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SolidWorksを使用した設備機械の設計効率化

設備機械の設計に最適な3次元CADシステムSolidWorks

世界的な金融危機を招いたリーマンショック後には機械の受注が落ち込んでいましたが、今年に入りリーマンショック前の水準に回復してきています。このように海外の設備投資が回復しつつあるのに加え、円高による日本企業の海外進出の加速やタイの復興需要などで外需が好転し、国内設備投資への波及が期待されています。また、国内の動向に関しては、震災による工場の復旧や自動車の生産ラインなどへの投資で、今後復旧関連の需要が本格化してくることが予想され、外需の好転とあいまって、国内設備投資の回復が期待されています。

設備機械の設計には、高品質、低コストかつ自然災害に対する対策などの安全性に考慮する必要があり、これまで以上に高い水準での効率的な業務改善が必要になっています。品質の高い製品をより小さいコストで作成するためには、さまざまな機能や高いパフォーマンス性能を持つCADシステムが必要になります。

SolidWorksによる設計イメージ

SolidWorksによる設計の改善

ミッドレンジCAD市場において業界トップのシェアを持つSolidWorksは、機能・性能から優れたコストパフォーマンスを発揮することができます。SolidWorksなら新規CADシステムの導入費を抑えつつ、ハイエンドCADレベルの機能を使用可能であり、設備機械の作成に十分対応した実績もあります。
設備機械は構成する部品点数が多く設計する製品が大規模になるため、パフォーマンスに優れ、かつ、柔軟なモデリング機能に加え製品の強度や機構検証が可能なSolidWorksで設計を行うことで、設備機械製品の留意点や設計上の問題を未然に回避し、よりよい製品設計を可能にします。 設計の中核を支える3次元設計ツールであるSolidWorksは、3次元CADの特性とその豊富な機能を活用することで効率的な設計や検証をすることができます。

設備機械設計に対してSolidWorksで何ができるか?

SolidWorksはフィーチャーベース3次元CADとしての優位性を十分に発揮した各種機能を使用することが可能です。

視覚効果

形状を立体で表現し直感的に把握でき、他部門や顧客に正確に形状を伝えることができます。

3次元空間でのモデリング

製品全体像を想定した構想設計や部品間の干渉を意識しながら設計することができます。

形状の変更・変形が容易

設計過程で検討を繰り返すことができ、デザインや性能・強度の試行錯誤がしやすい。

CAD内での強度・機構の検証

設計データに対して実際に加わる負荷を再現し、必要な強度を検証することができます。

構想設計

レイアウトパーツを基にした構想設計

部品やアセンブリの詳細形状を作成する前に製品の全体像や構成するユニット位置などを検討することができます。参照用ファイルとしてレイアウトパーツを作成し、製品内各ユニットの配置位置や形状の定義を行うことができます。

レイアウトパーツ内に構成部品の形状をスケッチで作成しておくことで、レイアウトスケッチを変更するだけで、各構成部品の基本形状を修正することができます。
また、レイアウトパーツ内に各ユニットの拘束領域を表すボリュームを定義しておくことで、ユニット間の干渉を回避することもできます。このレイアウトパーツを活用したマップレイアウト手法を用いることで、構想設計が容易になります。

製品の取り付け基準となる参照平面、参照軸、スケッチなどを「レイアウトパーツ」に作成し、アセンブリの組み立て基準とする

製品の取り付け基準となる参照平面、参照軸、スケッチなどを
「レイアウトパーツ」に作成し、アセンブリの組み立て基準とする。

レイアウト段階での機構確認

スケッチブロック機能により、スケッチを部品に見立てた機構・干渉問題をレイアウト段階で事前に把握・回避することができます。詳細設計の前の製品の構想設計段階で干渉や駆動といった致命的な問題を把握しながら設計を進めていくことで、設計の手戻りを減少させることができます。

