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精密加工

高精度の解析計算により、食品包装機械の型を安定的に設計・製造

埼玉県

株式会社川島製作所

2020年3月20日更新

プロジェクトの基本情報

プロジェクト名 食品包装機械のフィルムに傷をつけない衛生的な袋成形型の最適設計と製造法
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、産業機械、食品、工作機械
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

食品包装はフィルムに傷をつけないことが安全衛生上、重要である。包装型は食品毎に交換するため、軽量小型低コストが必要である。また変化する市場要求から短納期化が要求されている。型の高精度の成形技術向上と、低コスト短納期化を可能にする製造法技術が必要になる。現在手作りしている型を解析により高精度の型形状の作製を研究する。データはCAD面に変換し、NC,RP加工で短納期化を実現し、高精度で小型軽量な型を商品化する

開発した技術のポイント

高精度な解析計算により、最適形状の型を実用化
・高精度な型形状を作製する解析・設計手法の開発と一元化・自動化
・3次元プリンタ、NC、RPよる型の作製
・フィルムを変形させ滑らせる時に発生するフィルム応力の解析方法の開発
・高精度の型の設計/作製→精度2倍
(新技術)
フィルムを要素に分割し数値解析で形状を計算特徴
・全ての型に適応
・シール部分も同時に計算
・折曲り線を解析で算出
・最適解手直しは不要

具体的な成果

・包装機の型の自動解析システムを開発
‐包装機の型を解析だけで設計する技術を研究、FEMを用いた新解析方法を実現
‐解析手順の各ステップの自動化と安定した解析法を研究、解析システムの実用化と合理化を図る
‐解析方法の自動化、及び自動化プログラムを動かす処理方法と関連プログラムを開発、さらに解析・設計・製造のデータの一元化を検討
・NC加工、RPによる試作品の作製
‐本解析の有限要素法データはCADデータに変換が可能なため、3次元プリンタ/NC/RP(ラピッドプロトタイピング)による試作を実施し、解析データから設計/試作/製造への結び付けを検討
‐結果、3次元プリンタには限界があり、NC/RPが有望であることが判明
・高精度の型を安定的に設計できることを確認し、新構造の包装型を企画
‐シートの新たなbending curve(折曲げ線)の境界条件を提案し、実用的な分割の範囲で解析できることを証明、目標である型精度「従来と比べ誤差1/2」を大幅に上回る精度を実現
‐背面処理の方法やシール構造を検討し、安定的に解析できる高精度な包装型の設計方法を確立、高精度な型を活用した新構造の包装型を検討

知財出願や広報活動等の状況

特許:「製袋充填包装装置」(特願2012-032221)

実用化・事業化の状況

事業化状況の詳細

・実用化に成功、H26年度に事業化見通し
・サンプルなし

製品・サービスのPRポイント

・精度向上→一枚のフィルムを自然な形で成形される解析なので、成形に無理がなく(緩みやつっぱりがでない)、当たりが均一に保たれるため、傷やしわが発生しない
・納期・製作時間短縮→従来は現物合わせの手作業のため再製作があった
・標準化→従来は現物合わせの手作業のため、複数個の注文時には同じものができなかった

今後の実用化・事業化の見通し

30以上あるフォ-マサイズを、順次、NC加工データに移行
・事業終了後、解析した適正デ-タをもとに、30以上あるフォ-マサイズにおけるデータを社内で作成中
・デ-タ作成後、NC加工データを作成する予定。同時にそのNC加工デ-タで試作品を製作し、加工状況、製作品の精度を確認する予定
・H25年中に現状のNC加工デ-タから解析によるNC加工デ-タに順次移行を始め、H26年にはすべてのサイズの移行を終了見込み

プロジェクトの実施体制

サポイン事業者 株式会社川島製作所
事業管理機関 株式会社キャンパスクリエイト
研究等実施機関 株式会社インターローカス
国立大学法人東京工業大学

サポイン事業者 企業情報

企業名 株式会社川島製作所
事業内容 自動包装機の製造・販売およびライン・システムの設計施工
本社所在地 〒340-0024 埼玉県草加市谷塚上町434
ホームページ http://www.kawashima-pack.co.jp
連絡先窓口 取締役 酒井秀樹
メールアドレス hsakai@kawashima-pack.co.jp
電話番号 048-928-8421