カヤ

バ

技報

KAYABATECHNICAL カヤバ技報
64
REVIEW
APR. 2022 No.

KAYABA TECHNICAL REVIEW No. 64 APR. 2022

カヤバ株式会社（2022年４月１日より，通称名称にカヤバ株式会社を採用いたしました）
2022年１月１日現在
本社・営業

東京都港区浜松町二丁目４番１号世界貿易センタービルディング南館28階

基盤技術研究所
生産技術研究所
開 発 セ ン タ ー
工 機 セ ン タ ー
北 関 東 支 店
南 関 東 支 店
名 古 屋 支 店
大
阪
支
店
福
岡
支
店
広 島 営 業 所
相
模
工
場
熊
谷
工
場
岐 阜 北 工 場
岐 阜 南 工 場
岐 阜 東 工 場
三重工場
KYBステージエンジニアリング㈱KYBト ロ ン デ ュ ー ル ㈱㈱タカコ
K Y B 金 山 ㈱K Y B - Y S ㈱KYBモーターサイクルサスペンション㈱KYBロ ジ ス テ ィ ク ス ㈱ジャパン・アナリスト㈱㈱ け ん し ゆ う

神 奈 川 県 相 模 原 市 南 区 麻 溝 台 一 丁 目12番 １ 号
岐
阜
県
可
児
市
土
田
60
番
地
岐 阜 県 加 茂 郡 川 辺 町 鹿 塩 字 白 砂 1185 番 地
岐
阜
県
可
児
市
土
田
60
番
地
埼 玉 県 戸 田 市 美 女 木 北 ２ 丁 目 ８ 番 地 ４ 号
神 奈 川 県 相 模 原 市 南 区 麻 溝 台 一 丁 目12番 １ 号
愛 知 県 名 古 屋 市 中 村 区 名 駅 五 丁 目27番13号（名 駅 錦 橋 ビ ル ２ 階）
大 阪 府 吹 田 市 江 坂 町 一 丁 目23番20号（TEK第 ２ ビ ル）
福 岡 県 福 岡 市 博 多 区 博 多 駅 東 二 丁 目 ６ 番26号（安 川 産 業 ビ ル）
広 島 県 広 島 市 東 区 光 町 一 丁 目12番16号（広 島 ビ ル）
神 奈 川 県 相 模 原 市 南 区 麻 溝 台 一 丁 目12番 １ 号
埼
玉
県
深
谷
市
長
在
家 2050 番
地
岐
阜
県
可
児
市
土
田 2548 番
地
岐
阜
県
可
児
市
土
田 505 番
地
岐
阜
県
可
児
市
土
田
60
番
地
三 重 県 津 市 雲 出 長 常 町 1 1 2 9 番 地 1 1
三 重 県 津 市 雲 出 長 常 町1129番 地11 KYB株 式 会 社 三 重 工 場 内
新
潟
県
長
岡
市
浦
3909
番
地
京 都 府 相 楽 郡 精 華 町 祝 園 西 一 丁 目 32 番 地 1
岐 阜 県 下 呂 市 金 山 町 戸 部 4350 番 地 130
長 野 県 埴 科 郡 坂 城 町 坂 城 9165 番 地
岐
阜
県
可
児
市
土
田
2548
番
地
岐 阜 県 可 児 市 姫 ヶ 丘 二 丁 目 16 番 地
神奈川県相模原市南区麻溝台 一 丁 目12番 1 号 KYB株式会社 相模工場内
埼 玉 県 戸 田 市 美 女 木 北 ２ 丁 目 ８ 番 地 ４ 号〠105―5128☎（03）3435―3511〠252―0328〠509―0206〠509―0307〠509―0206〠335―0038〠252―0328〠450―0002〠564―0063〠812―0013〠732―0052〠252―0328〠369―1193〠509―0298〠509―0297〠509―0206〠514―0396〠514―0396〠949―5406〠619―0240〠509―1605〠389―0688〠509―0298〠509―0249〠252―0328〠335―0038☎（042）
745―8111☎（0574）
26―1453☎（0574）
52―1323☎（0574）
26―5310☎（048）449―0859☎（042）
746―5587☎（052）
587―1760☎（06）
6387―3221☎（092）
411―2066☎（082）
567―9166☎（042）
746―5511☎（048）
583―2341☎（0574）
26―5111☎（0574）
26―1111☎（0574）
26―2135☎（059）
234―4111☎（059）
234―9260☎（0258）
92―6903☎（0774）
95―3336☎（0576）
35―2201☎（0268）
82―2850☎（0574）
27―1170☎（0574）
26―6427☎（042）
749―7512☎（048）
499―9336KYB CorporationKYB Corporation adopted the common name of KAYABA Corporation on April 1, 2022.

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2625 North Morton, Franklin, Indiana 46131, U.S.A.
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2625 North Morton, Franklin, Indiana 46131, U.S.A.
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KYB Mexico S.A. de C.V.
Circuito San Roque Norte #300 Santa Fe II, Puerto Interior, Silao Guanajuato, CP 36275, Mexico
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KYB Manufacturing do Brasil Fabricante de Autopeças S.A.
Rua Francisco Ferreira da Cruz, 3000, Fazenda Rio GrandeParana, CEP 83820-293, Brazil
TEL:（55）-41-2102-8200
Comercial de AutopeÇas KYB do Brasil Ltda.
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Curitiba-PR, 81460-050, Brazil
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41-3012-3620

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KYB Manufacturing Czech, s.r.o.
U Panasonicu 277, Stare Civice, 530 06 Pardubice, Czech
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KYB CHITA Manufacturing Europe s.r.o.
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（81）
3―3435―3511
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117638 Odesskaya street 2 building A, Moscow, RussianFederation
TEL:（7）495-7716010【Asia】KYB Steering（Thailand）Co., Ltd.
700/829 Moo 6, T. Nongtamlueng Amphur Panthong,Chonburi 20160,Thailand
TEL:（66）
3-818-5559

KYB Motorcycle Suspension India Pvt. Ltd.
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Sriperumbudur Taluk, Kancheepuram District 631604
Tamil Nadu, India
TEL:（91）44-3012-4301
KYB-Conmat Pvt. Ltd.
702-703, Beside N. H. No. 8, Por, Vadodara 391243, Gujatat,
India
TEL:（91）960-1551608

KYB（Thailand）
Co., Ltd.
700/363 Moo 6, Amata Nakorn Industrial Park2, BangnaTrad Road, K.M. 57, Tambol Don Hua Roh, Amqhur
Muang, Chonburi 20000, Thailand
TEL:（66）3-846-9999

KYB Corporation Chennai Branch
No. 408, Height 1, Temple Green Project, Mathur Village,
Sriperumbudur Taluk, Kancheepuram District, India
602105
TEL:（91）
2568-0501

KYB Asian Pacific Corporation Ltd.
No. 4345 Bhiraj Tower at BITEC, Unit 1209-1211, 12th
Floor, Sukhumvit Road, Bangnatai Sub-District, Bangna
District, Bangkok 10260, Thailand
TEL:（66）
2-300-9777【China】
凱迩必（中国）
投資有限公司KYB（China）Investment Co., Ltd.
No. 121, Wei 3 Road, Dingmao, Zhenjiang New Zone, Zhenjiang, Jiangsu, 212009, China
TEL:（86）
511-8558-0300

KYB-UMW Malaysia Sdn. Bhd.
Lot 8, Jalan Waja 16, Telok Panglima Garang, 42500 Kuala
Langat, Selangor, Malaysia
TEL:（60）
3-3322-0800
PT. KYB Hydraulics Manufacturing Indonesia
JL. Irian X blok RR2 Kawasan MM2100, Cikarang Barat
17520, Indonesia
TEL:（62）
21-28080145
PT. Kayaba Indonesia
JL, Jawa Blok ii No. 4 Kawasan MM2100, Cikarang Barat
17520, Indonesia
TEL:（62）
21-8981456
PT. Chita Indonesia
JL, Jawa Blok ii No. 4 Kawasan MM2100, Cikarang Barat
17520, Indonesia
TEL:（62）
21-89983737
KYB Manufacturing Vietnam Co., Ltd.
Plot I 10-I 11-I 12, Thang Long Industrial Park,
Dong Anh District, Hanoi, Vietnam
TEL:（84）
24-3881-2773
Takako Vietnam Co., Ltd.
27 Dai Lo Doc Lap, Vietnam Singapore Industrial Park,
Thuan An District, Binh Duong, Vietnam
TEL:（84）274-378-2954
永華機械工業股份有限公司
KYB Manufacturing Taiwan Co., Ltd.
No. 493, Guang Hsing Road, Bade District, Taoyuan City,
33454, Taiwan
TEL:（886）
3-368-3123

