はじめに

機械設計というと、CADを使って図面を描く仕事をイメージする方が多いかもしれません。

もちろん、図面を描くことは機械設計の大事な作業です。
しかし実務では、いきなりCADを開いて形を描き始めると、あとから大きな手戻りになることがあります。

なぜなら、機械設計で本当に大事なのは、図面を描く前に

「何を作るのか」
「何のために作るのか」
「どう使われるのか」

を整理することだからです。

今回は、機械設計初心者が最初につまずきやすい「図面を描く前に考えること」について解説します。

機械設計は形を描く前に目的を整理する

機械設計で最初に考えるべきことは、形ではなく目的です。

たとえば、同じ「ワークを搬送する装置」でも、目的によって設計内容は大きく変わります。

単純に右から左へ流すだけなのか。
決まった位置で止めたいのか。
向きを変えたいのか。
作業者が手で取り出すのか。
次の装置へ自動で受け渡すのか。

これらがあいまいなままでは、正しい形を決めることができません。

初心者のうちは、どうしても「どんな形にしようか」と考えがちです。
しかし実務では、まず

この機械は何を達成するためのものか

をはっきりさせることが大切です。

目的が整理できていない設計は、途中で仕様が変わりやすく、図面を何度も描き直す原因になります。

使われ方を考える

次に考えるべきことは、その機械が実際にどう使われるかです。

図面上では問題がなくても、現場で使いにくければ良い設計とは言えません。

たとえば、作業者が部品をセットする装置であれば、

  • 部品を置きやすい高さか
  • 手が入りやすいか
  • 無理な姿勢にならないか
  • ボタンやレバーに手が届くか
  • 清掃や点検がしやすいか

といったことを考える必要があります。

図面だけを見ていると、機械そのものの形に意識が向きます。
しかし実際には、その機械を使う人がいます。

作業者が使うのか。
保全担当者が点検するのか。
加工者が部品を作るのか。
組立者が組み立てるのか。

機械設計では、図面の先にいる人のことを考えることが大切です。

設置場所を確認する

機械は単体で存在するわけではありません。
多くの場合、工場や作業場の中に設置されます。

そのため、設計前には設置場所の条件も確認しておく必要があります。

たとえば、

  • 機械を置くスペースは十分か
  • 周辺設備と干渉しないか
  • 作業者の通路をふさがないか
  • 搬入経路に問題はないか
  • 電源やエア源の位置はどこか
  • メンテナンス用のスペースは取れるか

といった確認です。

よくある失敗として、機械本体の寸法だけを考えてしまい、実際に設置するとカバーが開かない、部品交換ができない、工具が入らないということがあります。

図面上では成立していても、現場で成立しない設計は手戻りになります。

設計前に現場条件を確認することは、非常に重要です。

加工・組立のことも最初から考える

機械設計では、完成した状態だけでなく、作る過程も考える必要があります。

どれだけ見た目がきれいな形でも、加工しにくい形状や組立しにくい構造では、製作時に苦労します。

たとえば、

  • 工具が入らない深い溝
  • 必要以上に厳しい公差
  • 曲げにくい板金形状
  • 溶接後に加工しにくい構造
  • ボルトを締めるスペースがない配置
  • 組立順序を考えていない部品構成

こうした問題は、図面を出したあとに加工者や組立者から指摘されることがあります。

初心者のうちは、完成形だけを見て設計してしまいがちです。
しかし実務では、

どうやって作るか
どうやって組むか
どうやって調整するか

まで考えておく必要があります。

設計段階でこれらを考えておくと、製作時のトラブルを減らすことができます。

安全性を後回しにしない

機械設計で忘れてはいけないのが安全性です。

動く部分がある機械では、挟まれ、巻き込まれ、落下、飛散などの危険があります。

たとえば、シリンダで動く部分に手が入る構造になっていないか。
回転部に作業者が触れる可能性はないか。
重い部品が落下する危険はないか。
カバーやストッパーが必要ではないか。

安全対策は、あとから追加しようとすると大きな変更になることがあります。

カバーを追加したらメンテナンスがしにくくなる。
センサーを追加する場所がない。
安全柵を付けたら作業スペースが足りない。

このようなことを避けるためにも、安全性は設計の初期段階から考えておく必要があります。

図面を描く前に整理したいこと

機械設計では、CADを開く前に最低限、次のような内容を整理しておくと進めやすくなります。

  • 何をする機械なのか
  • どのようなワークを扱うのか
  • どのくらいの大きさ・重さなのか
  • 誰が使うのか
  • どこに設置するのか
  • どのように動くのか
  • どのように加工・組立するのか
  • メンテナンスはどうするのか
  • 危険な部分はないか
  • コストを上げる要因はないか

これらをすべて完璧に決めてからでないと設計できない、という意味ではありません。

実務では、最初からすべての情報がそろっていることの方が少ないです。

大切なのは、不明点を不明なまま進めないことです。
わからないことがあれば確認し、仮で進める場合でも「仮条件」として明確にしておく必要があります。

まとめ

機械設計は、図面を描くことだけが仕事ではありません。

図面を描く前に、目的、使われ方、設置場所、加工、組立、安全性を考えることが大切です。

初心者のうちは、どうしても形を早く決めたくなります。
しかし、図面を描く前の整理が不十分だと、あとから仕様変更や干渉、加工不良、組立不良につながります。

良い設計とは、見た目が整っているだけではなく、

作れること
組めること
使えること
安全であること
メンテナンスできること

まで考えられた設計です。

次回は、設計初心者が特につまずきやすい
「仕様があいまいなまま設計を始めてはいけない理由」
について解説します。