2第121回「オレフィン樹脂」についてKTRニュース配信お申込みKTRニュースは、ご希望の方に月一回程度配信させて頂いているサービスです。KTRニュースは無料です。お名前とメールアドレスをご入力後、配信希望をクリックして下さい。※迷惑メール防止のため、英数字のみでは登録できません。メールアドレス直接メールでも受け付けております。(メールソフトが立ち上がりますので、そのままお送り下さい。お名前を併せてご連絡下さいませ。弊社の業務遂行に必要な最小限の利用以外の目的には一切使用致しません。第32回「製品の耐久試験」について同じ内容がyoutubeでもご覧いただけます。ここをクリックしますと動画が見れます。<まえがき>最近、古い電気製品から発火して家が燃えたとか、同じく古いガス湯沸かし器が不完全燃焼を起こして中毒になった事故が増えてきています。これらの製品を作っているメーカーでは事前に十分な安全設計と製造を行い、かつ十分な寿命試験を行っているはずです。上記のような事故が起こるのは設計の基準が甘いのか、製造が十分でなかったか、寿命試験が十分でなかったかのどれかと推測されます。今回は長期に使用する製品について、JIS規格を中心に耐久試験をまとめてみました。(1)<JISの分類上の位置づけ>JISの分類はアルファベットでA,B,C,D,E,F,G,H,K,L,M,P,Q,R,S,T,W,X,Zの19種類に分類されています。電子機器及び電気機械はJIS(ジス:日本工業規格)の分類の中でC(シー)に分類されます。電気製品関係で、耐久回数が書かれているJIS規格を紹介いたします。「扇風機の設計上の標準使用期間を設定するための標準使用条件」<2009年4月1日にスタートした表示制度の対象製品>H21年4月以降に製造または輸入された製品に対して本体に表示されます。運転日数110日/年スイッチ操作回数550回/年(標準使用期間)標準使用期間は一律ではなく、種類やメーカーにより決めている。日立の扇風機では、設計上の標準使用期間を10年にしている。(2)<自動車関係>自動車関係のJIS規格の分類はD(デー)になります。引き出し・巻き込みの繰り返し試験2500サイクル(30回/分)緊急ロック式巻き取り装置繰り返し45000回(3)<家具関係>家具関係のJISは日用品のS(エス)になります。1200「家具-収納ユニット-強度と耐久試験方法」どの回数を選ぶかは、受け渡し当事者間の協定によります。次に、JIS以外のよく参考にされる規格の説明をいたします。Standard)アメリカ国防総省が制定した調達規格>アメリカの国防総省が軍隊で使用する物資の調達する時の規格です。対象商品はコーヒーメーカーからミサイル部品まで非常に多岐にわたっています。アメリカの軍隊は北は北極から南は南極まで、また赤道直下や砂漠地帯、熱帯のジャングルまで過酷な環境で戦います。色々な外部劣化作用をうけます。使用も非常に乱暴に扱われ、振動、衝撃が加わります。このような中でも、いつも性能が維持されなければなりません。MIL規格はJISのような非軍事製品の規格より過酷な基準になります。逆に、このような過酷な規格をクリヤーしたことを積極的にアピールする製品もあります。商品によっては、JIS規格をクリヤーするだけでなく、MIL(ミル)規格も参考にして耐久試験を行う場合があります。次に、実際に耐久試験を行う場合は、試験に応じた装置を使って行うのが普通です。代表的な装置の説明をいたします。(6)<アクチエーター(作動装置)>実際に製品の耐久試験を行う場合、実使用に近づけるため人間が手で行うのが望ましいと考えられます。耐久回数が数万回になってきますと、人間で行うのが不可能になってきます。耐久試験で1サイクルを6秒としますと、1万サイクルで6万秒かかります。これは試料1台だけの試験を行った場合です。通常は少なくとも3台は試験を行います。耐久回数が1万回は少ない方で、10万回行うこともあります。そこで、アクチエーター(動かす装置)を使用します。代表的なアクチエーターはエアーシリンダーです。ほかにロータリーアクチエーター、油圧シリンダー、モーター、ソレノイドなどがあります。