凱迩必機械工業（鎮江）有限公司
KYB Industrial Machinery（Zhenjiang）Ltd.
No. 38, Wei 3 Road, Dingmao, Zhenjiang New Zone, Zhenjiang, Jiangsu, 212009, China
TEL:（86）
511-8889-1008
無錫凱迩必拓普減震器有限公司
Wuxi KYB Top Absorber Co., Ltd.
No. 2 Xikun North Road, Singapore Industrial Zone, Xinwu District, Wuxi, Jiangsu, 214028, China
TEL:（86）
510-8528-0118
常州朗鋭凱迩必減振技術有限公司
Changzhou KYB Leadrun Vibration Reduction Technology
Co., Ltd.
No. 19 Shunyuan Road, New District, Changzhou, Jiangsu
213125 China
TEL:（86）519-8595-7206
湖北恒隆凱迩必汽車電動転向系統有限公司
Hubei Henglong & KYB Automobile Electric Steering System
Co., Ltd.
108 Shacen Road, Economic and Technological Development Zone, Jingzhou, Hubei, China. 434000
TEL:（86）
716-416-7951
知多弾簧工業（鎮江）有限公司
CHITA KYB Manufacturing（Zhenjiang）Co., Ltd.
No. 8 Building-1F, New Energy Industrial Park（NorthPark）, No. 300, Gangnan Road, Zhenjiang New District, Jiangsu 212132, China
TEL:（86）
511-8317-2570

カヤバ技報巻頭言
高付加価値ものづくりのすすめ

第64号

2022-4目

次（究極の形状創成から機能創成へ）
論説
鋳鉄の組織と機械的性質
技術解説
新時代のMESサービスの基礎構築

油圧作動液中の気泡含有量コントロール技術の研究

技術論文
粒状体ダンパの研究
技術紹介
ピストンポンプ用ケース加工ラインの構築
製品紹介
スノーモービルレース用ショックアブソーバの開発
随筆
チェコ駐在記用語解説①カヤバが構築しているIoTプラットフォーム
②キャビテーション
編集後記

厨川

常元

1

平塚

貞人

3

雪吹 研斗
ガブリエラアナマギン

7

北村
小寺

佳彬
康大

16

豊内

敦士

23

伊藤

祐介

37

田中

信

41

野村

典史

47

瀧野
長島

慎介
碧

52
53

KAYABA TECHNICAL REVIEW
No. 64 APR. 2022
CONTENTS
Foreword
Future of High Value ManufacturingKURIYAGAWA Tsunemoto

1

HIRATSUKA Sadato3

Building the Foundation for MES Services in the New EraYUBUKI Kento

GABURIELLA Anak Magin
Research on Technology to Control Air Bubble Content in Hydraulic Fluid

7

Editorial
Microstructure and Mechanical Properties of Cast Iron
Technology ExplanationTechnical Article
Research on Particle Assemblage Damper
Technology Introduction
Construction of Case Machining Line for Piston Pump
Product Introduction
Development of Shock Absorbers for Snowmobile Racing
Essay
Account of Residence in Czech RepublicGlossary⑴ KYB-IoT Platform
⑵ Cavitation
Editors Script

KITAMURA Yoshiaki
KODERA Yasuhiro

16

TOYOUCHI Atsushi

23

ITOU Yuusuke

37

TANAKA Shin41

NOMURA Norifumi

47

TAKINO Shinsuke
NAGASHIMA Midori52
53

カヤバ技報第64号

2022―４

巻頭言

高付加価値ものづくりのすすめ（究極の形状創成から機能創成へ）
厨

川

常

元＊

１ ．はじめに“ものづくり”は我が国の産業基盤であり，将来造体を創成したり，あるいは加工表面近傍の結晶構造を制御したりすることにより，新たな機能を発現

ビジョンについて議論することは重要である．
これまで我が国の繁栄を支えてきた大量生産・大量消費対応型の“ものづくり”は終焉を向かえ，こさせるための加工法である．
このように“形状創成＋機能創成”により高付加価値創成を目指した“ものづくり”が機能創成加工

れからは様々な価値観に対応する“ものづくり”に
変革せざるを得ない状況に直面するだろう．
例えば，カーボンニュートラル社会や超高齢化社会に対応するための新しい技術開発が喫緊の課題として国際的に議論されているのは一例である．
そして技術イノベーションのみならず経済や社会のイノベーションも不可欠であり，そのためには人
文社会科学から自然科学までの幅広い知見が必要である．近年ではコアリションによる産官学が対話する異分野融合イノベーション・エコシステム構築の試みが活性化している．これらの議論の中で，ものづくり分野からはどんな貢献ができるであろうか？
その一つは，海外の技術では到達できない，より高い精度と付加価値を持った製品の開発があげられる．
そのために，これまでの単なる“形状創成”だけにである．すなわちこれまでの単なる形状創成から，機能創成を加味した新しいものづくりへの融合，発展である．
そのためには分子原子レベルでの加工現象の科学的解明と，ピコ精度加工を実現するための新規加工プロセスの構築が必要不可欠である．すなわちピコ
精度加工を支援し，デバイスやシステムにまで完成させるためのピコ・ナノ・マイクロ・マクロにわたる，いわゆるマルチスケールの機械システム設計論，
さらには工具設計技術，ピコレベルでのその場計測・評価技術，加工シミュレータと加工システムの連動技術，微小構造体を精緻に組み立てるためのピコ実
装技術，安全安心を保証するための材料創成技術や強度信頼性評価技術等を駆使した総合技術として確立する必要がある．

とどまらず，その表面あるいは内部に機能を発現す
る構造を作り込む“機能創成”が重要になる．筆者はこれを“機能創成加工”と呼び，“高付加価値ものづくり”を目指す技術の一つとして研究開発を

３ ．解決のキーワードは“複合”機能創成を実現するためには，製品の構造自体が複合構造となっているものが多い．例えば，非球面レンズ表面にμmオーダの回折格子が形成され，さ行っている．
２ ．機能創成加工とはらにその上に数百nmピッチのモスアイ構造が形成されていれば，無反射機能を有する高機能屈折・回

通常，加工部品の加工精度評価基準は形状精度と表面粗さの二つである．近年，この加工精度の要求は益々厳しくなり，今やナノ精度を卓越し，ピコ精度に達するものも出てきた．現在，このような究極

折複合光学素子となる．このような複合構造体を製造するためには，種々の加工法を単独で使用せず，複合させて使用することにより，大幅な効率アップ
や特殊機能を発現できることが多い．例えば，超音の加工精度を得るために，加工原理，工具，工作機
械，評価測定法，材料，組み立て法，設計論など，

波加工と研削加工を複合させた超音波援用研削や，レーザ加工と切削加工を複合させたレーザ援用マイ総合的な研究開発が始まっている．機能創成加工は，
このようにして得られた超精密加工表面上に微細構

クロ切削，超音波加工と研削加工と電解作用の ３ つを複合させた超音波振動援用電解研削などがある．
さらに近年では，加工液にUFB（ウルトラファイ
ンバブル）を援用することにより，加工性能向上や

＊

東北大学

教授

―1―

高付加価値ものづくりのすすめ

表面改質を同時に行うことができる技術も開発されている．このような加工においては，切りくず自体はもちろん重要であるが，それらを如何に組み合わせ，使いこなしていくのかといったソフトウエアのもナノオーダとなるため，材料の除去メカニズムに関しても化学的な要素が強く影響してくる．特に電解作用や放電現象，レーザ，UFB援用プロセスを開発も必要不可欠である．さらにものづくりの根幹
は，生産から廃棄，さらにはリサイクル（リユースも含む）までを考慮した“循環型ものづくり”でな複合させた場合には，ナノ領域における物理化学現
象を単に機械工学的な視点で捉えるだけでなく，化学的かつ量子力学的視点で捉えることも必要不可欠

くてはならない．このような“もの”の一生の流れの中で発生するCO2など温室効果ガスを最小化する，
ライフサイクルアセスメントを設計，満足することとなる．
４ ．さいごに本報では，これからの“ものづくり”を考える上で重要となる“高付加価値ものづくり”を目指す加も必要である．
最後に，新技術の社会実装における種々の困難，
いわゆる「魔の川」，「死の谷」，「ダーウィンの海」
を飛び越えるための能力と気概を持った人材育成が工方法として，機能創成加工について紹介した．これからの“ものづくり”のための加工技術実現のた重要であるのはいくまでもない．このような人材育
成を企業の中でも行うように環境を整えることが強めには，「ナノの世界の現象の本質を把握した科学的な合理性を持ったものづくり」を実現することが必要不可欠である．
また，革新技術の創出，すなわちハードウエアのく望まれる．また同時に，若手技術者に期待するのは，未知の領域に飛び込んでいくアントレプレナー
シップの醸成と実行である．これからのものづくり
技術の進展が非常に楽しみである．

高度化に偏重してはならない．ハードウエアの開発―2―

カヤバ技報論第64号

2022―４説

鋳鉄の組織と機械的性質
平

塚

貞

人＊

１ ．はじめに鋳鉄は，我が国では2020年には，年間約300万ト

鋳鉄は鋼に比べてC含有量が高いため，凝固温度（融点）が著しく低く，流動性が良い．また，凝固時に黒鉛が晶出することで体積膨張が起こり，凝固ン生産されている重要な鋳造用構造材料である．その生産量の63.7％は輸送機械用（自動車用，鉄道用， 収縮が少なく，つまり引けが少なく，鋳造しやすい材料である．さらに，黒鉛の存在と高Siであるため，船舶用など），23.7％が一般・電気機械用（産業機
振動吸収能，切削性，耐摩耗性，熱伝導性，耐食性，
械器具用，建設機械用，金属工作・加工機械用，電気機械用など），7.8％が鋳鉄管，残り4.7％がその他用（継手，厨房品，工芸品など）として使用されている1）．
図 １ にカヤバ株式会社製ショベル・ミニショベル
用油圧機器の一例2）を示す．小型油圧ショベルのコ
ントロールバルブのボディは，鋳鉄製である．
鋳鉄と鋼はともに鉄（Fe）と炭素（C）から構成されるFe-C系合金である．鋳鉄と鋼の違いは，それぞれのC含有量で区別されている．C含有量が約2mass％（以下mass省略）までが鋼，それ以上が鋳鉄として分類されている．実用鋳鉄のC含有量は ３～ ４ ％と多く，さらにケイ素（Si）が １ ～ ３ ％程度含有されているので，鋳鉄はFe-C-Si系合金として扱われている．C含有量が ２ ％を越えるとCは黒鉛としてFe中に現れる．したがって，鋳鉄は種々の形状の黒鉛と鋼が組み合わされた複合材料と見なすこともできる．

