精密工学会誌
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62 巻 , 5 号
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  • 小林 敏雄
    1996 年 62 巻 5 号 p. 623-627
    発行日: 1996/05/05
    公開日: 2009/06/30
    ジャーナル フリー
    実用面での問題点としては, エンジン筒内流れの計測において示したように, 現状は2次元平面内の計測が主体であり, 3次元計測の実用化が緊急課題であること, 十分な光量をもつ高パルス光線の実現, あるいは高時間分解能/高空間分解能ビデオカメラによる高速流の計測が望まれていること, 可視化用のエンジンであるため高回転数の実験が困難なこと, 円筒面を通して撮影する場合には, 円筒の材料と流体の屈折率の相違が計測精度に大きな影響を与えること等, 実用化にはまだまだ多くの課題がある.しかし, このPIV技術の方向が流れ場計測, 特に非定常流れの計測における有力なツールとなることは確実である.
  • 大場 謙吉
    1996 年 62 巻 5 号 p. 628-632
    発行日: 1996/05/05
    公開日: 2009/06/30
    ジャーナル フリー
  • 吉澤 昭
    1996 年 62 巻 5 号 p. 633-636
    発行日: 1996/05/05
    公開日: 2009/06/30
    ジャーナル フリー
  • 中村 春木
    1996 年 62 巻 5 号 p. 637-640
    発行日: 1996/05/05
    公開日: 2010/02/16
    ジャーナル フリー
  • 中野 壽夫
    1996 年 62 巻 5 号 p. 641-645
    発行日: 1996/05/05
    公開日: 2009/06/30
    ジャーナル フリー
  • 松本 弘一, 美濃島 薫
    1996 年 62 巻 5 号 p. 646-648
    発行日: 1996/05/05
    公開日: 2009/06/30
    ジャーナル フリー
    以上, 超短光パルスと媒質の非線形光学効果によって得られる高品位白色光やカーシャッタを利用して, 三次元情報を色情報に瞬時に変換する新しい方法について述べたが, この方法は今後の光計測技術の一つの方向として期待される.この技術の要はフェムト秒光技術にあるが, 工業技術院産業科学技術研究開発制度の中の大型プロジェクトとして, 「フェムト秒テクノロジー」の研究開発が進められており, この分野は今後急速な発展が予期される.
    最後に, 本開発技術の応用分野を考えると, 三次元顕微鏡, 微小粒子の計測・分析, 液晶・半導体の評価技術, 農林業における色情報の利用技術, 医療における利用技術, 光学材料の二次元計測技術, そして多成分の実時間計測・分析技術などの広い領域にまたがっている.
  • 前野 恭
    1996 年 62 巻 5 号 p. 649-652
    発行日: 1996/05/05
    公開日: 2009/06/30
    ジャーナル フリー
  • 西村 康
    1996 年 62 巻 5 号 p. 653-656
    発行日: 1996/05/05
    公開日: 2009/06/30
    ジャーナル フリー
  • 横関 俊介, 新井 泰彦, 山田 朝治
    1996 年 62 巻 5 号 p. 657-660
    発行日: 1996/05/05
    公開日: 2010/02/16
    ジャーナル フリー
    モアレ技術の特徴は以下の通りである. (1) 二次元の減算ができる. (2) 光学系などによる誤差を除くことができる. (3) 物体の変化のみを可視化できる. (4) しま走査に, 干渉計ほどの精度が要求されない. (5) 物体の情報に対応した変位, または, 変形を格子に与えることができれぽ可視化できる.
    モアレ技術は, 古くから利用されていたことや原理の説明が素朴な手法で行われていたためか, 前時代的な技術と思われていて, あまり利用されていない.しかし, たとえば, モアレ応用干渉じま計測法は新しい技術であるホログラフィ干渉法よりも有用性が高い.また, 原理が現代的な手法で説明されるようになっている.したがって, 本稿がモアレ技術を見直すきっかけになり, 利用される方が増えることを願っている.
  • 前川 克廣, 大畑 浩志
    1996 年 62 巻 5 号 p. 661-665
    発行日: 1996/05/05
    公開日: 2009/06/30
    ジャーナル フリー
    Turning processes of low carbon steel, high manganese steel and titanium alloy either by a carbide tool or by a diamond tool have been simulated using an existing three-dimensional finite element simulation code. Flow stress characteristics of the workpieces, friction characteristics at the tool-chip interface and thermal properties of the work and tool materials all influence chip flow and tool wear, resulting in different machinability. For instance, the titanium alloy gives rise to the highest rake temperature though the cutting force is smaller than the high manganese steel, which is due to low thermal conductivity of the alloy and high strength at elevated temperature as well. The effect of a coolant has also been investigated. It is more effective to use a high thermal-conductivity tool like diamond or CBN than to use a coolant from the viewpoint of reducing the edge temperature.
