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表面粗さ

索引 表面粗さ

表面粗さ(または単に粗さ、surface roughness)とは表面性状の尺度の一つ。物体の表面形状を理想表面と比べたとき、鉛直方向の偏差がどれだけあるかで計られる。偏差が全体に大きければ表面は粗く、小さければ滑らかである。通常、粗さとは測定された表面形状のうち短波長で空間周波数の高い成分を指す()。しかし、実用的には周波数に加え振幅が分からなければ表面を評価することはできない。 現実の物体間の相互作用は粗さに左右される。ふつう粗い表面は滑らかな表面と比べて摩耗が激しく、摩擦係数は大きい(トライボロジーを見よ)。また、表面に不均一な部分があるとクラックや腐食の核生成サイトになりうるため、粗さは機械部品の性能を計る指標ともなる。その一方、表面が粗いと接着性が良くなることもある。 多くの場合表面は滑らかな方が望ましいが、工業的に粗さを制御するのは困難である。表面粗さを低減すると、生産コストはふつう指数関数的に増加する。これが部品の性能と低コストを両立させられない原因となることが多い。 粗さがわかっているサンプル(粗さ比較板)と触って比べるだけでも粗さを測定することはできるが、一般的に表面粗さ測定にはプロファイロメータが用いられる。プロファイロメータには接触式(主にダイヤモンド触針による)および非接触式(白色光干渉計など)がある。 場合によっては、適度な粗さが求められることもある。たとえばタッチパッドのような製品では、光沢表面にしてしまうと反射がまぶしかったり指が滑ったりするので適度な粗さが必要である。このような場合、振幅と空間周波数の両者が重要になる。.

28 関係: 偏差尖度二乗平均平方根トライボロジーブノワ・マンデルブロフラクタル次元ホーニング加工機クラックシリンダータッチパッド勾配空間周波数算術平均界面表面表面処理表面科学風力原動機腐食鉛直探針接着核生成歪度日本工業規格旋盤摩耗摩擦

偏差

偏差(へんさ)とは、ある母集団に属する数値と、母集団の平均値との差。 偏差は母集団内の要素1つ1つに対して定まるものである。 偏差は単純に引き算した結果であり母集団によってその大小が左右される。この変動を打ち消して、その要素が母集団の中ではどのくらい平均からずれているかの度合いを出したものが偏差値である。 無線工学で使用する場合は、無線局ごとに割り当てた送信周波数と空中線から実際に放射される周波数のずれを指す。電波法において使用する周波数帯ごとに許容範囲が決めている。.

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尖度

尖度(せんど、kurtosis)は、確率変数の確率密度関数や頻度分布の鋭さを表す数字である。正規分布と比べて、尖度が大きければ鋭いピークと長く太い裾を持った分布を持ち、尖度が小さければより丸みがかったピークと短く細い尾を持った分布であるという事が判断できる。日本工業規格では、とがり(kurtosis)として平均値まわりの 4 次のモーメントµ4と標準偏差σの 4 乗の比 μ4/σ4 と定義している。.

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二乗平均平方根

二乗平均平方根(にじょうへいきんへいほうこん、root mean square, RMS)はある統計値や確率変数を二乗した値の平均値の平方根である。結果として単位が元の統計値・確率変数と同じという点が特徴である。また、計算が積和演算であるため高速化が容易である。絶対値の平均より、用いられることがある。 ある量 に対して 個のデータが得られたとして、各データの の値を と名付けると、 の二乗平均平方根 は次のように定義される。 つまり、 の算術平均の平方根が の二乗平均平方根 となる。 例として、 個のデータがあり、それぞれ だったとすると、その二乗平均平方根は次のように計算できる。 \operatorname &.

