| 研究課題/領域番号 |
20K04206
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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 | 金沢大学 |
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研究代表者 |
高杉 敬吾 金沢大学, 機械工学系, 准教授 (80710235)
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| 研究分担者 |
森本 喜隆 金沢工業大学, 工学部, 教授 (00290734)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
2022年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2021年度: 390千円 (直接経費: 300千円、間接経費: 90千円)
2020年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
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| キーワード | 形状創成理論 / 多軸工作機械 / 5軸工作機械 / 運動学 / 加工スペース / ５軸工作機械 / 非直交回転軸 / スラント型回転軸 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
近年の工作機械分野では，5軸加工機や複合加工機に代表されるように多軸化・複合化が進んでいる．更に，従来は直進軸と回転軸は全て直交していたが，ここ数年の傾向として回転1軸が傾斜した構造を採用するなど，多軸化・複合化に留まらず，機械構造の更なる複雑化によって機械加工の効率化が進められている．この様な状況では，取り得る機械構造の組み合わせが無数に広がり，工作機械に求められる要求を満たす条件に真に最適な構造を選定するためのシミュレータが必要となる．本研究では，多様化する工作機械構造のモデリングと解析に特化したシミュレータを開発し，これまでに無い全く新しい工作機械構造の創発を目指す．
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| 研究成果の概要 |
本研究課題では，傾斜軸を許容する非直交型5軸工作機械に対する形状創成理論の一般化および，一般化された5軸工作機械構造において加工スペースを表現するための解析的手法の開発を実施した．本成果では，一般化形状創成理論の導出および，各軸のなす角に応じて，任意の位置，姿勢をとることができるか（フィージビリティ）を決める条件の導出に成功した．また，5軸工作機械を新たに開発する上で重要となる一指標である「加工スペース」について，機械構造のタイプは限定的であるが，解析的に表現することに成功した．以上の研究成果により，加工領域を最大化できる5軸工作機械構造の導出が可能となることが期待できる．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
複雑な軸構成を持った工作機械の開発は組立精度や加工精度の観点から現実的でなかったが，今後全く新しい軸構成を持った工作機械を開発する上で，本研究成果はその先駆的な役割を果たしている．例えば，傾斜回転軸を有する5軸工作機械を新たに開発する場合，加工スペースを最大化する機械構造や，特異点を回避しやすい機械構造など，工作機械に求められる種々の特性に対して最適化された機械構造の創発に繋がることが期待できる．
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