図１

＊

岩手大学

耐酸化性などの工業的に優れた特性を有している．
本稿では，鋳鉄の特性に影響を及ぼす鋳鉄の組織と機械的性質について論説する．
２ ．鋳鉄の組織
鋳鉄の組織は溶湯の化学組成，凝固条件や熱処理などによって大きく変化する．鋼は凝固後，圧延などの塑性加工や熱処理が施されるので，凝固組織はそれほど問題にされないが，鋳鉄はほとんどの場合
鋳放し状態で使用されるので，凝固組織は極めて重要である．鋳鉄の組織は黒鉛組織及び基地組織に大別され，鋳鉄の機械的性質，物理的・化学的性質は
この両組織の組み合わせに大きく依存している．
2. 1 黒鉛組織
図 ２ は鋳鉄中に現れる黒鉛形態を分類したもので，
1962年アメリカにおける国際鋳物会議技術委員会で提案された分類図である3）．

ショベル・ミニショベル用油圧機器の一例

教授

図２

鋳造技術研究センター―3―

黒鉛形態の分類

鋳鉄の組織と機械的性質

形態Ⅰは，片状黒鉛で，片状黒鉛鋳鉄はこの黒鉛が現れた鋳鉄でJIS規格（G5501）ではねずみ鋳鉄品

ⅱとして分類している．形態Ⅱは，球状黒鉛鋳鉄を製造した場合にマブネシウム（Mg）などの黒鉛球状化剤が過剰に添加されたときに現れやすい先端の尖った合物で，密度7.7，ブリネル硬さHB550である．鋳鉄組織の中で最も硬く，脆い組織である．
ⅲ パーライト

黒鉛である．形態Ⅲは，黒鉛球状化剤が不足したときに現れる擬片状黒鉛であり，CV黒鉛鋳鉄はこの黒鉛が現れた鋳鉄である．形態Ⅳは，可鍛鋳鉄や黒鉛

セメンタイトFe原子 ３ 個とC原子 １ 個で構成された斜方晶の化

準安定系共析変態でオーステナイトはフェライトとセメンタイトに分解（変態）するが，この両相は立体的に板状に交互に重なって生成し，光学顕微鏡

鋼に現れる塊状黒鉛である．形態Ⅴは，球状に近い
擬球状黒鉛である．形態Ⅵは，完全な球状黒鉛で，
球状黒鉛鋳鉄に多く現れる黒鉛組織である．これらの黒鉛形態の中でⅡ～Ⅵまでの形態は鋳鉄の中では下では層状，縞状に見える．密度7.8，引張強さ800～900MPa，ブリネル硬さHB200～240程度の極めて強靱な組織である．
球状黒鉛鋳鉄では，通常図 ４ に示すようにブルス

ほとんどの場合常に均一で，無秩序な分布を示す．しかし，形態Ⅰの片状黒鉛は鋳鉄の化学成分，溶解履

アイ組織と呼ばれるフェライトとパーライトが共存している組織となっている．

歴及び凝固時の冷却速度などの影響を受けて変化するので，図 ３ に示すようにASTM A247では，A型からE型までの形態に分類している．A型は無秩序で均一な分布で，片状黒鉛鋳鉄では最も望ましい分布である．B型はバラ状黒鉛と呼ばれている．C型は過共晶成分の場合で，粗大な初晶黒鉛が現れたものである．
D型は共晶状黒鉛と呼ばれ，チタン（Ti）を添加した
溶湯や過冷された溶湯に現れやすい黒鉛である．E型
は樹枝状晶間げき黒鉛と呼ばれる黒鉛分布である．

図４

球状黒鉛鋳鉄のブルスアイ組織

３ ．鋳鉄の機械的性質
材料の引張強さ，硬さ，伸び，疲労強度などの機

図３

械的性質を総称して，広義の「強さ」あるいは「強度」という．これらはいずれも「変形と破壊による抵抗の尺度」である．

片状黒鉛の分布状態〔ASTM A247〕

2. 2 基地組織
鋳鉄の基地組織は凝固時の冷却速度及び合金元素

金属材料の強度はその組織によって決まる．鋳鉄の場合も強度は，黒鉛組織と基地組織，その他の組織に支配される．

含有量や熱処理によって変化する．ここでは代表的な ３ つの基地組織を記述する．
ⅰ フェライト3. 1 片状黒鉛鋳鉄の強度
黒鉛の引張強さは20MPa程度であって，基地に比べて極めて小さい力で破壊する．このため，鋳鉄

α-Feあるいはα固溶体とも呼ばれ，極微量のCを含み，密度7.9，引張強さ200～400MPa，ブリネル
硬さHB90～150程度の体心立方晶の軟質Feである．

の強度は黒鉛を除いた基地部の強度とその形態，連続性で決まる．
細かいA型あるいはE型黒鉛が高強度を実現する．

鋳鉄中のフェライトはSiを固溶しているので，シリコ・フェライトと呼ばれ，Si量が多いほど引張強さ，硬さは大きくなる．

長いA型やB型，C型の黒鉛は，基地の連続性が低
いために低強度である．
図 ５ は，片状黒鉛鋳鉄の基地が延性的な場合⒜と―4―

カヤバ技報第64号

脆性的な場合⒝の引張荷重での破壊の進行の模式図である4）．⒜の基地が延性的な場合は，基地部の延性き裂，部分的な破断が多数生じ，黒鉛片沿いにこれらが連結することによって破壊が進行する．
一方，⒝の基地が脆性的な場合は，黒鉛片端からの脆性き裂の発生と伝播で破壊が進行する．

図５2022―４

おむね0.7以上）であれば，連続性の程度は黒鉛の僅かな形状（球状化率）や寸法の差によってほとん
ど変化しない．
図 ７ は，球状黒鉛鋳鉄の基地が延性的な場合⒜と脆性的な場合⒝の引張荷重での破壊の進行の模式図である6）．

図７

片状黒鉛鋳鉄の引張破壊の進行

図 ６ に片状黒鉛鋳鉄の応力－ひずみ曲線を示す5）．
曲線は連続的に湾曲した形状で，明瞭な降伏挙動を示さない．片状黒鉛鋳鉄では，0.2％降伏点（耐力）を求めても意味がなく，0.05％などより小さいひずみによる耐力を定義する必要がある．

球状黒鉛鋳鉄の引張破壊の進行⒜の基地が延性的で十分に塑性変形を伴う場合，黒鉛粒近傍に生じたき裂が変形の進行に伴ってボイドとなる．また，基地内の粒界部，介在物のまわりにもボイドが生じる．これらがお互いに連結，合体して最終的に破断に至る．
破壊の経路は，近傍の最も近接した，あるいは最も大きな黒鉛粒などの弱い部分をジグザクにたどることになる．
⒝の基地が脆性的な場合，黒鉛粒近傍に生じたへき開型のき裂が成長し，最終破断はき裂の急速伝播によって生じる．
図 ８ に，球状黒鉛，CV（芋虫状）黒鉛及び片状
黒鉛鋳鉄の引張強さとCE値の関係を示す7）．片状黒
鉛鋳鉄の強度はCE値により大きく変化するが，球状黒鉛鋳鉄の引張強さはCE値にほとんど依存しな
いこと，CV（芋虫状）黒鉛鋳鉄は，両者の中間と

図６

3. 2

なることがわかる．これは，片状黒鉛鋳鉄の強度は，基地の連続性（基地が分断されずに連続する度合）
すなわち黒鉛片の形態や分布状態に大きく依存しているからである．しかし，球状黒鉛鋳鉄では球状黒片状黒鉛鋳鉄の応力－ひずみ曲線

鉛（体積率で約10％）が互いに独立，分散している
ので，残りの90％が基地であるので，基地の連続性

球状黒鉛鋳鉄の強度

球状黒鉛鋳鉄では基地部の連続性が片状黒鉛の場

合よりはるかに高い．また，球状化率が一定以上（おは片状黒鉛鋳鉄に比べてはるかに大きい．そのため
球状黒鉛鋳鉄では基地組織に大きく依存し，CE値にはほとんど影響されないことになる．

―5―

鋳鉄の組織と機械的性質

図８

各種鋳鉄の引張強さに及ぼすCE値の影響

図10

図 ９ に，基地組織が異なる ４ 種類の球状黒鉛鋳鉄の応力－ひずみ曲線を示す8）．曲線 １ はフェライト
基地，曲線 ２ はフェライト＋パーライト基地（ブルスアイ組織），曲線 ３ はパーライト基地，曲線 ４ はベイナイト基地のオーステンパ球状黒鉛鋳鉄（ADI）
である．曲線 １ のフェライト基地の場合，大きな伸びを示す．曲線 ２ ， ３ になるに従ってパーライト面
積が増加するので，応力－ひずみ曲線全体は高応力側に移動する．

