ポリプラスチックス株式会社 (社長:後藤 昇、本社:東京都港区) は、この度ひずみ分布の可視化による部品寿命予測手法を開発しました。

１．背景

当社ではお客様の樹脂化構想から量産に至るまでの各部門に対してトータルソリューション活動を行っております。その中でも製品設計技術、評価技術、故障解析技術に大きな強みを持っており、特に予測技術に関してはお客様からのニーズも多いため、その精度を高めるべく日々技術開発を行っております。予測技術の手法としてはCAE(Computer-Aided-Engineering)が最も一般的であり、多くの分野で既に活用されています。CAEは部品の単純な変形挙動や応力挙動は精度よく解析できますが、部品を組み合わせた作動部など(特に歯車やリンク機構等の相対運動を伴う場合)の解析は非常に困難です。そこで当社では実機でのひずみの可視化技術を用いた寿命の予測手法を開発しました。今回は特に困難と考えられている歯車の寿命予測手法についてご紹介します。

２．概要

歯車は常に噛合い状態が変わるため、CAEでの寿命予測は困難であり、これまでは標準歯車での測定結果を用いて各条件での歯車寿命推測しておりました。今回新規に開発した寿命予測手法には3つの技術要素が含まれております。

(1)実使用環境でのひずみ分布の可視化、

(2)ひずみ分布から真の応力の算出、

(3)弊社保有の膨大な疲労破壊寿命データの活用

です。(1)のひずみ測定にはデジタル画像相関法(DICM)を用いています。デジタル画像相関法とはサンプル表面に施した模様の移動量から画像処理によりひずみを求める手法です。また(2)の応力算出には、試験片全体が均一に変形する事を前提としたこれまで一般的な応力‐ひずみ曲線ではなく、変形分布を考慮した測定により求めた真の応力‐ひずみ曲線を用いています。これにより、応力算出精度が上がり、正確な寿命が可能となっています。(3)では、既に弊社保有の各種材料の膨大な疲労破壊寿命データより算出しております。この手法により、歯車寿命の評価実績のない材料でも歯車の寿命予測を可能となりました。

３．今後の展開

今回紹介した樹脂特有の局部応力の算出技術は、様々な寿命予測、故障解析に応用ができ、弊社顧客のニーズにより幅広く活用していく予定です。またこの技術をお客様の製品設計や生産技術、品質保証等の各部門に積極的に適用して行くことで、より高度なソリューション活動の推進を目指します。