（株）協伸精機

ZW3D ＣＡＤ/ＣＡＭ（以下、ZW3D）は、「ZW SOFT」が自社開発する独自のモデリングカーネルを用いた、統合CAD/CAMソリューションである。ミッドレンジ価格帯にも関わらず、ハイエンド製品ならではのモデリング機能、アセンブリ、金型設計支援、製図、2D・2.5Dから5軸まで対応したCAM機能を用意しており、製品開発、設備設計、金型製造など、デザイン工程から加工工程までの一連の作業に対応できる。
　本稿では、当社のユーザーの１つである株式会社協伸精機の金型設計における３次元化への取り組みとZW3Dの活用例を紹介する。

顧客に喜ばれる金型作りのためのチャレンジ

　同社は、プラスチック成形金型の設計、製造を手がけている。1977年（昭和52年）の創業当時から金型の精度をより高めるため、設計段階において全工程での品質管理を考慮した設計を行っている。
　当時、他社の多くの製造現場では、設計部門と金型部門は完全に独立しており、金型製作は職人の手に任され、その腕によるところが大きいためにどうしても品質にばらつきがでてしまうという問題を抱えていた。しかし、同社は、その時からすでに設計サイドに立った金型作成を行っていた。
　同社の松下社長は、設計段階からお客様との話し合いの内容を反映し、作業の流れをパーツ化して進めるといった方法を採用した。その結果、品質も安定し、大手メーカーの金型も手がけるようになった。その哲学は今でも社内に息づいている。
　具体的には、顧客に喜ばれる金型作りのため、設計・製造のプロセスの中に蓄積された暗黙知を形式知化し、またシステムとして全社で有効に活用できる仕組みをつくった。このような高品質を追及するノウハウを最大限に活かし、他社との差別化を図っている。

３次元化への取り組み

　顧客のニーズにより対応するため、7年前に3次元CAD/CAMを導入したが、当時は機能も不足しており、CAD/CAMとはいえ１つ１つ手作業で設定していくような補助的な機能しかないものであった。
　そこで作業の効率を高めるためのシステムの比較検討がはじまる。企業として最優先される課題は、旧来の考え方や作業を踏襲しないような革新的な次世代の技術者の育成であり、それに見合ったツール（環境）の導入が今後の展開には必須であった、と木村取締役は語る。
　そして、その企業戦略と実業務に求められる機能を考慮して、2004年にZW3Dを導入したわけである。

3次元CAD/CAM導入のポイント

　ZW3D導入の際に鍵となった機能は以下の通りである。

（１）異種CAD/CAMとの連携と強力なヒーリング機能

　各種トランスレータが標準装備されており、異種CAD/CAMとの連携が非常にスムーズである。特にIGESフォーマットのデータ入力の俊敏さと不具合時の編集対応能力、データ出力時の品質は驚くほどであった。
　ZW3Dでは、強力なヒーリング機能を標準で用意しており、トポロジ情報などの修正は完全に自動で行ってしまう。また、複数手順が必要である複雑な修正もヒーリング専用コマンドを使用することでエッジをクリックするといった直感的な操作が可能である。
　これらの機能は汎用のソリッドモデラーが苦手とする自由曲面に関連した問題を瞬時に解決する。

（２）ハイエンドに引けを取らない意匠サーフェス対応能力

　お客様のイメージを具現化していくという作業の中でZW3Dの強力なサーフェス作成能力が威力を発揮する。複数面の連続性を考慮したサーフェスを容易に作成することやサーフェスの次数設定、トリム解除、FEMサーフェスなど豊富なコマンド群を用意している。
　また、それを表現するための支援機能(シェード、レンダリング等)も十分で、オペレータが意図した形状を忠実に伝えることができる。

（３）独自カーネルエンジンが強力

　表示のリアル感・忠実性・軽快さ、パス計算のレスポンスの速さ等、操作するだけでも随所からカーネルエンジンの強力さが体感できる。
　ZW3Dでは、複雑な形状でも高速で信頼に値する設計を実現するために、Over Drive(R) マセマティクスによる最大の精度で最小の計算付加を持った、順応性のあるハイブリッドなアルゴリズムを使用している。
　ＮＵＲＢＳ形式の特性をもった数値と解析方法のアルゴリズムにより、複雑な自由形式のジオメトリを作成可能。リアルタイム形状変形にすばやく対応できる。

