JP2008217744A

JP2008217744A - 機械加工シミュレータ

Info

Publication number: JP2008217744A
Application number: JP2007085617A
Authority: JP
Inventors: Masanobu Chiba; 正伸千葉; Hiroyuki Sasagawa; 宏之笹川; Hiroshi Fukuyoshi; 博史福良; Keiichiro Mitsuya; 恵一郎三屋
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-03-01
Filing date: 2007-03-01
Publication date: 2008-09-18

Abstract

【課題】旋盤、フライス盤等の加工技能は習得に時間がかかり非熟練技能者が操作すると、作業に危険が伴ったり、製造物が図面と相違したりする。また、熟練技能者の育成には時間と手間がかかりすぎる。この事故やミス等について、切削加工前に切削条件を事前にチェックすることにより防ぐ。
【解決手段】加工安全、品質機械加工シミュレータを用いることにより、実際の加工作業を行う以前に加工条件の検証ができる。このシミュレータを加工機に設置しておくことにより非熟練技能者が加工条件を一人で確認することが可能となり危険作業の制限または加工物の品質の向上を期待できる。また、パソコンにこのシミュレータを入れておけば机上にて学習が可能である。
【選択図】図１

Description

本発明は旋盤、フライス盤等を用いた機械加工時において、切削条件を事前に入力し、その加工を実施した場合におこることをコンピュータにより推測し、モニター等に表示することにより、作業者が安全性、品質等の確認を行うことができると共に実際の加工に入らなくても作業者の技能の向上に役立つ装置である。

機械加工時の状況の事前予測方法としては有限要素法によるシミュレーションおよび加工物の脱落を防止することにより安全を考慮した実験方法がある。

旋盤、フライス盤等の加工技能は習得に時間がかかり非熟練技能者が操作すると、作業に危険が伴ったり、製造物が図面と相違したりする。特に、初心者が習得するとき、及び、非熟練作業者が作業を行う場合は事故が起きたり、加工ミスが発生したりする。この事故やミス等について、切削加工前に切削条件を事前にチェックすることにより防ぐものである。

初心者または非熟練作業者が、切削条件を入力するとコンピュータがその危険性、製品の出来具合についてあらかじめ入力しておいた基準をもとに計算し表示することにより、事故に至らないような感覚、もしくは、製品の出来に関する感覚を事前に習得することができる。また、実際の切削加工時においては作業条件を変えて作業を行うことにより事故や不具合品の発生を未然に防ぐことができる。

初心者及び非熟練作業者による事故の発生、製品の不出来を防ぎ、安全等を確保すると共に技能習得の時間を短縮する。

机上にてパソコン、マイコン、プログラマブルコントローラ、その他電子装置にこのシステムを組み込むことにより、実際の加工機を用いないでもある程度の技能を修得した後、実際のコンピュータを有する加工機においては加工機のコンピュータのソフトに今回の発明のソフトを加えて加工前にその作業の安全性を知ることができる。また、コンピュータを有しない加工機の場合はパソコンもしくは工場用コンピュータに表示機を付けたものに今回の発明のソフトを入れておき作業の安全性を事前に認識する。

〔机上の実施例１〕
パソコンの画面の指示に従って切削の条件を入力する。（図１（ａ））この場合はキーボードより入力するか、もしくは、選択する等である。切削条件としてはチャッキング力、切り込み量、送り量、つかみ代、ワーク径、材質、爪の本数、爪の固定方法（油圧、ねじ）、工作物の長さ等である。
入力後に切削の開始ボタンを押すと、入力した条件での切削結果が文字もしくはアニメーション等で表示される。（図１（ｂ））
作業者はその切削条件による加工を実施した場合の安全性などの情報をこの表示結果により知ることができる。このことにより、実際に作業を行った場合の安全性を確保できる効果、及び、作業を実際に行わなくても切削条件と作業の安全性の相関を習得することができる。

