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精密加工

工程設計を自動化し、加工時間が最短となる加工法を導出する5軸加工向け工程設計自動化ツールの開発

大阪府

ソフトキューブ株式会社

2020年4月6日更新

プロジェクトの基本情報

プロジェクト名 短時間5軸加工法案を導出するための切削形状解析と自動工程設計の研究開発
基盤技術分野 精密加工
対象となる産業分野 医療・健康・介護、航空・宇宙、自動車、産業機械、建築物・構造物、工作機械
産業分野でのニーズ対応 高性能化(既存機能の性能向上)、高性能化(小型化・軽量化)、高効率化(同じ生産量に対するリソースの削減)、高効率化(工程短縮)、高効率化(人件費削減)、高効率化(生産性増加)、低コスト化、デザイン性・意匠性の向上
キーワード 複雑形状加工、少量多品種、一品加工、インプラント、航空機部品
事業化状況 実用化に成功し事業化に向けて取り組み中
事業実施年度 平成22年度~平成23年度

プロジェクトの詳細

事業概要

5軸加工ではCAMシステムの高度な機能の使いこなしが求められるが、その入力情報となる加工工程の設計は、未だ人の技能に依存しており、5軸加工のメリットを十分に引き出せていない。本提案では、工程設計を自動化して加工時間が最短となる加工法案を導出するため、1.体積速度による加工時間近似計算に基づく工具の自動選定、2.除去領域算出および工具経路生成による加工時間予測に基づく工具姿勢の自動決定の研究開発を行う

開発した技術のポイント

工程設計を自動化し、加工時間が最短となる加工法を導出する5軸加工向け工程設計自動化ツールの開発
・一体化部品・複雑形状の工程設計における人の作業工数を従来と比較して50%以上削減する

(新技術)
<5軸加工向け工程設計自動化ツール>
特徴
・非熟練技能者でも工程設計が可能、教育支援にも有効
・低コスト化・短納期化による国際競争力アップ
・余剰時間で一体化部品・複雑形状等高付加価値製品の生産力アップ

図1
図2
具体的な成果

・体積速度による加工時間近似計算に基づく工具の自動選定プログラムの開発 
-使用工具や工具突出し量等、技能者が考案する時間が不要となり、CAM作業時間が短縮した

・除去領域算出及び工具経路生成による加工時間予測に基づく工具姿勢の自動決定プログラムの開発 
-加工除去体積の計算にボクセルモデルを用いた工具姿勢決定支援ソフトウェアを開発 
-計算時間の短縮、計算精度の改善を目的に、加工除去体積の計算にZマップを用いた工具姿勢決定支援ソフトウェアを開発 
-ソフトウェアが決定した工具と工具姿勢により満足する加工結果が得られ、CAM作業における試行錯誤がなくなった

・実証システムの開発と評価 
-工具選定支援ソフトウェア及び工具姿勢決定支援ソフトウェアの検証と改良を繰り返し、
実証システムを開発した 
-検証用モデルを対象に、実証システムを用いた工程設計と技能者による工程設計の所要時間を比較し、作業時間が50%以上短縮できることを確認した

図4
知財出願や広報活動等の状況

・H24年 近畿情報システム産業協議会「ビジネスカンファレンス」出展
・H24年 関西機械要素技術展に出展
・H26年10月30日~11月4日 日本国際工作機械見本市(JIMTOF 2014)
・H27年3月3日 日刊工業新聞
 設計開発フロンティア:キタムラ機械 CNC コントローラ
・H27年9月10日 日本物流新聞
 「工作機械、切削でも3D プリンタ化」、「革新的知能化でNC プログラムレスに」という見出し
・H27年10月5日~10月10日 欧州工作機械見本市(EMO MILANO 2015)
 キタムラ機械の展示ブースに試作機を展示してデモ加工を実施
・H28年12月10日 日本物流新聞
 「検証 JIMTOF2016」という記事の中で、キタムラ機械が参考出品した試作機が紹介された。
・H28年9月12日~9月17日 国際製造技術見本市(IMTS2016)
 キタムラ機械の展示ブースに試作機を展示してデモ加工を実施した。
・H28年11月17日~11月22日 日本国際工作機械見本市(JIMTOF2016)
 キタムラ機械の展示ブースに試作機を展示してデモ加工を実施した。
・H29年3月10日 日本物流新聞 
 「JIMTOF2016 の注目技術とスマート工場への期待」という見出し

研究開発成果の利用シーン

別件の研究開発「SIP(戦略的イノベーション創造プログラム)/革新的設計生産技術」テーマ「CAM-CNC統合による革新的な工作機械の知能化と機械加工技術の高度化」で本研究の一部を活用することにより、加工工程設計から加工実施までの自動化を実現。加工作業者は、上記により、加工工程設計の検討作業、NCプログラムの作成作業から解放される。

図3

実用化・事業化の状況

事業化状況の詳細

・H24年度の実用化に成功 ・ユーザが試用可能なシステムあり(有償)
・H26年度「SIP(戦略的イノベーション創造プログラム)/革新的設計生産技術」テーマ「CAM-CNC統合による革新的な工作機械の知能化と機械加工技術の高度化」で本研究の一部を活用。

提携可能な製品・サービス内容

設計・製作、加工・組立・処理、素材・部品製造、製品製造、共同研究・共同開発、技術ライセンス、技術コンサルティング

製品・サービスのPRポイント

・複雑形状化→一体化部品・複雑形状の切削加工で利用される5軸加工及びCAMシステムの自動化を実現
・工数削減→一体化部品・複雑形状の加工工程設計における人の作業工数を従来比50%以上削減
・低コスト化→上記工数削減により、加工にかかる労務費を削減

今後の実用化・事業化の見通し

パイロットユーザーを探索中、中間製品としての販路開拓を進める
・機械メーカー、cAm事業者等をターゲットに、パイロットユーザーを探索中
・最終製品段階では、個別ユーザ毎に仕様すり合わせが必要であるため、受注開発でのベースとなる中間製品としての販路開拓を進める
・当面は現行仕様にて市場の反応を確認し、改善の方向性を見極める予定

別件の研究開発「SIP(戦略的イノベーション創造プログラム)/革新的設計生産技術」テーマ「CAM-CNC統合による革新的な工作機械の知能化と機械加工技術の高度化」にて、本研究の成果の一部を活用し、加工工程設計の自動化を実現しており、「CAM-CNC統合」と併せての事業化を模索している。

実用化・事業化にあたっての課題

本研究は、粗工程には有効であるが、仕上げ工程には精度不足という指摘を頂いており、解決のために追加研究が必要になる。

事業化に向けた提携や連携の希望

工作機械メーカー、CAMメーカー、独自にCAM開発を行うユーザなど、幅広く可能性を模索したい。

プロジェクトの実施体制

サポイン事業者 ソフトキューブ株式会社 ソリューション本部
事業管理機関 国立大学法人神戸大学
研究等実施機関 株式会社草川精機
クボタシステムズ株式会社 エンジニアリングソリューション事業部
国立大学法人神戸大学

サポイン事業者 企業情報

企業名 ソフトキューブ株式会社(法人番号:4120001156057)
事業内容 受託開発ソフトウェア業
社員数 40 名
生産拠点 守口市
本社所在地 〒570-0083 大阪府守口市京阪本通2-3-5
ホームページ http://www.softcube.co.jp
連絡先窓口 ソリューション本部 営業 マネージャ 早川裕治
メールアドレス hayakawa@softcube.co.jp
電話番号 06-6991-6881