スズキ株式会社

1999.4.20

バーチャルリアリティ技術を応用した
金型加工システムを新開発

●	プレス成形などの金型を製作する加工機の新システム
●	通常３軸で操作している加工機を、５軸化することで複雑な加工に対応
●	従来難しかった５軸での加工データの作成を、人間の感覚で容易に扱えるバーチャルリアリティ（仮想現実）技術により解決
●	四輪車のバンパーなどの複雑な曲面を持つ金型を、高い品質で効率的に加工できるとともに、開発期間の短縮、コスト低減を実現

　スズキ株式会社は、バーチャルリアリティ技術を応用した新しい金型加工システムを、米国マサチューセッツ工科大学（以下、ＭＩＴ：Prof. Sanjay Sarma）と共同で開発した。

　このシステムは、プレス成形などの金型を製作する加工機の加工データを作成するもので、通常３軸で操作している加工機を５軸で操作する。３軸の操作では複雑な曲面を持つ金型の場合、切削中に加工機が金型とぶつかって必要な位置に行けないことがあるのに対し、５軸の操作では、下図のように加工機の角度を自由に設定して切削ができる。

説明画像

　５軸の場合、加工機の動作が３軸に比べて複雑化するため、設計データから加工データを自動的に作成することが難しく、実用化が遅れていた。今回５軸化が可能となったのは、スズキがバーチャルリアリティ技術を応用し開発した力覚提示装置と、ＭＩＴが開発した高速で物体間の接触判定を行うプログラムを導入したことによる。

　力覚提示装置はコンピュータの仮想現実上でモノに触れる操作をするとその感触を手に伝える装置で、触れたモノの硬さに応じた反力がこの装置を通じて操作者の手に伝わる。またＭＩＴの開発した接触判定プログラムでは、金型と５軸加工機の工具のような複雑な立体形状間の接触判定を高速で行うことができる。

　右写真は本システムの力覚提示装置で、操作者の手の動きがコンピュータ画面上の加工機に伝えられる。この装置で金型加工のシミュレーションを行うことで、設計データから加工データを作成する。

　操作は次の手順で行う。

(1)	画面上で金型を切削するように加工機を動かす。
(2)	加工機と金型が接触するとその反力が手に伝わる。
(3)	金型との接触を避けるよう加工機を動かす。
(4)	その情報を基に加工データが自動で作成される。

　このようにバーチャルリアリティ技術を応用することで、５軸化により複雑な処理を必要とする加工データの作成が感覚的に容易に行えるものとなる。この結果、複雑な曲面の金型を高い品質で効率的に加工することができ、製品の品質向上、開発期間の短縮、コスト低減が可能となる。

　本システムの開発にあたって、スズキとＭＩＴは１９９７年から共同で研究を行い、スズキが主に力覚提示装置などハード面を、ＭＩＴが接触判定プログラムなどソフト面を担当した。既に日本および米国での特許申請を行っており、１年後を目安にスズキグループ内で本システムの実用化を予定している。また金型の切削システムとして社外に販売することや、ＣＡＤ／ＣＡＭ等の設計支援、ゲーム機器等のアミューズメント、手術のトレーニングシステムなど他の分野に応用することについても、今後検討する。