試験体を動かすための力、動かす回数、動かす距離、直線運動か回転運動か、動かす速さ等で最適なアクチエーターを選ぶ必要があります。代表的なアクチエーターを説明します。A.エアシリンダーエアーシリンダーとはただの筒です。自転車の空気入れと同じ構造です。シリンダーに入れる空気を切り替えることにより左右に動きます。動かす力はシリンダーに入れる空気圧とシリンダーの断面積で決まります。事前に試験回数を設定し、その回数に達するとツインタイマーの電源を切り試験を終了いたします。電磁弁のONとOFFのタイマー(時間;秒)をセットします。通常はシリンダーの押す秒数と引く秒数をセットします。このセットした秒数でシリンダーのロッドが左右に動きます。3.電磁弁ツインタイマーの信号を受けて、シリンダーに送りこむ空気の経路を変えます。そのことにより、シリンダーは左右に動きます。電磁弁の中にはソレノイドと言われる電磁石が入っていて、ツインタイマーの信号で電磁弁の中のソレノイドに電源が入り、中のスプールが動き、空気の弁を切り替えます。空気を圧縮して、シリンダーに空気を送り込む装置です。通常は5気圧前後の圧縮空気を送りだします。シリンダーの大きさ、1分回に何回動かすか、空気圧によって必要な空気量が決まってきます。十分に余裕のあるコンプレッサーを選ぶ必要があります。コンプレッサーの能力は○○リッター/分で表されます。B.ロータリーアクチエーターこれも、空気圧を利用したアクチエーターです。エアーシリンダーは直線の往復運動しかしませんが、場合によっては回転運動を行いたい時があります。ロータリーアクチエーターは回転運動を行うものです。耐久試験を実際に行うにあたって、いろいろと設定条件を決める必要があります。耐久試験は条件が多岐にわたるため、十分に考えて条件を決める必要があります。条件が変わるだけで、耐久試験の結果が大きく違う場合があります。耐久試験の最も大きな問題として、時間がかかりすぎることがあります。新製品の発売時期は早いほど良いので、なるべく早くしたいと考えます。試験を早くするために動かす速さをはやくすると、実際の使用とは条件が変わり、間違った結果が出る場合があります。次に、実使用との関係が確認しにくいことです。実使用の場合は色々な条件が一緒に加わります。温度や湿度が変わるとか、ゴミが付くとか、動いたり止まったりするとか水がかかるとか、振動が加わるとかします。通常の耐久試験は上記の条件を一定にして行うので、実使用との相関が取りにくくなります。これらの問題点を解決する手段として、品質工学を利用しようとする動きが広がっています。(8)<品質工学>耐久試験には(7)<耐久試験の問題点>で上げたような問題があります。これに答えようとして出てきたのが品質工学です。耐久性を改善する試験は非常に効率が悪いです。何回で破壊するかを見るので、試験が長時間になってしまいます。品質工学的な考えかたの例として次のような物があります。品質工学では、何回で破壊するかを見ないで、加えた荷重とその時の変位を測定する。フックの法則で加えた荷重と変位は比例するので、荷重と変位を測定して、比例関係がなくなった時が破壊と考えます。この荷重と変位との比例関係がなくなる回数は、実際に破壊する回数よりずっと少ないので、試験時間が短縮できます。上記の例以外にも様々な工夫を行って、実使用での寿命を予測しようとしています。(9)<まとめ>製品の寿命試験には大きく分けて2つあると思います。一つは、主に環境による劣化に対する寿命試験です。温度や湿度、水やオゾンなどの環境による劣化を調べるものです。一つは繰り返しによる劣化による寿命試験です。今回は、主に繰り返しによる劣化を見るための試験内容につきまして説明させてもらいました。実際の商品は環境と繰り返しが同時に起こります。したがって、実使用の寿命試験は非常に難しいものになります。製品の寿命は非常に大事であるにもかかわらず、製品の事故が絶えないのは以上説明しましたように寿命試験の難しさがあるからだと思います。このKTRニュースは皆さんに役立つように発行しています。自由にリンクしていただいて活用してください。株式会社KTRのYouTubeページお問合せ、相談は無料です。お気軽にお問合せ下さい。