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ＭＣ・ＮＣ工作機械
製造業では、カーボンニュートラル（温室効果ガス排出量実質ゼロ）やグリーン・トランスフォーメーション（ＧＸ）への対応を背景に、生産設備の省エネルギー化要求が高まっている。工作機械分野においても、「ＩＳＯ１４９５５」に対応した工作機械の環境評価における規格「ＪＩＳ Ｂ ０９５５」が制定され、工作機械の環境負荷や省エネ性能を評価する取り組みが進められている。
デジタル技術による省エネ加工技術の発展
本稿では、工作機械の各軸運動時の消費電力測定と、その結果を利用した省エネ工具経路最適化について述べた。従来、工作機械の省エネ化では、高効率モーターや周辺機器の更新など設備側の改良が中心であったが、実際の生産現場では設備更新に伴うコストや停止期間が課題となる。そのため、既存設備を活用した省エネ化技術が重要となっている。
筆者らは、工作機械の運動方向や機械構造によって消費電力が変化する点に着目し、消費電力を考慮した工具経路最適化手法を提案した。また、多軸工作機械における複雑な消費電力変化を評価するため、実測データに基づくシミュレーションモデルを構築し、加工前に消費エネルギーを予測・評価するＭＢＤについても取り組んでいる。さらに、ＶＲを用いたデジタルツイン技術により、加工状態や消費エネルギーを仮想空間上で可視化することで、加工条件や工具経路によるエネルギー変化を直感的に把握可能なシステムの開発を進めている。
今後は、送り駆動系だけでなく切削エネルギーを含めた統合的なエネルギーモデルの高精度化を進めるとともに、加工条件、加工精度、加工時間、工具寿命、消費エネルギーを同時に考慮した総合的な加工最適化が重要となる。さらに、これらの技術をＣＡＭ、加工シミュレーション、ＡＩ、デジタルツインと連携させることで、加工前の段階でエネルギー消費を予測・評価し、生産性と省エネルギー性を両立した加工設計が可能となる。今後、工作機械分野においても、エネルギーを加工設計の重要な指標として扱う時代へ移行していくものと考えられる。
