試作品評価と検証

試作品評価では、開発を担うエンジニアや責任者が内部で発生している摩耗や負荷の変化をつかみきれず、想定外の破損につながるケースが少なくありません。

本記事では、試作段階で起こりがちな破損リスクと、摩耗の兆候を壊れる前に把握するための考え方を整理して紹介。
特にオイルパーティクルカウンタを活用した非破壊評価によって、再試作コストの削減や開発スピード向上が可能になる理由をまとめています。

試作品評価で起こりがちな
「想定外の破損」

製品の限界を見極めるために、試作段階では高負荷試験や耐久試験を行います。その際に破損が発生することは珍しくありません。
試験中の破壊・破損に伴う手戻りは開発工程における大きなリスクです。

試作段階の評価試験が抱える
リスク

試作品評価における大きなリスクは、故障や破損のタイミングを事前に予測できない点です。試作品は台数が限られており、多くの場合、1台で複数の評価項目を順に実施する必要があります。

試験の途中で破損が発生すると、残りの評価データを取得できなくなるだけでなく、それまでに蓄積したデータとの連続性も失われます。その結果、試験設備や計測条件の再調整が必要となり、評価スケジュール全体に影響を及ぼします。

内部状態を把握できないまま試験を進めることは、故障原因の特定を難しくし、結果として開発遅延を招く要因となります。

再試作・再評価のコストは膨大

試作品の破損は多額の損失に直結することもあります。部材調達から加工、組立にかかるリードタイムに加え、再試験の準備工数まで含めると、損失は甚大です。

設備保全の分野で進む「状態監視に基づく保全（コンディションベースドメンテナンス：CBM）」の考え方は、試作開発においても重要性を増しています。壊れる前に予兆を捉える仕組みが、想定外のコスト超過を防ぎ、開発予算を適正に配分するための鍵です。

摩耗の兆候は潤滑油に現れる

潤滑油は機械内部を循環し、摩擦面を保護すると同時に、発生した摩耗粉を運搬する、いわば「機械の血液」といえる存在です。

油中に含まれる粒子の量やサイズ、形状の変化は、機械の作動状態を反映します。過負荷による摩耗や潤滑不良、疲労摩耗といった現象も、潤滑油を通じて捉えることができます。

特に、油圧ユニットやギア、ベアリングを含む駆動系の耐久試験では、油中の粒子数増加が比較的早い段階で現れやすく、「まだ動作しているが、このまま続けると危険」という兆候を把握しやすくなります。

分解調査が容易ではない試作品において、潤滑油分析は内部状態を把握するための有効な手段となります。

オイルパーティクルカウンタで
「壊れる前に止める」

オイルパーティクルカウンタは、潤滑油や作動油中の微粒子数を光学的かつ定量的に計測する装置です。従来は油圧機器の清浄度管理や、設備の汚染劣化を防ぐ目的で用いられてきました。

試作品評価に応用することで、試験中の異常摩耗をリアルタイムに捉えるセンサーとして機能。試験ベンチや試作品の油系統にオンライン接続すれば、常時監視が可能となり、評価試験の質を向上させられます。

リアルタイムで異常摩耗を検知

レーザー光の遮断や散乱を利用し、流路を通過する粒子数と粒径分布を瞬時に計測します。

オンライン型であれば、秒単位から分単位でデータを取得し、清浄度クラスの推移をトレンドグラフとしてリアルタイムに表示可能。粒子数の急増など異常な傾向が見られた時点で試験を中断できます。

経験や感覚に頼らず、数値データに基づいて停止判断を下せるのがメリット。迅速な原因究明と設計修正へと移行でき、故障に至るまでのリードタイムも確保できます。

非破壊検査としても有効

油系統へのセンサ設置やサンプリングポートからの採取のみで測定できるため、試作品を分解する必要がありません。稼働させたまま内部状態を推測する、流体の非破壊検査として機能します。定期的な分解点検や外部機関へのラボ分析依頼にかかる手間を削減可能です。

オイルパーティクルカウンタによる常時監視は、異常摩耗を即座に設計にフィードバックできるため、短期間で『試験・評価・改善』のサイクルを回すアジャイルな開発スタイルに適しています。