大学校及び設置科 北陸職業能力開発大学校生産システム技術系
課題実習の前提となる科目または知識、技能・技術 機械設計技術、機械加工技術、CAD/CAM技術、機械制御技術、電気回路設計技術、空気圧制御技術、プログラミング技術(Visual Basic)、計測・制御技術
課題に取り組む推奨段階 応用課程2年
課題によって養成する知識、技能・技術

主に企画・設計、CAD/CAM技術、機械加工技術、組立・調整・検査の応用実践力、熱成形技術、電気:制御盤製作技術、電気回路設計技術、空気圧制御技術、熱成形技術、デジタル通信技術、プログラミング技術、熱成形技術

製作の目的と概要

 新たに熱成形(真空成形)の加工手法が校内で実用的に行えれば、当校でのさまざまなものづくりの場面や教育訓練および研究用実験装置として有用であると考えました。そこで、熱成形手法を知らない学生でも扱える小型熱成形加工機の開発を目指しました。さらに、実用化の一例を示すため、成形品として機械実習場のキャビネット用の収納トレイを製作し、校内の2Sを図ることを目指しました。
開発製品は、出力5.4 [kW] のセラミックヒータにより、プラスチックのカットシート(幅450×450 [mm]、厚さ1 [mm] 以下)を熱成形できます。機械操作は、タッチパネルによる操作が基本です。成形条件の設定を最小限にしたスタンダードモードと自由度を持たせたマニュアルモードにより、熱成形が行えます。ユーザーに対し操作を誘導し安全に熱成形ができる加工機です。
★技能・技術習得目標:
課題を通して、機械系の学生は各種機械要素、構造材料の使用方法や設計方法を知り、それぞれ適した機械加工法やCAD/CAM技術を活用し、型製作技術を習得します。また、電気系の学生は、電気回路設計技術を用いて制御盤内を回路設計します。さらに、PIDによる温度制御技術や駆動部の空気圧制御技術を習得します。電子情報系の学生は、タッチパネルによる操作を可能とするシステム設計技術を習得します。各科共通として、熱成形実験を通し、プラスチックの特性を学び、熱成形加工技術を習得します。

成果

 図1に示す小型熱成形加工機を開発しました。熱成形を行う本体とこれを制御する制御盤で構成されています。本体装置に、カットシートと型を設置し、加熱装置部に搭載されているヒータBOXで加熱軟化させます。加熱装置部と型設置部をエアシリンダーにて駆動させます。特に、加熱装置の移動には倍速倍ストローク機構を採用し、装置部の小型化を実現しています。真空吸引には、市販の掃除機を利用しました。制御盤は本体に動作指令を送るためのPCやPLCなどの機器を搭載し、また、カットシートを保管し、カットシートのほこりや静電気を除去する機能を付加しています。
図2に示す操作画面より、幅450×450mmで厚さ0.3?1mm以下のカットシートを熱成形することができます。シートはPVC・PP・PEの種類で、シート厚さは0.3・0.5・1 [mm]を用いました。スタンダードモードでは、これらシートの成形条件が登録されており、ユーザーが容易に成形を行えるようになっています。それぞれのシートで最適な温度制御を実現しています。また、マニュアルモードでは、成形条件を設定して熱成形を行うことができ、成形条件の登録と伴に、さまざまなシート材料の成形が可能です。
図3に示す型と成形品として、機械実習場のキャビネットに、2Sをねらいとした収納トレイの型を設計・製作しました。キャビネットの引き出し2段分の型(合計4種類)を製作しました。これにより測定器と器工具類を整理整頓します。
★アピールポイント:
・タッチパネルにより成形までの段取りを案内表示し、成形完了までの操作はボタン操作のみで簡単に行えます。
・成形実験も含めるとすでに100回以上の熱成形を行っています。安定して熱成形を行える加工機です。
・H27年度,開発課題実習の成果物に係る表彰として「優秀賞」を受賞しました。
小型熱成形加工機の開発(H27)の画像1
図1 加工機全体(正面図)の外観と主な構成部の外観
小型熱成形加工機の開発(H27)の画像2
図2 操作画面(モード選択) 
小型熱成形加工機の開発(H27)の画像3
図3 型と成形品