 状黒鉛鋳鉄のパーライト面積率と引張強さ，
球伸びの関係

４ ．おわりに

鋳鉄は，黒鉛と鋼が組み合わされた複合材料と見なすことができる．また，鋳鉄の強度は黒鉛組織と基地組織，その他の組織に支配されている．
片状黒鉛鋳鉄の強度は，第 １ に黒鉛片の形態つまり黒鉛片間の基地の連続性が影響し，第 ２ に基地組織が影響している．
一方，球状黒鉛鋳鉄の基地の連続性は片状黒鉛鋳鉄に比べてはるかに大きい．そのため球状黒鉛鋳鉄の強度は，基地組織に大きく依存することになる．
鋳鉄の機械的性質，物理的・化学的性質は，黒鉛
組織及び基地組織を制御することにより優れた特性を発現するので，組織制御された高強度・高機能鋳鉄は，様々な用途の工業製品への適用が期待される．
本稿がそのための一助となれば幸いである．
参

考

文

献

１ ）令和 ２ 年の素形材産業年報：素形材62（2021） ８
２ ）KYB油圧機器総合案内（詳細版）カタログ（建設機器・
産業車両・農業機械・産業用）
３ ）A.B. Everest: Trans. Amer. Foundrym. Soc., 70（1962）
210

図９４ ）野口徹：鋳造工学，77（2005）794

球状黒鉛鋳鉄の応力－ひずみ曲線５ ）野口徹：鋳造工学，76（2004）333
６ ）原 田正治，野口徹：球状黒鉛鋳鉄の強度評価，アグネ

図10に，球状黒鉛鋳鉄のパーライト面積率と引張強さ，伸びの関係を示す9）．パーライト面積率が増技術センター（1999）52
７ ）日本鋳造工学会編：鋳造工学便覧（丸善）（2002）254

加すると引張強さは増加し，伸びはパーライト面積率が少し増えると急激に減少し，その後，緩やかな８ ）原 田正治，野口徹：球状黒鉛鋳鉄の強度評価，アグネ

減少傾向を示す．

９ ）中村幸吉，炭本治喜：鋳物，39（1967）480

技術センター（1999）50―6―

カヤバ技報第64号

2022―４

技術解説

新時代のMESサービスの基礎構築
Building the Foundation for MES Services in the New Era
雪 吹 研 斗 ・ ガブリエラ アナ マギン
YUBUKI Kento・GABRIELLA Anak Magin

要
旨
デジタル技術の進歩に伴い，製造業のデジタル化

Abstract
With the advancement of digital technology, theが進んできている．世界中の企業がIoT（Internetof Things：モノのインターネット）技術を活用し，工場の各設備をインターネットに繋げて，製造プロ
セスの改善や稼働の効率化を実現する「スマートファクトリー」の構築を目指している．
一方，日本の製造業では経験や勘による改善活動，作業者教育など，人による取り組みで高い品質を保ってきたため，デジタル化の取り組みが遅れている．しかし近年では，労働人口の減少や世界経済の急速な変化が起きており，今まで以上の生産性や柔軟な生産体制が求められている．そのため，製造工程のデータを分析し，生産性向上や作業者支援などに活用するシステムの「MES」や，設備や機器のデータを監視し，必要に応じて自動制御するシステムの「SCADA」が注目されている．
カヤバでもMESやSCADAに関する取り組みを進

manufacturing industry is becoming increasingly digitalized. Companies all over the world are using the Internet of Things（IoT）to build “smart factories” where
each device in the factory is connected to the Internet
to improve the efficiency of the manufacturing process.
Japan’s manufacturing industry has maintained quality through improvement activities and worker training. For this reason, there has been little progress indigitalization efforts. However, in recent years, with the
decline in the working population and rapid changes in
the international market, production systems need tobe more productive and flexible than ever before. This
is why MES, which analyzes data from manufacturing
processes to improve productivity and support workers, and SCADA, which monitors and automaticallycontrols equipment data, are attracting attention.
KYB is also working on MES and SCADA, and has

めており，生産ラインや設備から様々なデータを取得して利活用するシステムがいくつか稼働している． several systems in operation to acquire and utilize
data from production lines and equipment. In order to
また，あらゆるデータを収集・保存・分析・利活用
collect, accumulate, analyze, and utilize data, an analyするためにIoTプラットフォームを自社開発した．しsis platform called “IoT Platform” has been developed
かし，従来から稼働しているシステムはIoTプラット
フォームと連携できていないため，各々のシステム内で限られた分析しか実施できておらず，全体的なデー
タ利活用が実施できていない．
そこで本開発では，まずは １ つの生産データ収集システムを対象にIoTプラットフォームを連携させる
ことで，これらの課題を解決する先駆けとなる新たなサービスを構築した．本システムはIoTやクラウドの技術を活用して，データ収集・保存・可視化の機能を構築している．本報では製造工程のデータ利活用を実現するためにIoTプラットフォームと連携する
仕組みと，開発した各要素機能について解説する．

in-house. However, the systems that have been in operation for a long time are not linked to the IoT Platform, so only limited analysis can be done within thesystems, and they are not being fully utilized.
Therefore, in this development, we have developed a
new service that solves these problems by first linking
the IoT Platform to a single production data collection
system. This system utilizes IoT and cloud technologies
to build its functions. This paper describes the integration with the IoT Platform and the functions we havedeveloped to utilize data in the manufacturing process.

―7―

新時代のMESサービスの基礎構築

１である．生産設備の稼働状況や計測データを監視し，必要に応じて制御を行う．MESは生産関係のデー

緒言

近年，デジタル技術の急速な進歩によって，世界の製造業が大きく変化してきている．あらゆる設備
や機器がインターネットを介して繋がるIoT注１）技術を活用し，「スマートファクトリー注２）」を構築する
ために，積極的にデジタル技術の導入を進めている．
製造工程からデータを収集・蓄積し，AI注３）などの先端技術を用いて分析することで，以下の効果が期タを分析し活用，SCADAは製造工程の状況をリア
ルタイムで監視という違いがあり，SCADAを上位
システムのMESと連携させることで，製造工程の管理と異常時の自動制御が可能となる．
これらのシステムを連携すると，経営陣を含めた全従業員が上流から下流までデータを俯瞰して，意思決定や改善活動，新規ビジネス創出など，データに基づいて様々な活動を行うことができる．

待される．
・製造工程の非効率な部分を洗い出し，課題解決することで生産性・品質向上や低コスト化を活用する取り組みは以前から行われており，代表・熟練の技術やノウハウをデータ化し，自働化や技術者の技能継承・蓄積したデータを用いた需給予測や予知保全な的なシステムとしてPOPICS（Point of Production
Information Collection System）やラインモニタリ
ングシステム（以下ラインモニタ）がある（各シス

どの予測
一方，日本の製造業ではデジタル化の取り組みが遅れている．これまでの日本のものづくりは，熟練の技術や経験による改善活動や，規律を遵守する教
育など，人による取り組みで高い品質を保ってきた．
デジタル化の取り組みに対して多額の投資をする企業は少なく，品質維持は技術者のノウハウに頼る属
人的な方法が主流となっている．しかし，近年では少子高齢化による労働人口の減少，世界経済の急速な変化などに対応しきれておらず，日本の競争力が低下している．そのため，日本の製造業でもデジタル化の取り組みが注目されている．
企業のデジタル化を推進するシステムは数多く存在しているが，製造業で重要とされているシステム
は以下の ３ つである．

テムの詳細は次章に記載）．これらのシステムは，生産ラインや設備から稼働データを収集し利活用するシステムで，生産システムの中で図 １ のような位置付けと考えられている．POPICSについてはERP，
MES，SCADA間でデータ連携できているが，ごく限られたデータしか連携できていない．ラインモニ
タについては，SCADA領域において新しい技術を使いながら様々な機能拡大を図っているが，MES
やERPといった上位システムの検討がされておらず，全体として製造工程のデータ活用が不十分である．
そこで，ラインモニタで構築したSCADAをMESに連携させ，今後も機能拡大可能な新たなMESサービス（図 １ ）を構築したので，その詳細と関連するシステムについて解説する．

・ERP（Enterprise Resource Planning）
・MES（Manufacturing Execution System）
・SCADA（Supervisory Control And Data Acquisition）
ERPは統合基幹業務システムと呼ばれ，企業のヒ
ト・モノ・カネ・情報等の経営資源を一元管理する

ターネット，あらゆるモノをインターネットに繋ぎ，カヤバでも生産ラインや設備から収集したデータシステムである．ERPは財務管理や顧客管理，在庫管理，人材管理など企業経営に必要な情報を管理・蓄積するためのシステムが一通り揃っており，企業

注 １ ）Internet of Thingの略で，直訳するとモノのイン活用する試み全般のことを示す．
注 ２ ）工場内の各設備がインターネットを介して繋がっており，製造プロセスの改善や稼働の効率化を実現する工場のこと．各設備から取得したデータを高度に分析し活用することで，工場（生産）や経営の最適化を図る．
注 ３ ）Artificial Intelligenceの略で，人工知能のこと．

