知能化・情報化に対応した多機能マシニングプロセッサの研究

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14205023
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 竹内 芳美 大阪大学, 大学院・工学研究科, 教授 (50107546)
• 研究分担者: 割澤 伸一 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助教授 (20262321) ; 白瀬 敬一 神戸大学, 工学部, 教授 (80171049) ; 光石 衛 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (90183110) ; 石田 徹 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助手 (20313421) ; 森重 功一 電気通信大学, 電気通信学部, 助教授 (90303015)
• キーワード: 工作機械 / 知能化 / 情報化 / 多軸制御 / マシニングプロセッサ / 自律型加工セル / 遠隔操作 / 加工シミュレータ

研究概要

これからの工作機械のあるべき姿として、知能化・情報化に対応した多機能マシニングプロセッサのプロトタイプを構築し、自律した加工セルのための基礎技術を確立しようとするのが本研究の目的である。昨年度のモジュール機能の検討結果を基に、以下のような成果を得た。
(1)オープンCNCを利用し、ネットワークを介して送信される3次元CADデータだけを入力情報として、多機能マシニングプロセッサが自律的な同時5軸制御加工を行うことができる加工エージェントシステムを開発した。システムはデータベース等の情報に基づき、加工条件や加工法などを自律的に判断して加工を行う。ネットワークを介した遠隔操作が可能であり、ネットワーク上に分散した生産情報を共有できる。
(2)具体化のため、加工の監視を実現するネットワークアプリケーションを開発した。これにより,加工中の機械の遠隔からの監視やアラーム情報電子メールの送信、クライアントからのデータ送信が可能となった。
(3)送信されるCADデータをもとに、自動的に荒加工・仕上げ加工用のCLデータおよびNCデータを出力し、自律的な加工を行うCAMモジュールを開発するとともに、同時5軸制御加工の機能拡張を行った。開発した加工エージェントシステムによる加工実験では、良好な成果が得られ、システムの有効性を確認した。
(4)3軸制御を対象に開発した仮想倣い加工システム機能を拡張し、5軸制御による加工を実現した。
(5)開発した仮想加工シミュレータを活用して、推定される切削負荷と加工中にモニタリングされる切削負荷とを実時間で比較しながら切削状態を判定できる知的加工モニタを試作した。
(6)マシニングプロセッサのマイクロ加工への展開を図るため、ねじり振動によるガラスの微細加工システムを開発し、その加工機構を検討した。その結果、3μm以上の切込み深さで延性モード加工が可能となり、延性モードのガラス加工における工具設計・工具経路生成に関する指針を得た。そのためには多軸による工具経路と工具姿勢制御が必要となる。

研究成果

• [文献書誌] 森重功一, 井沢祐弥, 竹内芳美: "5軸および6軸制御を併用したキャラクタライン加工"精密工学会誌. 69・9. 1317-1321 (2003)
• [文献書誌] 小畑智靖, 森重功一, 竹内芳美: "2次元C-Spaceを利用した5軸制御加工のための工具経路生成法 -複雑形状加工に適用するための処理の高速化と堅固化を重視した改良-"精密工学会誌. 70・2. 127-131 (2004)
• [文献書誌] 割澤伸一, 澤野宏, 光石衛, 藏本孝一: "ウォータージェットによる人工股関節骨頭の超精密仕上げ"砥粒加工学会誌. 48・2. 90-95 (2004)
• [文献書誌] P.Tangpornprasert, K.NUNOKAWA, S.WARISAWA, M.Mitsuishi: "Ductile mode cutting with torsional vibration for glass material"Proc.of 7^<th> Annual Meeting ASPE. 515-518 (2003)
• [文献書誌] 中本圭一, 白瀬敬一, 若松栄史, 妻屋 彰, 荒井栄司: "NCプログラムを必要としない機械加工のための仮想倣い加工システムの開発 (第3報,自律的インプロセス切削条件修正戦略)"日本機械学会論文集(C編). 69・677. 270-277 (2003)
• [文献書誌] K.Nakamoto, K.Shirase, H.Wakamatsu, A.Tsumaya, E.Arai: "Autonomous Machine Tool for Achieving Rapid Manufacturing"Proc.of the International Conference on Leading Edge Manufacturing in 21st Century (LEM21). 513-518 (2003)