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工作機械使用環境のモデル化による加工性能の向上

研究課題

研究課題/領域番号 17J00200
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 生産工学・加工学
研究機関京都大学

研究代表者

森 幸太郎  京都大学, 工学研究科, 特別研究員(PD)

研究期間 (年度) 2017-04-26 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
2,500千円 (直接経費: 2,500千円)
2019年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2018年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2017年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
キーワード工作機械 / 環境 / 振動 / 据付 / 冷却 / エネルギ効率 / 振動特性 / エネルギー効率
研究実績の概要

振動特性のモデル化:低周波領域での振動特性をモデル化し,支持点の配置・荷重配分をモデルにもとづいて決定することで,固有振動数・減衰を調節できるようにした.振幅によらず減衰能が一定なダンパを用いて,本モデルに最適な減衰付加用支持脚を制作した.その結果,駆動軸の加減速によって生じる残留振動が低減できることが確認できた.
静的な支持環境のモデル化:設置床の凹凸などにより,工作機械に変形が生じる.また,床の状態は機械の自重などにより,経年的に変化していく.昨年度,各支持脚にかかる荷重と機械のレベルの関係をモデル化することで,設置床の影響によるレベル変化を定量的に把握,補正できるモデルを提案した.昨年度末に投稿した論文が採択された(1).
熱環境のモデル化,エネルギ消費削減:主軸冷却ユニットに着目し,工作機械の運転状況とエネルギ消費の関係を明らかにした.従来の冷却手法では,機械本体の運転状態と独立して冷却装置を運転していた.そのため,運転状態によっては冷却装置の運転が悪化してしまう問題があった.そこで,室温や機械からの発生熱量,許容される熱変位を考慮するモデルを構築し,それにもとづいて冷却装置の運転状況を工作機械側から調節するシステムを構築した.昨年度末に投稿した論文が採択された(2).
本年は,昨年度のシステムを拡張し,本年は加工室温と冷却設定の関係が消費エネルギに与える影響を調査した.その結果,冷却温度が加工室温に対して相対に高いと消費エネルギが減少することがわかった.その結果を国際会議(3)で発表した.
そして,各システムが消費エネルギに与える影響をまとめた.

現在までの達成度 (段落)

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果発表報告書
  • 研究成果

    (17件)

すべて 2021 2019 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 4件) 備考 (2件) 産業財産権 (4件) (うち外国 1件)

  • [国際共同研究] ハノーファー大学(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] Energy efficiency improvement of machine tool spindle cooling system with On-Off control2019

    • 著者名/発表者名
      Kotaro Mori, Benjamin Bergmann, Berend Denkena and Atsushi Matsubara
    • 雑誌名

      CIRP Journals of Manufacturing Science and Technology

      巻: 印刷中

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] A robust level error estimation method for machine tool installation2019

    • 著者名/発表者名
      Kotaro Mori, Daisuke Kono, and Atsushi Matsubara
    • 雑誌名

      Precision Engineering

      巻: 印刷中

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Effect of temperature difference between ambient and machine tool to thermal load of spindle cooling unit2019

    • 著者名/発表者名
      Kotaro Mori, Daisuke Kono and Atsushi Matsubara
    • 学会等名
      The 8th International Conference of Asian Society for Precision Engineering and Nanotechnology
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Implementation of jack bolts with built-in preload sensors for level condition monitoring of machine tool2018

    • 著者名/発表者名
      Kotaro Mori, Daisuke Kono, Atsushi Matsubara, and Hidenori Saraie
    • 学会等名
      8th HPC 2016 CIRP Conference on High Performance Cutting
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 支持荷重の測定誤差が工作機械のレベル誤差推定に与える影響2018

    • 著者名/発表者名
      森幸太郎,河野大輔,松原厚
    • 学会等名
      2018年度精密工学会秋季大会学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 工作機械のレベル変化が支持点間の荷重配分に与える影響の検討2018

    • 著者名/発表者名
      森幸太郎,河野大輔,松原厚,新家秀規
    • 学会等名
      2018年度精密工学会春季大会学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Preload distribution on machine tool mounting structure by leveling work during installation2017

    • 著者名/発表者名
      Kotaro Mori, Daisuke Kono, Atsushi Matsubara, and Hidenori Saraie
    • 学会等名
      The 9th International Conference on Leading Edge Manufacturing in 21st Century
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 環境を考慮した工作機械設計2017

    • 著者名/発表者名
      森幸太郎
    • 学会等名
      日本機械学会 関西支部 第18回秋季技術交流フォーラム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 工作機械支持部の減衰付加2017

    • 著者名/発表者名
      森幸太郎
    • 学会等名
      日本機械学会 関西支部 第375回振動談話会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Model based installation of viscoelastic damper support for reducing residual vibration of machine tools2017

    • 著者名/発表者名
      Kotaro Mori, Daisuke Kono, Iwao Yamaji and Atsushi Matsubara
    • 学会等名
      The 6th International Conference on Virtual Machining Process Technology
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [備考] 京都大学 精密計測加工学研究室

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [備考] 研究室webサイト

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [産業財産権] コントローラ、制御方法、および制御プログラム2021

    • 発明者名
      森幸太郎, 山路伊和夫, 小椋大輔
    • 権利者名
      京都大学、DMG森精機株式会社
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2021
    • 関連する報告書
      研究成果発表報告書
    • 外国
  • [産業財産権] 冷却装置の制御方法2019

    • 発明者名
      森 幸太郎,河野 大輔,松原 厚,桂 康哲,河合 謙吾
    • 権利者名
      DMG森精機株式会社
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2019-046705
    • 出願年月日
      2019
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [産業財産権] 冷却装置の制御方法2019

    • 発明者名
      森 幸太郎,河野 大輔,松原 厚,桂 康哲,河合 謙吾
    • 権利者名
      DMG森精機株式会社
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2019-046710
    • 出願年月日
      2019
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [産業財産権] 支持装置の支持位置調整量推定方法、支持装置の支持位置調整方法、及び 支持装置の支持位置調整量推定装置2018

    • 発明者名
      森 幸太郎,河野 大輔
    • 権利者名
      DMG森精機株式会社
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2018-208129
    • 出願年月日
      2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書

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公開日: 2017-05-25   更新日: 2024-03-26  

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