SEARCH
検索詳細
山本 浩（ヤマモト ヒロシ）
| 理工学研究科 機械科学部門 | 教授 |
| 工学部 機械工学・システムデザイン学科 |
業績情報
■ 論文- 空気ばねを用いた防振機構における積載物特性の推定
中野 健太; 山本 浩; 成川 輝真
日本機械学会論文集, 巻：91, 号：942, 開始ページ：24, 終了ページ：00218, 2025年02月, ［査読有り］, ［責任著者］
Japan Society of Mechanical Engineers, 日本語, 研究論文（学術雑誌）
DOI：https://doi.org/10.1299/transjsme.24-00218
DOI ID：10.1299/transjsme.24-00218, eISSN：2187-9761, 共同研究・競争的資金等ID：45256611 - 自動減衰調整機構を有する空気ばねを用いた防振システムの開発
髙浪 裕樹; 山本浩; 成川輝真
自動減衰調整機構を有する空気ばねを用いた防振システムの開発, 巻：89, 号：924, 開始ページ：23, 終了ページ：00096, 2023年08月, ［査読有り］, ［責任著者］
Japan Society of Mechanical Engineers, 日本語, 研究論文（学術雑誌）
DOI：https://doi.org/10.1299/transjsme.23-00096
DOI ID：10.1299/transjsme.23-00096, eISSN：2187-9761, 共同研究・競争的資金等ID：45256611
- スピンドルロータの振動特性にボルト締結部が及ぼす影響
山本浩,鄭頴; 沼崎知宏
日本機械学會論文集. C編, 巻：74, 号：742, 開始ページ：1432, 終了ページ：1437, 2008年
rights: 社団法人日本機械学会rights: 本文データは学協会の許諾に基づきCiNiiから複製したものであるrelation: IsVersionOf: http://ci.nii.ac.jp/naid/110006793579/This paper describes an investigation of the effect of joint layer on the vibration characteristics of a spindle rotor. The test rotor is composed of a journal part and two thrust plates bound with bolts. Each thrust plate and a journal part are clamped with eight M4 bolts which are arranged on the circle at 45 degrees intervals with a uniform clamping torque. The each surface of bolted joints is processed by two methods in order to change the roughness or roundness of surface. In this paper, we consider the lower three bending vibration mode of the spindle. In all conditions of surface of joint layer, natural frequencies increase and damping ratios decrease as the clamping torque of each bolt increases. On the other hands, in all condition of clamping torque, natural frequencies increase and damping ratios decrease as the roughness and roundness of surface decreases. Moreover, we can decrease the resonance amplitude by increasing clamping torque, decreasing roughness and roundness of surface.
社団法人日本機械学会, 日本語
DOI ID：10.1299/kikaic.74.1432, ISSN：0387-5024, CiNii Articles ID：110006793579, CiNii Books ID：AN00187463 - スピンドルロータのボルト締結部における等価剛性
山本浩,鄭頴; 沼崎知宏
日本機械学會論文集. C編, 巻：74, 号：743, 開始ページ：1702, 終了ページ：1709, 2008年
rights: 社団法人日本機械学会rights: 本文データは学協会の許諾に基づきCiNiiから複製したものであるrelation: IsVersionOf: http://ci.nii.ac.jp/naid/110006836826/This paper describes an investigation of equivalent stiffness of a joint layer of a spindle rotor. The test rotor is composed of a journal part and two thrust plates bound with bolts. The each thrust plate and the journal part are clamped with eight M 4 bolts which are arranged on the circle at 45 degrees intervals with a uniform clamping torque. The each surface of bolted joints is processed by two methods in order to change the roughness of surface. We propose the identify procedure of the equivalent stiffnesses of the joint layer in normal and tangential direction based on the modal analysis theory and we can identify the equivalent stiffness in two surface conditions of joint layer. By using the identified equivalent stiffnesses, we can calculate natural frequencies of higher order which are not used in the identified procedure and the calculated ones are fairly good well with the measured natural frequencies of higher order. In two surface conditions of the joint layer, the normal stiffness and the tangential stiffness increase as the clamping torque of each bolt increases. On the other hands, in all condition of clamping torque, the normal stiffness and the tangential stiffness increase as the roughness of surface decreases. Moreover, the ratio of the tangential stiffness to the normal stiffness decreases as the surface of ronghness decreases.
