エンジニアリングプロセス革新 事例 NTN株式会社 業界最高レベルの動力学解析システムを開発 軸受回転時の挙動評価を実現し、顧客要求に応じた仕様を提案 日本の軸受製造業界大手3社の一角を占めるNTN株式会社。業界最高レベルの動力学解析シス テムを開発し、軸受回転時の転動体や保持器の挙動や応力などの算出を可能にしました。顧客要 求に応じた軸受仕様をこれまで以上に高精度かつ迅速に解析することで、お客様への幅広い提案 を実現しています。 保持器の変形・応力を考慮した 軸受の挙動評価 NTN株式会社(以下、NTN）は、軸受や等速ジョイントなど 世界的な精密機器メーカーとして、商品を提供しています。 世界19ヵ国に拠点を展開するグローバルな軸受製造会 社です。 NTNの主な取扱製品である軸受。一般的な用途の軸受 の動作は、外部からの力が保持器に直接働くことがない ため、保持器強度は、ほとんど問題になりません。しかし、 変動荷重下や遊星運動下などの用途では、保持器に大 きな応力が生じる場合があります。回転時における保持 器の挙動や作用する力は、実験による測定が難しく、ま た従来の「静力学解析」では、挙動評価は不可能でした。 保持器に大きな力が作用しやすい軸受の長寿命・高信 頼性を実現するために、挙動を評価する「動力学解析」が 必要とされていました。 【解析イメージ】 ※全ての転がり軸受に対応 深溝玉軸受構成部品について 深溝玉軸受計算モデル例 そこでNTNは、転動体と保持器の挙動に加え保持器の応 力も算出でき、かつ各種の玉軸受やころ軸受に対応した業 界最高レベルの動力学解析システム：Integrated Bearing Dynamic Analysis System（以下、IBDAS）を開発しました。 保持器の応力も考慮した軸受の動力学解析では、FEM解 析ソフトと動力学解析ソフトをそれぞれの担当者が、逐次 操作する必要があります。また、数値計算量が膨大でかつ 実施には軸受の各種データが必要で、手順も煩雑です。 IBDASは、WEB上の入出力インターフェイス部から計算 ツールの制御プログラムにデータを渡し、FEM解析部と動 力学解析部を順次実行させます。解析結果は、再度Webイ ンターフェイス部に戻され表示されます。また、過去の解析 例の検索やデータ再利用も容易です。 本システムの活用により、NTNは、長寿命・高信頼性を高 めるとともに、高負荷容量、低トルク、コンパクト化など、顧 客要求に応じた軸受仕様の設計を可能にし、提案スピード を向上させています。 【解析例】 全体図（クランク左回転） 軸受拡大図 外輪 転動体 内輪 保持器 最大応力発生部 【軸受解析適用例】 ・遊星減速機構部(公転運動時の挙動) ・車軸支持部(路面からの振動発生時の解析) ・エンジン·コネクティングロッド支持部 (内燃機関の振動発生時の解析) 高速回転下でのエンジン・ コネクティングロッド支持用針状ころ 軸受の保持器の最大応力の算出 COPYRIGHT 2011 INFORMATION SERVICES INTERNATIONAL - DENTSU, LTD. ALL RIGHTS RESERVED. 【ベクトル(矢印)の意味 緑：内輪からころへの干渉力 赤：ころから保持器への干渉力 紫：外輪からの保持器への干渉力 （ころ／外輪の干渉力は非表示） 「動力学解析システム」の開発における ISIDの役割 「動力学解析システム」による成果 「IBDAS」は、NTNが「MD Adams」と「NX I-deas」上で開発 したツールをベースに、操作性向上を図った自動化処理 システムです。 システム化するにあたっては、ISIDが独自に開発したCAE 効率化フレームワーク「CAE-ONE」、及び煩雑な繰り返し 作業を効率化する「Isight」も活用し、様々な軸受形式へ対 応可能な汎用的な仕組みを実現しました。 これらのソフトウェアを取り扱っているISIDは、システムの 設計から開発までを支援しました。 本システムは、「MD Adams」に関する知識を持たない 設計者でも、機構解析を用いた軸受挙動評価ができ、 多くの設計者が利用できるシステムとなっています。 これにより、迅速な軸受挙動評価を実現させる事ができ ました。 また、専任技術者が汎用ソフトと手計算で約40時間か かった解析作業が、このシステムを使うことで、専任者 不要で20分の1の約2時間に短縮されたケースもありま す。 本システムの活用により、保持器の設計技術の更なる 高度化が進められています。 「動力学解析システム：IBDAS」 全体イメージ図 設計者作業と解析の流れ 「動力学解析システム：IBDAS」 ①データ入力 ・保持器形状作成と条件定義 CAE効率化WEBフレームワーク 静力学解析 ②保持器変形特性のFEM解析 エンジニアリング・プロセスの 自動化・統合化・最適化ソフト 自動実行 設計者 わかりやすい Web ブラウザ画面から入力・実行 ④データ出力 ・挙動・力・応力などの解析結果算出、確認 3次元統合 CAD/CAM/CAEソフト 動力学解析 ③軸受モデルの構築と動力学解析 機構解析ソフト システム 保持器の変形特性を動力学解析に導入 社名： NTN株式会社 創業： 1918年3月 本社： 〒550-0003 大阪府大阪市西区京町堀1-3-17 【本事例に関するお問合せ先】 株式会社電通国際情報サービス エンジニアリングソリューション事業部 プロダクトマーケティング部 〒108-0075 東京都港区港南2-17-1 TEL：03-6713-8005 E-Mail：[email protected] 本資料に記載されている会社名、製品名、サービス名およびロゴは、ISIDもしくは各社の商標または登録商標です。 COPYRIGHT 2011 INFORMATION SERVICES INTERNATIONAL - DENTSU, LTD. ALL RIGHTS RESERVED.
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