の意思決定を支援する役割がある．
MESは製造実行システムと呼ばれ，製造工程の把握・管理・支援をするシステムである．生産設備や生産管理，品質などのデータを活用し，生産性・品質向上や作業者の支援などをする．ERPは企業全体の管理システム，MESは製造工程に特化した管理システムという違いがあり，MESを上位システ
ムのERPと連携させることで，リアルタイムの製造工程のデータを用いた意思決定が可能となる．
SCADAは製造工程の監視や制御をするシステム―8―

図１

社内の取り組みと役割

カヤバ技報２第64号

2022―４

で述べたPOPICSの改良版の位置づけとして2017年

カヤバでの取り組み

2. 1 POPICS（図 ２ ）カヤバではPOPICSという生産ラインのデータ収集システムを20年以上前１）に開発し，導入している．
POPICSはラインに設置したパネルコンピュータ
を通して，生産指示といった上位側からのデータ転送，設備のI/Oを利用したサイクルタイムの収集，作業者による不良実績報告などの下位側からのデー
タ収集など実施している．また，収集したデータを生産性などのKPI注４）として集計し，管理者などに見える化アプリケーションとして提供している．
上位システムとの連携も一部できており，原価情報や在庫管理情報などを管理するシステムからデー
タを参照することも可能となっている．

に開発され，順次導入が進められている．従来シス
テムのPOPICSはライン単位のデータしか収集できなかったが，ラインモニタは設備単位のデータ収集が可能となり，各設備のリアルタイム監視ができるようになっている．
ラインモニタは各設備のPLC注５）が稼働データを収集し，各ラインに設置されている統括PLCにデー
タを集約し，ライン内サーバに構築したデータベース（以下DB）でデータの保存をしている．また，
ライン内サーバで稼働している見える化ソフトによって，大型モニタでのデータの見える化を実現している（システム構成は4.3節に記載）．
見える化画面は図 ３ のようになっており，生産情報のKPIや設備毎の稼働状況，計測値などの品質情
しかし，データ収集単位がライン単位であるため， 報，加工条件の情報などが閲覧可能である注６）．これらの情報をリアルタイムで見える化できるように
設備の不具合対策や改善活動などへの利用に対応でなり，設備単位の異常を即座に把握して対策できる
きず，ユーザのニーズに対応できないシステムとようになった．
なっていた．
注 ４ ）Key Performance Indicatorの略で，目標の達成度
しかし，現状のラインモニタでは複数ラインの比を評価するための主要業績評価指標のこと．
較や長期的なデータ分析には至っておらず，多角的な分析が課題となっている．
注 ５ ）Programmable Logic Controllerの略で，リレー回路の代替装置として開発された制御機器．生産設備の制御に用いられることが多い．
注 ６ ） 一部の情報は非公開とし，意図的に消去またはぼかしを入れてある．

図２

2. 2

POPICSの画面例（データはサンプル）

ラインモニタ

現在，主力製品であるショックアブソーバ生産工場の生産ラインを中心に，「革新的モノづくり」の推進に取り組んでいる．この活動では，AIやIoT技術を積極的に活用し，設計から生産までのモノづくりシステ
ムを再構築することで以下の目標達成を目指している．
①生産性 ２ 倍②設計～生産リードタイム １ / ２③不良ゼロ化
そこで生産ラインにIoT技術を投入し，高い生産性と品質の確保のために，製造工程の見える化シス
テムのラインモニタを開発した．本システムは前節

図３

ラインモニタの画面例（データはサンプル）

2. 3 KYB-IoTプラットフォーム（図 ４ ）カヤバでは社内のあらゆるデータを分析・利活用
するために，2020年にKYB-IoTプラットフォーム注7）というデータ分析基盤を自社開発した．KYB-IoTプ
ラットフォームは「誰でも，いつでも，どこでも簡単にデータ分析や利活用ができる」というコンセプトのもと開発されており，収集データの保存やAIやBI注8）―9―新時代のMESサービスの基礎構築

図４

IoT-Platformの概略図でのデータ分析・利活用を簡単かつスピーディに開始できる．
KYB-IoTプラットフォームはパブリッククラウドのAWS（Amazon Web Services）上に構築されており，データ量や処理量に合わせてストレージ容量や処理能力をスケールすることができる．また，クラウド上に構築されているため，場所を問わずに使うことができ，グローバル展開がしやすい．開発面で分析し企業活動の意思決定を支援すること．

2. 4 社内システムの現状の課題
社内には図 ５ のように多くのシステムが存在しているが，それらのシステムが密に連携されているとは言えず，カヤバ全体の最適化にはなっていない．
他システムとデータを連携できれば，今まで見えてこなかった現象や会社の状況が，より正確に見える
はずなので非常にもったいない状態である．
生産関係のシステムには，2.2節に記載したラインも豊富なクラウドサービスを活用し，サービスの新規開発，機能追加などを効率的に進めることができる． モニタや，2.3節に記載したKYB-IoTプラットフォー
ムの開発や展開が進んでいるが，それぞれのシステ
KYB-IoTプラットフォーム上で稼働しているシ
２）
ム間連携が進んでおらず，データの利活用が不十分
ステムとして設備予知保全システム について紹介する．設備予知保全システムでは振動や温度のようである．
な設備の状態を特定するためのデータを収集し，AIで分析することで故障の兆候を予知している．
その結果をBIツールで可視化し，ユーザ部署で確認することで予知保全を実現している．
この事例では，収集したデータの保存やAI分析，BIツールでの可視化をKYB-IoTプラットフォームで実現している．他にも故障度が閾値を上回ったら通知を出す機能の実装や可視化画面の改良もされており，システムの機能追加や改良も随時行われている．
注 ７）ネットワークに接続されたIoTデバイスから大量のデータを収集し，可視化や分析，制御を行うためのシステム基盤のこと
注 ８）Business Intelligenceの略で，データを収集・蓄積・― 10 ―

図５

社内システムの現状

カヤバ技報第64号

また，
ラインモニタをはじめとする各拠点で検討・開発されているデータ収集システムを見ても，各システムで収集するデータフォーマットが統一されておらず，それぞれでデータ保存環境や見せ方が異なっている状況である．そのため，システム間でのデータ連携が難しくなっている．
これらの課題を解決するために，データをKYBIoTプラットフォームに集約することを検討している．
また，各拠点のシステムから収集されるデータが異なるため，どの拠点でも収集でき，分析に活用できる「CT注9）・MT注10）・異常時間」などの標準的なデータを使ったデータ収集フォーマットを決める必要がある．

2022―４

連携がしやすく，他システムのデータを使った多角的な分析も可能である．
本開発の実施事項を大きく分けると以下の ４ つに分けられ，詳細は次節より解説する．
・データ収集フォーマット標準化
・データ収集・データ保存・データ可視化・分析
4. 2 データ収集フォーマット標準化
データ収集システムからKYB-IoTプラットフォー
ムに書き込むデータが拠点毎に異なると，統一した指標のデータ利活用ができないため，あらかじめ収集が必要なデータを標準化した．収集するデータは，

本開発では製造工程のデータをKYB-IoTプラッ
改善活動する上でどの拠点でも必要となる重要なトフォームに集約し，他システムと連携する仕組みの基礎構築を実施したので次章にて詳細を解説する． データを選定し，データ収集タイミングやデータの注 ９）Cycle Timeの略で， １ つの作業が完了してから次
内容毎にまとめた結果，表 １ に示す ４ 種類に分類しの作業が完了するまでの作業サイクル時間のこと．
注10）Machine Timeの略で，機械の加工時間のこと．

３

要件

本システムを運用し，生産関係のデータを利活用していくための要件を以下に示す．
①収 集するデータを標準化し，KYB-IoTプラット
フォームにデータの保存ができるようにすること．
②データの収集漏れがなく，収集データがすべて
KYB-IoTプラットフォームに保存されていること．
③設備単位の分析や長期的なデータを使った分析ができるようにすること．
④設計情報や原価情報など，他の社内システムとの連携ができるようにすること．
⑤グローバルで使えるシステムにすること．
⑥水平展開や機能追加などが容易なこと．

４
4. 1

MESサービスの開発

た．分類した各データに対してデータフォーマット
を定めることで，収集データの標準化を実現した．
１ つ目は，生産実績（実績CTやMT，段替時間など）をKYB-IoTプラットフォームに保存するフォー
マットである．本フォーマットでデータを保存すると，CT/MTや段替時間，可動率を同時に見ながら生産性悪化の原因追跡などが可能となる．
２ つ目は，設備アラーム（アラーム発生日時やアラーム種類，停止時間など）をKYB-IoTプラット
フォームに保存するフォーマットである．本フォー
マットでデータを保存すると，優先的に対処するべき設備アラームの絞り込みや，設備アラームの発生
ログ確認などが可能となる．
３ つ目は，ジグや工具の交換データ（交換日時や残りの使用回数）をKYB-IoTプラットフォームに保存するフォーマットである．本フォーマットでデータを保存すると，ジグや工具を交換した原因追及などが可能となる．
４ つ目は，計 測データ（計 測値や計 測項目）を
KYB-IoTプラットフォームに保存するフォーマットである．本フォーマットでデータを保存すると，管理図

