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研究室 <シーズ集(連絡先含む)のPDFはこちら>


加工技術研究室 (櫻井 教授,樋口 講師)

材料力学研究室 (黒瀬 教授,髙山 准教授)

ロボット工学研究室 (平社 教授)

機械力学研究室 (樫本 嘱託教授)

熱工学研究室 (花井 准教授)

材料デザイン研究室 (山内 教授) 研究室HPはこちら

流体研究室 (矢口 准教授)
 研究室HPはこちら

メカニズム研究室 (平間 准教授)



【各研究室の詳細】

加工技術研究室
櫻井 文仁 教授

[専門分野]
・機械加工
・品質管理

[担当授業/本科]
・機械工作法
・3D-CAD
・生産管理
・機械工学特論II
・機械工学概論
・リサーチラボ入門
・工学実験
・卒業研究

[担当授業/専攻科]
・精密加工論
・生産システム工学実験
・特別研究

樋口 雅人 講師

[専門分野]
・機械加工
・品質管理
・ナノテクノロジ

[担当授業/本科]
・機械工作法
・3D-CAD
・工作実習
・機構学
・エレクトロニクス概論
・計測工学
・機械工学特論II
・機械工学概論
・リサーチラボ入門
・工学実験
・卒業研究

[担当授業/専攻科]
・機械・材料力学演習
・特別研究



1 加工技術研究室
当研究室は、切削加工、超精密加工、製造 技術を3本の柱とし、生産技術の研究を行っている。

2 切削加工に関する研究

(1)加工技能者確保の研究
現在は,加工技能者の確保が難しくなっている。 従来は,現場で(長い間)切削作業に従事させ,経験が 豊富になった時点で,切削条件を決定する担当者に昇格 させていた。しかし現在の若者は現場で長い間経験を積 むことをいやがり,厳しく指導するとやめてしまう。こ のため,切削条件を決定する担当者の高齢化が進んでお り,これらの高齢者が定年になると,高額な工作機械を 使いこなせる人がいなくなる可能性が高くなっている。 切削条件を決定する作業を標準化しておかないと加工 技能者の後継者育成が困難な状況にある。本研究室では, 工具交換時期と切削速度等を,熟練工でなくても,手順 さえ踏めば合理的に決定できる仕組み(切削条件決定作 業支援システム)を研究している。

(2)工具費低減の研究
摩耗した工具で切削すれば不良品になる。加工担当者 は不具品を出すと注意されるから,不良品を出さないよ うに工具を早めに交換する傾向がある。工具交換時期等 はすべて担当者任せになっている。工具費を低減するた めに工具の寿命分布を考慮して最適な工具交換時期や切 削速度等を合理的に決定する方法を研究している。

(3)切削案件の最適性の研究
機械加工における切削条件は,経験と実績と勘を頼り であり,労力と時間をかけて決定しているのが,それら が最適な値になっているかチェックする方法がない。生 産性,経済性より,工具の寿命分布も考慮して切削案件 を合理的に評価する研究を行っている。

(4)自動加工を無人運転する研究
自動化された切削加工では,工具が突然欠け,切削不 能になることがあるため,機械を復旧させる作業者をつ けておかなければならない。自動加工を無人運転するに は加工の中断を未然に防ぐ工具交換時期や切削速度を決 定する必要がある。自動加工を無人運転するために,工 具の摩耗や破損による加工の中断を未然にふせぐ、工具交 換時期や切削速度を合理的に設定する方法を研究してい る。

(5)環境に優しいセミドライ加工の研究
切削油を使用すると廃液処理が必要になる。切削油を 噴霧にして吹き付けながら加工するセミドライ加工は, 時代の二一ズにあった加工技術である。セミドライ加工 の冷却効果や潤滑効果が,表面あらさ,寸法精度,工具寿 命等に与える影響を明らかにする基礎研究を行っている。

3 超精密加工の研究

(1)バレル研磨による超精密加工の研究
半導体製造用ガスの純度は年々高くなり,それらのガ スを充填しておく圧力容器(ガスボンベ)内面も超精密 鏡面加工が要求され,近年では表面粗さが最大高さで 1μmRy以下の超精密加工品質が要求されるようになっ てきている。本研究はボンベ内面を,バレル研磨で 111mRy以下に超精密加工する技術を確立することが目 的である。

