3DCAD図イメージ写真

コミュニケーションを重視!お客様と共に作り上げていく製品設計

機械・ 機構設計と聞いて、皆さんは何を思い浮かべるでしょうか? スマート冷蔵庫、スマートウォッチ、ロボットなど、IoT時代には、私たちの身の回りにさまざまな「機械」があふれる事でしょう。そんな「機械」のスペックやデザインを決めるのが機械設計です。

機械設計といってもその範囲は広く、小型端末に組み込まれる精密部品のように小さなものから、産業機械のように大きなものまであります。外部CTOでは、主に、IoTでのスマート端末やロボット・ロボットアーム等の分野の機械設計に対応しています。

機械設計・構造設計・機構設計

機械設計は主に、機構設計と構造設計に分かれます。

新規事業開発で、機械設計が必要な場合、これまでにないようなモノを開発する場合もあったりするので、以下のような条件をもつ経験豊富なベテランエンジの存在が重要になって来るでしょう。

1. 失敗や経験によって積み重ねられた技術や考え方を持っており、長年の経験からくるノウハウを元に、NGとなりそうな仕様要件を、開発着手前から判断できる。
2. 機械だけではなく電気・電子・情報などの知識も理解している
3. 新しい要求に積極的に取り組み、モノづくりを完遂する気概がある

外部CTOでは、ベテランの機械設計エンジニアが、電子回路設計エンジニアと協働し、最適な仕様要件を提示し、迅速なプロトタイプ・試作開発を行います。

外部CTOの機械設計・製品化サービス

外部CTO.comでは、30年に渡り量産向け樹脂設計や、コンシューマー向けの製品・医療機器・治具装置などの機械設計を行っているベテランエンジニアが、幅広い設計経験を活かして、お客さまの課題解決をご提案します。

機械設計という分野は、プロダクトデザイナーが描く「デザイン画」を、「製品」として成り立たせるように内部構造を考え、製造側が製造できる「設計図面」に落とすことが役割です。

【機械設計の業務プロセス】

まず、どのような製品を作るのかという仕様を決め、要求される機能を満たすよう、さまざまな制約条件の下で、製品の構造を考えます。使用する材料、加工方法、購入部品の調達ルート、最終的なターゲット原価などを考えながら構造を決め、3Dデータを作成します。機械設計の良し悪しで加工のしやすさや製品原価にも影響してきます。デザインに関わる部分ですので、外部CTOでは、お客さまとの深いコミュニケーションを重視し、開発を進めていきます。

構想設計基本設計詳細設計生産設計

機械設計でできること(1) アイデアを形にする

設計とは、イメージをカタチ=図面にすることです。つまり、無形物を元に有形物を生み出すことです。
壊れない製品を作るための力学、軸受けや歯車など標準的な部品に対する知識、作成した図面を実際にカタチにする加工や組立に対する知識を活用して、お客様のアイデアが成り立つ構造を考えます。

アイデアから機械設計を行いカタチにします

イメージをカタチにする機械設計
これら知識をベースにしながらも、設計は、アイデアという企画を具現化するプロセスのため、コミュニケーションが大事だと考えています。設計のステップステップでデザインレビューを行いながら、進めていきます。

【構想設計とは?】
新しい製品を考えるときには、まず最初に「商品企画」が作られます。ここで、「誰に、何を、いくらで販売するか」という商品コンセプトや販売計画が作られます。コンセプトに基づき、具体的なカタチを検討するのが、工業デザイナーや機械設計者の仕事です。
ポンチ絵から3D CADで形状を作り、お客さまと外部CTO.comが、機能や材質、構造に関するアイデアをディスカッションし、仕様として決めていきます。このように仕様を作るための検討は「構想設計」と呼ばれ、設計プロセスの中でも最も重要なプロセスです。最終的な製品には、仕様にないものは実装されないからです。
外部CTO.comでは、具体的にイメージが掴めるようにコミュニケーションを取りながら、検討を行います。構想設計は仕様を作るための検討です

機械設計でできること(2) コストダウンなど課題解決

外部CTOのお客様には、プロトタイプや1次試作を既に行った後、さらに量産に向け、今よりも壊れにくい構造にしたい、燃えにくい構造にしたい、製造原価を下げたいなど、様々なご相談を頂きます。現状の製品にある課題をお客様と共にディスカッションし、ベテランエンジニアが機械設計の観点からで解決策をご提案いたします。