システム概要本開発は前章で述べたKYB-IoTプラットフォームとラインモニタを連携させ，製造工程のデータを分析・利活用するシステム構築が目的で，将来的にはグロー
バル拠点含めた全社的な展開に向けて進めている．
構築したシステムの概略図を図 ６ に示す．ラインモ
ニタで各設備からデータを収集し，決められたフォー
マットでデータを保存する．データはすべてKYB-IoT
プラットフォームに保存し，全社の生産に関するデー
タを一元管理することが可能である．保存されたデー
タは瞬時に可視化され，データ分析が可能となる．
データが一元管理されていることで他システムとを使った日々の傾向管理やアラーム情報と紐付けた
異常原因追跡などが可能となる．また，設備によっては一度に複数の計測項目を計測し，その計測デー
タを保存する場合がある．その際のデータを縦持ち注11）にすることで，設備や測定項目を変更する対応の簡易化や，データ分析時の使い勝手を向上している．
一方，拠点によっては前述したフォーマット以外のデータも収集したい場合がある．そこで本開発では，拠点個別のデータはファイル形式で保存することにした．そのファイルでは，ライン・設備・収集
日時・収集データタイプなど，対象データを識別す― 11 ―

新時代のMESサービスの基礎構築

図６

MESサービスの構成図（概略図）

るための情報を共通項目として，拠点によって変

4. 3

データ収集

わってくる具体的なデータを共通項目の後に保存させるようにした．データ収集対象によってデータ項
目や件数は異なるが，KYB-IoTプラットフォーム
側でデータを識別し，その後の処理（前処理の実施
やDBに保存など）を実行できるようにしている．

データ収集システムに関しては各拠点で検討が進んでいるが，本節ではラインモニタについて解説する．
注意書きとして，ラインモニタと同じ構成のデータ収集システムでないとKYB-IoTプラットフォームと連携ができない訳ではないことをここに明示しておく．

注11）データ構造の一種で，縦（行）方向にデータを追

ラインモニタの構成図は図 ６ のデータ収集の部分に該当する．ラインモニタは，各設備のPLCが持つ加していく構造のこと．

表１

データ収集フォーマット

データ分類名
生産実績

収集データ
・実績CT
・実績MT
・段替時間

設備アラーム・発生日時
・アラーム種類
・停止時間

ジグ交換実績

・交換日時・交換時の残り使用回数

計測データ

・計測項目
・計測値

稼働データを統括PLCに集約し，各ライン内サーバに構築されているDBでデータ保存をしている．そして，ライン内サーバ上で稼働している可視化ソフトを使って大型モニタ上にデータをリアルタイムに表示している．また，統括PLCからKYB-IoTプラッ
トフォームに対して以下の ２ パターンのデータ転送を行って，データの保存をしている（図 ６ ①，②）．
①統 括PLCからKYB-IoTプラットフォーム上のDBに直接書き込む方法②統 括PLCで作成されたCSVなどのファイルをFTP通信で転送する方法― 12 ―

カヤバ技報第64号①の方法はデータが構造化注12）されており，データの発生頻度が少なく（数秒単位），保存されたデー
タの活用頻度が高い（＝データのアクセス頻度が高い）場合に選択する．具体的にはCT/MTや設備アラームなどを，設備のサイクル完了時やアラーム解除時に １ 件ずつDBに書き込んでいく． こちらの方法についてはDB書き込みに対応したPLCでないと対応できないため，あらかじめ対応するPLCを準備する必要がある．
②の方法は統括PLCで収集したデータをファイル形式で保存し，FTP通信で社内FTPサーバに転送してから，KYB-IoTプラットフォーム上のストレージに2022―４

データ検索が難しく，検索速度が遅くなってしまう．
大量のデータを保存する場合は表 ２ のようにデー
タ保管コストの面で差があり，データ活用頻度によって保存先を変更することでコストを抑えることができる．データの発生頻度と利活用の頻度を考え，
２ つの方法を使い分けることが重要である．
表２

Aurora

S3

データ量

少ない

多い

活用頻度

高い

低い

0.12USD/毎月のGBあたり0.025USD/GB注17）

注16）

保管コスト

データを保存する．ミリ秒単位といったような単位
時間あたりに大量のデータが発生する場合や非構造保存方法の比較表注13）AWSがサーバやOSの管理，障害の対応などを代行

化データの場合など，DBで取り扱うことができない
場合にこちらの方法を選択する．具体的には計測デー
タや設備の加工条件（電流や温度）などのデータを，ある一定サンプリングでPLC内に随時記録しておき，するサービスのこと．ユーザはサービスの使用に注力できるため，開発効率の向上や運用コストの低減ができる．
注14）Relational Data Baseの略で，データを複数の表として管理し，表と表の関係を定義することで複雑な段替や生産終了のタイミングで複数のデータがまとまった １ つのファイルを生成し，それを定期的にFTP通信で転送している．ファイルに保存されたデー
タを閲覧する場合，DBに比べるとデータの検索ス
ピードが遅くなるが，データの活用頻度（データのアクセス頻度）がそこまで高くならない想定であり，運用上の大きな問題にならないと認識している．こちらの方法は幅広いPLCに対応していることを確認している．それぞれの保存方法の詳細については次節で解説する．

データの関連性を扱えるようにしたデータベースの表式のこと．
注15）Structured Query Languageの 略 で，RDBの 管 理
ソフトウェア操作・制御する国際標準のデータベー
ス言語のこと．
注16）2021年12月21日現在の東京リージョンにおける価格．Auroraについてはデータ保管に関するコストのみに限定して記載している．
注17）S３は保管するデータ容量に応じて段階的に価格が安くなる．本表には50TB/月の利用料を記載している．

4. 4 データ保存
前節でも述べた通り，データ保存の方法を ２ 種類構築した（図 ６ ）．

4. 5 データ可視化・分析収集されたデータを可視化・分析するためにBI
ツールのTableau注18）を使った画面を開発した．
可視化・分析画面はKYB-IoTプラットフォームのデータを参照しており，データが保存されたら瞬

図 ６ の①の方法では，取得したデータを保存する

時に閲覧が可能となっている．本開発で作成した可ために，KYB-IoTプラットフォーム（クラウド）
上にDBを構築した．DBはAmazon Auroraという，
AWS完全マネージド型注13）の高性能なRDB注14）サー

視化画面一覧を図 ７ に示す．図 ７ に示す画面は全拠点を対象にした標準的な画面であり，現状では18画面提供している．中には複数のデータを組み合わせた画面もあり，多角的な分析を可能にした．また，各画面間は連携されており，画面を操作しながら詳注12）データ項目の形式や順序など事前定義し，定められた構造となるように整形すること．

ビスを使用しており，性能・拡張性・安全性・可用性が高い特長を持つ．データ読み込みのパフォーマンスも高いため，SQL注15）を使って複数のデータを関連付けながら高速にデータの検索が可能である．

細な分析画面へ移動し，分析を深めていくことができる．本節では開発した画面の一部を解説する．

図 ６ の②の方法は，統括PLCでファイル化したデー
タを保存するために，Amazon S３（以下S３）というクラウドストレージサービスを使っている．このサー注18） 業界トップのBIツールで，データの可視化や分析

ビスは，耐久性・安全性・可用性が高く，容量は実質無制限で，Amazon Auroraと比べても低コストで運用できるなどのメリットが多い．しかし，S３のデー

4. 5. 1 生産全体の俯瞰画面（TOPページ）
図 ８ は生産の実績を俯瞰して閲覧できる画面であタを検索するサービスは，RDBと比べると複雑なを簡単に行うことができるツール．KYBでも導入・展開が進められている．

る. 設備毎のCT・MT・段替情報・可動率・設備アラー
ム情報・ジグ交換情報を横並びで表示し，生産性悪― 13 ―

新時代のMESサービスの基礎構築

4. 5. 2 CTヒストグラム画面
図 ９ は指定期間内の実績CTについて，時間軸を考慮した ２ 次元ヒストグラムの形式で確認できる画面である．画面上側が指定期間全体のCTヒストグ
ラムで，グラフ横軸はCTを １ 秒単位で区切ったビン，
縦軸は度数である．画面下側が １ 日毎のヒストグラ
ムを色の濃淡で表現したグラフで，色が濃い部分は度数が多いことを表している．縦軸は １ 日単位の日付（上側から下側へ時系列表示で，一番下側が最新の日付）となっており，日々のCTばらつき（分布）を閲覧できる．期間全体のヒストグラムで通常時のCTを把握し， １ 日毎の表示を確認することで普段よりCTが悪化している原因が突発なのか慢性的なのか把握することができる．突発で発生している場
合は，前項の画面で要因の絞り込みを実施し，その対処をすることが効果的である．慢性的に発生している場合は，作業や加工プログラムの見直し，慢性的に発生している異常がないかなど確認すると効果
的である．

図７

可視化・分析画面間の連携化について様々な角度から要因の絞り込みをすることができる注19）．本画面は １ 日毎に集計したデータの推移を表示しており，各グラフを見て問題となっているデータ（例えば基準よりCTが長い，異常が多いなど）の有無を把握する．問題があれば連携されている他の分析画面へ移動し，深堀調査が可能である．
注19） 一部の情報は非公開とし，意図的に消去またはぼかしを入れてある．

