インパクトタイプのダンパを応用した無振動工作機械構造物の開発

2014 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 26420066
• Research Institution: Toyota National College of Technology
• Principal Investigator: 若澤 靖記 豊田工業高等専門学校, 機械工学科, 准教授 (50300588)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2017-03-31
• Keywords: 振動 / 減衰 / 粒子 / 液体 / 騒音 / 工作機械

Outline of Annual Research Achievements

工作機械は最も振動・騒音が発生しやすい機械の一つであり，振動・騒音の発生は，作業現場および近隣に悪影響を及ぼす．したがって，これらの問題を解決するための加工精度，生産性の向上を使命とする工作機械に適切な機械要素・構造となるべく静音振動高減衰能化技術を開発することを目的とする．
当該年度の目的は，粒子ダンパと液体ダンパを組み合わせた新しい減衰能向上方法を確立・提案することである．粒子と液体を利用した複合構造物の設計を行った．複合構造物は，工作機械構造を念頭においた基準となる単純な形状のモデル構造物の空洞部に粒子と液体を充てんする形式とした．続いて，使用する粒子と液体を検討した．粒子には，はじめに比重の比較的大きな鋼球を用いることとした．液体には周囲環境の影響を受けにくく，粘度変化が可能なものとしてシリコーンオイルを用いることとした．
設計した複合構造物の作製並び減衰特性を検討するための実験台及び実験装置に必要なその他の部品を準備・作製した．比較のため粒子と液体を適用していないモデル構造物，粒子のみを充てんした場合および液体のみを充てんした場合の減衰特性を把握するため，現有のインパルスハンマーによりインパルス加振したときの振動と騒音の発生状況を検討した．このような予備的実験により，減衰特性に及ぼす粒子と液体の複合構造の影響について検討する準備をした．実験については，粒径，粒子量，液体粘度などを変化させて振動および騒音減衰特性を調べていく予定である．

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

当該年度の目的としていた，粒子ダンパと液体ダンパを組み合わせた新しい減衰能向上方法を確立・提案することができ，はじめの実験としての基礎的な単純構造物である粒子と液体を利用した複合構造物の設計を行うことができたため．

Strategy for Future Research Activity

作製した複合構造物に対して，同様な加振実験を行い，その減衰特性を調べていく予定である．また騒音特性も同時に測定していく．実験は，粒子の粒径，質量，および液体の粘度を種々変化させた場合に対して行う．以上の実験により減衰特性に影響を及ぼすパラメータを明らかにし，最大減衰能が得られる液体の種類及び粒子条件を見出す．
高速度カメラなどにより液体中における粒子の挙動観察を行い，減衰能発生に関する粒子の挙動を明らかにする．粒子ダンパでは，構造物壁面と粒子の接触部において運動エネルギーが変換されることが減衰能発生の主要因とされている．しかし，液体が使用された場合には異なった特性を示すものと思われる．観察するためには，構造物に加工を施すなど何らかの工夫が必要であり，それらが課題である．

Causes of Carryover

平成26年度は，振動測定・解析を行うためのFFTアナライザーおよび実験で使用する消耗品を購入する予定であった．しかしながら，振動測定・解析を行うためのFFTアナライザーを購入すると実験消耗品を購入することができない状況になってしまった．従って，平成26年度は実験で使用する消耗品等最低限必要であるであろうものを購入した．

Expenditure Plan for Carryover Budget

振動測定・解析を行うためのFFTアナライザーもしくは同等品については，平成26年度の繰り越し分と平成27年度の予算で購入する予定である．