(2)電解研磨による超精密加工の研究
上記のバレル研磨で1μmRy以下に超精密加工するに は,荒研磨に5時間,仕上げ研磨に2時間,合計7時間 もの長い時間がかかる。電解複合研磨により研磨時間を 短くすることが目的であり,新しい電解複合研磨装置の 製作を含め,新しい加工技術にチャレンジしている。

4 製造技術の研究
社会の二一ズにあった製造技術として,上記の研究の 他に次のような研究にもチャレンジしている。

(1)鉄骨加工用定規製造装置(鉄骨くん)の開発 5年間の産学共同研究(株式会社吉田鉄工所)で 実用化し,発明協会より科学技術庁長官奨励賞を受 賞し,グッドデザインぐんまにも選定されている。 産学共同による国有特許も取得している。

(2)建築廃材のクラッシャー(砕いた君)の開発

(3)エンドミルによる内径ヘリカル加工技術の開発

(4)電解研磨とバレル研磨を併用する電解バレル研磨 技術の開発

(5)同際協力を目的としたマカデミアナッツの自動殻 割り機の製作

5 レーザ干渉計を用いてナノメートル以下の動きを測定する研究
高い直進性と短い波長を持つレーザ光線は,様々な測定に利用されています.例えば,物の動きを測定するレーザ干渉計というものがあります.高い正確性のために波長が安定化されたレーザ光源を,高い分解能のために変調・復調法を組み合わせることで,ナノメートル以下の高い精度で物の動きを測定することが可能となります.ここで,ナノメートルとは髪の毛の直径(およそ0.1ミリメートル)の1/100000の長さです.また,測定結果はメートル定義に準拠することもできます.このようなレーザ干渉計は,三次元測定機や半導体露光装置の位置決めの際の測長センサとしての利用が期待されております.

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材料力学研究室
黒瀬 雅詞 教授

[専門分野]
・弾性力学
・破壊力学

[担当授業/本科]
・材料力学
・設計製図
・知的財産権概論
・機械設計法
・機械工学概論
・リサーチラボ入門
・工学実験
・卒業研究

[担当授業/専攻科]
・弾性力学
・特別研究

髙山 雄介 准教授

[専門分野]
・材料力学
・機械材料

[担当授業/本科]
・材料力学
・設計製図
・工作実習
・機械工学概論
・リサーチラボ入門
・工学実験
・卒業研究

[担当授業/専攻科]
・金属組織制御特論
・機械・材料力学演習
・特別研究




機械構造物を設計,製造する際の材料強度あるいは破 壊に対する抵抗について研究しています。研究は理論計 算を主に行う計算力学と,弾性定数測定や疲労試験など の材料強度実験より行っています。主な研究テーマは以 下のものです。

(1)材料中に含まれる物体に影響される応力場の解析
機械構造物に用いられる材料は通常,弾性体ですが, より機能を持たせた構造にするため,材料の複合化が進 んでいます。ところが,複合化により健全な材料に欠陥 を導入することにもなるため,予期しない事故が発生す る恐れが生じます。本研究は,円形の介在物を含んだ状 態でなおかつ,その介在物が母材と完全に接着されてい ないような場合において生じうる,応力場の乱れや材料 のひずみを解析するものです。さらには,応力関数やマ イクロメカニクスを用いることで,より厳密な影響を調 べることを目的としています。

(2)材料の内部応力を測定する技術の開発
既存の機械構造物に発生している応力を測定する方法 としては,表面にひずみゲージを貼り付けるなどの方法 によって測定することが通常です。しかし材料の内部に 働いている応力を実測することは非常に困難です。本研 究では,上述のような解析的モデルを基に介在物形式の センサを開発することを目的としています。
現状では地盤や大型構造物に対して大型のセンサを用 いている例はありますが,精度的にも経費の面からも改 善の余地があります。この研究では小型で精確であり, かつ廉価なセンサの開発を目指しています。
センサを設置することで表面での局部的な強度だけで なく,材料内部のリアルタイムな健全度の診断や経年変 化を診断することにもつながります。