図９

CTヒストグラム画面

4. 5. 3 アラーム重点対策画面
図10は指定期間内の設備アラームをパレート図で確認することができる画面である．パレート図は設
備アラームの発生回数（画面左側）と停止時間（画面右側）の観点で作成しており，発生回数が多く，
停止時間が少ないと頻発停止が多く発生していると考えられ，停止時間が多く，発生回数が少ないとドカ停が発生していると考えられる．基本的には発生
回数や停止時間が多いアラームについて重点的に対応していくと，生産性向上の効果が出やすい．生産性悪化の要因になっている設備アラームを絞り込むことができたら，その後は設備の調整や，作業改善などの改善活動に繋げることができる．

図８

生産全体の俯瞰画面（TOPページ）― 14 ―

カヤバ技報第64号

2022―４システムの改良や機能追加を進めていく．展開を進める上でいくつか課題があり，展開が進むと収集されたデータを保存する回数が増えるので，処理能力の再検討やデータ収集端末からの書き込み方法の再検討が必要となる．可視化画面についても読み込む
データの増加に伴い，画面表示速度の低下や操作性の悪化が考えられるため，都度検討が必要となる．
他システムとの連携も検討を進めていく予定であ

図10る．すでに運用され，データを収集しているシステ
ムについては，データをKYB-IoTプラットフォー
ムに集約していき，これから構築・導入するシステ
ムについては，連携する仕組みを順次開発する．

アラーム重点対策画面

4. 5. 4 画面のカスタマイズ
本開発で作成した可視化画面は，全拠点を対象にした標準的な画面である．標準画面だけでも基本的な分析は可能としているが，拠点によってはより詳
細な分析を実施したいことが想定される．その場合はユーザがTableauを使って必要な可視化画面を作成できる環境を提供している．また，作成した可視化画面は簡単にWeb共有でき，他部署の人が作成した画面をダウンロードして，自部署で使いやすい
ようにカスタマイズすることもできる．
画面の作成方法（Tableauの使い方）については，
人財注20）育成の体制を整え，本システムの展開が進むにつれてユーザ側が自走できるようにしている．
注20）カヤバでは「人材」を「人財」としている．

５

今後の展望

本開発により製造工程のデータを利活用するシステムの基礎構築が完了した．現在はKYB-IoTプラットフォー
ムにデータ収集しているラインについてユーザのフィー

最終的には全社のデータが一元管理され，それらが密に連携されており，必要な時にデータの利活用
やデータに基づいた意思決定ができる体制を目指す．
それにより，部門間の連携強化・生産リードタイムの短縮など，エンジニアリングチェーンの強化や，製品の信頼性向上・生産体制の柔軟化などサプライ
チェーンの強化を目指していく．

６

結言

本開発によって，製造工程のデータを利活用する仕組みができた．MESは製造業のデジタル化を進めるうえで，上位システムと下流の各設備を繋ぐ存在である．本開発機能は生産管理システムにおけるMESの一部であり，今後も改良や機能追加，他シ
ステムとの連携を進めていき，生産性向上や品質向上に貢献することを目指していく．
最後に，本開発にあたり多大なるご支援，ご協力を頂いた関係部署の方々に，この場をお借りして厚くお礼申し上げます．

ドバックをもらいながらシステムの改良や機能追加を進めている．また，ラインモニタ以外のデータ収集システ
ムとの連携も進めており，古くから稼働している既存設
備からのデータ収集やデータ利活用が進んでいる．
今後は本システムのグローバル展開を進めながら，
著

参

考

文

献

１ ）山本：工程管理システムの構築．カヤバ技報第14号（1997年 ４ 月）．
２ ）古 川・井指：設備予知保全システムの開発．KYB技報第63号（2021年10月）
．

者 

雪吹

研斗

ガブリエラ

アナ

マギン

2016年入社．技術本部DX推進部．

2015年入社．オートモーティブコ

BIツールを用いた分析画面開発にンポーネンツ事業本部SA生産技

従事．

術部第二生産技術課第 ２ 係．生産準備業務に従事．
― 15 ―

油圧作動液中の気泡含有量コントロール技術の研究

技術解説

油圧作動液中の気泡含有量コントロール技術の研究
Research on Technology to Control Air Bubble
Content in Hydraulic Fluid
北 村 佳 彬 ・ 小 寺 康 大
KITAMURA Yoshiaki ・ KODERA Yasuhiro

要
旨
自 動 車 の 無 段 変 速 機（Continuously Variable
Trans- mission（以下CVT））等に用いられる油圧ポンプにおいては，油圧回路自体の振動により空気が油圧作動油表面から混入し，また作動油からも
キ ャ ビ テ ー シ ョ ン に よ り 気 泡 と し て 析 出 す る．
CVT用ポンプにおいては，その使用環境で油圧回路内の作動油に10%から多いときでは30%以上の気泡が混入しているといわれている．こうした気泡はポンプの吐出性能低下や，振動・騒音，耐久性の低
下等の不具合発生の原因ともなる．
したがって，ポンプ開発においては気泡含有量を考慮した実使用条件下での性能評価を行う必要がある．しかしながら，一般的に気泡含有量を安定的に調整することは困難である．

Abstract
In hydraulic pumps used in Continuously Variable
Transmission（CVT）of automobiles, air is mixed fromthe surface of hydraulic fluid due to vibration of the hy-

draulic circuit, and also the dissolved the air appears in
the working oil due to the cavitation. In CVT pumps,
10% to more than 30% of air bubbles are contained in thehydraulic fluid in the hydraulic circuit under the operating environment. These bubbles cause many problems
such as pump discharge performance reduction, as well
as degradation related to vibration, noise, and durability.
Therefore, when developing a pump, it is necessary to evaluate its performance under actual operating conditions, taking into account the bubble content. However, in general, there are no devices or
methods to stably adjust the bubble content.
そこで，作動油中の気泡含有量を制御する装置おTo solve this problem, KYB has developed a deよび手法を開発している．まず油中の気泡除去技術
1）
vice and method to control the bubble content in theとして旋回流を用いた方式 に着目し，気泡分離装置を作製した．この装置の気泡分離効果については， hydraulic fluid. First, we focused on a method using
解析的・実験的に十分であることを確認した．さらa swirling flow as a technique for removing bubblesに，気泡分離装置を実機ポンプ試験装置に取り付け， from oil, and fabricated a bubble separation device.
気泡除去効果が得られるかを検証した．最後に，気Second, we analytically and experimentally confirmed that the bubble separation effect of this de泡含有量を自動制御させるため，気泡分離装置の放vice was sufficient.
気口側の弁の開閉を制御することで，任意の気泡含
Furthermore, we installed the bubble separator in
有率を得られるか検証した．本報では以上の内容の検証結果について解説する．

the actual pump test equipment and verified whether
the bubble removal effect could be obtained. Finally, toautomatically control the bubble content, we verified it
was possible to obtain the desired bubble content ratio
by controlling the opening and closing of the valve on
the outlet side of the bubble separator. In this report,
the results of the above verification are described.
― 16 ―

カヤバ技報

１

第64号

2022―４緒言

油圧作動油には，大気圧下で数％の空気が溶解しており，写真 １ のような油圧ポンプ等の内部においては，油路の局所的な圧力低下により，いわゆるキャ
ビテーションの気泡が発生する（図 １ ）．これにより析出した小さな気泡は作動油中に一定時間停留し，再び溶解したり，浮上して消泡したりするには時間を要する．また油圧回路やタンク自体が振動することによる巻き込み（スロッシング）によっても空気⒜

気泡含有率 ０ %⒝

気泡含有率10%は作動油表面から混入する．このような形態から，空気の混入機会が多い自動車のCVT用油圧回路内の作動油では，10％から多いときでは30％以上の気泡が混入しているといわれている．多くの気泡が混入した作動油は写真 ２ のように気泡含有率が低いときと比べ白濁した状態となる．こうした作動油中の気泡は機器のトラブルの原因となる油中の固形微粒
子や水分に継ぐ第 ３ のコンタミネーション2）とも呼ばれており，振動・騒音や機器破損の原因ともなる．
また，作動油中の気泡は油の見かけの剛性を低下させるため，システムの応答性も損なう．過去の研究3）
では，積極的に油中の気泡含有量を低下させると，結果として作動油中への溶解空気の量を減らすことができるため，キャビテーションの発生量を抑制できることが確かめられている．油圧要素機器の故障の主原因の一つはキャビテーションによる壊食であることから，作動油中の気泡含有量を低下させることは機器の故障を防ぐことにもつながる．

写真 ２

油圧回路内タンクの気泡

しかしながら，作動油中にどの程度の気泡量が含有していると機器の性能を損ない故障に至るかの定
量的な指標は明らかとなっていない．これは現状では，作動油中の気泡含有量を実時間で精度よく測定したり，調整したりすることが極めて難しいためである．一方，従来までの油中気泡の除去としては油タンクからの自然放気や作動油への消泡剤の添加な
ど消極的な方策が主な技術であった．
こうした中で，最近の自動車では，燃費向上のためエンジン停止も含めた間欠運転させる頻度が増大
し，エンジンに接続する油圧ポンプにも頻繁な起動停止が要求されるため，作動油中の気泡が油圧回路の各所で停留・合体し，起動初期の騒音や油圧シス

