メルマガ：ISDIスクールトピックス

ISDIスクールに関わるトピックスを不定期配信しています

 

 

回転体の軸ブレ抑制技術は

生産機械の動力が回転抵抗摩擦による

振動を抑えてエネルギーロスを減らします。

 

 

回転体の軸ブレ抑制技術は

また回転する工具が受ける抵抗による振動を抑えて

加工精度を向上します。

 

 

実験と力学的思考実験を重ねました。

 

セミナー「回転軸運動の力学と動力費削減技術（特許）」

以下のWEBサイトご覧ください。

↓

http://www.bizdyn.jp/service1

 

無料解説資料進呈します。

https://premium.ipros.jp/bizdyn/product/detail/2000405711/?categoryId=

 

 

「特許技術の分かり易い説明：慣性の法則と2つの物体の衝突」

 

 

今岡善次郎のISDIメルマガ#013配信します。

 

慣性とは日常生活では

「今のままの状態を保とうとする性質」で使われます。

 

習慣や惰性でものごとが改革できないことの比喩にも

使われます。

 

元々ニュートン力学の第1法則「慣性の法則」は

「物体に力が働かなければ止まっているか等速運動を続ける」

です。

 

■慣性の法則に従って等速運動している物体に

別の物体が接触（衝突）するとその瞬間に力が働き

等速運動は乱されます。

 

衝突は力を与えるだけではなく同じ力が返ってくる。

 

人と人の関係や国と国との衝突も同じですね。

 

関係が無ければ相互に影響しないけど接触すると

反作用がある。

 

■慣性の法則は２つの物体の作用反作用とセットに考えて

特許を取得した回転軸ブレ抑制技術を

「慣性の法則」と「衝突」で説明します。

 

 

回転運動でも同じ慣性で回転を続けます。

 

回転体に力が働かなければ静止するか等速回転運動を続ける。

 

回転している、偏心の無い（回転中心と重心が同じ）回転体は

回転軸の摩擦が無ければ

永久回転運動を続けます。

 

摩擦の無い真円のコマがいつまでも回転するのは慣性の法則通りですが

現実には真円のコマは作れないし、

コマの芯は回転摩擦力によって長時間回ってもやがて倒れる。

 

■さて回転軸ブレ抑制特許技術の構造は

回転軸と一体化して回転するフランジ（デスク）の内部に

円対称に配置された球空間内で自由に動く球体が入れてある。

 

この球体は慣性体だから慣性球と呼びます。

 

定速回転している時は慣性球は遠心力で球空間で

回転半径の方向に押し付けられて回転体とともに

定速回転している。

 

■例えば回転体が回転しているドリルだとします。

 

アイドル運転しているときは抵抗摩擦がほとんどないので

動力があまり働かなくても慣性の法則どおり

定速回転を続けます。

 

実際に穴をあける加工をすると

回転方向に回転体が摩擦抵抗を受けると

内部の球空間で遠心力で

外側に押し付けられながら定速回転している慣性球は

そのまま一定速度で回転を続ける。

 

定速で回転している慣性球に抵抗する力が働くと

慣性球はその力に打ち勝とうとする反作用が発生する。

 

これはニュートン力学第3法則「作用反作用」です。

 

右手で左手を叩くと

右手から左手に力が働くとともに

左手からも右手に同じ力が働く。

 

■摩擦も衝突も2つの物体間の力の作用は作用反作用で

相互に同じ力が働きます。

 

 

ドリルの刃が加工時に被加工物に切削力を与えると

作用反作用で被加工物から摩擦抵抗を受ける。

 

タイヤの駆動回転で地面を押すと作用反作用で

地面から摩擦抵抗を受ける。

 

この摩擦抵抗が車を走らせるのです。

 

 

■摩擦抵抗力を受けたドリルは内部の球空間にある

慣性球に衝突して力を慣性球に伝える。

 

ドリルが衝突（摩擦）で慣性球に力を与えると

作用反作用で慣性球からドリルに反力を及ぼします。

 

工作物とドリルの衝突とドリルと慣性球の衝突と連鎖衝突が起こる。

 

この時ドリルは工作物からの摩擦抵抗力と

慣性球からの反力の反対側から同じ大きさの力を受ける。

 

 

ドリルのぶれの元である摩擦力は慣性球に働くとともに

慣性球からドリルにも反作用が働き摩擦力を相殺するので

ドリルのブレが抑えられるのです。

 

■ニュートンのゆりかごという玩具をご覧ください。

http://www.bizdyn.jp/_p/acre/14077/images/pc/f819acd4.gif

 

両端の球が衝突しても中の球が動かないのは何故か？

ぶつかった衝撃力に対して反対側の球が作用反作用の同じ大きさで

逆方向の力が作用していることによります。

 