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トライボロジー

トライボロジー(摩擦学、tribology)とは、2つの物体が互いに滑り合うような相対運動を行った場合の相互作用を及ぼしあう接触面、およびそれに関連する実際問題についての科学技術の一分野である。ギリシア語で「摩擦する」を意味するτριβωを語源とし、初期において重要な研究を提示したのが、流体潤滑理論の生みの親、ゾンマーフェルト(ドイツの物理学者)であるが、後に1966年にイギリスでまとめられた、摩擦や摩耗による損害を推定した報告書(ジョスト報告)でこの用語が提唱されたことが契機となり、発展を促した。トライボロジーに関わる人物をトライボロジスト(tribologist)と呼ぶ。.

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ブノワ・マンデルブロ

ブノワ・マンデルブロ(、1924年11月20日 - 2010年10月14日)はフランスの数学者、経済学者。パシフィック・ノースウェスト国立研究所フェロー、IBM・トーマス・J・ワトソン研究所名誉フェロー、イェール大学名誉教授。フラクタルを導入したことで著名である。本人は(バヌワ・マンデルブロート)と発音していたが、日本では文献によりベンワまたはマンデルブロと書いているところも多い。.

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フラクタル次元

フラクタル次元(フラクタルじげん、fractal dimension、D)とは、フラクタル幾何学において、より細かなスケールへと拡大するにつれあるフラクタルがどれだけ完全に空間を満たしているように見えるかを示す統計的な量である。 フラクタル次元にはさまざまな定義がある。最も重要な理論的フラクタル次元はレニー次元、ハウスドルフ次元、の3つである。実用上ではとの2つが実装が容易なこともあり広く使われている。古典的なフラクタルのいくつかではこれらの次元は全て一致するが、一般にはこれらは等価なものではない。 例えば、コッホ雪片の位相次元は1であるが、これは決して曲線ではない――コッホ雪片上の任意の2点の間の弧長は無限大である。コッホ雪片の小片は線のようではないが、かといって平面やその他の何かの一部のようでもない。1次元の物体であると考えるには大きすぎるが、2次元の物体であると考えるには薄すぎるとも言え、ではその次元はある意味1と2の間の数値として表されるのではないかという考察に導かれる。これがフラクタル次元の概念を想像してみる簡単な方法の1つである。.

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ホーニング加工機

ホーニング加工機(ホーニングかこうき、Honing machine)は、主に加工対象物の内径を精密に研磨する工作機械のことを指す。砥石の付いた工具を使い、加工対象物の内径を研磨することをホーン加工という。自動車部品や各種機械部品など、幅広い分野で用いられている。.

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クラック

ラッ.

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シリンダー

リンダー (Cylinder) とは、英語で「円筒」を意味する単語である。 “シリンダー”と呼称されるものにはいくつかの種類があるが、本項では主にレシプロエンジンの構成部品の一つについて既述する。.

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タッチパッド

タッチパッド (touchpad) は、平板状のセンサーを指でなぞることでマウスポインタの操作をする、ポインティングデバイスの一種。メーカーによりスライドパッド、トラックパッドなどとも呼ばれる。 多くのノートパソコンに採用されているほか、デジタルオーディオプレーヤー(iPod等)や携帯電話、インターネットAQUOS(タッチパッドリモコン)など、ノートパソコン以外の製品への搭載例も増加している。また、少数ながら、パーソナルコンピュータ用キーボードに組み込んだ製品やタッチパッド単体での製品も存在する。 マウスやジョイスティック、トラックボールなどの他のポインティングデバイスに比べて「設置面積が小さい」「腱鞘炎などになりにくい」などの利点がある。.

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勾配

勾配(こうばい)とは水平面に対する傾きの度合いをいう。地形や人工的な構造物、建造物の傾き(傾斜)について言うことが多い。.

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空間周波数

間周波数(くうかんしゅうはすう、spatial frequency)とは、空間的な周期をもつ構造の性質である。空間周波数とは、単位長に含まれる構造の繰り返しの多さを表す。国際単位系では空間周波数は、メートルあたりの周期のことである。画像処理分野では、ミリメートルあたりの線数を空間周波数とすることがある。これは国際単位系に比べて1000倍の値となる。 波動力学によれば、空間周波数\nu \ と波長 \lambda \ は以下の関係にある 同様に、角波数 kと空間周波数・波長は以下の関係にある.

