【IoT用語集】NCとは?

IoT用語集】NCとは? – 記事

はじめに

NCとは数値制御のことで、駆動を数値情報で指令する制御方式のことを言います。NCの代表的な用例は、NC工作機械によるNC加工です。特に、数値制御は位置情報を絶対値として表し、各座標軸の数値化されたパラメーターにより、正確な位置を出力できることが絶対的条件です。ものの形・直径半径・辺の長さなどをすべて数値で表すことで、複雑な形状のものを自動で切り出す・型を量産するといった分野で優れた力を発揮します。特に大量生産の工業製品の設計・旋盤技術の自動化はNCが切り開いたものです。NCは現在ではコンピュータ数値制御工作機械が一般的になっており、ファクトリーオートメーションの主要な制御装置の一つとなっています。

NCができること

工程としてNCができることは以下の通りです。
切断・溶接・研磨・攪拌・接合・曲げ・ヘラ絞りなど
また、NCによって作られる工業製品には以下のようなものがあります。
切削加工による工業製品全般・自動車エンジン用その他の部品・自動車や携帯電話など工業製品の金型など

NCの誕生とコンピュータ化以前の時代

NCは1947年にMIT(マサチューセッツ工科大学)でその研究がスタートしました。1952年には切削により同じ型を作るフライス盤の製作が行われ、ここにNCの初期の原型が作られたといいます。
NCの初期は、カムを使った自動化を行っていました。カムを取り換えて、違う形状の切削も可能にしようとしたものです。カムをつかった自動化により、熟練工に依存していた技術も再現が容易に可能になり、工業製品の品質の安定に資することになりました。また、工作機械の自動運転も可能になりました。
しかし、1950年代は、まだカムそのものが同じように作られることもそこまで容易ではない時代の話です。カム方式のコストの克服が問題になりました。そこで、制御を今度は記憶媒体に任せることが考えられました。まず、紙テープやパンチカードによる命令を繰り返すようにして行う発想が取り入れられました。これがNCのアナログコンピュータ化の初期のことです。
アナログコンピュータ方式は、カムほどの高いコストはかかりませんが、まだ複雑な形状に対応するには加工前に完成品形状の確認が行えず、さらに紙やテープの破損により、繰り返しの命令が出せなくなるといった難点がありました。

CNCの時代へ

その後デジタルコンピュータ化されたNCは、ディスプレイやシミュレータでプログラムを再現することが可能であることから、完成品形状の事前確認・指令を繰り返し出しても紙やテープのように摩耗しない、といった課題の克服が行われました。現在のNCはデジタルコンピュータ化されたCNCが大半を占めるようになりましたが、紙テープの時代も比較的に長く続き、生産スパンの長い部品などは変えずに使い続けている例もかなり多くみられています。
NCの登場で、工業製品の設計にも大きな変化を見ることとなりました。設計図をデータ化し、入力データとして自動で出力する試みがNCの登場後これもMITを中心に行われました。1950年代終わりのことです。MITのほか、GMやIBMも時を同じくして設計から製造まですべて自動化して行うプロジェクトを立ち上げており、MITとGMおよびIBMの企業連合が「全自動の製造の工程」の実現を1059年から60年ころにかけて次々と成功させたのです。これがCADの始まりです。CADデータをNCに読み込ませ、不具合があれば設計データにフィードバックを行うことで工業製品の自動生産は精度を上げ、歩留まりが大幅に少なくなることとなりました。
このように、CNCおよびCAD自動車・家電・生活用品など、大量生産を短時間でできるようになったことは、世界中の生活の質を上げることに役に立ちました。

CNCの市場シェア

現在では日本のファナックが世界シェア首位を占めています。CNCの操作を行うためのコントロールパネルの市場首位はドイツのシーメンス社であり、設計ソフトウェアであるCADはオートデスク他、多数のベンダーにより対象工業製品ごとに販売されています。

CNCとファクトリーオートメーションの現在

CNCは紙テープ・Gコードといった独自の言語でプログラミングされることが多くみられます。古い資産でもこのようにして活用することに意味があります。しかし、中小の製造業者にとってはこうした古い資産がありません。むしろ汎用機からファクトリーオートメーションへつなげる発想のほうが大きいと思われます。近年では汎用コンピュータをオープンネットワークで工作機械につなげることもできるようになってきており、ファクトリーオートメーションのすそ野を広げる動きとして注目されています。

まとめ

現在ドイツではインダストリー4.0によるファクトリーオートメーションの効率化・最適化がで模索され、また日本でも「ロボット革命」が政府主導で進められるなど、ファクトリーオートメーションの分野に注目が集まっています。NCについても、オープンネットワークによるダウンサイジング・超精密機械への応用など、今後の動きが楽しみな分野といえます。

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