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からくり改善のための「機構学」入門　No.9　往復スライダクランク機構（その3：実践編）

2025.12.10

　前回は、機構の機素の位置と時間の関係式を微分することで速度や加速度が求められることを説明しました。また、その前提となる微分演算を定義から丁寧に説明し、さらに、微分演算がコンピュータで自動的に処理できることも紹介しました。　ここで、前回、伝えそびれた大切な事があります。それは、「コンピュータで微分ができるようになったからといって、私たちが微分の理解を省略できるわけではない」ということです。これは、 3D CADを操作できても、設計の基礎的な原理を理解していなければ、良い設計ができないのと同じです。だからこそ、微分という基礎的な考え方をしっかりと身に着けておくことが大切だと思います。　さて今回は、これまでに導いた「クランクの角度とスライダの位置の関係」を実際に微分し、スライダの速度や加速度を求めてみます。さらに、それらの結果をもとに、機構の動きについて解析を行ってみたいと思います。

装置材料の損傷・劣化「べからず集」Vol.15

2025.11.05

　常温程度の苛性ソーダは、炭素鋼に対して全面腐食性は小さいため、配管材料として一般的に炭素鋼が選択される。ただし、苛性ソーダは、その濃度によるが室温程度で凝固する可能がある。このため、炭素鋼製配管にスチームトレースが施工されることが多い。　配管内に苛性ソーダを連続的に流している場合は問題とならない場合が多いが、受入れ配管などで間欠的に苛性ソーダを流す場合や、苛性ソーダ流量の少ない小径配管などでスチームトレースを流した状態に放置すると、図1) に示すように配管の温度が炭素鋼で応力腐食割れの生ずる温度(約50℃)を超える可能性がある。その場合に、溶接部など残留応力が存在する部位で応力腐食割れが発生し、これが板厚を貫通し、苛性ソーダの漏洩に至る。

からくり改善のための「機構学」入門　No.8　往復スライダクランク機構（その2：数学準備編）

2025.11.06

　前回から往復スライダクランク機構を題材として取り上げ、その動作について解説することにしました。まずは、基本的な構造と原理を復習し、次に、回転するクランクの角度とスライダの位置の関係を数式で表しました。その結果、リンクの長さが「ある条件」を満たす場合には、クランクを一定の速度で回転させたとき、スライダの動きが「ほぼ正弦波状」になることを確認することができました。　位置の関係式が求められれば、数学的には、これを微分することで、速度や加速度を求めることができます。しかし今回は、その準備編として微分の復習を行いたいと思います。機構学やからくり改善とは直接関係のない話に見えるかもしれませんが、運動を理解するための大切な基礎知識ですので、ぜひ目を通してみてください。

装置材料の損傷・劣化「べからず集」Vol.16

2025.11.19

　ステンレス鋼などの金属材料を装置材料として採用する場合に、JIS等の規格成分を満たせば、規格内では同一の性能を示すと思われがちである。しかし、実際には、材料によって規格で規定されている成分の範囲が広く、その性能に大きな差のある場合がある。　例えば、最も標準的なステンレス鋼であるSUS304のJIS G 3459で規定されている炭素濃度は、0.03から0.08％である。　炭素濃度は、ステンレス鋼の代表的な耐食性の劣化現象である鋭敏化発生可能性に大きく影響する。ステンレス鋼に鋭敏化が発生すると、使用環境で粒界型応力腐食割れや粒界腐食が発生する。　鋭敏化発生範囲の炭素濃度依存性を時間と温度領域で図1) に示す。この図で色塗りした範囲が鋭敏化の発生する条件である。これより、JIS規格上限の0.08％炭素程度の材料では短時間の高温熱履歴で鋭敏化が発生するが、規格下限の0.03％炭素程度の材料では、鋭敏化が1時間以上程度とより長時間の熱履歴でないと発生しないことが明らかである。