ファクトリーオートメーション:高精度と高速化を両立させる加工機開発へのシミュレーション活用

本ソリューションは、Ansys Motionを活用してギアの加工誤差や組み立て時のずれを考慮した動作を事前に予測することができます。事前に現象を把握することで製品開発のリードタイム短縮に貢献します。

本ソリューションは、巻線時インシュレータ部の加圧&強度の確認を、Ansys Motionでシミュレーションします。現象を可視化することで課題解決のための製造前の評価を可能にします。

産業用ロボット開発において、ロボットアームを対象に、各コンポーネント及び連携したアセンブリモデルをCAEで性能や動作を事前検証するトータルソリューションをご提供します。ロボットアームにまつわる機構動作、振動、モータ、騒音、熱、形状最適化など多種多様な現象をAnsysを中心としたCAEソリューションで網羅的に対応しているのが特徴です。

工作機械の高速化に伴い、切削工具やテーブルに生じる振動が重要な課題となっています。振動が生じることで、加工精度が低下し、品質の劣化が生じる可能性が高まります。このため、振動問題に適切に対処するために、工作機械の構造および制御システムの見直しを行う必要があります。当社が提供するシミュレーション技術として、フレキシブルマルチボディダイナミクスソルバーと制御システムを連携したメカトロニクス解析、解析モデルの低次元化をはかるROM技術、振動特性を評価する構造解析をご紹介します。

実稼働下での振動特性評価

ROM技術を活用したデジタルツインモデリング

ワークを対象とした高度な構造解析

工作機械、産業用ロボットなどのメカトロニクス製品の開発では、目標の性能を満たす装置を短期間で設計する手法が求められています。従来、工作機械の代表的な性能である加工精度に対し、機械の変形や振動、摩擦が与える影響を予測することは困難でした。

そのため、試作機を製作した後、部分的な改良と制御調整により性能の作り込みを行っており、装置全体の最適化に長い期間を要していました。
三菱電機様では、「剛体運動と弾性体変形を同時に評価できるAnsys Motionの機構モデル」と「MATLAB/Simulinkの制御モデル」を連成したシミュレーションによる工作機械の性能予測と、制御パラメータの最適化を行っています

工作機械の熱変位シミュレーションを高速化した事例をご紹介します。
Ansys MechanicalのアドオンツールCADFEM Ansys Extensions Model Reduction inside Ansys(MRiA)を利用した例です。過渡伝熱解析を、3Dシミュレーションを実行することなく、Ansys MechanicalのGUI上で境界条件の設定のみ行うことで、線形1Dモデルに変換(ROM化)することが可能です。

切削加工において刃先や非削材が振動するびびり振動が発生すると加工面品位の悪化だけでなく、 工具や機械の破損などの悪影響が生じます。びびり振動には強制びびりと再生びびりがありますが、それらの原因を考察するには機械の動剛性を知ることが重要です。この事例ではマシニングセンタにおけるモーダル解析と周波数応答解析を実施し、動剛性の把握と主軸高さの違いによる変化を予測します。

ロボットに組み込まれるコントローラやセンサの開発において、次のような技術課題があります。
1高速・高精度な位置決め、2高温環境や連続稼働時に発生する熱対策、3多関節・広範囲動作・経年劣化の対応、などです。 これらの対策をおこないつつも、より早い製品開発が求められています。実験データやシミュレーションデータを活用し、複雑なシステムの開発に活かせるソリューションをご提供いたします。

様々なロボットのセンサー及び制御設計においては、実機開発に依存した設計手法では多くの制約があります。 実機テストでは、温度・遮蔽物・照明など様々な環境を網羅してテストすることは困難です。 また、危険な領域(建屋内・宇宙空間・ヒトとの空間)での安全性評価も難しいといった課題があります。 3D仮想のデジタルツインモデルを構築し、システムシミュレーションによる事前検証をおこなうことで、より効率的に開発を進めることが可能になります。