社団法人日本機械学会, 日本語
DOI ID：10.1299/kikaic.74.1702, ISSN：0387-5024, CiNii Articles ID：110006836826, CiNii Books ID：AN00187463 - 空気ばねで支持された２自由度系の最適設計
山本浩,鄭頴; 岡田淳一
日本機械学會論文集. C編, 巻：74, 号：741, 開始ページ：1129, 終了ページ：1136, 2008年
rights: 社団法人日本機械学会rights: 本文データは学協会の許諾に基づきCiNiiから複製したものであるrelation: IsVersionOf: http://ci.nii.ac.jp/naid/110006685250/In this study we propose a design procedure of two degree of freedom system supported with air suspensions with viscous restrictions and a reservoir tanks. We use two design concepts of minimizing resonance amplitude and minimizing standard deviation of amplitude against external disturbance random vibrations of foundation. To minimize resonance amplitude, the damping ratio, which corresponds to the restriction coefficient of viscous restriction, has to be chosen in order to equalize the resonance amplitude under the condition of parallel oscillating to that under the condition of rotating oscillating. To minimize standard deviation of amplitude of the system, the optimum damping ratio which minimize the standard deviation of amplitude of the system under the condition of rotating oscillating has to be chosen when the natural frequency of the parallel mode is lower than that of the rotating mode. The optimum damping ratio which minimize the standard deviation of amplitude of the system under the condition of parallel oscillating has to be chosen when the natural frequency of the rotating mode is lower than that of the parallel mode.c
社団法人日本機械学会, 日本語
DOI ID：10.1299/kikaic.74.1129, ISSN：0387-5024, CiNii Articles ID：110006685250, CiNii Books ID：AN00187463 - 空気ばねの特性に絞り特性が及ぼす影響
山本浩,鄭頴; 奥本眞吾
日本機械学會論文集. C編, 巻：74, 号：739, 開始ページ：521, 終了ページ：528, 2008年
rights: 社団法人日本機械学会rights: 本文データは学協会の許諾に基づきCiNiiから複製したものであるrelation: IsVersionOf: http://ci.nii.ac.jp/naid/110006643663/In this study we make clear the characteristics of an air suspension with a flow channel connected from a cylinder to a reservoir tank. The flow resistance of channel is given by a viscous restriction or an orifice restriction. Differences between approximated analytical results, which are based on the 3-element model, of stiffness and damping coefficients of the air suspension with the viscous restriction and results of numerical analysis considering non-linear characteristics are very small. Moreover, the approximated analytical results of a transfer function of the air suspension and the experimental results of it are good well. Dependence of the oscillating amplitude on the maximum value of the transfer function of the air suspension system with the viscous restriction is very small since dependence of the oscillating amplitude on the stiffness and the damping is almost negligible. However, it depends on the oscillating amplitude of air suspension system with the orifice restriction because the damping coefficient of that decreases when the oscillating amplitude decreases. We can choose the optimal restriction coefficient of viscous restriction to minimize resonance amplitude easily. However, it is difficult to choose the optimal restriction coefficient of orifice restriction to minimize resonance amplitude because the oscillating amplitude often fluctuates generally. Thus, the air suspension with the viscous restriction is better for isolating the small vibration, in case of the high precision machinery.
社団法人日本機械学会, 日本語
DOI ID：10.1299/kikaic.74.521, ISSN：0387-5024, CiNii Articles ID：110006643663, CiNii Books ID：AN00187463 - 粘性絞りを有する空気ばねの最適設計
山本浩,鄭頴
日本機械学會論文集. C編, 巻：74, 号：739, 開始ページ：529, 終了ページ：535, 2008年
rights: 社団法人日本機械学会rights: 本文データは学協会の許諾に基づきCiNiiから複製したものであるrelation: IsVersionOf: http://ci.nii.ac.jp/naid/110006643664/In this study we propose a design procedure of an air suspension with a viscous damping restriction and a reservoir tank. We use two design concepts of minimizing resonance amplitude and minimizing standard deviation of amplitude against external disturbance random vibrations of foundation. In order to reducing resonance amplitude and standard deviation of amplitude, it is necessary to increase the volume ratio of the reservoir tank to the main cylinder. In these case, we can choose the optimum damping ratio which corresponds to the restriction coefficient of viscous restriction to minimize resonance amplitude or standard deviation of amplitude. As the volume ratio becomes larger, the difference between the optimum damping ratio which provides minimum resonance amplitude and what provides minimum standard deviation of amplitude becomes larger. However, we can realize the air suspension whose standard deviation of amplitude is relatively small although we choose the volume ratio and the damping ratio to minimize the resonance amplitude.
社団法人日本機械学会, 日本語
DOI ID：10.1299/kikaic.74.529, ISSN：0387-5024, CiNii Articles ID：110006643664, CiNii Books ID：AN00187463 - 外部減衰を付加した浮動ブシュ静圧気体軸受の軸の応答特性の実験的研究
宮地隆太郎; 林孝,山本浩
精密工学会誌, 巻：74, 号：8, 開始ページ：841, 終了ページ：845, 2008年
In this paper, the shaft response characteristics of a floating bush hydrostatic gas bearing with an external damping (fluid damper) are investigated. The damping coefficients of fluid damper are defined by the damper clearance and the fluid viscosity. Several kinds of silicone oil, each of which is of different viscosity, are used as the damper fluid. When an impact force acts on the rotor, the rotor response generally shows under-damping. When the damping coefficients of fluid damper increase, the rotor response shows a change from under-damping to over-damping vibrations. Therefore, using the fluid damper can shorten the settling time of the rotor to about 2 natural period (5ms) of fundamental vibrations. The respective settling times for the rotor and the floating bush are almost the same. The optimum damping coefficient of fluid damper is set around 1. of damping factor in the fixed bush - floating bush bearing system.
公益社団法人精密工学会, 日本語
DOI：https://doi.org/10.2493/jjspe.74.841
DOI ID：10.2493/jjspe.74.841, ISSN：0912-0289, CiNii Articles ID：110006865143, CiNii Books ID：AN1003250X - スピンドルロータの振動特性にボルト締結部が及ぼす影響
山本 浩; 鄭 穎; 沼崎 知宏
日本機械学会論文集. C編, 巻：74, 号：742, 開始ページ：1432, 終了ページ：1437, 2008年
rights: 社団法人日本機械学会rights: 本文データは学協会の許諾に基づきCiNiiから複製したものであるrelation: IsVersionOf: http://ci.nii.ac.jp/naid/110006793579/This paper describes an investigation of the effect of joint layer on the vibration characteristics of a spindle rotor. The test rotor is composed of a journal part and two thrust plates bound with bolts. Each thrust plate and a journal part are clamped with eight M4 bolts which are arranged on the circle at 45 degrees intervals with a uniform clamping torque. The each surface of bolted joints is processed by two methods in order to change the roughness or roundness of surface. In this paper, we consider the lower three bending vibration mode of the spindle. In all conditions of surface of joint layer, natural frequencies increase and damping ratios decrease as the clamping torque of each bolt increases. On the other hands, in all condition of clamping torque, natural frequencies increase and damping ratios decrease as the roughness and roundness of surface decreases. Moreover, we can decrease the resonance amplitude by increasing clamping torque, decreasing roughness and roundness of surface.
