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シミュレーションの事例: Benchmade Knife Company

によって Geoff Hedges

本ブログで以前 Benchmade Knife Company について取り上げました (こちらのブログを参照)。同社は、PTC のソリューションを利用して、趣味または軍隊で、あるいは緊急事態用に使われるナイフや安全用品を設計しています。今回は、Benchmade のような企業が PTC のシミュレーション ツールを使用する理由に着目してみます。

より多くのメカニズム
エンジニアリングの観点から見ると、同社のナイフ カタログは、魅力的かつ豊富なメカニズムから構成されています。実際、ほぼ 1 ダースもの多様なシステムから選べるようになっています。特許取得済みで同社の独占であるものもあれば、1000 年以上前にもさかのぼる設計をベースにしたものもあります!

ここで、カタログから例を 2 つご紹介します。

AXIS® 両 手利き完全対応設計の AXIS® の要は、両方の鋼製ライナーのスロットを前後に移動する小型の硬化鋼バーです。このバーはナイフの両サイドに伸び、ライナー全体を動き、刃の後部に備わっ ています。ナイフを開くと、その刃の傾斜した中子 (刃を柄に固定するための刃のでっぱり部分) が連動して動きます。各レイヤーに 1 つずつある 2 つのオメガ スタイルのスプリングが生み出す慣性により、このロック バーはナイフの中子と連動します。その結果、中子が、大きなストップ ピンと AXIS® のバー自体の間にしっかりと割り込みます。

PTC Creo で設計された Benchmade Levitator

LEVITATOR® ナイフの柄のスケールとライナーをカットし、刃の中子のノッチ内外でロックピンを利用するためのスプリング システムを実現しています。このスプリング / ピン システムでは、開いた位置でも閉じた位置でも、刃を効果的にロックします。
なぜ、ナイフを開閉するためにこうも多くの方法を必要とするのでしょうか? 答えは簡単です。それがユーザーからの要望だからです。

顧客により多くのオプションを
メカニズム設計の中には、製造コストを低く抑えるためにシンプルになっているものもあります。しかしその場合、多くは両方の手を使って閉じる必要がありま す。そこで Benchmade は、ユーザーが一方の手だけで刃を安全にスナップさせて閉じることができるような高度なメカニズムも数多く提供しています。さらに、強度を優先するメカニ ズムなど、さまざまなメカニズムがあります。こうして顧客は、コストか利便性か、はたまた使いやすさか強度かなど、取捨選択のポイントを決断できるので す。

もちろん、こうしたメカニズムはすべて、クリアランスなどをテストする必要があります。しかしそのことについて話す前に、可動部品よりも考慮すべきことがあります。柄とライナーも、モデルごとに異なります。

同社の Web サイトには「柄とライナーには、さまざまな形状、サイズ、素材があります」と記載されています。「Benchmade では、その全体的なサイズに関わらず、各モデルで十分なグリップと安定性を実現できるよう、細心の注意を払って設計しており、その結果、あらゆる手に フィットするモデルが誕生しています」

その後、ナイフ自体をさまざまな鋼鉄から製造するため、コーティングや硬度もさまざまになります。

これは、目の肥えた顧客にとっては最高です。しかし、製品開発に携わっている場合は、さまざまなモデルとバリエーションは悪夢のように聞こえるでしょう。

そう、ほぼそのとおりです。実際、同社のカタログには 120 種類のナイフと安全用品が掲載されています。皆さんのご想像のとおり、そして多分恐れているように、これらの設計ひとつひとつをリリース前に、できれば製造前にテストしなければなりません。

幸運にも、Benchmade には PTC のシミュレーション ソフトウェアがありました。

エンジニアにより多くのオプションを
PTC Creo Mechanism Dynamics Extension を使用すれば、エンジニアはナイフを折りたたむ際のクリアランスをデジタルにテストできます。PTC のアドオンにより、エンジニアは可動コンポーネントが使用されているシステムの負荷と加速をシミュレートできます。スプリング、摩擦、重力を追加して、パ フォーマンスを調整することすらできます。なんと、このソフトウェアでは、必要に応じてモーター駆動のナイフ メカニズムをテストすることもできるのです。

Benchmade のチームは、PTC Creo Simulate を使用して設計の強度もテストしています。エンジニアは、物理的なプロトタイプ作成に取りかかるはるか前の段階で、このツールを使用して構造および熱特性をテストしているのです。

これら 2 つのシミュレーション ツールを使用することで、エンジニアリング部門では早期段階で製品の見通しを立て、検証を改善しています。新しいアイデアを簡単に試し、テストして、設計 を最適化できます。これにより、エンジニアは下流工程に成果物を送る前に、柔軟性と自信を持って作業に当たることができます。PTC のシミュレーションは、物理モデルを減らし、設計イテレーションを次々に減らしていくため、特に時間とコストの節約になります。

ここで、その結果の一例をご紹介しましょう。615 ポンドのトルク、1/2 インチ以上のたわみ、しっかりロックがかかった状態での鋼鉄の亀裂という条件です。Benchmade Knife Company のピーター (Peter) とトレーシー (Tracy) が、新しい 300SN AXIS Flipper で、厳格なロック強度テストを行っています。

 

PTC Creo Simulate の詳細にご興味がおありの場合は、シミュレーション Web キャストのいずれかにぜひご参加ください。また、こちらの短いビデオもどうぞお見逃しな


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