５軸プリンター Ｖｏｌ２
５軸普及の立役者「工具先端点制御」
前回紹介した動画すごいですよね～、グリグリ動いて・・・
機械を制御するためのプログラムは、どうやって作っているのでしょう？
かなり、難しいそうです
一番重要なのは、回転（傾斜）軸の中心の位置（座標）です
まず５軸に限らず、３軸でも、たぶん３Ｄプリンターでも・・
工作機械の制御機は、基本的に機械固有の原点位置（機械原点）を把握しています
加工物の段取りでは、機械原点と加工物原点（プログラム原点）の位置関係を設定します
たとえば工具を加工原点に持っていって、設定ボタンを押したりすると思います
制御機は、この機械原点と加工物原点（プログラム原点）の位置関係を考慮し
プログラムの指令点を機械原点からの位置に算出して工具を移動させ加工していきます
ここで、軸を傾斜させた場合は加工物も傾斜してしまうので、切削点は変わってしまいます
傾斜指令を追加しただけでは、思ったように加工できません。
傾斜終了後の切削ポイントへ同時に工具を移動させなければいけません。
難しそうですが機械原点からの回転（傾斜）軸中心の座標が分かれば、
加工物が傾いても切削点を算出できますから、正常な位置指令ができます
昔は、一旦機械に加工物をセッティングしたのち、加工物中心と傾斜軸中心の距離を測定し
その測定値を基に、モデル自体を傾斜させ、ＮＣプログラムを出力していました
ようは、実際の機械と加工物の状態をＣＡＤ上でも再現していました。
かなり、面倒な作業ですね～
ところが、制御機が進化しました
この傾斜軸の中心軸座標を、制御機に設定しておくことで、プログラムの指令点を
制御機が自動的に変更してくれるようになりました
これが、工具先端点制御機能です
分かりやすい事例として、むか～し撮った動画がありましたの紹介します。
これは、通常動作中にでも、手動割り込みが可能になるハイデンハインの機能です
途中で傾斜軸が動き出しますが、これは「手パ」（手動パルスハンドル）で操作しています
このように、「手パ」で操作しても、工具は追従していきます
すごい機能です、重複しますが機械が自動運転している最中に、
ただ傾斜軸をハンドルで動かしているだけです
工具は勝手に、加工物に吸い付くように追従してくれます。
当時この手動割り込み機能は、ファナックにはありませんでした。
（余談ですが、英語では、[Tool Center Point Control]工具中心点制御です。）
（私はこのほうが、しっくりきますが、なぜ先端点なのか？？です）
この機能のお陰で、CAMソフト開発側も含めて、５軸のＮＣプログラム作成が、
非常に楽になり動画のような、グリグリ動かすプログラムも
比較的簡単になりました
５軸、３Ｄプリンター
さて、５軸工作機械の話が長くなってしまいました、
３Ｄプリンターの話題に戻りたいと思います
そういえば、５軸３Ｄ・・っておかしい感じがしますね。
５Ｄプリンターのほうが、しっくりくるかな？
５軸加工機のように、いろんな方向から、プリントできれば、
アンダー部やサポート材など考えなくてすみます。
さらに、等高線に積み上げていく現状では、平坦な形状ではどうしても
積層の幅が広くなりプリント面がガタガタになってしまいます
そういった欠点が解消されると思います
もちろん、プリンタヘッドが形状に干渉してしまう事も考えられますが
それは、５軸加工機でも同様です
５軸機では干渉しないような、微少工具や長い工具を使用します
場合によっては、干渉しないように、モデルにフィレットを施す事もあります
プリンタヘッドもいろいろな形状が用意できれば解決できると思います
さらに、現状ある製品に、追加のプリントも可能になりますね
金属に樹脂を追加する事もできるでしょうし、追加プリントの組合せで
組み立てまで自動化できるかもしれません
なんか、いい事ばっかりですよん！
きっと何処かで開発しているはずですよね～
５Ｄプリンター
このキーワードで検索してみると、おっ！出来てた！
でも、キムタクのＴＶドラマの「安堂ロイド」に出てきた話らしい
私はこのＴＶ見ていないので、よく分かりませんが、５軸と言うよりも
五次元の意味の、５Ｄのようですね
ただ、そう言う意味での４Ｄプリンターは、米軍が研究しているとの記事もありました
そうか「３Ｄプリンター」の３Ｄは三次元の意味だったんですかね？
私はてっきり、３軸の機械だから、３Ｄだと思っていました
そっか、３ＤＣＡＤは、三次元ＣＡＤか・・・
検索を進めると！あっ、見つけた！
Ethereal Halo - The Dawn of Hybrid Manufacturing
そうそう、こんなイメージです
さらに、検索してみると・・・
中小企業庁のものづくり支援で、研究報告が公開されていました。
ここの上から６項目目
「同時5軸制御Additive Manufacturing(加法的製造)によるLight Weight Structure(計量構造)の実現」
に、資料が公開されていました。
さらにさらに、調べると
もうすでに、製品として、紹介されていました
Hybrid 3D Printer Using 5-Axis Control
お～、国産だし、これはすごいですね～
何処かの展示会に出展されないでしょうか？見てみたいです
開発メンバーのC&Gコイズミ氏とは、顔見知りではあるので、
なにかの機会に聞いてみたいと思います。
で探していたら、やっぱり出展されてたみたいです。
それにしても、調べると結構動画が出てきます。
実用化には、まだまだな感じですが、５軸加工機がそうだったように
これからが楽しみですね。
動画をみると、ほとんどが同時５軸で動作しています
そうなるとやはり、ソフト・ハード共にコストは上がってきますね。
サポート材の実験でも、多少のアンダー部は大丈夫だったので
割り出し５軸（回転した後、固定で３軸動作）でもいけるようにも思いますが
エンドミルは刃があれば、形状全体で加工できますが、３Ｄプリンターは
ノズルからの一箇所なので、同時５軸になってしまうのでしょうか？
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