脇一郎,高速度カメラによって撮影した画像の射影変換を用いた歯元き裂長さの定量化,日本機械学会2018年度年次大会講演論文集(2018),DOI: 10.1299/jsmemecj.2018.S1120201.

(32)東﨑康嘉,後藤卓也,奈良智明,小栗佳祐,硬化異種金属はすば歯車の動的熱電対法による歯面温度測定における基礎的研究,日本機械学会2018年度年次大会講演論文集(2018),DOI: 10.1299/jsmemecj.2018.S1120204.

(33)本宮潤一,登尾洋輝,小出隆夫,田村篤敬,二次元フーリエ変換を用いた歯車歯面テクスチャの指向性解析,日本機械学会2018年度年次大会講演論文集(2018),DOI: 10.1299/jsmemecj.2018.S1120202.

(34)山本建,山藤勝彦,超高速モータ用遊星ローラ減速機の自動押付け機構,日本機械学会2018年度年次大会講演論文集(2018),DOI: 10.1299/jsmemecj.2018.S1120401.

(35)院田航平,板垣貴喜,高橋美喜男,高橋秀雄,ブシュチェーンの負荷および騒音特性に関する基礎研究(潤滑油動粘度の影響),日本機械学会2018年度年次大会講演論文集(2018),DOI: 10.1299/jsmemecj.2018.S1120402.

(36)野﨑孝志,超大偏心量許容形等速軸継手の研究,日本機械学会2018年度年次大会講演論文集(2018),DOI:  10.1299/jsmemecj.2018.S1120403.

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14.2.2 ねじ,軸受,案内,シール

 第18回機素潤滑設計部門講演会では,ねじ関連の口頭発表が4件,受関連の口頭発表が5件あった.2018年度年次大会講演会では,ねじ関連の発表が13件,受関連の発表が5件,シール関連の発表が1件あった.

 

a.ねじ

 ねじ等の締結要素では,ねじ直角振動におけるねじのゆるみの過程に関する研究(1)ねじ締結体の有限要素解析モデルの複雑化回避に関する研究(2),高張力ボルトの遅れ破壊特性に関する研究(3),下穴加工不要なリベット締結に関する研究(4)などがあった.

 

b.軸受

 転がり軸受に関する研究としては,高速回転する玉軸受摩耗に関する研究(5),実働状態にあるハブベアリングに働く荷重を超音波法によって測定する研究(6)玉軸受の寿命を縮めるボール内部の白色組織に関する研究(7)などがあった.

 すべり軸受に関する研究としては,内燃機関の受の弾性変形を考慮する弾性流体潤滑に関する研究(8),ターボチャージャベアリング部で発生する摩擦損失に関する研究(9)潤滑油への汚損粒子の混入が軸受の摩耗に与える影響に関する研究(10),振動が加わる多孔質動圧軸受の挙動に関する研究(11)などがあった.

 軸受に関する他の研究としては,能動型磁気軸受に外力が加わった場合の制御に関する研究(12)などがあった.

 

c.案内

 案内に関する研究としてはリニアボールガイドの与圧が非線形弾性挙動に与える影響の研究(13)などがあった.

 

d.シール

 シールに関する研究としてはOリングの粘弾性動特性の有限要素解析に関する研究(14)フランジガスケットの接触状態の特性に関する研究(15)などがあった.

〔岡田 学 長野工業高等専門学校〕

参考文献

(1)Toshiya YAMAGISHI, Tsukasa ASAHINA, Daiya ARAKI, Hiroki SANO, Kazuki MASUDA, Toshio HATTORI, Loosening and sliding behaviour of bolt-nut fastener under transverse loading, Mechanical Engineering Journal Vol.5, No.3(2018), DOI: 10.1299/mej.16-00622.

(2)Masaya HAGIWARA, Tomohiro KAWAMURA, Development of a solid bolt/nut model utilized in 3D-FE structural analysis for bolted joints, Journal of Advanced Mechanical Design, Systems, and Manufacturing, Vol.12 No.1(2018), DOI: 10.1299/jamdsm.2018jamdsm0001.