これと同じ原理で転がり抵抗を相殺する画期的な発明と言えます。

 

 

 

■「回転軸運動の力学と動力費削減技術（特許)」

概要はここをクリックしてご覧ください。

↓

http://www.bizdyn.jp/service1

 

 

無料解説資料進呈します。

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■株式会社21世紀ものづくり日本の

コンセプトロゴ　ISDI( Imaoka System Dynamics Institute）は

技術者の用語「力学」（Dynamics）で

理系文系を統合する理念です。

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トップページhttp://www.bizdyn.jp

理念http://www.bizdyn.jp/15384452453845

 

 

「軸ブレはバランス問題だけではない」

 

 

今岡善次郎のISDIメルマガ#010配信します。

 

「軸をブレない生き方をしろ！」とか

回転軸のブレは機械の問題から人間の

生き方までの比喩に使われます。

 

現代産業の動力は車にしろ電動機にしろ

回転軸のブレがエネルギー効率や生産加工品質に

悪影響しています。

 

 

■ブレとは振れであり、工学的には振動です。

 

回転軸が動かないで回転するコマは倒れないが

コマが真円ではなく形状が偏っていると遠心力が働いて

倒れます。

 

偏心とは回転中心とコマ（回転体）の重心が離れる

アンバランスのことです。

 

これが回転軸ブレ振動の原因とみられ

バランサーが開発され多くの分野で使われています。

 

■バランサーは偏心のズレを無くす調整装置で

遠心力による振動を抑えます。

 

遠心力が元になる振動は抑えますが、

振動の元は遠心力だけではない。

 

回転抵抗力、又は摩擦による振動が実は大きい。

 

 

■遠心力は回転体の半径方向の振動を起こしますが、

回転摩擦は周方向、

すなわちねじり振動を起こします。

 

僕が取得した特許はねじり振動抑制に

効果があることが理論的にも実験の結果でも

明らかです。

 

又バランサーと同じように

遠心力による振動も抑えます。

 

 

センサーも制御装置も要らないシンプルな構造で

安く簡単にできる。

 

 

ただ

動かそうとする力に抗する慣性球を使うだけです。

 

コロンブスの卵ですが、

振動の専門家ほど理解してくれないのが

僕の悩みです。

 

1日時間をかけて分かり易く

説明します。

 

 

■「回転軸運動の力学と動力費削減技術（特許)」

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「物はなぜ動くか・なぜ振動するか」

 

 

 

 

動物は死んだら動かないし、

機械は動力が止まったら動かない。

 

動くことは必要ですが

振動問題は副作用と言えます。

 

振動問題は至るところに転がっています。

 

■車や電車や工場の機械など、

電動機やエンジンによって動力が使われているところでは

振動がもたらす問題は無数です。

 

機械振動の専門技術者の悩みは難しい数学で書かれた

教科書でも解決しない。

 

高校の数学と物理学の代表であるニュートン力学の知識だけで

コロンブスの卵のような発明で

特許取得しました。

 

詳しいことはセミナーで説明しますが

日常生活の感性を使って説明します。

 

数学を使わないで振動論を語ります。

 

■先ず振動とは何か？

 

Wikipediaでは

「振動（しんどう、英: oscillation、vibration）とは、

状態が一意に定まらず揺れ動く事象をいう」とあります。

 

振動工学ハンドブックによると

「ある座標系に関する量がその平均値または基準値より

大きい状態と小さい状態が交互に繰り返す変化」

とあります。

 

又少し難しい定義では

「ポテンシャルエネルギーと運動エネルギーがその形態を

互いに継続して変換しあう現象」

とあります。

 

 

振動教科書にはいきなり微分方程式が書かれて

自励振動とか固有振動の周波数領域に

変換されて議論が展開する。

 

専門家以外は理解不能となります。

 

 

■振動は運動の一部である。

 

運動とは動くことでありなぜ物は動くかという

根本的な問いに答えなければ振動問題は解決しない。

 

人も機械も鳥も猫も犬などの動物も木や葉も動きます。

 

動くことは生命現象のように見えます。

 

死んだら動かない。

 

動くこと、揺れ動くという現象も教科書の振動論では

理解できません。

 

ニュートン力学では力と加速度、速度、移動など

動く身近な現象が説明できます。

 

 

■高校物理でニュートン力学を学びます。

 

・第1法則　慣性の法則　

物体に力が働かなければ止まっているか等速運動する。

勢いのついた自転車はこがないでも惰性で進む。

止まるのは摩擦抵抗という逆向きの力が働くからです。

 

・第2法則　加速度×質量＝力（加速度＝力／質量）

同じ力を与えても重いものは加速が弱い。

 

・第3法則　作用力＝反作用力

物体に力を加えると同じ大きさで方向の真逆の反作用が働く。

 