  • 恩地 好晶, 松森 昇, 井川 直哉, 島田 尚一
    1996 年 62 巻 5 号 p. 666-670
    発行日: 1996/05/05
    公開日: 2009/06/30
    ジャーナル フリー
    The paper deals with some features in cutting mechanism of superfinishing by vitrified bonded fine cubic boron nitride (CBN) stones as applied to hardened bearing steel and their applications for optimizing stone structures and operating conditions. Comparative tests among the equivalent stones of CBN, diamond, aluminum oxide abrasives are carried out. In contrast with the performance by conventional stones in which break-off and loading take place purposely, the CBN stones show stable cutting performance with little tendency to wear and spall on cutting edges. This higher cutting capability, on the other hand, inevitably tends to be associated with rougher surface finish. Along with cutting experiments under the widely ranged operating conditions, carefull SEM observations are executed on the stones and chips removed. To sustain high cutting performance with acceptable surface finish, CBN stones with finer grit size than that employed in conventional ones are recommended to use under the conditions which ensure a stable cutting and fine finish acceptable with little loading by providing suitable small channels on the bond for easy chip removal. The conditions recommended are lower stone pressure, high peripheral speed and a certain optimal inclination angle.
  • 平田 敦, 横塚 智人, 大槻 豊, 吉川 昌範
    1996 年 62 巻 5 号 p. 671-675
    発行日: 1996/05/05
    公開日: 2009/06/30
    ジャーナル フリー
    アーク放電ブラズマジェットCVD法で, 基板を高速で回転させることによる基板上でのプラズマ流れの変化, およびダイヤモンド合成に与える影響について検討し, 以下の結果を得た.
    1) 基板をブラズマジェットの中心を軸として回転させたときの基板上のプラズマ流れを数値解析した結果, 基板中心付近でプラズマの軸方向速度が増加し, 基板中心から半径25mmの範囲でプラズマの半径方向速度および温度が増加することがわかった.
    2) 基板回転によるプラズマの流れの変化により, 合成されるダイヤモンドの表面形態に変化はないが, 粒径や合成速度が増加し, 膜の断面形状や膜質が均等になる傾向がみられた.
    3) 基板全面がプラズマで覆われる範囲内で基板回転軸をプラズマジェット軸から偏心させて得られたダイヤモンドは, 粒径, 膜厚および膜質の分布が広い範囲で均等化される.
  • 鬼鞍 宏猷, 大西 修, 馮 金海, 神田 敏和, 森田 貴博
    1996 年 62 巻 5 号 p. 676-680
    発行日: 1996/05/05
    公開日: 2009/06/30
    ジャーナル フリー
    The purposes of the present paper are to investigate the effects of ultrasonic vibration on machining accuracy of duralumin and to make clear the mechanisms for the improvement of machining accuracy in microdrilling. Ultrasonic vibration of 40 kHz considerably reduces the friction on the rake face, makes chips thinner and then decreases cutting forces. This decrease in cutting forces, especially the variation of the mean radial force, leads to the improvement of cutting accuracy, i. e., smaller hole oversize, a little better roundness at hole entrance. smaller displacement of hole center with ultrasonic vibration. The thin chip increases the velocity of chip flow, and results in better characteristics of chip disposal and less tendency of drill breakage.
  • 後藤 賢治, 水本 洋
    1996 年 62 巻 5 号 p. 681-685
    発行日: 1996/05/05
    公開日: 2010/02/16
    ジャーナル フリー
    球の研磨における形状誤差の矯正過程をシミュレーションと実験によって解析した結果, 次のことが明らかになった.
    (1) 両面ともにR溝どうしの組合せは平面どうしの組合せに対応しており, 偶数次成分はよく矯正されるが, 3次成分の矯正力は弱い.
    (2) R溝とS溝の組合せは平面と開き角aが小さいV溝との組合せに対応しており, 偶数次成分の矯正力は小さいが, 3次成分はよく矯正される.
    (3) S溝どうしの組合せは開き角の小さいV溝どうしの組合せに対応しており, 3次成分は矯正されるが, 2次および4次成分が増加する.このような現象は従来の研磨メカニズムでは説明できなかった.