（４）ソリッド・サーフェスをシームレスにモデリング

　今まではサーフェスの意匠性を断念してソリッドモデリングを行なうしかなかった。しかしZW3Dにはソリッドとサーフェスを意識しないシームレスな操作環境が存在しており、サーフェスモデリングの設計者でも、定義の複雑な面を作成した後のソリッド化への移行が容易にできる。
　ZW3Dでは、サーフェスで囲まれた空間は自動的にソリッド要素として認識される。ブーリアン処理ができるほか、複数のサーフェスを使ったトリミング処理も可能である。コマンドを操作してソリッド化する手間は一切必要ない。
　ZW3Dのユニークで直感的な操作性を最大限に利用するために、㈱協伸精機ではその準備も怠らなかった。
　まずZW3Dの専任技術者として河原氏が担当となる。それまで使っていたCAD/CAMとは同じ作業目的でもまったくアプローチが異なったため、はじめはツールとして使いこなすまでに試行錯誤があったという。
　しかし、３ヶ月経つとZW3Dの直感的な操作によって約1/3～1/4のオペレーション時間の短縮という絶大な効果が得られた。同社の先進的な考え方、使い方のもと、ZW3Dの利用価値は急激に高められた。


　協伸精機におけるZW3Dの活用例と評価

（１）直感的な操作性

　ZW3Dの操作性は、まさに直感的と表現するのがふさわしい。他のCADでは煩雑な手順が必要となる作業でも、ZW3Dはイメージを視覚的に確認しながらの操作が可能である。離れている箇所をクリックするだけで面が修正され、エッジをさわるだけで面が作成されるといった感覚で作業が進む。また、モーフィングコマンドでは、フェース上の点やエッジ、参照曲線を掴み取り、それをドラッギングすることで変形が可能である。

（２）手軽で機能的なキャビコア分割

　エッジや最大外形、等斜曲線などから自動作成されたパーティングラインから、分割用のサーフェスを自動生成できる。また形状が複雑でパーティング面が平面でない場合にも、パーティングラインの傾きやねじれに沿って自在にサーフェスを作成したり、サーフェス同士の交線をパーティングラインに利用したりできる。こういった実用レベルで使える機能が生産性を飛躍的に高めている。
　その他ZW3Dでは、既に登録されたデータリストから冷却ユニット用に複数のドリル穴やタップ穴を自動で作成する機能、電極設計、スライド作成機能も装備している。

（３）総合的な投資対効果が非常に高い

　一般にCAD/CAMシステムというカテゴリの多くはどちらかのモジュールに偏ったシステムである。特にミッドレンジにおいてはその傾向が顕著に表れる。一方、同社において磨きレス加工をZW3D CAMにて行っていることで分かるように、ZW3Dでは非常に多彩かつ効果的なNCデータを作成することができる。製造にも強く、上流の工業意匠設計レベルにも対応できるシステムとして、お客様の期待に貢献するためのデジタル技術を支える重要システムであると位置付けられている。

（４）総合的な金型設計業務への利用

　現在は部品に対する利用が中心となっているが、今後はアセンブリ機能・ドローイング機能の充実にあわせて、金型設計業務全般へ利用を拡大していく予定である。その他にもZW3D CAD/CAMには技術的にユニークな数多くの機能を装備しており、中でもIMSポストプロセッサは、それだけでも投資価値の高い機能であると考えられる。

（５）ZW3D CAD/CAMのサポート体制

　細かいリビジョンアップからもうかがえるように、ZW3D開発部門は、目指しているところも非常に明確で、ユーザを重視して開発が進めされているという手ごたえが感じられる。また、代理店のサポートが非常にフレキシブルで、積極的にビジュアルを用いたサポートを行なうなど、その対応能力が高く評価されている。

協伸精機の取り組み

（１）全体的なコーディネートも含めた金型設計・製造

　意匠性やお客様のこだわりを満足させ、かつ金型に適合させる形状を㈱協伸精機から上流に返し、フィードバックをかけている。意匠の市場性やアイデンティティを満足させ、また関係部署のコーディネート、セールス性も考慮しながら、生産技術的な面からのモデリングを完成させるところまでが守備範囲である。高品質を追求し、信頼ある金型作りの総合的な支援によりお客様に貢献している。

（２）金型仕上げにより瞬発力を

　製品精度を上げることによって、お客様にアピールするばかりでなく、磨きレス金型の製造にも取り組んでいる。精度維持のために設備投資をすることと同時に、工数短縮や納期短縮等をいかに構築していくかということが今後の企業価値の差になってきている。
　従来は現場で行っていたあわせこみまでCAD/CAMの中で終了する等、作業の簡略化も含めて考え直す部分がまだたくさんある。現状打破するためには、成熟している生産設備やソフトウェアを使うことで、どれだけ従来の工程を飛ばして、製品に瞬発力を持たせることができるかが重要なポイントになっていくと木村取締役は考えている。

株式会社 実践マシンウェア　営業部/『型技術』2005年8月号より抜粋