マイクロマシン歯車の損傷モード解析とマイクロ化限界に関する研究

1995 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07455074
• Research Category: Grant-in-Aid for General Scientific Research (B)
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 久保 愛三 京都大学, 工学研究科, 教授 (10027899)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 野中 鉄也 京都大学, 工学研究科, 助手 (00180761) ; 藤尾 博重 京都大学, 工学研究科, 助教授 (90026097) ; 矢部 寛 京都大学, 工学研究科, 教授 (30025936)
• Keywords: 歯車 / マイクロマシン / 損傷モード / コンタミナント / 信頼性 / マイクロ歯車 / 歯面強度

Research Abstract

マイクロマシン開発の要請に応じ、極小形歯車装置開発が差し迫った課題になっている。ところが、今までの歯車装置の設計法に準拠して超小型化した歯車装置を設計すると、その強度的信頼性が著しく不足する問題が出てきている。この状況を解明し、マイクロ歯車が強度的信頼性を保って動力や運動伝達可能であるかの限界を明らかにするするため以下の研究を行った。心間距離の設定精度が5ミクロン以下の超高精度マイクロ歯車信頼性試験装置を試作し、また、歯面損傷を起こしたマイクロ歯車歯面を観察し、その状況を画像解析する設備を整えた。試験用の標準コンタミナントならびに潤滑油を選定した。試験歯車は、材質、熱処理、製作精度の点に難しい問題を生じたが、ようやくそれを解決し、実験可能の状態に持ち込めた。
モジュール1,0.8,0.5,0.4,0.2mmの試験歯車と、セメンタイト系コンタミナントの組み合わせについて運転試験を実施し、歯車のモジュールが小さくなったときにどの様なモードの損傷が発生するかがある程度実験的に究明でき、損傷発生のメカニズムの大略を推定できるようになった。
理論的検討ならびにシミュレーション作製のためのコンピュータ設備については、すさまじいこの分野の技術変化に対応して、申請時の計画の機種等を変更し、時代最先端の設備を整え、シミュレーションの第一バ-ジョンを完成し、コンタミナントが接触面にどの様な損傷を与えるかの検討が可能に成りつつある。