    (4) 異なった溝形状を組み合わせた3工程からなるラッピングシステム (R溝+R溝で偶数次成分を, R溝+S溝で3次成分を, 最後にR溝+R溝で残った成分をさらに矯正する) で加工すれば超精密軸受用鋼球が効率的に量産加工できることを明らかにした.このシステムにより従来のシステムでは困難であった真球度18nm, 表面粗さRa=2nmの超精密軸受用鋼球が量産加工できた.
  • 早川 伸哉, 小島 弘之, 国枝 正典, 西脇 信彦
    1996 年 62 巻 5 号 p. 686-690
    発行日: 1996/05/05
    公開日: 2009/06/30
    ジャーナル フリー
    This paper describes experimental observation and numerical analysis of the arc plasma extinction in the electrical discharge machining (EDM) process. The arc extinguishing time must be shorter than the pulse interval, because it is closely related to the stability of the machining process and hence the machining rate of the process. The spark locations and the waveforms of discharge current and gap voltage were observed in the continuous process in order to distinguish a discharge whose location was influenced by the insufficiently extinguished plasma which was made by the previous discharge. The experimental results show that the plasma extinguishes within 10 micro seconds under the condition that the distribution of discharge location is uniform, so that the machining process is stable. However, in the case that the discharge localization occurs, it takes longer to deionize the arc plasma. The time variation of the plasma temperature after a single pulse discharge was calculated with the finite difference method to estimate the arc extinguishing time. The calculated results show that the arc extinguishing time depends on the temperature of the electrode surface, and so that the local temperature rise causes such a instability as the discharge localization.
  • 倉重 賢治, 柳川 佳也, 宮崎 茂次
    1996 年 62 巻 5 号 p. 691-695
    発行日: 1996/05/05
    公開日: 2009/06/30
    ジャーナル フリー
    In large scale problems of line balancing, a weak point is to spend very effort of calculation when branch and bound method is adopted to solve the result. Therefore, in this paper, they propose the method which can seek the satisfactory result by split the problem into partition. Firstly, problem is divided into several parts, in each part the optimal line balancing is investigated, and then, the results of all parts are jointed together to search the trial solution for the whole part. Lastly, in order to improve the trial solution, line balancing of the union of partitional result is conducted again to search for the satisfactory result. Furthermore, computer is used for the result calculation, the result is compared with the convent ioal method to find the efficiency of this proposed method.
  • 細川 修二, 熊倉 進
    1996 年 62 巻 5 号 p. 696-700
    発行日: 1996/05/05
    公開日: 2009/06/30
    ジャーナル フリー
    The present paper deals with the relation between the torque and axial tension of screw threads in the elastic-region tightening. The torque on fitted portion of threads and axial tension on the screw threads of M 12 × 1.5 - M 20 × 2.5 are measured by tightening test using a new designed device. The experimental results indicate that these measurement values are related to each other through the general equation that express the relation between torque on fitted portion of threads and axial tension in the screw threads. It is concluded that validity of the equation is confirmed experimentally, but the equation is not applicable when a bending moment acts upon the bolt at tightening.
  • 島村 光, 森山 光久, 春日 久美子
    1996 年 62 巻 5 号 p. 701-705
    発行日: 1996/05/05
    公開日: 2009/06/30
    ジャーナル フリー
    This paper describes functions that are needed for exchange of curve and surface data by using STEP data exchange system. In some cases, data conversion of curve and surface data must be done using approximation and occurrence of numerical error is inevitable. To predict the case and take suitable measure for it, a detection method is given. Also, an implementation method to detect the error is proposed.
  • 伊藤 公俊, 弘末 太郎, 塚田 忠夫
    1996 年 62 巻 5 号 p. 706-711
    発行日: 1996/05/05
    公開日: 2009/06/30
    ジャーナル フリー
    A new methodology for form tolerancing in design object modeling is proposed. At first, what kind tolerances must be prepared and how to describe them in the authors' design object modeler CONMOTO is discussed. Next, the Positioning Performance Requirement (PPR) is defined and its computer description is discussed. Focusing the lines of geometrical error formation inside machine parts, several design rules for suitable tolerancing are derived from PPR using the Related Part_Atom Graph. At last, the computer implementation is shown that aid human designers to put the Surface Trend Indications which the authors have proposed for tolerancing.
