研究内容

雪面の押込み硬度、摩擦特性、真実接触面積測定に関する研究

 スキーや橇などが雪上移動するとき、雪面から摩擦抵抗、押込み抵抗、除雪抵抗などの抵抗を受ける。図3、4に示すようないろいろな実験装置を開発し、抵抗力の発生メカニズムや影響を与える雪の因子(温度、粒子径、密度、真実接触面積など)の影響について調べている。これらを明らかにすることで、冬タイヤの開発や着雪対策などにも役立つと考えている。また、図5のような南極観測に関する実験も行っている。

環境に配慮した材料・プロセス設計のためのナノ界面解析・制御

 分光測定と精密力学測定を基にした独自界面評価手法の開発,それを用いた材料・デバイス界面の特性評価を行い,さらに環境材料の改善・設計指針へ結びつけることを目指している.
 例えば,氷の摩擦を評価するために-20℃まで測定可能な低温用表面力・共振ずり装置を、世界で初めて開発した.これを氷の摩擦評価に適用し,氷の表面層の粘性が速度や温度でどのように変化するかを初めて定量的に明らかにした.さらに本装置をタイヤや靴のグリップの制御に重要なゴム-氷表面間の摩擦評価にも適用し,界面の粘弾性がせん断挙動に与える影響を明らかにし,スタッドレスタイヤ用トレッドゴムへ展開している.
 

小形工作機械の加工条件最適化に関する研究

 省スペースで省エネルギであることから小形工作機械の工業利用への期待が高まっている。一方で、小形化にともなう動剛性の低下からびびり振動が生じやすくなるため、加工条件を適切に調整することが難しい。そこで,図6に示すように、発見的手法を用いることで、作業者の経験や高度な解析に基づく調整を必要とせず、切削条件を容易に最適化する手法を研究している。発見的手法による探索で得られた最適切削条件での機体加速度の時間変化を図7に示す。同図に示すように、大形な汎用工作機械における標準的な切削条件での切削に比べ、発見的手法で得られた最適切削条件では切削中の加速度が大幅に低減していることがわかる。