「スケッチブロック」機能により、スケッチを部品同様に駆動

「スケッチブロック」機能により、スケッチを部品同様に駆動させることが可能。

「スケッチブロック」の形状を基にそのまま部品ファイルを作成することで効率的なアセンブリ構築

「スケッチブロック」の形状を基にそのまま部品ファイルを作成することで効率的なアセンブリ構築。

メンテナンス検討

人体モデルやエンベロープを使用することで、人間が作業する環境を考慮した設計が可能です。エンベロープの活用により、実際にモデルのない指定空間と3次元モデルとの干渉の有無を確認することもできます。これにより、設計の早い段階で使用環境を想定した設計を行え、現場で失敗のない製品を設計することができます。

人体モデルを使用したエンベロープ

エンベロープで領域指定

詳細設計

制御装置内部の電気配線設計

制御装置内部の配線設計や装置外部をつなぐチューブや配管の設計も、SolidWorks Premium に搭載される SolidWorks Routing 機能を使用することで効率化することができます。

SolidWorks Routingの機能
  • ライブラリ部品として用意されている各種ルート部品を使用
  • 接続点を指定など、3Dスケッチで簡単にルート状を作成
  • コネクタ・フランジの挿入によるルートアセンブリの自動作成
  • ライブラリから使用するルート部品情報を自動読み込み
  • ケーブルリスト、コネクタリストなど、用途に合わせて自動作成

スケッチによる簡単な定義だけで、エルボ・配管部品を作成可能!

部品間を接続する配線のモデル化容易に!

DriveWorksXpressによる自動設計

シリーズ製品などの作成において、設計ルールや製品ノウハウをデータベース化することでシリーズ部品を自動設計し業務を効率化することができます。

設計検討

干渉認識

詳細形状作成後、アセンブリ上でモデル間の干渉の有無をチェックしたり、製品駆動時に部品間に干渉がないかをドラッグ操作により確認することができます。

詳細設計により正確な形状を作りこんだ後、CAD上で部品同士の干渉問題を把握可能

詳細設計により正確な形状を作りこんだ後、
CAD上で部品同士の干渉問題を把握可能

衝突検知にて部品衝突箇所を検出

衝突検知にて部品衝突箇所を検出

質量計算による重量・コスト配慮

設計中のデータから製品の質量を割り出し、必要となる材料コストを考慮しながら設計をすることができます。
また、Costing機能を使用することで材料や製造プロセスを考慮して、製品の作成に要するコスト計算を行うことができます。

環境を考慮した最適材料の検討

製造工程で生じる環境汚染の改善として環境配慮設計を実現するため、設計部品の環境影響を評価することができます。

設計検証

電気CADとの協調設計

電気CADデータを読み込み、SolidWorksデータを自動構築する機能により、エレキとメカの協調設計を実現することができます。

使用条件を想定した解析での安全性検証

SolidWorksアドイン機能であるSolidWorks Simulationにて、使用条件を想定した解析で製品の安全性を検証することができます。

また、概略形状での基本強度を確認することにより、モデルを作り込む前におおよその強度が維持できているかを判断し、後工程での根本的な強度不足による失敗を未然に回避することができます。

切削機など、設備機械での検証を考えた場合

切削機など、設備機械での検証を考えた場合

アセンブリの機構解析

アセンブリ上の機構部分に対して、CAD上で下記のようなな検証を行うことができます。
また、機構解析を行いながら同時に対象の構成部品の応力を計算することも可能です。

  • 部品が正しく動作するかどうかを確認
  • モーターやアクチュエータの定格を決定
  • ギアの駆動力の確認
  • 接触する部品の動作確認
  • 動作時の干渉確認
  • 消費電力を確認
  • スプリングやダンパーのサイズを決定
  • 構造解析で使用する力や荷重を生成

3Dデータの他業務への活用

設計した3次元データを他部門でも活用することで設計以外の業務も効率化することが可能!

作成された設計データを SolidWorks eDrawingsや 3DVIA Composerなどを利用して、より広い範囲で3次元の特性を生かした流用ができます。

SolidWorks eDrawings
CADのない環境でもデータ閲覧が行えるSolidWorksの無償ビューワー
3DVIA Composer
CADデータを基にした文書用画像ファイル、アニメーションの作成ツール

3DVIA Composer 製品詳細

設計データの3次元化により視覚的な情報として多方面でデータを流用

設計データの3次元化により視覚的な情報として多方面でデータを流用

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