  • 川野 常夫, 西田 修三, 橋本 正治, 山元 税, 岩田 一明, 小野里 雅彦
    1996 年 62 巻 5 号 p. 712-716
    発行日: 1996/05/05
    公開日: 2010/02/16
    ジャーナル フリー
    A consulting system for the body loads taken on individual joints while working has been developed using a kinetic analysis system of human body motions and a posture input device shaped like a robot, called CHAPLIN (Consultation by HAndling Puppet-Like INterface). CHAPLIN has 15 skeletal segments made of vinyl chloride resin, and 16 total degrees of freedom. The sensors are invisibly imbedded in the resin, thereby allowing the exterior form to be crafted so that postures are easily recognizable. The torques acting at body joints are calculated from the posture inputted to a computer and the consulter's anthropometric data. In the system real-time skeletal animation is displayed with colored visualization of the torque intensity about the joints. Based on both the CHAPLIN's posture and the torque intensity displayed, the consultation is conducted comparing the body loads corresponding to several postures during load liftings. As a result of consultations with 20 subjects, it was found that this system is very useful for enabling workers to understand how to improve their postures.
  • 三井 聡, 田中 文基, 岸浪 建史
    1996 年 62 巻 5 号 p. 717-721
    発行日: 1996/05/05
    公開日: 2009/06/30
    ジャーナル フリー
    本研究では工具組立作業支援のための工具データベースを設計することを目的として, 工具情報モデルの表現方法について研究を行い, 以下の結論を得た.
    (1) 工具の組立プロセスをIDEFOで表現し, 工具情報モデルの必要情報を同定し, 工具情報モデルの基本的枠組みを提案した.
    (2) EXPRESS言語を用いて工具部品モデル, 部品構成モデル, 組立モデルなどを統合して工具組立作業に必要な工具情報モデルを表現した.
  • 田中 文基, 岡本 英明, 岸浪 建史
    1996 年 62 巻 5 号 p. 722-726
    発行日: 1996/05/05
    公開日: 2009/06/30
    ジャーナル フリー
    A method of inspecting geometrical tolerances is important from the economic and qualitative viewpoints in coordinate measuring. However, there are some problems with CMM inspections based on ISO geometrical tolerances, due to the lack of a mathematical representation of the relationship between a toleranced feature and datum systems. No mathematical representation makes it impossible to evaluate the geometrical deviation of the related feature from a measured data set. In the first report, an evaluation method for related features with geometrical constraints in coordinate metrology was proposed. However, the proposed method could not be applied to the evaluation of related features under Maximum Material Condition. An inspection method using a computer model of the functional gauge (called the virtual gauge) is proposed in this report. The relationships between the geometrical elements of related features, datum, tolerance specification, measured data set, and functional gauge are represented in a formal description language EXPRESS. Computer experiments are conducted to verify the results and the validity of this method.
  • 三輪 敬之, 山下 智輝
    1996 年 62 巻 5 号 p. 727-731
    発行日: 1996/05/05
    公開日: 2009/06/30
    ジャーナル フリー
    In order to investigate the mechanism of rhythmic motions of the plant, which is self-generated in response to its environment, a new measuring system of the rhythmic motion of the root was developed. This system can automatically record 3-dimensional motions of the root. To measure movements of the root with a high accuracy without actual contact, image processing was applied to this system. Furthermore, in order to examine plant cell turgor pressure changes, which are relative to the rhythm formation, they developed a new measuring system of cell turgor pressures, installed two pressure probes. As a result, about 1, 2h cycle was observed in the rotational motion of roots, using the measunng system. And rhythmic motions at the main root disappeared when its tip was removed. In addition, it was found that turgor pressures of the main root showed periodic changes and that became synchronized with its environments when light and dark cycles, whose period was 2h, was provided.
  • 金 嘯海, 古屋 信幸, 牧野 洋
    1996 年 62 巻 5 号 p. 732-736
    発行日: 1996/05/05
    公開日: 2009/06/30
    ジャーナル フリー
    Parallel mechanism is composed of a platform connected to a fixed base by some linear actuators called struts. The kinematic chains of parallel mechanism are driven by these actuators to its base and has high stiffness and low weight so it can realize high speed and accurate positioning ability. The Stewart platform is one of the parallel mechanism. In serial mechanism, the direct kinematics solution is easy, but the inverse kinematics solution is very involved. The other way, in the parallel mechanism the inverse kinematics solution is easy but the direct kinematics solution is very involved. In this paper, a new method named “origami solution” to solve the direct kinematics solution of Stewart platform is proposed and some basic equations in “origami solution” are conducted. This method is based on the “Geneqc.c” which is a computer program to get roots of general equations. In the last, the method is evaluated by some examples of the Stewart platform. The direct kinematics solution is solved in 0.01mm accuracy in about 1 second calculation time by 32 bit computer.