社団法人日本機械学会, 日本語
DOI ID：10.1299/kikaic.74.1432, ISSN：0387-5024, CiNii Articles ID：110006793579, CiNii Books ID：AN00187463 - スピンドルロータのボルト締結部における等価剛性
山本 浩; 鄭 穎; 沼崎 知宏
日本機械学会論文集. C編, 巻：74, 号：743, 開始ページ：1702, 終了ページ：1709, 2008年
rights: 社団法人日本機械学会rights: 本文データは学協会の許諾に基づきCiNiiから複製したものであるrelation: IsVersionOf: http://ci.nii.ac.jp/naid/110006836826/This paper describes an investigation of equivalent stiffness of a joint layer of a spindle rotor. The test rotor is composed of a journal part and two thrust plates bound with bolts. The each thrust plate and the journal part are clamped with eight M 4 bolts which are arranged on the circle at 45 degrees intervals with a uniform clamping torque. The each surface of bolted joints is processed by two methods in order to change the roughness of surface. We propose the identify procedure of the equivalent stiffnesses of the joint layer in normal and tangential direction based on the modal analysis theory and we can identify the equivalent stiffness in two surface conditions of joint layer. By using the identified equivalent stiffnesses, we can calculate natural frequencies of higher order which are not used in the identified procedure and the calculated ones are fairly good well with the measured natural frequencies of higher order. In two surface conditions of the joint layer, the normal stiffness and the tangential stiffness increase as the clamping torque of each bolt increases. On the other hands, in all condition of clamping torque, the normal stiffness and the tangential stiffness increase as the roughness of surface decreases. Moreover, the ratio of the tangential stiffness to the normal stiffness decreases as the surface of ronghness decreases.
社団法人日本機械学会, 日本語
DOI ID：10.1299/kikaic.74.1702, ISSN：0387-5024, CiNii Articles ID：110006836826, CiNii Books ID：AN00187463 - 空気ばねで支持された2自由度系の最適設計
山本 浩; 鄭 穎; 岡田 淳一
日本機械学会論文集. C編, 巻：74, 号：741, 開始ページ：1129, 終了ページ：1136, 2008年
rights: 社団法人日本機械学会rights: 本文データは学協会の許諾に基づきCiNiiから複製したものであるrelation: IsVersionOf: http://ci.nii.ac.jp/naid/110006685250/In this study we propose a design procedure of two degree of freedom system supported with air suspensions with viscous restrictions and a reservoir tanks. We use two design concepts of minimizing resonance amplitude and minimizing standard deviation of amplitude against external disturbance random vibrations of foundation. To minimize resonance amplitude, the damping ratio, which corresponds to the restriction coefficient of viscous restriction, has to be chosen in order to equalize the resonance amplitude under the condition of parallel oscillating to that under the condition of rotating oscillating. To minimize standard deviation of amplitude of the system, the optimum damping ratio which minimize the standard deviation of amplitude of the system under the condition of rotating oscillating has to be chosen when the natural frequency of the parallel mode is lower than that of the rotating mode. The optimum damping ratio which minimize the standard deviation of amplitude of the system under the condition of parallel oscillating has to be chosen when the natural frequency of the rotating mode is lower than that of the parallel mode.c
社団法人日本機械学会, 日本語
DOI ID：10.1299/kikaic.74.1129, ISSN：0387-5024, CiNii Articles ID：110006685250, CiNii Books ID：AN00187463 - 空気ばねの特性に絞り特性が及ぼす影響
山本浩,鄭頴; 奥本眞吾
巻：74, 号：739, 開始ページ：521, 終了ページ：528, 2008年
DOI：https://doi.org/10.1299/kikaic.74.521
DOI ID：10.1299/kikaic.74.521, ISSN：0387-5024, CiNii Articles ID：110006643663 - 粘性絞りを有する空気ばねの最適設計
山本浩,鄭頴
巻：74, 号：739, 開始ページ：529, 終了ページ：535, 2008年
DOI：https://doi.org/10.1299/kikaic.74.529
DOI ID：10.1299/kikaic.74.529, ISSN：0387-5024, CiNii Articles ID：110006643664 - 外部減衰を付加した浮動ブシュ静圧気体軸受の軸の応答特性の実験的研究
宮地 隆太郎; 林 孝; 山本 浩
精密工学会誌, 巻：74, 号：8, 開始ページ：841, 終了ページ：845, 2008年
In this paper, the shaft response characteristics of a floating bush hydrostatic gas bearing with an external damping (fluid damper) are investigated. The damping coefficients of fluid damper are defined by the damper clearance and the fluid viscosity. Several kinds of silicone oil, each of which is of different viscosity, are used as the damper fluid. When an impact force acts on the rotor, the rotor response generally shows under-damping. When the damping coefficients of fluid damper increase, the rotor response shows a change from under-damping to over-damping vibrations. Therefore, using the fluid damper can shorten the settling time of the rotor to about 2 natural period (5ms) of fundamental vibrations. The respective settling times for the rotor and the floating bush are almost the same. The optimum damping coefficient of fluid damper is set around 1. of damping factor in the fixed bush - floating bush bearing system.