外部CTOはベテランエンジニアがコストダウンなどの課題解決を行います。

現状の構造を分析したり、使用者を観察するなどして情報収集を行い、
下記のような課題に対する提案を行います。

壊れにくい構造にしたい  壊れる理由としては、製品設計が仕様を満たしていない場合と、部品に高い応力がかかっている場合などが考えられます。
・設計に問題がある場合は、設計を見直します。
・部品に問題がある場合は、基本機能を満たす範囲で、材料、形状、構造を検討します。壊れるということは材料物性に対して高い応力が発生しているからです。CAE解析を行って応力の集中しているところを発見し、応力緩和する形状を考えるなどします。
製造原価を下げたい 製造原価を下げたいというご要望に対して、コストダウン設計を検討します。
素材、組立方法、加工方法に対して、コストがかかっている部分を調査し、コストがかからないような設計を検討します。
機械加工部品を板金部品やロストワックスに置き換えたり、治具で位置出ししている組立部品を、治具なしで簡単に組立てられるようにならないかなどを検討します。
メンテナンス性を向上したい  フィールドエンジニアの方の作業状況を確認し、作業しやすい構造を設計したり、メンテナンス作業そのものを無くしたり軽減するような方向を考えます。
【FEM解析による静応力解析】FMEによる静応力解析イメージ写真
FEM解析ソフトを使い、単一パーツやアセンブリ品に対して応力解析を行い、変形量・応力分布などを、ビジュアル的にわかりやすく解析します。
解析により、形状・構造・材料の見直し・検討が容易に行え、応力や安全設計の確認に大きな手助けとなります。

機械設計でできること(3) スケッチや現物からの3Dデータ化

デザインスケッチからの3Dデータ化、キャラクター製品の3Dデータ作成、2次元図面の3D化や、すでに形になっている3Dモデルの変更・修正なども対応いたします。
2次元設計では検証しづらい3次元的な干渉チェックや設計検証も行います。

3DCADでのデザインイメージの共有

外部CTOでは、3DCADソフトが入っていないお客様のパソコンでも、出来上がりイメージを確認頂くために、3DPDF図面の作成をしています。お客様のPDFソフトで3D図面を動かしながら確認する事が可能です

3DPDFファイルであれば、特別なCADソフトが無くても図面確認が可能です。

機械設計でできること(4) 量産に向けた製品設計

試作ができても、量産できるとは限りません。量産時に大切なことは、すべての製品が製品仕様を満足することです。 製品仕様は、部品精度や組立精度で担保しますが、どのような方法で仕様を満たすかが設計のポイントになります。外部CTOでは、出来るだけ上流工程段階で、量産時でも具現化可能な設計を想定して、プロトタイプを製作する事をお奨めします。
治具をたくさん使って位置決めして製品保証する場合や、部品精度をあげて部品間での交差の範囲で精度を出す設計など、多面的に考えご提案します。

機械設計 業務実績

メカトロ系の設計から、成形品を利用した製品設計まで、
開発・設計・解析・試作・製造立ち上げまでの、幅広い業務実績があります。

遠隔操作ロボットアーム

●6軸ロボットアームの機械設計&電子回路設計

●小型センサーデバイスの小ロット生産の為の簡易金型による安価な筐体設計

●医療機器、治具装置の開発・機械設計
・集団検診用システム、循環器診断システムなど医療機器の開発設計
・X線発生システム用絞り装置の開発設計

●家電製品の開発・機械設計
・電卓、電子手帳、電子楽器、携帯電話などコンシューマ用電子機器の開発設計
・FEM解析を使った電子楽器筐体の強度解析と最適化設計
・FEM解析を使った携帯電話強度の強度解析
・遊戯機器などのキャラクター形状作成

●構造設計業務の環境整備
設計標準の作成などに代表される「設計業務環境の改善」や、3DCADで設計を行う際に必要な「設計環境整備」など、構造設計業務全般の環境整備

外部CTOサービス一覧

中小企業の経営層・事業開発担当者向けに、新規事業開発を行う上で必須の視点である ジョブ理論 講座と事業企画ブラッシュアップセッションを行い事業開発のスタートを後押し。さらに、事業開発を進める中で定期メンタリングを行い、事業開発の停滞を防ぎ、成長への加速支援を行います。
プロトタイプは機能面・外観面・文脈面、3の側面で検討。アイデアを事業提案まで進めるには、実際に動く試作を作り、外観を提示し、顧客の課題解決のためのサービスイメージを企画書に形にする必要が有ります。製品開発での最初に動くものを素早く作るラピッドプロトタイピングで、貴社の新規事業の立ち上げを支援します。
プロトタイプで顧客課題を検証委した後は、問題解決の為に使われる”必要最小限の機能を有したプロダクト(MVP)”を製作し、ユーザーテスト・フィールドでの概念検証(PoC)を行い、ユーザーからのフィードバックを得ながら、量産時の機能の取捨選択をしていく必要が有ります。
電子回路 設計 開発 IoT■デバイスの少量 量産サービス 
小ロットでの量産の為の見積・開発のご相談にやってこられるお客様が圧倒的多数を的占めます。IoTなどのハードウェア開発で、少量で量産を始め、その後、大きく事業を育てたいと考える方々に、外部CTOは、10台~1000台/LoTの少量・小規模量産で、開発リスクを削減します。
顧客課題を解決できそうな有望な製品・サービス・ソリューションアイデアだとしても、そもそも、それは「技術的に実現可能か?」という事を、企画・構想段階で検討・検証していく事は必須です。外部CTOは、技術・開発パートナーのネットワークを通じ技術調査・原理試作を行い事業企画の実現可否判断をサポートします。

外部CTO 受託開発 ものづくり ネットワーク