(3)複合材料の損傷に対する評価方法
材料の複合化が進むことによって,破壊に対する認識 が変化してきています。破壊とはもともと形を損ねる意 味のほかに機能を失うという意味もあります。 複合材料の場合には複合のさせ方によっても機能の失 い方に差異があります。
本研究では,各種損傷理論に基づいて理論解析を進め るとともに,実際に試料を作製し,実験によって理論と の対応を調べることで,より現実的な評価方法を見出す ことを目的としています。
応力集中と剥離強度,均質材料の応力拡大係数との変 化などを基に,異方性材料の用途を広めるための評価基 準を確立させたいと考えています。
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ロボット工学研究室
平社 信人 教授

[専門分野]
・制御工学
・航空宇宙工学
・ロボット工学

[担当授業/本科]
・制御工学
・エレクトロニクス概論
・機械工学概論
・工作実習
・工学実験
・複合創造実験
・卒業研究

[担当授業/専攻科]
・制御工学特論
・企業論
・技術者倫理
・熱・流体力学・制御演習
・特別研究

研究内容一覧
コールドガスロケットエンジン

液体窒素と水が混合させ発生する圧力により推力を得るロケットエンジンです.現在推進剤の流量調整により推力制御可能なシステムの研究を行っています.

 
パラフォイル機(パラグライダー)

比較的,低速で滑空可能なパラフォイルとGPSを使用して自律誘導制御システムの研究を行っています.

 
クワッドロータ機

4枚の回転翼機構による飛翔体の自律飛行制御実験を行っています.
 
群ロボット

複数によるロボットの行動を最適化しながら移動する研究を行っています.

 
火星探査機の研究

太陽光の軌跡から自己の位置を把握するシステムの研究を行っています.また,カメラやレーザの指向方向制御装置の研究も行っています.
 


その他イベント関係の活動

ロケットグライダー

中学生向けに市販のロケットとオリジナルの機体を組み合わせたロケットグライダーを製作しています.飛翔データの取得や飛行解析,空力データの取得などを行っています.
乗用2足歩行ロボット
G-RoBo50 [ジーロボフィフティ]


ロボット工学研究室のメンバにより,操舵機能付の乗用2足歩行ロボットを製作しました.
 
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機械力学研究室
樫本 弘 嘱託教授

[専門分野]
・計測工学
・制御工学
・機械要素

[担当授業/本科]
・情報処理I
・情報処理II
・材料力学
・設計製図
・マイコン制御
・機械工学概論
・工学実験
・卒業研究
長い棒に振動が作用すると,単なる振動だけでなく,波 動として伝播し,特に曲がっている部分では応力が大き くなり,構造物が破壊することもある。当研究室では, 非常に長い棒の一端が曲がっている場合,曲がっている部 分に発生する応力を求める新しい方法を研究している。 振動の研究の他に,「ねじの締め付けトルクと締め付 け力」を正確に測定する装置や,新しい振動吸収装置(従 来のオイルダンパとバネに,摩擦力を利用した新しい振 動吸収装置)の研究を行っている。 このように当研究室は,振動の研究を中」に機械力学 の問題を扱っている。
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熱工学研究室
花井 宏尚 准教授

[専門分野]
・熱工学
・燃焼学

[担当授業/本科]
・熱力学
・伝熱工学
・内燃機関
・機械工学概論
・設計製図
・工学実験
・卒業研究

[担当授業/専攻科]
・応用熱力学
・熱・流体力学・制御演習

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材料デザイン研究室 研究室HPはこちら
山内 啓 教授

[専門分野]
・材料工学(高温酸化・腐食、接合)