(3)木村 勇次,井上 忠信,中田 隆之,福田 又一, 1.8GPa級超高強度フェールセーフボルトの耐遅れ破壊特性, 日本機械学会論文集 Vol.84, No.860(2018), DOI: 10.1299/transjsme.17-00493.

(4)海津 浩一,伊藤 脩平,日下 正広,木村 真晃,木之下 広幸, アクリル樹脂板とアルミニウム合金板のパンチングリベット法による締結, 日本機械学会論文集 Vol.84, No.862(2018), DOI: 10.1299/transjsme.17-00485.

(5)Tao ZHANG, Xiaoyang CHEN, Jiaming GU and Jie YU, Wear performance analysis of high-speed instrument rotor bearings, Journal of Advanced Mechanical Design, Systems, and Manufacturing, Vol.12 No.2(2018), DOI: 10.1299/jamdsm.2018jamdsm0056.

(6)竹内 彰敏, 超音波法によるハブベアリングに作用する力やモーメント測定の試み, 日本機械学会論文集 Vol.84, No.866(2018), DOI: 10.1299/transjsme.18-00281.

(7)宮川 進,西村 貴郎,中澤 聖,塩谷 延広, 市場から得た深溝玉軸受ボール内部の白色組織の特徴, 日本機械学会論文集 Vol.84, No.868(2018), DO/ 10.1299/transjsme.18-00034.

(8)魚井 成晃,黒河 愛,廣瀬 悠二,小笹 俊博, クランクピンとコンロッド大端部の変形を考慮したジャーナル軸受の弾性流体潤滑解析, 日本機械学会論文集 Vol.84, No.862(2018), DOI: 10.1299/transjsme.18-00006.

(9)坂上 聡,上道 茜,山崎 由大,金子 成彦,窪山 達也,森吉 泰生, ターボチャージャベアリング部で発生する摩擦損失予測のための数理モデルの構築, 日本機械学会論文集 Vol.84, No.865(2018), DOI: 10.1299/transjsme.18-00127.

(10)持田 裕介,本田 知己,中村 由美子,高東 智佳子, 汚損粒子混入下でのすべり軸受材料WJ2の潤滑摩耗機構, 日本機械学会論文集 Vol.84, No.864(2018), DOI: 10.1299/transjsme.18-00029.

(11)大塚 茂,矢壁 正樹,早水 庸隆,大塚 宏一, 多孔質動圧軸受における正弦波加振時の潤滑特性に関する実験的研究(ピボット支持における加振周波数変化をパラメータとした軸振れ挙動の検討), 日本機械学会論文集 Vol.84, No.866(2018), DOI: 10.1299/transjsme.18-00331.

(12)加藤 潤也,藪井 将太,高木 賢太郎,井上 剛志, ロータ系の任意振れ回り軌道における外力の解析に向けた磁気軸受装置の開発, 日本機械学会論文集 Vol.84, No.861(2018), DOI: 10.1299/transjsme.17-00227.

(13)Tomofumi OHASHI, Hitoshi SHIBATA, Shigeru FUTAMI, Hiroyuki KISHI and Ryuta SATO, Influence of linear ball guide preloads and retainers on the microscopic motions of a feed-drive system, Journal of Advanced Mechanical Design, Systems, and Manufacturing, Vol.12, No.5(2018), DOI: 10.1299/jamdsm.2018jamdsm0099.

(14)Tadayoshi SHOYAMA, Koji FUJIMOTO, Calculation of high-frequency dynamic properties of squeezed O-ring for bearing support, Mechanical Engineering Journal Vol.5, No.2 (2018), DOI: 10.1299/mej.17-00444.

(15)Hideo CHO, Kanami YAMAMOTO, Kojiro NISHIMIYA, Hiroaki ITO, Characterization of contact condition in a flange connection by longitudinal waves, Mechanical Engineering Journal Vol.5, No.2 (2018),  DOI: 10.1299/mej.17-00568.