第2法則は第3法則で言えば

力＝慣性力です。

 

第1法則は第3法則と第２法則で言えば

力＝0なら慣性力＝0、加速度＝0です。

 

加速度0ならば等速運動します。

 

 

■ここまでは外から働く力と慣性力だけの力のつり合いですが、

 

振動力学で粘性力（摩擦力）と弾性力（バネ力）が加わります。

 

第3法則の力のつり合い式は

 

外部から物体に力が加わると

反作用として慣性力＋粘性力＋弾性力＝外部から働く力

となります。

 

 

上記運動方程式での第2法則は物体の自然落下や

野球ボールの遠投や鉄砲の球などの動きを説明できます。

 

自然に遅くなるのは粘性力のためです。

 

■振動の原因は弾性力にあります。

 

伸びたり縮んだりすとと弾性力がプラスとマイナスに

逆転することが振子のように

揺れ動くのです。

 

弾性係数＝０にすると最初に働いた衝撃力で物体は

一方向に動いて戻ってきません。

 

粘性（摩擦）力で止まることはありますが

振動は起こりません。

 

振動の正体は弾性係数にあります。

 

 

■振動を抑えるには振動の元で衝撃力に抗する

弾性力、粘性力、慣性力を使うか、

受ける力を緩和するしかありません。

 

弾性力を使うのは剛性を上げる耐震構造です。

 

粘性力を使うのは免振ダンパーです。

 

慣性力を使うのは重くすることですが

省エネのための軽量化についても振動の種類によって

一概に言えないことを発見しました。

 

この説明はセミナーで行いますが

第4の振動を抑える方法が特許になった

衝撃力の元を断つ方法です。

 

受けた力を抑えるとは

相撲や柔道、空手など格闘技ではおなじみです。

 

詳しくはセミナーでお話しします。

 

 

■「回転軸運動の力学と動力費削減技術（特許)」

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ご質問ご意見は気軽に

本メールの返信でよろしくお願いします。

 

imaoka@bizdyn.jp

 

今岡善次郎

 

 

 

 

 

 

 

 

「振動の悩みは教科書では解決しない」

 

 

今岡善次郎のISDIメルマガ#004配信します。

 

今年の日本人ノーベル受賞者の本庶佑先生は

「教科書は信じない」と言いました。

 

■振動問題は、位置決め精度が悪い、切削痕が残る、

表面性状が劣化する、芯出し調整に時間がかかる、

音がうるさい、

エネルギー効率を落とす・・・

 

ものづくりの現場の悩みの種は尽きません。

 

 

振動の教科書を見ると

「固有周波数」「フーリエ変換」「フィードバック制御」

「ポテンシャルエネルギー」「運動エネルギー」「ラグランジェ」

「微分方程式」「複素数」「共振」・・・

 

専門用語のオンパレードです。

 

一体これらが現場の悩みをどう解決するのか？

 

本庶先生のように教科書から離れてみましょう。

 

 

 

■さて今岡善次郎が取得した

「回転軸運動の力学と動力費削減技術（特許)」の開発は

あるオートバランサーと称する発明

装置の現象を見たことから始まりました。

 

 

回転抵抗である動的負荷に関わらず

軸ブレがすくない。

 

電動機の電力が少ない、音が小さい、加工表面がきれい。

 

発明者はバランサーだという。

 

バランサー理論の教科書や論文みても分からない。

 

機械振動論の教科書調べたり

工学博士号を持つ大学教授の経験者に話を聞いても

分からない。

 

 

■専門の教科書ではなく、

高校・大学時代にかじった物理学・力学・数学など

基礎的知識に立ち帰る。

 

運動方程式による力学的と実験により

バランサーではないとの結論に至りました。

 

発明者とは違う構造原理で特許取得しました。

 

機械振動の専門家の数学を使っての周波数領域の原理では

力学的分析現象は説明できない。

 

いろんな構造や条件での振動の大小を比較実験して

振動の大きさを加速度センサーで測定して

振動を抑える因子を見つけ

運動方程式のExcelでのシュミレーションと

比較しました。

 

この手法は企業の経営分析におけるギャップ分析や

実験計画法の品質工学（タグチメソッド）の方法です。

 

 

 

■「回転軸運動の力学と動力費削減技術（特許)」

概要はここをクリックしてご覧ください。

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さらに

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「光エネルギーロスを半減させたノーベル賞のLEDに匹敵する技術」

 

 

今岡善次郎のISDIメルマガ#003配信します。

 

今年2018年はノーベル生理学・医学賞受賞者に

本庶佑・京都大学特別教授が選ばれました。

 

4年前2014年の

ノーベル物理学賞は赤崎勇・名城大学教授（85）、

天野浩・名古屋大学教授（54）、

中村修二・米カリフォルニア大学教授（60）が

選ばれました。

 