公益社団法人精密工学会, 日本語
DOI：https://doi.org/10.2493/jjspe.74.841
DOI ID：10.2493/jjspe.74.841, ISSN：0912-0289, CiNii Articles ID：110006865143, CiNii Books ID：AN1003250X - Influence of Atomospheric Gas upon Seizure of Gas Bearings
Karpov P; Harada M; Tsukazaki T; Yamamoto H
Applied Mechanics and Engineering, 巻：9, 開始ページ：105, 終了ページ：109, 2004年 - Influence of Atomospheric Gas upon Seizure of Gas Bearings
Karpov P; Harada M; Tsukazaki T; Yamamoto H
巻：9, 開始ページ：105, 終了ページ：109, 2004年 - 最大の動剛性を有する静圧エアスピンドルの設計
山本浩; 小野京右; 崔長植; 都築正浩
日本機械学會論文集. C編, 巻：63, 号：608, 開始ページ：1342, 終了ページ：1349, 1997年
DOI：https://doi.org/10.1299/kikaic.63.1342
DOI ID：10.1299/kikaic.63.1342 - 最大の動剛性を有する静圧エアスピンドルの設計
小野京右
機論(C), 巻：63, 号：608, 開始ページ：1342, 終了ページ：1349, 1997年
DOI：https://doi.org/10.1299/kikaic.63.1342
DOI ID：10.1299/kikaic.63.1342, CiNii Articles ID：10007784752 - ロータの弾性変形を考慮した静圧エアスピンドルの振動解析
山本浩; 小野京右; 崔長植; 都築正浩
日本機械学會論文集. C編, 巻：62, 号：603, 開始ページ：4294, 終了ページ：4301, 1996年
DOI：https://doi.org/10.1299/kikaic.62.4294
DOI ID：10.1299/kikaic.62.4294, ISSN：0387-5024, CiNii Articles ID：110002382398 - ロータの弾性変形を考慮した静圧エアスピンドルの振動解析
山本浩
日本機械学会論文集(C編), 巻：62, 号：603, 開始ページ：4294, 終了ページ：4301, 1996年
DOI：https://doi.org/10.1299/kikaic.62.4294
DOI ID：10.1299/kikaic.62.4294, ISSN：0387-5024, CiNii Articles ID：110002382398 - 格子形溝軸受面を有する高性能静圧エアスピンドルの設計と試作
小野 京右; 山本 浩; 植本 浩紀
日本機械学会論文集(C編), 巻：61, 号：581, 開始ページ：220, 終了ページ：227, 1995年
This paper describes the design and manufacture of a new hydrostatic air bearing spindle with grid-shaped grooves that can provide a relatively high damping ratio in a high-frequency region of resonance, as well as high stiffness. The numbers of inner grooves on the inner surfaces of the thrust, angular and radial bearings are determined so that gas film damping becomes maximum near the natural frequencies of the thrust and radial vibration modes. Increases in groove number and groove depth generally result in high damping in the high-frequency region, but excessive increases cause damping to be negative in the low-frequency region. The design procedure to determine the optimal value of the groove parameters is described by the design charts based on numerical calculation. From the evaluation of the manufactured prototype, it is proved that the proposed air bearing spindle can realize relatively high damping ratios of thrust, angular and radial modes of 0.07, 0.11 and 0.15, respectively, while maintaining high static stiffnesses of 627 N/μm and 99 N/μm in the thrust and radial directions, respectively.
一般社団法人日本機械学会, 日本語
DOI ID：10.1299/kikaic.61.220, ISSN：0387-5024, CiNii Articles ID：110002381622, CiNii Books ID：AN00187463 - 多孔質環状スラスト静圧気体軸受の動特性と最適設計に関する研究（表面目づまりのオリフィス絞り効果と多孔質材内の抵抗を考慮した解析）
小野 京右; 崔 長植; 山本 浩
日本機械学會論文集. C編, 巻：61, 号：584, 開始ページ：1626, 終了ページ：1633, 1995年
We numerically analyzed dynamic characteristics of an aerostatic annular porous thrust bearing model which has a thin choked porous surface. It is found that the choked surface causes such important and indispensable effects that can increase stiffness and shift the positive extreme values of damping from the high-frequency region to a lower frequency region, reducing negative damping in the low-frequency region. Under the conditions of allowable static stiffness and the minimum dynamic stiffness, we obtained the unique relationships between design parameters and squeeze number that provide the maximum damping ratio. Considering the mass parameter of a supported body, we propose an optimal design method to maximize damping ratio at natural frequency while maintaining stiffness in the low-frequency region.
一般社団法人日本機械学会, 日本語
DOI ID：10.1299/kikaic.61.1626, ISSN：0387-5024, CiNii Articles ID：110002381828, CiNii Books ID：AN00187463 - 多孔質環状スライト静圧気体軸受の動特性と最適設計に関する研究(表面目づまりのオリフィス絞り効果と多孔質材内の抵抗を考慮した解析)
小野 京右; 崔 長植; 山本 浩
日本機械学会論文集. C編, 巻：61, 号：584, 開始ページ：1626, 終了ページ：1633, 1995年
We numerically analyzed dynamic characteristics of an aerostatic annular porous thrust bearing model which has a thin choked porous surface. It is found that the choked surface causes such important and indispensable effects that can increase stiffness and shift the positive extreme values of damping from the high-frequency region to a lower frequency region, reducing negative damping in the low-frequency region. Under the conditions of allowable static stiffness and the minimum dynamic stiffness, we obtained the unique relationships between design parameters and squeeze number that provide the maximum damping ratio. Considering the mass parameter of a supported body, we propose an optimal design method to maximize damping ratio at natural frequency while maintaining stiffness in the low-frequency region.