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14.3 アクチュエータ

 2018年9月9〜12日に開催された日本機械学会年次大会(関西大学)において,本会機素潤滑設計部門とロボティクス・メカトロニクス部門によるオーガナイズドセッション「次世代アクチュエータシステム」が企画された.本セッションでは計12件の講演があり,高分子アクチュエータや空気圧アクチュエータ,圧電アクチュエータなどの研究成果が発表された.広く一般に利用されている電磁モータとは原理を異にするアクチュエータに関する講演がほとんどで,今後のアクチュエータ技術の発展が期待される.また,アクチュエータだけでなく,名古屋大学大岡昌博教授による運動錯覚のためのアクチュエーション条件の講演など,アクチュエータシステムの適切な利用に関する報告もあった.

 このほか,同大会においては徳島大学高岩昌弘教授による「空気圧駆動によるヒューマンサポートシステムの構築」と題した基調講演が行われた.本講演では,空気圧アクチュエータの特徴を生かすことによってヒトの様々な動作・運動をサポートする新たな研究が紹介された.さらに,先端技術フォーラム「ソフトロボティクスのためのアクチュエータ技術とその応用」」も企画され,4件の講演が行われた.近年,ソフトロボディクスに関する研究が注目を集めており,我が国においても2018年度に科研費新学術領域「ソフトロボット学の創成:機電・物質・生体情報の有機的融合」(1)が立ち上がり,しなやかな身体,しなやかな動き,しなやかな知能をキーワードに研究が活発化している.アクチュエータ技術はこうしたソフトロボティクスを実現するキーテクノロジーのひとつとして捉えられる.

 一方,日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス部門が主催するロボティクス・メカトロニクス講演会2018(西日本総合展示場)では全体で1,313件の発表が行われ,多くはアクチュエータ技術に関連している.アクチュエータそのものに焦点を当てたセッションとしては「アクチュエータの機構と制御」で30件,「フルードパワーロボティクス」で11件の発表があり,アクチュエータ関連の最新の研究成果が報告されている.

 以上のように,ロボットなどの基盤技術であるアクチュエータ技術は,広く普及している電磁モータや油圧,空気圧アクチュエータにとどまらず,特徴的な次世代アクチュエータが研究されている.ソフトロボティクスに代表されるように,従来の機械システムのイメージとは一線を画す新たな学問分野が創生されつつある昨今,こうした次世代アクチュエータの積極的な利用が期待される.

〔竹村 研治郎 慶應義塾大学〕

参考文献

(1)Science of Soft Robots, 文部科学省科学研究費補助金新学術領域研究(研究領域提案型)2018年度~2022年度ソフトロボット学の創成:機電・物質・生体情報の有機的融合
http://softrobot.jp (参照日2019年4月17日)

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14.4 トライボロジー

 2018年に開催されたトライボロジーに関係する主要な国内会議は,日本機械学会が主催する機素潤滑設計部門講演会(4月23日-24日,月岡ホテル),年次大会(9月9日-12日,関西大学),そして日本トライボロジー学会が主催するトライボロジー会議 春 東京(5月21日-23日,国立オリンピック記念青少年総合センター)および秋 伊勢(11月7日-9日,伊勢市観光文化会館)がある.

 部門講演会でのトライボロジーに関係する講演は29件あったが,イオン液体(1),表面テクスチャ(2)やコーティングによる表面改質(3),そして境界潤滑下での化学反応膜の特性(4)に着目した研究発表が盛んであった.年次大会では「トライボロジーの基礎と応用」のセッションでの講演数は18件であったが,他部門と合同で企画された「マイクロナノ理工学:nmからmmまでの表面制御とその応用」のセッションでも13件の講演があり,このセッションでは,超撥水面の形成に関する研究(5)や,ナノすき間での力測定に関する研究(6)発表など,セッション名のとおり,ナノスケール領域での現象に着目した研究発表が行われた.