[担当授業/本科]
・材料学
・数学B
・機械工学総論
・機械工学概論
・リサーチラボ入門
・工学実験
・卒業研究

[担当授業/専攻科]
・エネルギー材料特論
・特別研究

研究室の概要
材料デザイン研究室では,材料の腐食防食(特に高温酸化や高温腐食)・材料のはんだ接合に関する研究を行って,工学的・学術的な社会貢献を目指している。様々な環境における材料劣化の評価、機械設計のための材料選定、金属材料やセラミックス材料の腐食特性評価・防食方法や鉛フリーはんだ材料の機械的特性評価・はんだ接合に関する相談などに対応できます。主な研究テーマは以下の通りであります。

・鉛フリーはんだ材料の機械特性評価
Sn-Ag-Cu合金の引張強度におけるサイズ効果
Sn-Bi系合金の超塑性挙動と金属組織の関係
鉛フリーはんだの強度特性に及ぼす添加元素の影響

・鉛フリーはんだと金属の界面反応制御に関する研究
はんだ/銅の接合強度評価に関する研究
はんだ/銅基板界面構造解析に関する研究

・金属材料の高温酸化・高温腐食に関する研究
Pb-freeはんだによる鉄鋼材料の腐食挙動
鉄鋼材料の酸化挙動に及ぼす水蒸気の影響
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流体研究室 研究室HPはこちら
矢口 久雄 准教授

[専門分野]
・流体力学
・分子流体力学

[担当授業/本科]
・流体工学I
・流体工学II
・力学基礎
・工業力学
・機械工学特論I
・機械工学概論
・リサーチラボ入門
・工学実験
・卒業研究

[担当授業/専攻科]
・流体力学
・熱・流体力学・制御演習
・生産システム工学実験
・特別研究






研究室の概要
流体研究室では,流体が関わるさまざまな物理現象について研究を行い,その成果を機械工学の分野で応用することを目指しています.流体とは「流れる物体」のことで,気体や液体がこれにあたります.身近なところでは,空気,水,油などが代表的な流体です.また,固体でも,砂粒の集まりや氷河などは,流体と見なすことができます.流体そのものは私たちの周りに多く存在しますが,流体が関わる現象のすべてが物理的に解明されているわけではありません.また,流体現象の中には,本質的にマルチスケールとしての性質を持ち合わせているものが数多くあります.流体研究室では,流体力学と分子流体力学の両方を駆使し,マクロとミクロの両面から,流体の新たな可能性を探索していきます.


主な研究課題
1.分子動力学シミュレーションによるナノスケール熱流体解析
(1) 気液界面における質量・運動量・エネルギー輸送
(2) 気液遷移層の構造およびその内部における分子間相互作用
(3) ナノ液滴に対する熱力学の適用限界
(4) 高速液滴衝突による半導体洗浄における蒸発・凝縮の影響
(5) ファインバブルの運動
(6) 固体高分子形燃料電池におけるナノスケール物質輸送

2.OpenFOAMによる数値流体シミュレーション
(1) 室内空気流動の検討
(2) 移動境界を用いた風車などの解析

3.風洞実験
(1) プラズマアクチュエータによる流動制御
(2) 自転車競技用ヘルメットの空気抵抗

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メカニズム研究室
平間 雄輔 准教授

[専門分野]
・制御工学

[担当授業/本科]
・機械力学
・数学AI
・数学AII
・機械工学概論
・リサーチラボ入門
・工学実験
・卒業研究

[担当授業/専攻科]
・システム制御工学
・熱・流体力学・制御演習
・特別研究
当研究室では「人間が近づけない所(例 えば,危険な泥地や岩場など)で作業を行うロボットの 研究」をメインテーマに,「コンピュータによる仮想現 実(バーチャルリアリティ)の研究」をサブテーマとし て研究を行っている。 ロボットの研究では,人間が近づけない所でロボット を歩かせる場合に,路面の状況によりロボットの足が受 ける「感触」や「反力」を,ロボットを操作している人 間が実感できる装置の開発およびその理論解析を行って いる。 バーチャルリアリティの研究では,コンピュータの中 で仮想疑似体験を行う場合,例えば,物をつかむ場合に, 手が受ける「感触」や「重さの感じ」を人間が実感でき る装置の開発等を行っている。このように当研究室は, ロボット,メカトロニクスの問題を扱っている。
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