一般社団法人日本機械学会, 日本語
DOI ID：10.1299/kikaic.61.1626, ISSN：0387-5024, CiNii Articles ID：110002381828, CiNii Books ID：AN00187463 - 多孔質静圧気体軸受の減衰特性に関する基礎的研究--環状スラスト軸受のオリフィスおよび毛細管モデルによる解析
崔 長植; 小野 京右; 山本 浩
日本機械学会論文集 C編, 巻：60, 号：573, 開始ページ：p1775, 終了ページ：1782, 1994年05月
An externally pressurized porous gas bearing is known to provide high stiffness. Although damping is also important to realize a high-dynamic-stiffness bearing, few studies have been done on the damping characteristics and their relationships to the stiffness and static characteristics of a porous bearing. This paper reports on the analytical investigation of an externally pressurized porous annular thrust gas bearing using the orifice and capillary models from the aspect of improving its damping characteristics. It is found that stiffness and damping are determined only by the static stiffness, the reaction force of gas film and the ratio of squeeze number to the squeeze number at which damping takes an extreme value. It is also found that the damping ratio ζ is determined only by the ratio of squeeze numbers and the ratio of the static stiffness to the reaction force of gas film. Approximated simple formulas representing the relationship between dynamic quantities and static quantities are presented. The validity of the simple formulas is confirmed in a practical range of design parameters by comparison with the results of numerical calculation.
一般社団法人日本機械学会, 日本語
ISSN：0387-5024, CiNii Articles ID：110002378239, CiNii Books ID：AN00187463 - 櫛形溝軸受面を有する静圧エアスライダの動特性
山本 浩; 小野 京右
日本機械学会論文集(C編), 巻：59, 号：565, 開始ページ：2804, 終了ページ：2811, 1993年
In this study we develop a new hydrostatic air bearing slider with comb-shaped grooves which can provide high damping ratio in the high-frequency region of resonance, as well as high stffness. The basic idea to increase the air film damping at a high frequency region is to reduce the compressive effect of the air film by a set of parallel inner grooves. Increases in groove number and groove depth generally result in high damping in the high-frequency region, but excessive increases cause negative damping in the low-frequency region. The design procedure to determine the optimal value of the groove parameters is described by the design charts based on numerical calculation. The developed air slider has a high static stiffness of 418 N/μm (non-dimensional stiffness is 0.59) in the vertical direction, Damping ratios are 0.19, 0.12 and 0.07 at the natural frequencies of the roll, pitch and vertical vibration modes, respectively.
一般社団法人日本機械学会, 日本語
DOI ID：10.1299/kikaic.59.2804, ISSN：0387-5024, CiNii Articles ID：110002392993, CiNii Books ID：AN00187463
■ 共同研究・競争的資金等の研究課題
- 積載物および走行路面の状況に自動的に対応する無人搬送車用防振システムの開発
日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 基盤研究(C), 2021年04月01日 - 2024年03月31日
山本 浩; 成川 輝真, 埼玉大学
配分額（総額）：4290000, 配分額（直接経費）：3300000, 配分額（間接経費）：990000
(1)研究代表者らが提案した，円弧溝を有する円板と，それに対向する回転可能な減衰調整円板の組み合わせにより形成されるスリットの長さを調整することにより実現される減衰係数調整機構を拡張し，積載物の質量の変動を設置環境および空気室の圧力から検出し，それに基づき自動的に減衰係数調整機構を駆動する制御系と統合することにより，積載物特性の変動に応じて最適な減衰係数に調整するシステムを開発した．
(2)空気室に設けた給排気弁を開閉することにより空気室内の空気体積を変化させて支持高さを調整する機構と，上述の通り検出した積載物の質量の変動に基づき自動的に高さ調整機構を駆動する制御系を統合することにより，積載物特性の変動によらず支持高さを一定に調整するシステムを開発した．
(3)上記システムを統合することにより，積載物質量の変動に応じて自動的に減衰係数と支持高さを調整する空気ばねを開発し，その特性を明らかにした．
(4)積載物の質量のみならず，重心位置，慣性モーメントといった特性の推定を通して，より多岐にわたる積載物特性の推定を実現するために，２機の空気ばねで積載物を支持するシステムを設計製作し，非振動時および自由振動時の空気室圧力から上記特性を推定するシステムを開発した．
(5)空気ばね実機における構成上必要なゴム部品などの影響を考慮した，共振倍率最小化を実現する新たな最適減衰比導出手法を見出し，その有効性を実機により検証した．
課題番号：21K03943
論文ID：49599703 - 自動調整機構を有する空気ばねを用いた精密防振機構の開発
日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 基盤研究(C), 2016年04月01日 - 2020年03月31日
山本 浩; 成川 輝真, 埼玉大学
配分額（総額）：4810000, 配分額（直接経費）：3700000, 配分額（間接経費）：1110000
自動調整機構を有する空気ばねを用いた精密防振機構の開発を目的として，まず複数の空気ばねで支持された防振機構の動特性を理論および実験により明らかにすることを通して，空気ばね支持防振機構の共振倍率を最小化する設計指針を明らかにした．また積載荷重変動の影響を明らかにするべく，空気ばねで支持された防振機構の動特性に支持質量の大きさや重心位置が及ぼす影響を明らかにした．そして積載荷重変動時に共振倍率を最小化するには空気ばねの等価減衰係数の調整が必要なことを見出し，空気ばねにおいて最も調整すべき特性である減衰係数を簡便に調整する機構を提案し，その有用性を明らかにした．
課題番号：16K06148 - 摩擦面を有する系に生じる不規則振動に関する研究
日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 基盤研究(C), 2009年 - 2011年
山本 浩; 鄭 頴, 埼玉大学
配分額（総額）：4810000, 配分額（直接経費）：3700000, 配分額（間接経費）：1110000
摩擦面を有する一自由度系においては,すべり速度が速くなるほど発生する振動の平均振幅は大きくなるとともに,比摩耗量は減少する.またすべり速度と押付力を一定にして長時間摩擦させると,平均的な摩擦係数は徐々に小さくなるとともに比摩耗量も減少し,これに対応して振動の平均振幅が大きくなる.これは,すべり速度が変動するときの摩擦振動の平均的な摩擦係数,比摩耗量,振動の平均振幅の増減関係と同様である.
