機械設計のプロセス:機械設計の基礎知識2

機械設計の基礎知識

更新日:2017年5月26日(初回投稿)
著者:関東学院大学 理工学部 機械学系 専任講師 西田 麻美

機械設計のプロセスは、一般的には、1:要求仕様の作成、 2:構想設計、 3:基本設計、 4:詳細設計の工程順に進めていきます。また、各工程ではデザインレビュー(DR)と呼ばれる設計審査を行います。今回は、機械設計の各プロセスとDRの進め方について、説明していきます。

1. 製品企画・要求仕様の作成

製品企画では、顧客の要望を的確に把握することが大切です。設計を円滑に進めるため、機械設計者は顧客にヒアリングを行い、専門家という立場から要望を的確に把握することが求められます。ヒアリングでのやり取りをドキュメントにまとめたものが要求仕様です。機械設計の初めの一歩は要求仕様の作成です。要求仕様には、その製品がどうあるべきか、目的は何かなどの概要をはじめ、以下のような項目も盛り込みます。

  • どのような設計的対応をするのか?
  • どのくらいの開発期間か?
  • どの程度の費用がかかるのか?
  • どのくらいの設計範囲(スペック)か?
  • 注意事項(リスク)・課題は何か?

そして、作成した要求仕様書を顧客へ提示し、要望に沿っているかどうかを確認してもらいます。必要があれば顧客と擦り合わせをした上で、構想設計へと進みます。

要求の項目に記入する際は、「できるだけ軽く」という抽象的な表現ではなく、「質量500[kg]」のように数値や単位を使って表現し、その設定根拠も記載します。仕様書の内容があやふやなままでは、後工程の段階になって設計ミスが発覚し、手戻りやトラブル発生の原因となります。そのため、機械設計者にはヒアリング結果を定量的に仕様書に落とし込む技術が求められます。また、要求仕様は、設計の指示書として活用されます。決定した指示書通りに設計を進めていても、途中で設計変更や修正など発生することもあります。その際には、変更点を関係者にすみやかに連絡し、慎重に次工程へと進めていきます。

2. 構想設計

要求仕様が決定すると、構想設計に入ります。構想設計では、要求仕様を具体化し、どのように実現するのか決定します。機械を動かすための駆動方法をはじめ、形状を決定する場合には、サイズ、重量、コスト、精度、保守性、耐久性、使用環境や使用条件などをよく検討し、概略の仕組みや構造をまとめます。構想設計の段階では、新しい技術などを取り入れて技術革新を図ることも重要です。性能を大きく左右するような機構部は、機械要素の組み合わせやエレキ、ソフトのバランスに考察して、設計に無理が生じないように注意を払います。

図1:機械設計者の主な検討項目

図1:機械設計者の主な検討項目

構想設計段階では、設計者のアイデアや製品のイメージを第三者に分かりやすく伝えるために、ポンチ絵や手書き製図を描くことが有効です。アイデアやイメージを形に表すことで、メリット・デメリットがその場で見えやすくなり、解決しなければならない課題をあらかじめ把握することができます。

続きは、保管用PDFに掲載中。ぜひ、下記よりダウンロードして、ご覧ください。

3. 基本設計

保管用PDFに掲載中。ぜひ、下記よりダウンロードして、ご覧ください。

4. 詳細設計

保管用PDFに掲載中。ぜひ、下記よりダウンロードして、ご覧ください。

5. デザインレビュー(DR)

保管用PDFに掲載中。ぜひ、下記よりダウンロードして、ご覧ください。