 トライボロジー会議では,春秋ともに200件以上の講演が行われているが,通常セッションに加えてシンポジウムセッションが複数企画された.春の会議では,「表面テクスチャによるトライボ特性の制御」「熱効率向上・CO2削減に向けたエンジン(パワートレイン)のトライボロジー」「トライボケミストリーの最前線」「摩耗研究会50周年シンポジウム-摩耗研究会50年の歩みと摩耗研究の変遷」「自動車軽量化のためのトライボロジー技術」といった5つのシンポジウムが企画された.秋の会議では,「固体潤滑~故きを温ねて新しきを知る~」「潤滑油の超低粘度化を実現する添加剤・基油・配合技術」「エロージョンとその応用及びその周辺技術」といった3つのシンポジウムが開催された.本会議は,自動車関連企業からの参加者が多いが,昨今のエネルギー問題の事情も踏まえ,自動車業界が直面する問題に関係したシンポジウムが多く企画される傾向にあるようである.発表内容については,流体潤滑境界潤滑潤滑剤,表面材料,分析,シミュレーションなど多岐にわたるが,特徴的な傾向として流体潤滑に関する研究発表数が近年減少しているのに対し,境界潤滑や分析技術,新規材料に関する発表が増加している.分析については,潤滑面でのそのままの状態での現象把握の要求が強いためか,その場観察,オペランド観察での手法が多数発表された(7)-(14).シミュレーションに関しては,分子動力学法のほか,粒子法といったトライボロジー分野にとって新しい計算手法を採用した研究発表(15)(16)も行われた.

 トライボロジー関係の和文学術雑誌には,「日本機械学会論文集」,「トライボロジスト」,「設計工学」の三誌がある.2018年に日本機械学会論文集に掲載されたトライボロジー関係の論文は11報であったが,868号では上述の部門講演会を元にした特集号「機素潤滑設計・基礎と応用2018」が企画(17)され,トライボロジーに関する論文も複数掲載されていたが,その一つに機械学習をしゅう動面の監視システムに応用した論文(18)が掲載された.トライボロジストには学術論文が20報,新たな論文項目として新設された技術論文が5報,そして,速報論文が2報掲載された.設計工学に掲載されたトライボロジー関係の論文は4報であった.各学術誌の掲載論文の分野の傾向については,日本機械学会論文集や設計工学が,油圧ピストンポンプ(19)転がり軸受(20),メカニカルシール(21)(22)などの具体的な機械要素を対象としたものが多かった.一方,トライボロジストに掲載されている論文は,例えば転がり接触によるピーリング発生メカニズムの解明(23)(24)潤滑油の高圧粘度特性(25)(26)など,現象解明や物性の評価といった基礎分野に重きをおいたものが多い傾向にあった.

 英文誌ついて,日本機械学会が発行しているJournal of Advanced Mechanical Design, Systems, and Manufacturingには13報のトライボロジー関係の論文が掲載された.内容については,転がり軸受の動的摩耗解析に関する論文や(27)ドライガスシールの運動解析(28)などが掲載された.日本トライボロジー学会が発行しているTribology Onlineには4報のShort communication,38報のArticleと1報のReviewが掲載された.第3号では2017年9月に中華人民共和国で開催されたWorld Tribology Congress 2017の特集号(29)が企画された.論文の分野は多岐に渡るが,著者の国籍別に見ると,日本人著者が圧倒的に多い.海外からは中華人民共和国やインドが多く,その他ではチェコ共和国の研究者による弾性流体潤滑下での人口突起の変形の計測に関する論文(30)や,フランス共和国の研究者による固体潤滑剤に関する論文(31)(32),ドイツ共和国からのアキシャル転がり軸受に関する論文(33)も掲載された.

〔八木 和行 九州大学〕

参考文献

(1)川田将平・佐々木信也・宮武正明,イオン液体の潤滑特性に水が及ぼす影響,日本機械学会第18回機素潤滑設計部門講演会,(2018),DOI: 10.1299/jsmemdt.2018.18.1C1-5.

