2021 Fiscal Year Research-status Report
非理想モデルを用いた公差解析の開発と総合的品質設計への展開
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20K04225
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| Research Institution | Tokyo University of Science, Yamaguchi |
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Principal Investigator |
大塚 章正 山陽小野田市立山口東京理科大学, 工学部, 准教授 (90611848)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 公差解析 / 幾何公差 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題は、機械製品の設計段階における品質保証に向けて、加工と計測に関するパラメータを、公差設計において決定するための手法を開発することを目的とする。従来、公差解析の計算においては幾何学的理想形状が製品モデルとして使われていた。計算時間は短い一方、加工誤差に起因する形状誤差を考慮しておらず、必然的にモデル化誤差が生じる問題がある。近年、コンピュータの性能向上に伴いより現実に近い形状モデル（通称Skin Model Shapes）が解析に用いられている。本研究課題では、Skin Model Shapesモデルの作成法の開発から取り組み始め、最終的には製造工程における加工条件と計測条件の指針を設計者に示し、設計者の意思決定の支援を目指す。
2021年度の研究成果として、2020年度に開発したSkin Model Shapesを接続して部品モデルを作製する手法を、並進と回転を含めた6自由度を最適化する手法に改良した。この手法を適用した結果、当初の予定ではなかったが平行度や直角度などの姿勢公差を模擬した部品モデルへの展開が見込まれる結果が得られた。この研究成果は、2022年6月にCIRP主催の国際会議Computer Aided Tolerancing において発表される。また当初の予定通り、2つのSkin Model Shapesの接触状態を計算する際、弾性変形を考慮した計算を導入したプログラムを開発した。他の成果として、去年度開発したサーフェスモデルの接続法を改良することで、並進のみならず回転の自由度も取り入れることができた。円筒形体の分の接触により生じる微小な傾きを。最終年度に向けての準備として、光学製品で最も単純なモデルを用いて、光学性能に対する形状誤差の影響解析を行った。また本研究に関連する研究成果として、Wavelet変換を利用した摩耗した表面プロファイルのモデリングと、工程能力指数を利用した工程管理法などを提案し、発表した。
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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
本年度は、まず接触による微小変形を考慮した公差解析の手法を開発した。前年度の報告書には２穴２ピンのはめあいモデルでの接触姿勢の計算も記していたがこれは2023年度の予定であった。2023年度の各種シミュレーションに向けた準備も行えたため、全体として研究実施計画の予定通りであるため、順調に進展したと判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
研究計画書の通り、2022年度は２穴２ピンのはめあいモデルでの接触姿勢の計算と、構造解析や光学解析の計算においてSkin Model Shapesを適用し、それらのデータを収集していく予定である。
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| Causes of Carryover |
参加予定であった国際会議がコロナ禍のためオンライン開催となり、旅費として計上していた予算を2020年度と2021年度に使用しなかったことが理由である。2023年度以降の学会と国際会議の旅費と参加費として使用する予定であり、また計算機が必要となったため、その費用に充てる予定である。
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