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算術平均

算術平均(さんじゅつへいきん、arithmetic mean)または相加平均(そうかへいきん)は、統計量のひとつ。数学および統計学における標本空間の代表値のひとつであり、一群の数をひとつの数値で表すために用いる。文脈上明らかな場合は単に平均とも呼ぶ。算術平均または相加平均という呼称は主に数学や統計学で使い、幾何平均や調和平均などの他の平均と区別するためのものである。 数学や統計学だけでなく、物理学、経済学、社会学、歴史学などあらゆる学問分野で算術平均を使っている。例えば、国内総生産を人口で割った算術平均からその国民の平均収入を推定することができる。 算術平均は代表値として使う場合には、ロバスト統計量ではないことに注意が必要である。外れ値の影響を受ける。特に歪度の大きい分布では算術平均は最大値と最小値の「真ん中」から外れることがあり、中央値のようなロバスト統計量の方が代表値としてふさわしい場合がある。.

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界面

面(かいめん、interface)とは、ある均一な液体や固体の相が他の均一な相と接している境界のことである。この「他の均一な相」が気体もしくは真空であるとき、界面を特に表面(surface)とよぶ(例外もある)。ただし、お互いが完全に混ざり合うことはしない(混ざり合うと界面でなくなる。ただし、界面付近数原子層程度で互いの原子からなる化合物を形成する場合はある)。界面は気相と液相、液相と液相、液相と固相、固相と固相の二相間で形成される。界面を構成する分子・原子は、界面を挟んでいる相から連続的に続いているにもかかわらず、相内部とは性質が異なり、膜のようなはたらきをする。たとえば界面では光線が反射や屈折、散乱、吸収を起こし、界面間には界面張力がはたらく。 エレクトロニクス産業の要請によって固体材料の薄膜やナノテクノロジーを研究する科学分野が重要性を帯びており、特に固体同士の界面は固相界面と呼ばれて界面研究の重要分野となっている。単に界面といえば固相界面を指す場合が多い。 学問上は界面化学および表面物理学で取り扱われる。.

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表面

表面(ひょうめん、英:surface)は、.

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表面処理

表面処理(ひょうめんしょり、surface treatment、surface finishing)は、機械工学等の分野においては、めっきや塗装など、素材表面の性質を高めるために行われる機械工作法の一種である。硬さや耐摩耗性、潤滑性、耐食性、耐酸化性、耐熱性、断熱性、絶縁性、密着性、および、装飾性や美観など、これらの性質のいくつかを向上させることを主要な目的として施される。 材料技術 (''cf.'') の一分野であり、合金設計を頂点としその傘下の加工、熱処理、溶接、鋳造などの材料プロセス技術群に属するが、補助的技術群のひとつである。しかし熱処理や研磨技術と同様に、金属母材の性能を極限までに高める重要な技術であるにもかかわらず、性能理論が確定しておらず、その存在が極端な過小評価に陥る場合がある。.

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表面科学

表面科学(ひょうめんかがく、英語:surface science)は表面または界面を扱う自然科学の一分野のこと。理論、実験両面から様々な研究が行われている。物理学を重視した表面科学を特に表面物理学という。 物質の表面は、物質の吸着と脱離、電子的な不安定さ等によって測定することが難しい状態であった。実際に表面の構造が確認できるようになったのは、1950年代に高真空状態にすることで、表面に余計な原子・分子などが付着してない洗浄度を確保できるようになってからである。 表面科学の複雑さから、ノーベル物理学賞受賞者のヴォルフガング・パウリは「固体は神がつくりたもうたが、表面は悪魔がつくった」と言い残している。.

