| 研究課題/領域番号 |
19K04101
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分18020:加工学および生産工学関連
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| 研究機関 | 北海道大学 |
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研究代表者 |
田中 文基 北海道大学, 情報科学研究院, 准教授 (30207138)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2021年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2020年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2019年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
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| キーワード | 多軸工作機械 / 誤差モデル / デジタルツイン / 工作機械モデル / 加工シミュレーション / 工程設計 / 加工履歴 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究は，個別多軸工作機械の特性を生かした工程設計のために必要な加工事例取得に関し，実世界の事例とコンピュータを利用した仮想世界でのミュレーションによる事例の両方を取得する方法を提案する．
まず，様々な個別多軸工作機械の特性を表現する工作機械モデルを仮想世界に構築し，加工形状導出シミュレーション機能を実現するデジタルツインを提案する．
さらに，工程設計のための加工データ解析を可能とする加工プロセス・加工履歴の蓄積方法と工程設計への適用方法を提案する．
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| 研究成果の概要 |
本研究は，個別多軸工作機械の特性を生かした工程設計のために，必要な加工事例取得に関し，仮想（コンピュータ）空間に多軸工作機械に対するデジタルツインを構築し，シミュレーションによる事例を取得する方法を提案した．
デジタルツインのために，誤差を含む多軸工作機械モデルの構造を提案，４軸工作機械モデルの構築を行った．デジタルツインの自律的フォードバックに関しては，実加工形状の測定に基づく工作機械モデルの修正を行う機能を実装した．さらに，シミュレーションによって得られる加工プロセス情報を用いて個々の多軸工作機械固有の工程設計を実現するためのデータ解析方法の検討を行った．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
日本の優位性を保つため，生産システムには，多軸工作機械を用いた高効率・高機能・高精度加工が要求される．多軸工作機械の性能を十分に生かすためには，加工データを作成する工程設計が重要になる．工程設計では，実加工データを解析することで必要なルールを導出するが，多軸加工に対して有効ではない．つまり，多軸工作機械の構造が多様であり機械固有の運動誤差を含むため，他の機械の加工事例が利用できない．
本研究は，多軸工作機械の誤差を含む加工運動機能をサイバー空間で実現するデジタルツインを提案，実加工事例とデジタルツインによる仮想加工事例により上述の問題を解決，個々の多軸工作機械の特性を生かすことができる．
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