課題番号：21560233 - パルスデトネーションエンジン(PDE)高速作動技術の開発
日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 基盤研究(C), 2004年 - 2007年
小原 哲郎; 大八木 重治; 山本 浩, 埼玉大学
配分額（総額）：3750000, 配分額（直接経費）：3600000, 配分額（間接経費）：150000
パルスデトネーションエンジン(PDE)を高速作動させるには,流入した空気と燃料(水素)とを速やかに混合して点火し,デトネーション波を点火源から短い距離で生成することが重要となる.そこで,ロータリーバルブを装着したPDEを試作し,その作動特性を調べる実験を行った,具体的には,燃料と酸化剤の混合方法,パージおよび混合気充填に要する時間を短縮化のため,デトネーション波に遷移するまでの時間を短縮させるための実験を行った.得られた結果を要約すると以下の通りである.
1)燃料噴射孔径を小さくすることで,水素の空気流への貫通距離を増加させ,燃料と酸化剤の混合が促進される.
2)混合促進プレートの形状を3種類に変化させて実験を行ったが,高周波作動には大きな効果は発揮せず,耐久性などの観点から,プレートは装着する必要がないと考えられる.
3)燃料噴射バルブを2ポートと4ポートで変化させた結果,2ポートのほうがデトネーション波を安定させて生じさせることができる.
4)PDE管を短縮するには,PDE管内のスパイラル形状に最適な組み合わせがある.管内の気体に乱れを与えるため,スパイラルのピッチを10mmにしたほうがDDT距離が短縮できる.
5)ロータリーバルブを装着し,作動周波数40Hzで3秒間の運転を行うことができた.作動時間を延ばすには,PDE管の冷却を行う必要がある.
課題番号：16560134 - 精密スピンドルの振動特性に構造部材の締結状態がおよぼす影響の解明
日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 基盤研究(C), 2004年 - 2005年
山本 浩; 宮地 隆太郎; 鄭 頴, 埼玉大学
配分額（総額）：2500000, 配分額（直接経費）：2500000
静圧エアスピンドルユニットのロータの曲げ振動に着目し,ロータ構成部材の締結状態が振動特性に及ぼす影響を明らかにした.対象とするロータは,静圧エアスピンドルユニットのスラスト軸受面に対応するスラスト板2枚が,ジャーナル軸受面に対応するジャーナル部の両端に複数のボルトにより締結されている構造となっている.締結状態を表すパラメータとして,ボルト締結トルクおよびボルト締結部のざぐり径を考えた.供試ロータについて,打撃試験により伝達関数を求め,実験モード解析の手法を用いて固有振動数,モード減衰比,振動モードを求めるとともに,得られた測定結果から締結部の等価剛性および減衰を同定する手法を開発し,等価剛性および減衰を求めた.
ボルトの締結トルクを高くするほど,また締結面の表面あらさおよびうねりが小さいほど固有振動数は高くなり,一方減衰比は小さくなる.そして,ロータの振動振幅の最大値は締結トルクが高くなるほど高くなるため,ロータの機能を損なわない範囲で締結トルクを小さくした方が振動低減に有効である.さらに,ボルト近傍に最適な径のざぐりを設けることにより,固有振動数および減衰比をともに高め得るため,振動振幅の最大値を小さくできる.
同定した等価剛性および等価減衰を用いて算出した振動特性は実験結果を良くあらわしていることから,提案した剛性および減衰同定手法は有効であるといえる.そして,ボルト締結トルクを高くするほど等価剛性および等価減衰は高くなるが,前者の上昇程度の方が大きく,ボルト近傍に最適なざぐりを設けることにより,等価剛性および減衰が高くなる.
課題番号：16560202 - 溝付き多孔質静圧気体スラスト軸受の動特性に関する研究
日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 奨励研究(A), 1996年 - 1996年
山本 浩, 埼玉大学
配分額（総額）：1000000, 配分額（直接経費）：1000000
静圧気体軸受の剛性とともに共振振動数近傍の減衰を高める,すなわち動特性の向上を図ることを目的として,軸受面に用いる円環状の多孔質材料表面をコーティングしたのちに,機械加工により浅い円周溝を複数設けることにより部分的にコーティングを剥離させ,軸受表面の溝部からのみ軸受面内に加圧気体が供給される形式の溝付き多孔質静圧気体環状スラスト軸受を提案し,その軸受動特性解析を行なった.まずはじめに,多孔質材料内部の流れに関してはDarcyの法則,軸受すきま領域の流れに関してはNS方程式に基づいて質量流量保存則により基礎式を導出し,軸受剛性および減衰を求める数値解析プログラムを作成した.そして作成したプログラムを用いて数値解析を行ない,以下のことを明らかにした.