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風力原動機

力タービン、風力発電機 風力原動機(ふうりょくげんどうき)あるいは風力タービンとは、風の運動エネルギーを、他の形態の機械エネルギーへ変換する機械や装置(原動機、タービン)のことである。風の運動エネルギーを回転運動の機械エネルギーに変換するものが圧倒的に多いが、振動などを利用するものも研究されてはいる。 歴史的に見ると、風車での粉ひき(あるいはかんがいなど)のように、機械エネルギーの形のままの利用が多かった。現代では、装置内に発電機を備え運動エネルギーを電力の形に変換する風力発電を行う装置の割合が増えている。これは一般的には風力発電機や風力発電装置と呼ばれている。.

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腐食

腐食(ふしょく、腐蝕とも。corrosion)とは、化学・生物学的作用により外見や機能が損なわれた物体やその状態をいう。 金属の腐食とは、周囲の環境(隣接している金属・気体など)と化学反応を起こし、溶けたり腐食生成物(いわゆる「さび」)を生成することを指す。これは、一般的に言われる、表面的に「さび」が発生することにとどまらず、腐食により厚さが減少したり、孔が開いたりすることも含む。;金属以外の腐食;生物学的な腐食 以下、金属の腐食を中心に述べる。.

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鉛直

鉛直(えんちょく、英語:vertical)とは、重り(錘)を糸で吊り下げたときの糸が示す方向、すなわち、重力の方向。水平面に対して垂直の方向。 鉛直線(えんちょくせん、vertical line、plumb line)とはその方向の直線のこと。 鉛直線は、重力の等ポテンシャル面(ジオイド)の法線となる。 鉛直線は、水準器を使って水平面を得ることにより、間接的に求めることもできる。.

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探針

探針(たんしん、英:probe プローブ)とは、対象を探ったり試すための道具のことで、その多くは、先端が針状の細い金属でできている。対象や試料の特定部位の物理的あるいは機械的あるいは電気的特性等を検査したり測定したりするための道具、あるいは測定器の部品。気象学などでは、しばしばドイツ語でゾンデ(Sonde)と言う。.

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接着

接着(せっちゃく、Adhesion)とは二つの物体が接したときに働く、分子を引き付ける力で起こる現象である。この現象は技術者においては物体を貼り付ける方法(接合法)という点で関心を引き、生物学者には細胞の働きを理解する上で興味がもたれている。 蜘蛛の巣に「接着」した露.

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核生成

核生成(Nucleation)とは、非常に局所的な領域で、異なる熱力学的相が出現することである。核形成とも呼ばれる。例えば、液体中では結晶・ガラス領域・気体の泡などの発生が実例として挙げられる。一般に知られている例としてはメントスガイザーがある。空孔クラスタの発生にも関わっており、半導体産業などで重視される。飽和水蒸気から液滴が形成される現象も核生成の一種であり(雲凝結核)、人工降雨のプロセスや泡箱・霧箱のような実験器具とも深く関連している。例外は存在するが(電気化学的核生成)、ほとんどの核生成過程は物理的な現象であり、化学的現象ではない。 通常、この現象は核生成部位と呼ばれる、流体と表面が接している場所で起こる。懸濁物や微小な気泡の表面でも発生する。このようなタイプの核生成は不均質核生成 (heterogeneous nucleation) と呼ばれるが、明確な核生成部位のない均質核生成 (homogeneous nucleation) も存在する。均質核生成は自発的・ランダムに起こるが、これには過熱・過冷却が必要である。.

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歪度

率論および統計学において、歪度(わいど, skewness)は、分布の非対称性を示す指標である。日本工業規格では、ゆがみ、ひずみを確率密度関数または確率関数 f(x) のグラフが左右対称でないこと、ゆがみの程度を平均値まわりの 3次モーメントµ3と標準偏差σの 3 乗との比µ3/σ3と定義している。 分布の尖り具合を示す指標である尖度とともに用いる。歪みを持ち、尖度が大きい金融データなどではこれら指標を頻繁に用いる。.