〔机上の実施例２〕
机上の実施例１に加え、感覚の習得が必要なチャッキング時の締め付けの作業に関して、実際に力を加えることができるようにその部分の機能を追加したシステムとなっている。図２においてチャッキング用の締め付けハンドル２を捩るとシャフトに貼り付けた歪ゲージ３の部分が変形し、抵抗値が変化する。この抵抗値の変化を専用アンプ４にて電圧に変換し、ＡＤ変換器５により、デジタルデータに変換しパソコン１へ取り込む。
このように実際に作業者が加えた捩り力までパソコンへ取り込むと人間の感覚を反映させることができ、感覚まで含めた実際的な技能を修得することができる。

〔加工機での実施例〕
加工作業に入る前に作業者が考えている固定条件、切削条件を本発明のシステムを有する工作機の表示機もしくはパソコン等４に入力する。コンピュータにより安全性などの各条件の妥当性を判断する。問題なければその入力した条件にて加工を行い、問題をコンピュータより指摘された場合は新たな条件を考え再度入力しコンピュータにより判断する。

〔加工機での必要データの取得実験例〕
ここにおいてはコンピュータに保存する運転条件の可否に関するデータの最も大事な安全性を判断する場合に必要なデータの取得について述べる。
旋盤を用いた加工時におけるワーク脱落条件把握実験の手法について図４を用いて述べる。
工作物１がチャッキングの爪２から離脱する条件を把握したいのであるが、実際に離脱させると遠心力により工作物が飛ばされ周囲の者を傷つける恐れがある。図４の工作物１の端面に円錐上の穴を加工し、芯押し軸４もしくはそれに相当する軸の先端をワーク端面の円錐上の穴の中に入れておく。このようにすると工作物が脱落する状態になっても先端が芯押し軸相応品に支えられ、反対の端面がチャックの爪２に支えられているためかなりの頻度で脱落を防止することができる。
また、芯押し軸にワークが接触したことを感知するために、芯押し軸相応品に回転センサをつけておく。これにより工作物１の脱落の瞬間を検知しすぐに機械の停止ができる。

工業高等学校、技術専門校、工業系短期大学校、工業系大学、高等専門学校における技能の習得の効率化と安全の確保。
切削機を用いる企業における技能の習得の効率化と安全の確保。
発展途上国における技術移転時の技能の習得の効率化と安全の確保。
小中学校における工業技術への関心を高める。

（ａ）パソコン、タッチパネル等のモニターの画面である。（ｂ）加工機（旋盤）における加工の様子である。加工開始前と開始後の様子を示す。パソコン、タッチパネル等のモニターの画面である。（ｂ）加工機（旋盤）における加工の様子であるＮＣ旋盤の図である。データ取得のための実験装置の図である。

符号の説明

〔図１〕
１パソコンのモニター内での工作物
２パソコンのモニター内でのチャックの爪
３パソコンのモニター内でのチャックのプレート

Claims

機械加工機（旋盤、フライス盤等）において、切削条件と切削結果の関係に関するデータを持ち、このデータをもとに切削条件の妥当性判断を行うプログラムを内臓しているコンピュータを持つシステム。コンピュータに切削条件（チャッキング力、切り込み量、送り量、つかみ代、ワーク径、材質〔鉄、アルミ等〕、爪の本数、爪の固定方法（油圧、ねじ）、工作物の長さ等）を入力すると、入力条件により発生する運転結果（工作物の脱落、チャック状況の不良、良好な切削等）についてモニター（パソコン、工作機付属のタッチパネル等）に表示する機能をもつシステム。
〔請求項１〕においてパソコンの場合においてチャック等の締め付け装置部分が設けてあり、作業者の締め付け具合のみデータとして入力できる機能も有するシステム。
〔請求項２〕において、安全性の可否判断が実験もしくは机上シミュレーションによるもの。
〔請求項３〕において、安全性の確認実験の手法がワークの脱落を制限するため、径方向の物理的制限を設けた装置によるもの。
〔請求項３〕において、安全性の確認実験の結果の情報を記憶装置に保存することを特徴とするシステム。
〔請求項５〕において、安全性の確認実験の結果の情報から補間した情報を記憶装置に保存することを特徴とするシステム。
〔請求項５〕および〔請求項６〕において、保存した情報から必要なものを取り出し、〔請求項１〕の運転結果に通知することを特徴とするシステム。
〔請求項５〕において、保存した情報から必要なものを取り出し、取り出せない場合は、不足情報を補間し、〔請求項１〕の運転結果に通知することを特徴とするシステム。