(2)佐藤祐基・豊崎弘也・月山陽介・新田勇,レーザマイクロテクスチャリング技術を用いたAl材料における高摩擦係数の発現,日本機械学会第18回機素潤滑設計部門講演会,(2018),DOI: 10.1299/jsmemdt.2018.18.2C1-1.

(3)寺田真・梅原徳次・村島基之・野老山貴行,ESEMその場観察によるCNx膜摩耗痕の表面エネルギー変化に及ぼす雰囲気ガスの影響の解明,日本機械学会第18回機素潤滑設計部門講演会,(2018), DOI: 10.1299/jsmemdt.2018.18.2C2-1.

(4)キムチョルファン・青田洋人・田村幸雄・山本浩・田中真二・菊池雅男・益子正文,油圧機器を想定した摺動環境下におけるトライボフィルム形成と潤滑特性,日本機械学会第18回機素潤滑設計部門講演会,(2018), DOI: 10.1299/jsmemdt.2018.18.1C2-5.

(5)沢田博司・川原公介,キャビティ付き柱状構造を有する超撥水面の形成とその動的撥水性評価,日本機械学会

2018年度年次大会,(2018), DOI: 10.1299/jsmemecj.2018.J1110102.

(6)森田祥平・福澤健二・伊藤伸太郎・張賀東,水晶振動子センサとガラス球プローブを用いたナノすきま潤滑の垂直力・せん断力同時計測,日本機械学会2018年度年次大会,(2018), DOI: 10.1299/jsmemecj.2018.J1110304.

(7)渡部誠也・中野美紀・三宅晃司・佐々木信也,せん断場におけるステアリン酸吸着膜上の基油分子の振る舞い−和周波発生分光法による摺動界面のその場観察−,トライボロジー会議2018春東京,(2018),B11.

(8)糸魚川文広・川崎天聖・中村隆,表面プラズモン共鳴を利用した添加剤吸着・脱離挙動のその場観察,トライボロジー会議2018春東京,(2018),E13.

(9)大久保光・米原未紗・田所千治・佐々木信也,In-situRaman分光分析による潤滑油環境下におけるトライボロジ現象のその場観察,トライボロジー会議2018春東京,(2018),E14.

(10)佐々木啓次・木田直美・日比野秀徳・稲吉成彦,その場観察装置を用いた反応膜の構造変化追跡,トライボロジー会議2018春東京,(2018),E15.

(11)平山朋子,量子ビームを用いたIn-situおよびOperando分析のトライボロジー応用,トライボロジー会議2018春東京,(2018),E16.

(12)梅原徳次,その場摩擦面反射分光分析によるカーボン系硬質膜の摩擦メカニズムの検討,トライボロジー会議2018春東京,(2018),E17.

(13)八木和行,各種その場観察方法による焼付き過程の理解,トライボロジー会議2018春東京,(2018),F21.

(14)星靖・滝渡幸治・七尾英孝・森誠之,グリース潤滑膜構造に対する速度と荷重の影響−顕微赤外分光法によるその場観察−,トライボロジー会議2018春東京,(2018),E26.

(15)杉村奈都子,三原雄司,鷲津仁志,SPH法によるメソスケール弾塑性体摩擦シミュレーションモデルの構築,トライボロジー会議2018秋伊勢,(2018),A1.

(16)田中健太郎・岩本勝美,粒子法を用いた流体潤滑の数値計算〜表面張力モデルの改良〜,トライボロジー会議2018秋伊勢,(2018),E32.

(17)南後淳,「機素潤滑設計・基礎と応用2018」特集号発刊にあたって,日本機械学会論文集,84,868(2018)DOI: 10.1299/transjsme.18-pre05.

(18)橋本優花・本田知己・持田裕介・杉山和彦・中村由美子・高東智佳子,機械学習を用いたしゅう動面状態監視システムに関する研究,日本機械学会論文集,84,868(2018)DOI: 10.1299/transjsme.18-00275.

