2020 Fiscal Year Annual Research Report
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19H00735
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
杉田 直彦 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (70372406)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
柿沼 康弘 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 教授 (70407146)
小池 綾 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 講師 (70781417)
河野 大輔 京都大学, 工学研究科, 准教授 (80576504)
福井 類 東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 准教授 (80607416)
吉岡 勇人 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 准教授 (90361758)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 工作機械 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，革新的工作機械を実現するための, 新たな設計指針を構築する. 工具, 被削材, 制御技術を考慮に入れて根本から検討し, 設計指針を構築する. また, 変動するプロセスの安定稼働方法を提案し, 加工理論やプロセス制御に基づいた機械学習アルゴリズムを世界に先駆けて開発する. 2020年度は下記を遂行した．1-1 万能型主軸の設計法確立(京都大学・河野)：構造・材料配置最適化手法によって, グリース潤滑の万能型主軸を開発した．1-2 高速高加速駆動軸の設計法の確立(東京工業大学・吉岡)：加工力の作用位置およびその方向, 駆動力の作用位置およびその方向, 重力作 用方向, 熱源に起因する熱の流入および流出方向, 変位センサの配置 による測定誤差への影響など, 駆動系の特性を考慮 した上での設計法の 確立を行った. 1-3 内部構造を最適化した新材料構造体の開発(東京大学・杉田)：工作機械構造体に対してCFRPやレジンコンクリー トといった複合材料を利用することにより, 構造体の静剛性, 動剛性, 熱剛性を向上させた．2-1 工作機械の状態や環境条件に応じて制御パラメータを自動調整する機械学習技術の開発 (東京大学・福井)：工作機械に機械 の状態及び環境条件を計測する複数のセンサを搭載し, その値に基づき適切な制御パラメータを選定するアルゴリズムの開発を行った. 2-2 変動するプロセスの安定稼働方法(慶應義塾大学・柿沼，小池)：サーボ情報を応用したセンサレス切削力推定手法を, 機械学習技術と統合することで革新的なセンサレスプロセス監視技術に展開した. 3.各機械要素の統合および基本性能の評価(吉岡，河野，杉田が担当) 1) 開発した各ユニットの統合を検討した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
今年度は，工作機械を構成する設計指針に基づいて，構造体，主軸，駆動軸を構築した．また，小型温度センサを開発し，工作機械に300点貼りめぐらすことで，機械の状態を把握できるようになった．このセンサ情報に基づいて加工精度を向上させる機械学習アルゴリズムを世界に先駆けて開発することができた.
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| Strategy for Future Research Activity |
1.各機械要素の統合および基本性能の評価(吉岡，河野，杉田が担当)１）各ユニットの性能を向上させる．２) 開発した各ユニットの統合方法を検討する．特に，静剛性，動剛性，熱特性について評価する．2) 実際の加工に用いる工具を装着して，刃先に作用する力と各部の応答を求め，静・動剛性の計測を行う. 2．生産ライン再構成可能な工作機械(吉岡，河野，杉田が担当) フレキシブルに生産ラインを変更できるようにするために，工作機械に求められる機能を検討し，開発した工作機械を再構成可能な構造に 改善する．3．工程計画の最適化およびダイナミックレイアウトプランニング(柿沼，小池，福井が担当) 経済性，工具コスト，加工時間などのパラメータから最適化問題を解くことで，自律的な工程計画を可能とする.また，得られた工程計画の 結果をもとにダイナミックに生産ラインのレイアウトを設計する.
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Research Products
(20 results)
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[Journal Article] Parametric modeling of uncut chip geometry for predicting crater wear in gear skiving2021
Author(s)
Ren, Z., Fang, Z., Arakane, T., Kizaki, T., Nishikawa, T., Feng, Y., Kugo, J. K., Nabata, E., & Sugita, N.
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Journal Title
Journal of Materials Processing Technology
Volume: 290
Pages: 116973
DOI
Peer Reviewed
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[Presentation] Improvement of thermal deformation in a newly developed steel CFRP composite ball screw2020
Author(s)
Yoshioka, H., Saito, S., Kato, J., Shinno, H., Goto, S., Hori, N.
Organizer
Conference on Leading Edge Manufacturing/Materials and Processing (LEMP2020)
Int'l Joint Research
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