セルフ・メンテナンス・システムの研究

1997 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 08875050
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 須田 義大 東京大学, 生産技術研究所, 助教授 (80183052)
• 研究分担者: 中代 重幸 東京大学, 生産技術研究所, 助手 (60272514)
• キーワード: セルフメンテナンス / 波状摩耗 / ころがり接触 / 機械振動 / ウェーブレット解析 / モニタリング

研究概要

通常の運動を伴う機械システムでは、振動現象や摩擦、摩耗現象によって機械システムの劣化が生じる。そのため、定期的な保守点検作業、すなわちメンテナンス作業を絶えず行い、機械の運転状態を正常な状態に保つことが重要になる。機械の劣化によるシステムの異常が破局を導くような場合では、運転状況を継続的に監視(モニタリング)することも必要である。本研究の目的は、このような手間とコストのかかるモニタリングとメンテナンス作業について、機械システム自体にその機能を付加することによって自動化を進め、最終的には経済的にも信頼性についても優れたシステムを構築することである。本研究では、このシステムをセルフメンテナンス・システムと呼ぶことにする。
提案するコンセプトはかなり一般的であり、具体的な機械システムに対して実際のセルフメンテナンス・システムを実現するには、個別のハードウエアの設計、ソフトウエアの設計が必要になると考えられる。そこで、本研究では、機械システムのうち、転がり接触機構を持つために、接触面における自励振動が原因で、接触表面上に周期的な形状が発生する問題、すなわち波状摩耗現象に焦点を当てた。波状摩耗現象は、無限にある振動系の固有値に関連するため、単なる振動系の変更だけでは完全に防止することはできない。
波状摩耗対策におけるセルフメンテナンス・システムの概略システムを構築した。すなわち、振動現象をモニタリングすることにより、波状摩耗の兆候を捉え、発生に至る前に、波状摩耗に影響を与える振動特性、潤滑状態、運転条件を自動的に制御する考えである。そのため、転がり接触機構における波状摩耗発生メカニズムを詳細に検討し、ここでは、運転条件として、平均滑りを取り上げた。波状摩耗の発生・成長・減衰は、平均滑り率によって影響を受けることを実験的に見出し、そのモデルの構築を行った。また、モニタリングシステムとしてウェーブレット変換を用いる方式を検討した。
以上の結果より、平均滑り率を制御することによって、セルフメンテナンス・システムを構築できる可能性を示した。

研究成果

• [文献書誌] 曄道佳明、 須田義大、 大野進一、 堀江昭秀: "走行車両とレールの連成振動解析" 日本機械学会第74期通常総会講演会講演論文集(I). 484-485 (1997)
• [文献書誌] 須田義大, 小峰久直, 岩佐崇史, 銭倍麗, 曄道佳明: "コルゲーション発生・成長過程のウェーブレット解析" 日本機械学会第6回交通・物流部門大会講演論文集(鉄道シンポジウム編). 97・13. 91-94 (1997)
• [文献書誌] 堀江昭秀, 曄道佳明, 須田義大, 大野進一: "走行車輪とレールの間に生じる接触変動に関する基礎的検討" 日本機械学会第6回交通・物流部門大会講演論文集(鉄道シンポジウム編). 97・13. 127-128 (1997)
• [文献書誌] 堀江昭秀, 曄道佳明, 須田義大, 大野進一: "有限要素法を用いた走行車輪とレールの連成振動解析手法について" 日本機械学会機械力学・計測制御講演論文集. 97/10. 360-363 (1997)