次世代月惑星科学探査のためのマルチワイヤソー研磨法における真空中加工現象の解明

阐明下一代月球和行星科学探索多线锯抛光方法中的真空加工现象

基本信息

批准号：
22K03867
负责人：
古谷克司
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Toyota Technological Institute
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

太陽系，地球および月の起源や進化を解明するためにさまざまな科学探査が行われている．そのためには，月環境で使用可能な岩石加工装置が必須となる．月は火星よりも環境が厳しく，気圧が10^-6～10^-10Pa，最高温度が120℃程度であるため，機械装置には耐熱性や潤滑の問題が常に付きまとう．そこで本研究では，真空中で岩石を研磨し平滑加工する方法を確立することを目的とする．これまでに様々な真空対応岩石加工機を試作した結果，ダイヤモンドソーワイヤと砥石による加工が有力であることが明らかになっている．そこで，試作する装置では，両者の利点を活かす．真空中でソーワイヤを用いて岩石を切断する場合には，ダイヤモンド砥粒をソーワイヤ心線に固定するためのニッケル電着層が岩石表面に付着し，加工速度が低下する．この特性を考察するために，真空中で摩擦試験をした結果を解析した．放電加工によりしゅう動面を平滑化したダイヤモンド工具をニッケル板上でしゅう動させた．その結果，真空中ではニッケルが延性を示し，摩耗粉としてはく離せず，再度しゅう動面上に付着した．不活性気体であるアルゴンが大気圧となるようにした雰囲気中でも摩擦試験をした．アルゴン雰囲気中でのニッケル板の摩耗は大気中に比べて少なく，真空中に近い傾向が見られた．元素分析結果では，大気中での摩擦試験結果では酸素が検出されたが，真空中，アルゴン中ではほとんど検出されなかった．したがって，ニッケルの摩耗は，雰囲気の圧力ではなく雰囲気中の酸素によりニッケルが酸化されることが原因であることが明らかとなった．ロボットのエンドエフェクタとして用いることができるよう，小型，軽量化した装置を試作中である．

已经进行了各种科学探索，以阐明太阳系，地球和月球的起源和演变。为此，可以在月球环境中使用的岩石加工设备至关重要。月球上的环境比火星更严重，大气压为10^-6至10^-10Pa，最高温度约为120°C，因此机械设备始终遇到耐热性和润滑的问题。因此，本研究旨在建立一种在真空中抛光和平滑岩石的方法。由于各种真空兼容岩石加工机的原型，已经揭示了使用钻石锯线和磨石的加工是一个有希望的因素。因此，原型设备利用了两者的优势。当用真空中的锯线切割岩石时，将镍电沉积层固定在锯线芯线上的钻石磨粒上，从而降低了加工速度。为了检查该特性，分析了真空下摩擦测试的结果。通过电气加工使滑动表面平滑的钻石工具正在在镍板上滑动。结果，镍在真空中表现出延展性，并不像磨蚀粉一样剥落，并再次粘附在滑动表面上。即使在将惰性气氩设置为大气压力的大气中，也进行了摩擦测试。在氩气气氛中镍板的磨损少于大气中的磨损，发现它靠近真空。元素分析结果表明，在大气中的摩擦测试中检测到氧气，但在真空或氩气中几乎没有检测到氧。因此，已经揭示了镍的磨损是由于大气中的氧气而不是大气压力引起的镍氧化引起的。我们目前正在制造一个小型且轻巧的设备，以便它可以用作机器人的最终效应器。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

月環境における岩石サンプル加工

月球环境下的岩石样品处理

DOI：
发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
0
作者：
Minoru Goto;Sho Takeda;Kosuke Ito;Tetsuya Uchimoto;Hiroyuki Miki;日本塑性加工学会第73回塑性加工連合講演会;古谷克司，大谷拓也，高西淳夫，河野功，春山純一
通讯作者：
古谷克司，大谷拓也，高西淳夫，河野功，春山純一