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日本工業規格

鉱工業品用) 日本工業規格(にほんこうぎょうきかく、Japanese Industrial Standards)は、工業標準化法に基づき、日本工業標準調査会の答申を受けて、主務大臣が制定する工業標準であり、日本の国家標準の一つである。JIS(ジス)またはJIS規格(ジスきかく)と通称されている。JISのSは英語 Standards の頭文字であって規格を意味するので、「JIS規格」という表現は冗長であり、これを誤りとする人もある。ただし、この表現は、日本工業標準調査会、日本規格協会およびNHKのサイトでも一部用いられている。.

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旋盤

旋盤(せんばん、lathe)は被切削物を回転させ、固定されたバイトと呼ばれる工具で切削加工をする工作機械の一つである。 主に「外丸削り」、「中ぐり」、「穴あけ」、「ねじ切り」、「突切り」と呼ばれる各加工を行う。 被切削材料が回転するため、加工品は必ず回転軸に対して対称形になる(円筒や円錐、皿形など)。 旋盤や轆轤での加工物を『挽き物』という。.

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摩耗

摩耗(まもう、wear)とは、摩擦に伴って生じる固体表面部分の逐次減量のことである。磨耗とも表記される。.

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摩擦

フラクタル的な粗い表面を持つ面どうしが重なり、静止摩擦がはたらいている様子のシミュレーション。 摩擦(まさつ、friction)とは、固体表面が互いに接しているとき、それらの間に相対運動を妨げる力(摩擦力)がはたらく現象をいう。物体が相対的に静止している場合の静止摩擦と、運動を行っている場合の動摩擦に分けられる。多くの状況では、摩擦力の強さは接触面の面積や運動速度によらず、荷重のみで決まる。この経験則はアモントン=クーロンの法則と呼ばれ、初等的な物理教育の一部となっている。 摩擦力は様々な場所で有用なはたらきをしている。ボルトや釘が抜けないのも、結び目や織物がほどけないのも摩擦の作用である。マッチに点火する際には、マッチ棒の頭とマッチ箱の側面との間の摩擦熱が利用される。自動車や列車の車輪が駆動力を得るのも、地面との間にはたらく摩擦力(トラクション)の作用である。 摩擦力は基本的な相互作用ではなく、多くの要因が関わっている。巨視的な物体間の摩擦は、物体表面の微細な突出部()がもう一方の表面と接することによって起きる。接触部では、界面凝着、表面粗さ、表面の変形、表面状態(汚れ、吸着分子層、酸化層)が複合的に作用する。これらの相互作用が複雑であるため、第一原理から摩擦を計算することは非現実的であり、実証研究的な研究手法が取られる。 動摩擦には相対運動の種類によって滑り摩擦と転がり摩擦の区別があり、一般に前者の方が後者より大きな摩擦力を生む。また、摩擦面が流体(潤滑剤)を介して接している場合を潤滑摩擦といい、流体がない場合を乾燥摩擦という。一般に潤滑によって摩擦や摩耗は低減される。そのほか、流体内で運動する物体が受けるせん断抵抗(粘性)を流体摩擦もしくは摩擦抵抗ということがあり、また固体が変形を受けるとき内部の構成要素間にはたらく抵抗を内部摩擦というが、固体界面以外で起きる現象は摩擦の概念の拡張であり、本項の主題からは離れる。 摩擦力は非保存力である。すなわち、摩擦力に抗して行う仕事は運動経路に依存する。そのような場合には、必ず運動エネルギーの一部が熱エネルギーに変換され、力学的エネルギーとしては失われる。たとえば木切れをこすり合わせて火を起こすような場合にこの性質が顕著な役割を果たす。流体摩擦(粘性)を受ける液体の攪拌など、摩擦が介在する運動では一般に熱が発生する。摩擦熱以外にも、多くのタイプの摩擦では摩耗という重要な現象がともなう。摩耗は機械の性能劣化や損傷の原因となる。摩擦や摩耗はトライボロジーという科学の分野の一領域である。.

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