大型精密構造体設計の最新事例紹介

2012年7月24日火曜日

狭あい部の高精度化（適用材質を追加）

こんにちは。

今回は狭い箇所や奥まった箇所に高い面精度が必要な場合のお話をします。

　　例えば、図１のように上面に精度面があり、加工を行うに際して干渉するものがない
　　ワークの場合、５面加工機による「切削加工」と研削盤による「研削加工」により、
　　精度の実現が可能です。

図１　外面に精度面のあるワークの一例

では、図２のように、精度面が奥まった箇所にあるワークの場合はどうでしょう。切削は、工具長の長い工具にて加工が可能です。しかし、研削は、研削盤とワークが干渉し、砥石が精度面まで届かないため、加工できません。

図２　奥まった箇所に精度面のあるワークの一例

研削加工ができず、高精度化を断念した経験はありませんか？

このような場合、キサゲ加工と呼ばれる手法があり、高精度を達成することは可能かもしれません。しかし、キサゲ加工は熟練した技能が必要と言われています。

そこで、私たちは技能を必要としない手法を考案しました。三次元測定機と加工を組合わせることにより、高精度化を達成するものです。この手法であれば、どのような大型部品の大面積であっても、高精度を実現することができます。図２のイメージのワーク（幅2.5m×長さ3m×高さ1m）において、平面度8μmを達成した実績があります。

上記の実績は製品の材質がSS400のものです。SS400材は比較的表面が柔らかいため、もう少し硬い材質を希望されるかも知れません。そこで、SS400材の表面にセラミック溶射を施し、実験をしました。その結果、同様の手法でSS400材と同レベルの精度を達成することができました。

「自分たちの製品に使えるのではないか？」と思われたら、是非、お気軽にお問合せ下さい。お問合せは下のボタンをクリックして下さい。

2012年7月17日火曜日

高減衰構造とは

　こんにちは。

　今回は、高い振動減衰性能を持つ構造体について紹介します。

　実製品では、装置内のモータや外部の振動源などに起因する様々な振動が、構造体も含めた装置全体に発生しますが、精密装置においては、精度やスループットに悪影響をおよぼすことがあります。

　横河ブリッジでは、こうした振動問題を解決する方策として、構造体の減衰性能を高めた高減衰構造体を開発しました。横河ブリッジの高減衰構造体を用いることにより、装置の高精度化・高スループット化・高速化が実現できると考えています。

　図-1に一般構造体と高減衰構造体の作業効率の違いを模式的に示します。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　図-1 一般構造体（左）と高減衰構造体（右）の作業効率

　装置の振動でお困りでしたら、横河ブリッジの高減衰構造体をぜひご検討ください！

　内容に関するお問い合わせ等ございましたら、下ボタンをクリックして下さい。

2012年4月19日木曜日

接触解析

こんにちは。今日は私の専門であるFEM解析の話題です。今回は一般的に使われているFEM解析の汎用ソフトを用いて、複数の部品が接触した状態の挙動をシミュレーションするいわゆる｢接触解析｣の紹介をします。ここでは、設計業務の合間に手軽にできる程度のシンプルな事例を用いて接触解析のポイントを紹介します。

【解析事例】

　「ボルト締結による部材の変形解析」

【目的】

　上板の上面に精度が必要である場合、その付近をボルトで締め付けた際に上面が精度がどの程度変形するのかをボルトピッチをパラメータとして調べます。

【解析モデル】

　図１は上板と下板を３本のボルトで締結した状態をモデル化した1/2モデルです。

　　　　　　　　　　　　　　　図－１　解析モデル

【境界条件】

　モデルの対称面（下図青色箇所）を平面保持（スライド支持）とし、下板の下面を3自由度固定（完全固定）とします。　部品同士の接触面の摩擦係数は0.2程度を設定します。

　　　　　　　　　　　　　　　図－２　境界条件

【荷重条件】

　ボルトの締付け力F（kN）を設定します。具体的な算出方法はここでは割愛しますが、それほど難しくはないので、必要であれば「お問い合わせ」フォームから質問してください。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　図－３　荷重条件

【メッシュ作成】

　変形が比較的大きいことが予想されるワッシャおよびその周辺のメッシュを細かく作成しています。

　　　　　　　　　　　　　　　図－４　メッシュモデル

【解析結果】

　変形スケールは200倍に拡大しています。ワッシャ周辺に大きな圧縮力が作用しているのがわかります。

　図－５　解析結果モデル（縦方向変位）

【結果の評価】

　図－５の変位抽出ライン上の変形量をプロットします。ボルトピッチが66.5㎜と狭いと、ボルト間で上面が２μm程度沈み込み、ボルトピッチが150㎜と広くすると、ボルト間で上面が浮き上がる現象が発生しています。この場合、ボルトピッチは100㎜程度に設定するのが最適であることがわかります。

図－６　解析結果プロット　

以上です。

2012年3月30日金曜日

振動測定

　こんにちは、今回は振動測定について紹介します。

　振動における主要な要素には
　　固有振動数（１秒間当たりに振動する回数）
　　減衰（時間と共に小さくなっていく振幅の程度）
　　固有振動モード（振動箇所や方向などの形状）
があります。
　これらを把握する手法の一つは実物による振動測定です。写真
－１に振動測定機器を示します。①インパルスハンマー、②加速
度センサー、③周波数分析を行うＦＦＴアナライザー、④専用結果
処理ソフトから構成されます。

　　　　　　　　　　　写真－１　振動測定機器

　写真－２は測定状況を示したものです。加速度センサーを測定
対象物（今回はアルミ板、７００×２１００ｍｍ）に取り付け、ハンマ
ーでアルミ板を軽く叩きます。ハンマーによる加振力とセンサー
からの応答加速度をＦＦＴアナライザーにて測定し、データを専用
ソフトで処理することで固有振動数、減衰及び固有振動モードを
求めます。

　　　写真－２　測定状況

　図－１はアルミ板の振動測定結果を動画で示したものです。一

方、図－２は同じアルミ板について、ＦＥＭにより固有値解析した

結果です。両者は固有振動数、振動モードともに良い一致をみせ

ています。このように固有振動数、固有振動モードを解析的に算

出することも可能です。　

　　　　　　　　　図－１　測定結果；６６.５Ｈｚ

　　　　　
　　　　　　　　　　図－２　ＦＥＭ解析結果；６３.８Ｈｚ

　大型精密構造体設計・製造.ＣＯＭでは振動測定サービスを
行なっています。振動測定による固有振動数、振動モードの把握
や振動に着目した構造体の改善提案などが可能です。半導体
製造装置や液晶製造装置などの精密製造装置において、固有
振動数を改善し、処理数量の向上に寄与した事例もあります。
お問合わせは

からどうぞ。専門の
技術スタッフが対応します。

2012年3月1日木曜日

ファインテックジャパン出展のお知らせ

当サイト『大型精密構造体設計・製造.COM』の運営会社である横河ブリッジが

『第22回ファインテック　ジャパン』（2012.4.11～13　東京ビッグサイト）に出展

致します。

実機、映像、パネルにより、大型精密構造体の設計・製造をわかりやすく、ご紹

介致しますので、この機会にぜひご来場下さい（出展内容はこちらを）。

出展場所は『東５ホール：製造装置ゾーン』です。