1.軸受両端に,給気のために2本の円周溝を設けることにより,同一の軸受内外径および軸受すきまの円周溝付き給気孔絞り形静圧気体軸受や多孔質絞り静圧気体軸受と比べ高い剛性を実現することができる.
2.剛性を高めるためには,また一定の剛性を有しながら減衰の最大値を高めるためには,軸受両端に設ける2本の円周溝は極力軸受端に近くし,また溝は浅く,かつ狭くすればよい.
3.円周溝が2本の溝付き多孔質静圧気体軸受は,同一の軸受内外径および軸受すきまの円周溝付き給気孔絞り形静圧気体軸受や多孔質絞り静圧気体軸受と比較して,軸受静剛性が一定の場合,高い減衰を実現することができる.
4.2本の円周溝ではさまれた領域の幅が狭くなるほど,また軸受面内定常圧力が高くなるほど,減衰が最大となる周波数は高くなる.
5.2本の円周溝によりはさまれた領域をさらに複数の円周溝で分割した場合,溝本数が多くなるほど減衰を最大となる周波数は高くなる.しかしこのとき,剛性が一定となるように軸受パラメータを決定すると,溝が多くなるほど減衰の最大値は低くなる.
課題番号：08750165 - 超精密加工機用静圧エアスピンドルの開発
日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 試験研究(B), 1994年 - 1995年
小野 京右; 植本 浩紀; 崔 長植; 山本 浩; 植本 宏紀, 東京工業大学
配分額（総額）：15300000, 配分額（直接経費）：15300000
1.軸受・ロータ系共振点の減衰を最大とする減衰最大化軸受面設計 空気膜のスクィーズ効果による減衰が最大となる周波数は軸受面の幅を小さくすれば増大することに着目し,格子形細溝を軸受面に形成することにより空気膜減衰を特定の共振点で最大とするラジアル軸受面とスラスト軸受面の設計法を確立した.軸受面の2種類の分割法の中,軸受面寸法によりどれを選ぶべきかも明らかにした.
2.ロータの構造体弾性変形をも考慮した静圧エアスピンドルの振動解析 空気膜・ロータ系の固有振動数と固有モードをロータの弾性変形およびボルト結合剛性をも考慮して解析する手法を確立し,ロータ質量による固有振動数の予測精度を高めると共に,ロータの弾性振動の3次モード(11kHz)までの固有振動数を誤差5%以下で評価できることを示した.
3.加工外乱力に対する変位応答のrms値を最小とするエアスピンドル設計法 加工力による加工点の静的変位が最小となるスラスト・ラジアル軸受寸法の最適配分法を提案した.これによるとラジアル軸受径が従来より大きくなる.また上記1.項の手法を基礎に,各種のスペクトル分布をもつ加工力が作用する場合の加工点の動的応答変位のrms値を最小とする軸受静剛性と共振点減衰比の最適配分設計法を明らかにし,狭帯域スペクトルと広帯域スペクトルの場合の最適設計例を示した.また上記2.項の成果を用いて,従来5kHz近傍にあったロータの曲げ振動の最低次固有振動数を極力高める設計を行い,7kHzを達成した.
4.動的コンプライアンスが3σ値で10nm/N以下となる超精密加工機用エアスピンドルの試作・評価 広帯域スペクトル分布を有し,rms値が1Nの外乱力に対する応答変位のrms値が最小となるエアスピンドルを設計し,試作・評価した.試作したエアスピンドルは軸受すきまが設計値より小さく,静的剛性は計算値の50〜70%,動的剛性は計算値より20〜30%大きく,減衰比は計算値の60〜80%となった.しかしエアスピンドルの自由支持条件および固定支持条件におけるコンプライアンス周波数応答関数から,0.5〜5kHzのrms値が1Nの広帯域外乱力に対するラジアル方向とスラスト方向の動的コンプライアンスが,変位応答の3σ値で,目標値の10nm/N以下が実現できていることを確認した。またダイレクトブラシレスモータを組み込み回転中のロータの振動を測定し,非再現性振動成分のrms値が約12nm,再現性成分が±16nm程度であることを確認した.
課題番号：06555044 - 静圧エアスピンドルのロータ曲げ振動モードの減衰比の向上に関する研究
日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 奨励研究(A), 1994年 - 1994年
山本 浩, 東京工業大学
配分額（総額）：1100000, 配分額（直接経費）：1100000
本研究は静圧エアスピンドルのロータの曲げ振動モードに着目し,スピンドルロータの構造および気体膜特性が曲げ振動モードの減衰比におよぼす影響を明らかにするとともに、ロータの曲げ振動モードが静圧エアスピンドルの動剛性におよぼす影響を低減し得るエアスピンドル設計法を明らかにした。研究実績の概要は以下の通りである。
1.2重構造ジャーナルを試作し,固有振動数およびモード減衰比を測定した結果,圧入しめしろが大きくなるほど固有振動数は高くなり、モード減衰比は低くなるが、その値は最大でも0.01程度であり、気体膜に起因する減衰能に比べさほど高くないことを明らかにした.