(19)田中嘉津彦・桃園聡・京極啓史・藤田祐介,斜板式ピストンポンプ・モータのピストン幾何学的形状によるピストンとシリンダ間摺動部の動力損失への影響,日本機械学会論文集,84,868(2018)DOI: 10.1299/transjsme.18-00359.

(20)宮川進・西村貴郎・中澤聖・塩谷延広,市場から得た深溝玉軸受ボール内部の白色組織の特徴,日本機械学会論文集,84,868(2018)DOI: 10.1299/transjsme.18-00034.

(21)富岡淳・大藪実貴子・湯澤央恵・宮永宜典,修正平均流モデルを用いたメカニカルシールの潤滑解析(第1報,二乗平均平方根粗さの影響),設計工学,53,8(2018)581.

(22)富岡淳・大藪実貴子・湯澤央恵・宮永宜典,修正平均流モデルを用いたメカニカルシールの潤滑解析(第2報,歪みと尖りの影響),設計工学,53,8(2018)595.

(23)長谷川直哉・藤田工・内舘道正・阿保政義,転がり接触によるピーリングの発生メカニズムとピーリング抑制に及ぼす黒染処理の影響(第1報)―実験結果に基づいたき裂の発生に関する考察―,トライボロジスト,63,8(2018)551.

(24)長谷川直哉・藤田工・内舘道正・阿保政義,転がり接触によるピーリングの発生メカニズムとピーリング抑制に及ぼす黒染処理の影響(第2報)―ピーリングの進展と転動面下の応力との関係―,トライボロジスト,63,9(2018)618.

(25)畑一志・田本芳隆,各種粘度指数向上剤添加油の高圧粘度特性とポリマー挙動の関係に関する研究(第1報)

―高圧粘度の測定と圧力-粘度係数計算式の導出―,トライボロジスト,63,11(2018)768.

(26)畑一志・田本芳隆,各種粘度指数向上剤添加油の高圧粘度特性とポリマー挙動の関係に関する研究(第2報)

―高圧粘度予測式の導出および圧力下の粘度-温度特性―,トライボロジスト,63,11(2018)782.

(27)Tao ZHANG, Xiaoyang CHEN, Jiaming GU, Jie YU, Wear performance analysis of high-speed instrument rotor bearings, Journal of Advanced Mechanical Design, Systems, and Manufacturing, 12, 2 (2018) DOI: 10.1299/jamdsm.2018jamdsm0056.

(28)Yun LIU, Quanxing LIU, Ming YIN, Guofu YIN, Dynamic analysis and structure optimization of a floating ring system in dry gas seal, Journal of Advanced Mechanical Design, Systems, and Manufacturing, 12, 7 (2018) DOI: 10.1299/jamdsm.2018jamdsm0128.

(29)Editor-in-Chief, Preface to the Special Issue on WTC 2017, Tribology Online, 13, 3 (2018) iii.

(30)Kostal David, Sperka Petr, Krupka Ivan and Hartl Martin, Artificial Surface Roughness Deformation in the Starved EHL Contacts, Tribology Online, 13, 1 (2018) 1.

(31)Sho Takeda, Hiroyuki Miki, Julien Fontaine, Hiroyuku Takeishi and Toshiyuki Takeda, Role of MoS2 Addition in the Consolidation of Metal from Powder to Plate by the Compression Shearing Method at Room Temperature, Tribology Online, 13, 1 (2018) 15.

(32)Sho Takeda, Hiroyuki Miki, Julien Fontaine, Matthieu Guibert, Hiroyuku Takeishi and Toshiyuki Takeda, Interparticle Bonding of Cu Powder under Repetitive Unidirectional Friction, Tribology Online, 13, 2 (2018) 43.

(33)Florian Pape, Timm Coors, Alexander Barroi, Jörg Hermsdorf, Maximilian Mildebrath, Thomas Hassel, Stefan Kaierle, Tim Matthias, Alexander Chugreev, Anna Chugreeva, Bernd-Arno Behrens, Ludger Overmeyer, Gerhard Poll, Tribological Study on Tailored-Formed Axial Bearing Washers, Tribology Online, 13, 6 (2018) 320.

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