  • 笹木 亮, 荒木 一彦, 佐々木 基文, 小泉 邦雄, 岡部 佐規一, 横山 恭男
    1996 年 62 巻 5 号 p. 737-741
    発行日: 1996/05/05
    公開日: 2009/06/30
    ジャーナル フリー
    This paper analytically deals with conditions for only progressive wave generation and describes experimental result from the first trial. In the development of feeding and handling micromechanisms for minute or thin objects such as microparts and fine leaves, it must be carefully considered that the machine must not give damage to them during the works. The object is feeding by the wave traveled on the belt. The undulatory plane is consisted of a comblike elastic belt. The method is called “Source-Sink Displacement Excitation”. Progressive wave is emitted from source actuator at one end of the belt and reflection wave or standing wave can be actively absorbed by synchronous excitation of sink actuator at the other end. Necessary and sufficient conditions are the same amplitude of excitation at both ends and the same phase between excitation and transmitted wave at the end of sink.
  • 黒田 進, 保坂 寛, 島津 聡, 板生 清
    1996 年 62 巻 5 号 p. 742-746
    発行日: 1996/05/05
    公開日: 2010/02/16
    ジャーナル フリー
    マイクロメカニカルシステムの動力学的設計法の確立を目的に, 振動子のマイクロ化と減衰特性の関係を実験的に明らかにした.振動特性を詳細に測定する装置を製作し, 長さ100μmから100mmのはりの減衰比を測定し, 理論解析結果と比較した.本研究による結果を以下に示す.
    (1) 空気抵抗による減衰比は長さの-1~-0.5乗に比例する.その結果, パーマロイはりでは長さミリメートルオーダ以下において空気抵抗が支配項となる.
    (2) 振動数・振動次数が増加すると, 空気抵抗による減衰比が減少する.この結果, 高次モードの減衰比は内部摩擦のみの値に漸近する.パーマロイはりでは, 漸近値は10-3程度である.
    (3) はり先端のレイノルズ数1以下では, 空気抵抗は粘性力と振動慣性力が支配的で, 減衰比は振幅に依存しない.レイノルズ数1以上では定常慣性力が影響し始め, 振幅大なほど減衰比大となる.
    なお, 振動減衰に関しては, 従来より以下が知られている. (1) 構造減衰理論によれば, 内部摩擦は, はり寸法, 振動周波数, 振動振幅に依存せず, 材料特性のみで決まる.
    (2) 弾性エネルギー放射理論によれぽ, 支持点損失は, (はりの厚さ/長さ) 3と, 基板とはりのヤング率の比に比例し, 振幅に依存しない.また高次モードほど大となる.
    以上の結果にもとづき, 実際の設計に役立つように, 振動減衰と設計パラメータの関係を一覧表にまとめたものを表2に示す.減衰要因は空気抵抗 (粘性力, 振動慣性力と定常慣性力), 内部摩擦, 支持部減衰に分け, パラメータは, はり寸法, 振動周波数, 振動振幅, 材料特性としている.また, アミかけ部が今回新たに得られた知見, 他は従来の研究による知見である.以上の結果は, マイクロ振動子を用いた情報機器の設計において, エネルギー損失やセンサ感度の評価に有用であると考えられる.
  • 立田 英明, 寺田 英嗣, 牧野 洋
    1996 年 62 巻 5 号 p. 747-751
    発行日: 1996/05/05
    公開日: 2009/06/30
    ジャーナル フリー
    A calibration method using rotation angle is proposed for calibrating horizontally articulated robots. An arbitrarily chosen robot axis is rotated with an arbitrarily given rotation angle. The start and end points of the corresponding motion of the robot tool's axes are measured. Calibration is performed based only on the rotation angles and measured points. Horizontally articulated robots, such as SCARA type robots, can then be calibrated automatically without any teaching operation. Simulation was performed to compare analytically the proposed method with the three points and the four points calibration methods. The simulation chooses a rectangular area where each of the above methods is tested to obtain a measure of error between the theoretical and experimental values (arm lengths, initial angles and robot origin). The results show that the rotation angle method produces a smaller error. Also, it was observed that the proposed method converges faster to the theoretical values compared with the three points and the four points method.
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