2.有限要素法によるスピンドルの各部材の構造解析プログラムと、潤滑理論に基づく気体膜圧力の数値解析プログラムを結合し、エアスピンドル全体の振動解析プログラムを作成した。そして以前試作した格子形溝静圧エアスピンドルの固有振動数と減衰比を計算し、実験結果と比較検討することにより、数値解析の妥当性を明らかにした。また、曲げの固有振動数近傍で気体膜減衰を最大限に高めても曲げ振動モードの減衰比はさほど高くできないことを明らかにした。
3.エアスピンドルのスラストおよびラジアル方向に特定のスペクトル分布を有する研削加工力が作用する場合について、加工点の振動振幅の2乗平均値を最小とし得るスラストおよびラジアル軸受面寸法の最適な組合せおよび軸受剛性と減衰比の最適な組合せを選択する静圧エアスピンドルの簡易設計法を明らかにした。そして、ロータの曲げが支配的となる振動モードの最低次の固有振動数を7kHz程度とすることにより、5kHz以下の周波数領域において高い動剛性を有する静圧エアスピンドルが実現できることを示した。
課題番号：06750140 - 高減衰静圧エアスピンドルの開発
日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 奨励研究(A), 1993年 - 1993年
山本 浩, 東京工業大学
配分額（総額）：900000, 配分額（直接経費）：900000
共振点近傍において高い減衰を有する静圧エアスピンドルの実現を目的として,外周給気溝と導通する複数本の細溝により軸受面を分断した形状の、格子形溝軸受面構造を提案し,その動特性を数値解析により明らかにするとともに,静圧エアスピンドルを設計・試作・評価し,以下の結論を得た.
1.溝を設けることにより,周波数の高い領域において減衰は極大となり,溝深さを深くするにつれてその値は高くなる.またこの極大値を与える周波数は,溝本数が多いほど高くなる.一方,周波数の低い領域における減衰は溝深さが深く溝本数が多いほど低くなり,著しい場合は負になってしまう.また,軸方向溝本数および溝深さが変化しても静剛性はさほど変化しない.
2.試作したエアスピンドルは,同一径および長さを有する2列円周溝付静圧エアスピンドルと比較して,給気圧力0.49MPaの条件下でスラスト方向静剛性は1.3倍相当の627N/mum(無次元剛性0.59),ラジアル方向静剛性は0.9倍相当の99N/mum(無次元剛性0.45)を有しながら,気体膜特性に大きく依存する振動モードの減衰比は2.7および4.3倍相当のスラスト0.06およびラジアル0.15を有し,格子形溝軸受面を適用することにより従来とほぼ同等の軸受静剛性を有しながら,従来に比べ高い減衰比を有するエアスピンドルを実現した.
3.エアスピンドル特性の数値解析結果は,軸受性剛性及び固有振動数に関しては実験結果と良く一致した.またモード減衰比に関しては,ラジアル及びアンギュラ振動モードの減衰比は実験結果とかなり良く一致したが,スラスト振動モードの減衰比は計算結果に比べ実験結果はやや低くなった.
課題番号：05750137 - 高減衰を有する空気軸受スライダ-の開発
日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 試験研究, 1989年 - 1990年
山浦 弘; 植本 浩紀; 山本 浩, 東京工業大学
配分額（総額）：15700000, 配分額（直接経費）：15700000
本研究は、静圧気体軸受の固有振動数近傍の減衰を最も高め得る軸受構造を明らかにし、高減衰を有する空気軸受スライダ-を実現することを目的とし、以下の成果を得た。
(1)一次元静圧気体軸受モデルにおいては、減衰Bの最大値は軸受面内定常圧力P_0が高いほど大きくなり、σ→0における剛性K_(静剛性)が低いほど大きくなる。また、軸受面中央部の領域を複数本の溝により分断することにより、局所スクィ-ズ数がほぼ10となるときBを極大とすることができる。
(2)一次元静圧気体軸受モデルにおける解析結果に基づき、従来の外周溝付き給気孔紋り形軸受面の中央部を複数本の溝により分断することにより、軸受面の圧縮性効果を低減し減衰を高め得る「櫛形溝軸受面」を提案した。溝深さを深くするにつれ、σの高い領域におけるBは高くなるが、溝を深くし過ぎるとσの低い領域でBが負となるため、Bが極大となるσを固有振動数に対応するσに近づけ、σの低い領域においてB>0となる範囲で溝を深くすることにより、共振点における減衰比を高めることができる。そして、一定の静剛性を有し、かつ特定の共振点における減衰比を高め得る軸受面の設計手法を提示し、無次元剛性0.3を満足し、減衰比0.23を有する高減衰空気軸受スライダ-の設計諸元を提示した。
(3)60×60mmの櫛形溝軸受面4面を有する試作スライダ-の軸受特性は、現在最も高い剛性を有する外周溝付き給気孔紋り形静圧気体軸受の1.2倍の剛性を有しながら、減衰比は2.2倍の0.065であり、当初の目的である減衰比0.3に比べ低いものの、従来に比べ高い減衰を有する空気軸受スライダ-を実現することができた。
最後に、軸受すきま、給気孔径の寸法精度をより高めることにより空気膜の減衰を高めるとともに、軸受構造体の弾性変形の影響を小さくすることにより、空気軸受スライダ-の減衰比を0.2以上にし得ることを示した。
課題番号：01850035 - トライボロジー
・すべり軸受，気体軸受の特性解析
・機械系の摩擦，摩耗特性の解明
競争的資金 - 機械力学
・すべり軸受，気体軸受で支持された回転体の特性解析
・防振機構の開発（新たな空気ばね，動吸振器，ダンパの開発）
競争的資金 - Tribology
競争的資金 - Dynamics of Machinery
競争的資金