結果発表：

私たちは、革新的な製造パラダイムを体系的に説明しました。「統合された 1 回限りのクランプ」-日本の Mazak QTE-100MSYL 5 軸-} 精密旋削およびフライス加工センターをベースにしたロボット手術用鉗子のジョー。この技術は、従来の 3 軸機械の幾何学的限界を打ち破り、複雑な流路、空間的にねじれた曲面、微細な歯のパターン、および鉗子ジョー内の高精度のヒンジ穴の成形と-を 1 回で正確に行うことができます。-設計の自由度、製造精度、効率性を新たなレベルに引き上げ、デジタル 3 次元モデルを損失なく物理的な実体に真に変換します。

研究開発の背景の問題点:

ロボット手術用鉗子のジョーは、単純な平板や真っ直ぐな棒ではありません。その設計には、人間工学に基づいた複雑な曲線、内部ケーブル/パイプ チャネル、正確な回転ジョイント構造、およびグリップ力を強化するための微細な歯のパターンが組み込まれています。従来の製造は、複数のステップを組み合わせたプロセスに依存しています-「旋削 + 多軸フライス加工 + 放電加工 + 手動研磨」このモデルには致命的な欠陥があります。複数のクランプにより累積誤差が発生し、重要な寸法公差 (2 つの鉗子のジョーの対称性、ヒンジ穴の同心性など) を保証することが困難になります。複雑な内部キャビティやチャネルの加工が難しく、表面品質が低下します。微細な歯型の加工は安定性が低く、熟練の職人に頼っています。これにより、製品の一貫性が大きく変動し、生産効率が低下し、より複雑で最適化された設計を実現することが困難になります。市場は、複雑な設計を高精度で正確かつシームレスに実現できるユニバーサルな製造ソリューションを緊急に必要としています。

コア技術革新:

私たちの革新の中核は、{0}}「5 軸駆動の精密旋削とフライス加工を組み合わせた加工」テクノロジー。

• 旋削とフライス加工の組み合わせと 1 回のクランプ:{0}}Mazak QTE-100MSYL は、高剛性の旋削主軸と高性能ミーリング主軸を統合しています。棒材挿入後、外周旋削、端面加工、複雑な輪郭加工、穴あけ、タップ加工等の全工程を同一座標系内で自動で完了します。これは、単一のバー材料から最終的に形成されるジョー本体まで、その後の表面処理を除いて、二次クランプの必要がなく、その原因となるベンチマーク変換誤差を排除することを意味します。
• 空間曲面の 5 軸協調加工:従来の 3 軸機械は、X、Y、Z 方向の直線運動しか実行できないため、複雑な曲面を加工する場合、効率が低く、精度も低くなります。当社の 5- 軸加工機には 2 つの回転軸 (B- 軸と C- 軸) が追加されており、工具を任意の角度に向けることができます。これにより、フライスは常に最適な角度（垂直または接線）でワーク表面に接触することができ、複雑な 3 次元形状の高品質で滑らかな加工が完了します。-「軽量化」曲面または人間工学に基づいた指サポートジョーの曲面は、組織との接触面積を減らし、一度のすすぎを容易にするために使用されます。
• マイクロツールとマイクロフィーチャーの処理:{0}当社では、直径 0.2 mm の超硬マイクロ フライスを使用しています。- 5 軸の協調加工により、ジョーの合わせ面に滑り止めの微細な歯のパターンを正確に彫刻できます。-これらの歯はもはや単純な直線ではなく、把握力学に従って最適化された三次元曲線の歯であり、組織の滑りを防ぐのに十分な摩擦を提供し、組織の圧縮損傷を最大限に最小限に抑えます。同時に内部の微細なフラッシング流路も高い平滑度で直接加工することができます。
• オンライン測定とインテリジェントな補正:この機械には高精度のプローブが組み込まれており、加工プロセス中に主要な寸法をオンラインで測定できます。{0}測定結果に基づいて、工具の磨耗や熱変形によって生じる誤差をリアルタイムで補正し、バッチ生産における各部品のサイズ安定性が ±0.01 mm の公差範囲内に収まるようにします。-

作用機序:

その動作の中核となるメカニズムは、「デジタルモデルから物理的実体への決定論的マッピング」5 軸運動数値制御システムでは、顎の 3 次元 CAD モデルが計算されて、5 次元空間 (X、Y、Z、B、C) 内の工具中心点の連続的で滑らかな動作軌道が形成されます。-工作機械の高精度サーボ システムにより、工具はこの軌道に厳密に沿って移動します。 1 回のクランプにより、ワークピースと工作機械の座標系の間の相対関係は変化しません。したがって、外形、内部空洞、穴系、表面のいずれであっても、それらの間の相対位置精度は工作機械の幾何学精度と数値制御システムの補間精度によって完全に決まり、機械加工で達成できる精度の限界に達します。これにより、設計者はプロセスの実現可能性の制約から解放され、機器の機能の最適化に集中できるようになります。微細な歯のパターンを正確かつ制御可能に処理することで、ジョー-の界面の摩擦特性が直接最適化されます。

有効性の検証:

三次元測定機 (CMM) による検査後、このプロセスで製造されたジョーの主要な寸法公差 (一対のジョーピースの輪郭精度、対称性、ヒンジ穴の位置精度など) は、従来のプロセスと比較して一桁改善されています。電子顕微鏡で観察すると、微細な歯のパターンの明瞭さ、一貫性、鮮明さは、エッチングやスタンピングプロセスよりもはるかに優れています。機能テストにより、このプロセスで製造されたバイポーラ ジョーは電極の位置合わせ精度が非常に高く、電気凝固中に均一なスパークが発生し、横漏れがないことが実証されました。臨床フィードバックでは、新しい顎にはさらに多くの機能があることが示されています。"固体"そして"一貫性のある"グリップ感が向上し、微細な操作時により信頼性の高い機械的フィードバックを提供できます。生産効率の観点からは、単一部品の加工サイクルが 40% 以上短縮されました。-

研究開発戦略と哲学:

私たちの哲学は次のとおりです。「究極の幾何学的精度は、優れた手術器具の物理的基盤です。」私たちは、ロボット手術の精度は最終的には、ミリメートル-レベルおよびマイクロ-ニュートン-レベルの内視鏡器具の正確な動きによって達成される必要があると考えています。これには、機器自体が可能な限り最高の一貫した幾何学的精度を備えていることが必要です。当社の戦略は、最高レベルの金属切削を代表する 5 軸回転旋削およびフライス複合技術に投資することです。{5}と「超大国」設備の「超精密」製品の。当社は、製造プロセスを最大限にデジタル化および自動化し、人間の創造性を設計とプロセスプログラミングに集中させ、反復的な正確な実行を機械に任せることに取り組んでいます。

今後の展望：

将来的には、「アディティブ マニュファクチャリングとサブトラクティブ マニュファクチャリングの統合」そして「適応処理」。私たちは、金属 3D プリンティング (SLM) の使用を検討して、内部にコンフォーマルな冷却チャネルや不規則なキャビティを備えたジョーブランクを作成し、その後、最終成形と仕上げに 5 軸精密工作機械を使用して、両方の利点を組み合わせます。-同時に、加工中のマルチセンサー情報（振動、音響放射、切削力など）の融合に基づくインテリジェントな適応制御システムを開発します。これにより、工作機械が切削パラメータを自動的に最適化し、材料の微細な不均一性に対処し、真の精度を達成できるようになります。-「インテリジェント製造ユニット」超精密医療機器加工の技術フロンティアを継続的にリードしています。{0}