 

「明るくエネルギー消費の少ない白色光源を可能にした高効率な青色LEDの発明」

は「20世紀は白熱灯が照らし、21世紀はLEDが照らす」

が授賞理由でした。

 

 

■さて今岡善次郎が取得した

「回転軸運動の力学と動力費削減技術（特許)」の開発動機は

温暖化による地球環境破壊につながるエネルギー消費を

削減できると確信したからです。

 

電力エネルギーの60％は回転軸振動を起こす電動機による動力です。

動力伝達における摩擦抵抗による軸振動が

エネルギーロスの原因となっている。

 

さらに内燃機関が主流の自動車も

タイヤから受ける摩擦抵抗による回転ねじり振動が

燃費ロスの原因となっている。

 

■運動方程式による力学的と実験により

バランサーによる遠心力抑制以上に効果の大きい

回転抵抗抑制の効果が大きいことを実証しました。

 

LEDのノーベル賞に匹敵する

エネルギー消費の少ない高効率な回転機械に応用できるという

確信をもっています。

 

 

学会にも投稿していますが

振動の専門家が理解していただけないのが

僕の悩みです。

 

しかしながらイノベーションの原理を数多くの事例から

解説しているクリステンセンによると

 

「イノベーションは既存の技術ではなく社会的ニーズから起こる」

「イノベーションは周辺から起こる」

 

ようです。

 

 

 

■「回転軸運動の力学と動力費削減技術（特許)」

概要はここをクリックしてご覧ください。

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■もっと詳しく知りたい方に無料解説資料進呈します。

 

ここをクリックして再度ニュースリリースをクリックすると

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さらに

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ご質問ご意見は気軽に

本メールの返信でよろしくお願いします。

 

imaoka@bizdyn.jp

 

今岡善次郎

 

 

 

■ホームページ

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運営　株式会社21世紀ものづくり日本

http://www.bizdyn.jp/

 

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お願いします。

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バックナンバー

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「文系にもわかる数学を通してつながる物理と経営」

 

 

今岡善次郎のISDIメルマガ#002配信します。

 

ISDIスクールで振動問題とサプライチェーンマネジメントと

全く違う専門分野を扱う今岡善次郎とは

「怪しい奴（笑）」と思っておられる方は

多いのではないでしょうか？

 

怪しくないことを説明しましょう。

 

 

■中学から高校にかけて理系文系が分離する前に

全員が物理（理科）と数学は学んでいますね。

 

 

苦手な人が多いことは知っています。

 

しかし

日常生活で時速と移動距離の関係は誰もが知っています。

 

時速6キロで歩くと10分で移動距離は？

6キロ×（10分／60分）＝1キロが答えですね。

 

速度×時間＝距離

 

速度Vは時間と共に変動するので速度Vが変わらない

僅かな時間Δｔの間に移動する距離ΔSは

 

ΔS=V×Δｔ

 

と数学式で表せますね。

 

 

■自動車工場の組立ラインで1時間あたり6台出来上がると

10分では何台できますか？

 

はい、ご名答！

1台です。

 

6台×（10分／60分）＝1台

 

生産速度×生産時間＝生産台数（完成品在庫増分）

 

生産速度Vは時間と共に変動するので速度Vが変わらない

僅かな時間Δｔの間に完成品在庫増分ΔSは

 

ΔS=V×Δｔ

 

と数学式で表せます。

 

速度と移動距離の関係式と同じですね。

 

実際は生産速度から出荷速度を引くことで

在庫増分になりますが、ここでは省略します。

 

 

 

■速度と移動距離の関係は物理学の運動方程式の一部です。

 

運動方程式には速度と移動距離の他、

加速度や加速度を生む力が加わります。

 

機械の振動問題で力は衝突力、弾性力、慣性力、粘性力など

いろんな力が運動方程式に加わります。

 

振動が起こるのは弾性力という引張りと圧縮という

＋－の力の方向が逆転するためです。

 

機械のような物体の運動を数学で表現するのを

力学と言います。

 

 

■力学で表現すると時間軸で変化する現象は同じです。

 

短い時間当たりの少量の変化を表現するモデルを

数学では微分方程式と言います。

 

数学では振動のような物理現象も生産出荷のような経営現象も

同じような方程式になります。

 

理系は専門分野が細かく分かれており

物理と経営を同じにすることに違和感持つ人が多い。

 

文系は専門にこだわらないので感性で理解する人が多い。

 

サプライチェーンマネジメントも振動問題も

同じ力学であることに共感いただけたでしょうか？

 

力学という手法を使うとものづくり、ひとづくり、システムづくり

などマネジメント全体の手法が開発できます。

 

 

 

 

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