三菱電機株式会社は、アーヘン工科大学（ドイツ）との共同研究により、数値制御工作機械の加工誤差をリアルタイムで補正するエッジデジタルツイン技術を開発しました。本技術は、CNC装置上で動作し、工作機械の変形などによる加工誤差を最大50%低減できることを確認しています。これにより、切削加工における不良品削減と生産性向上、環境負荷低減に貢献します。
技術の概要
本技術は、CNC（Computer Numerical Control）装置内にデジタルツインを構築し、工作機械の加工状態をリアルタイムに推定・補正するものです。アーヘン工科大学の物理モデルと、三菱電機の高速処理技術を組み合わせ、CNC装置の処理能力内で高精度な動作を実現しています。
Ms.ガジェット開発の背景と課題
製造業では、市場ニーズの多様化に伴い、高精度・効率的生产が求められています。金属切削加工では、切削力による工作機械の変形、工具摩耗、温度変化、加工対象のばらつきなどが原因で加工精度が低下し、不良品発生や生産効率低下の課題がありました。デジタルツイン技術によるリアルタイム制御が注目されていましたが、CNC装置の限られた処理能力とメモリー容量が大きな障壁となっていました。
Ms.ガジェット技術の特長
本技術の主な特長は以下の通りです。
- 高速処理ユニットの搭載：CNC装置に独自の高速処理ユニットを組み込み、軸位置、モーター電流、切削力などのデータを高サンプリングレートで時間同期取得。加工誤差推定に必要な情報のみを精緻に抽出。
- コンパクトな物理モデル：抽出データから工作機械と切削加工の物理モデルを開発。最小限の計算式に簡略化したコンパクトモデルとすることで、高速処理ユニット上での高精度かつリアルタイム動作を実現。
Ms.ガジェット効果と検証結果
開発したデジタルツインを用いて、工作機械に力が加わることで発生する構造部の変形に起因する加工誤差をリアルタイムで推定し、補正するアルゴリズムを構築しました。推定した誤差に基づきCNCへの補正量を計算し、リアルタイムで指令するシステムを完成させています。アーヘン工科大学が保有する検証用工作機械による加振機試験では、補正ありの場合、補正なしと比較して加工誤差を最大50%低減できることを確認しました。
Ms.ガジェット開発体制
本技術の開発は、三菱電機株式会社先端技術総合研究所とアーヘン工科大学との共同研究によるものです。三菱電機は検証用CNCの環境構築、高速処理ユニットへのデジタルツインの実装および評価を担当。アーヘン工科大学は加工誤差を短時間で推定するアルゴリズムの開発、デジタルツインの構築と実機検証を担当しました。共同研究期間は2023年4月から2026年3月までです。
Ms.ガジェット今後の予定
今後は、研究機関等との共創を通じて、工作機械向けデジタルツイン技術の社会実装を推進していきます。さらに、カーボンニュートラルやサーキュラーエコノミーの実現に向け、持続可能な生産システム構築へのさらなる貢献を目指します。
Ms.ガジェット
最後までお読みいただきありがとうございました！
- 本記事の評価は当サイト独自のものです。
- 特段の表示が無い限り、商品の価格や情報などは記事執筆時点での情報です。
- この情報が誤っていても当サイトでは一切の責任を負いかねますのでご了承ください。
- 当サイトに記載された商品・サービス名は各社の商標です。
- 本記事で使用している画像は、メディアユーザーとしてPR TIMESより提供されたプレスリリース素材を利用しています。