写真 １

カヤバ製油圧ポンプ一例

キャビテーション発生

テムの不安定性の原因ともなり，油中の気泡含有量による影響の解明やその対策も急務となっている．
以上の状況から，まずは油中の気泡含有量を安定的に調整可能とする技術開発をしている．本報では，旋回流を用いた気泡分離装置に流入する気泡を含んだ油に対して，装置の放気側の弁の開閉を制御する
ことにより，装置から流出する油中の気泡量を調整する手法を提案し，その手法の妥当性を実験的に検証した結果について報告する．

流出口

図１

流入口

キャビテーション発生例― 17 ―

油圧作動液中の気泡含有量コントロール技術の研究

２

表１

気泡分離装置の設計と製作

項目

2. 1 旋回流を用いた気泡の分離装置
図 ２ は旋回流を用いて作動油中に分散している気泡を集合合体させ，簡易な機構で分離除去する気泡分離装置の構造原理図である．この装置は，作動油中に分散する気泡を旋回流により，およそ100msの短い時間で中心軸上に集合・合体させ，流出口と放気口とのわずかな圧力差により，放気口より集合気泡を分離することができる4）．したがって，この放気口の下流に開閉のための弁を設け，その開閉の時間やタイミングを制御することにより，油から分離除去する気泡量を調整することができると考えられる．今回は，この原理を利用すれば，装置の流出側
における作動油中の気泡含有量を制御調整するシス
テム構築ができると考え装置製作に着手した．

図２

数値シミュレーション諸条件
数値

流入流量（L/min）

30

気泡粒子径（㎜）

0.1

作動油物性

密度（g/㎤）

0.8474

動粘度（㎟/s）

9.189

気泡含有率（％）

20, 30, 40

流入口から混入された気泡は図 ４ ⒜のように流速が外周側が速く中心側が遅くなっており，旋回流が発生している事が確認できる．また気泡含有率が20%，30%，40%の条件における気泡の体積分率は
図 ４ ⒝のようにいずれの条件でも管路の中心側が高く，気泡は放気口側に効率的に流れ，分離除去されていることが確認された．
数値解析の結果，気泡分離としての最適な形状パラメータを表 ２ に記す．流入口の幅と高さがそれぞれ2.18㎜×4.35㎜，放気口径がφ4.4㎜，流出口径がφ16㎜のとき，気泡含有率が20%，30%，40%での気泡除去率を図 ５ に示す．ここでの気泡除去率は流出口・放気口から流出した気泡のうち流出口側から出た気泡の割合としている．いずれの条件においても90%以上の高い性能を確保できていることが明らかとなり，この結果を実験用気泡分離装置の設計パ
ラメータとして採用した．

気泡除去装置の原理と構造

2. 2 気泡分離のシミュレーション
本研究で検証する手法の目標は，気泡含有率を １～40%の気泡含有率範囲で調整することとした．そのためには，まずは気泡分離装置の除去性能がこの気泡含有率の範囲で十分に確保されている必要がある．
ここで，装置の性能は流入口の形状寸法や放気口径に大きく依存するため5），装置設計において流れの条

気泡の流速(m/s)
40
32
24

件に対するパラメータの選定は極めて重要である．
原理確認および最適な形状パラメータの選定とし

16てまずは，数値流体解析（CFD）による気泡分離シ
ミュレーションでの検討を実施した．解析における流体および気泡の流路を図 ３ に，諸条件を表 １ に記
す．気泡含有率としては対象とする範囲のうち一例

0

8

⒜

気泡の流速分布（気泡含有率40%時）

気泡20%

流入口

放気口

気泡30%

気泡40%

L3

L2

L1

φD3

h

w

φD2

流出口

φD1

として20%，30%，40%の条件で解析した場合を記す．

D

0.0

L

図３

0.2

⒝
図４

数値シミュレーション流路― 18 ―

0.4

0.6

0.8

気泡の体積分率

気泡流れの数値シミュレーション

1.0

カヤバ技報表２

最適形状パラメータ

形状パラメータ

16.0
4.4
150.0
20.0
30.0

放気口内径 φD3
全長 L
流入口部管路長さ L1
テーパ部管路長さ L2
流出口部管路長さ L3

気泡除去率 [%]

99.8

94.8

コリオリ式流量計を設置した．油中への気泡は，その混入量を調整するため，ポンプ吐出側から空気圧
コンプレッサで強制的に吹き込んだ．空気を混入させながら，ニードル弁を手動で調整し，その開度に対する流出口側の作動油密度を測定し，気泡含有率を算定した6）．このとき流入口側の圧力は0.5MPa一定となるよう設定した．
予備試験における気泡分離装置内部の様子を写真
３ に示す．放気口を完全に閉じた状態では写真 ３
気泡分離の様子⒜のように流路全体が多量の気泡に

90.2

80
60
40
20
0

気泡40%
図５

気泡30%
気泡含有率 [%]

気泡分離装置の性能評価

図 ７ に予備実験に用いた油圧回路構成を示す．油の循環回路内に気泡分離装置を設置し，装置の放気口側にマニュアル操作式のニードル弁，流出口側に

100.0
2.18
4.35

流入口幅 w
流入口高さ h2022―４製作した装置の気泡分離性能を確認検証するため，
まずは予備実験を実施した．

30.0

流出口内径 φD2

100

３

数値［㎜］

テーパ管路部内径 φD1

120

第64号

気泡20%

気泡分離シミュレーション結果

2. 3 装置設計と製作
前節での解析的検討を基に，油中気泡量の調整実験に用いるために設計製作した気泡分離除去装置の構造を図 ６ に示す．流入口径や流出口径，放気口径などの形状パラメータを実験条件に応じて後で調整できるように，装置を分割して設計し，筐体内に挿入して両側から固定することで一体化する構造とした．また，流れの様子を可視化できるようにするため，外周筐体と挿入部品は透明アクリルで製作した．

よって白濁した状態となる．放気口を完全に開いた状態では写真 ３ 気泡分離の様子⒝のように，流入口から混入した気泡は放気口に即座に流れていき，装置内に滞留し流出口に流れていく気泡は殆ど無くなっていることが視認できる．
予備実験の結果としてニードル弁の開度と流出口側の気泡含有率の関係を図 ８ に示す．使用したニー
ドル弁の仕様の都合で，弁開度による放気口への流量の精密な調整が難しく，放気口の弁をわずかに開くだけで気泡分離装置の気泡除去効果が大きく働いてしまい，結果として流出口側の気泡含有率が大幅に低下した．しかしながら，放気口側に設置した弁の開度を調整することで，流出口側の気泡量を調整できることが確認された．

流出口

放気口

気泡分離装置
ニードル弁

流入口

外周筐体

マニュアル
操作

コリオリ流量計
気泡混入口

(放気口)

(流出口)

M

挿入部品

図６

図７

気泡分離装置の設計・製作― 19 ―

手動での気泡量制御試験の油圧回路

油圧作動液中の気泡含有量コントロール技術の研究

ス式気泡含有率測定器を配置することでリアルタイ
ムに気泡含有量を測定した．油温は回路内にクー
(

(

)

)
⒜

放気口close時

(
)

)
写真 ３

入量一定，流出口側径φ10，ポンプ吐出流量18L/min
である時の気泡含有率推移を図10に示す． ０ sでは放気口を閉じており，油路内は撹拌タンクにより気泡含有率30%程度と十分に気泡混入した状態である．放気口を開くと，その直後から気泡含有率は低下し，約４ 分後には数値安定し10%程度となった．

(⒝

ラーおよびヒーターを配置して100℃一定とした．
気泡分離効果検証の一例として，タンク内気泡混

この値はタンク内の気泡混入機構と気泡分離装置を共に作動させた場合の結果であるため，混入量の強さや気泡分離装置の放気量とを調整することで，任意のエア含有率に調整できると考えられる．
以上より，実機ポンプ評価試験ユニットに気泡分離装置を導入することで，素早く安定的に油圧回路
内の気泡含有率を調整できることを確認した．

放気口open時

気泡分離装置内部の様子
クーラー

リターン回路流出口
気泡含有率 [%]

50
気泡分離装置

40
30

ドレン回路

20
10

リザーバ
タンク

0
0

5

10

気泡含有率
測定装置

15

タンク
サクション回路

放気口ニードル弁開度 [%]

図８

４

ヒーター

気泡混入

手動制御による気泡含有率

評価ポンプ

図９

実機を用いた気泡分離性能評価

実機実験装置の油圧回路

40

気泡除去開始設計した気泡分離装置を実機ポンプの評価にも適用できるか確認するため，本装置をポンプ評価試験

図 ９ に実機試験装置の油圧回路構成を示す．気泡量によるポンプへの影響を検討することを目的として，油中への気泡混入量増加のため，評価ポンプ上流のタンク内作動油に空気を混入させる機構を設置してある．尚，この混入機構は制御によりその混入量の強弱を調整可能な機器である．気泡分離装置は評価ポンプ下流側に設置し，放気側は予備試験と同様にニードル弁を設け任意に開閉可能とした．流出
口側には背圧調整として任意円形形状のオリフィスを設置し，その下流にインライン型のインピーダン― 20 ―

30

気泡含有率 [%]

ユニットに導入して実験を実施した．なお本試験においては，気泡分離装置は金属製として改めて製作した．

エア含有率安定

20

10

0

0

120

240

360

480

時間 [s]

図10

実機での気泡含有率600

カヤバ技報2022―４

Duty比
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%

制御開始

自動気泡量制御の性能評価

29

気泡分離装置の放気口を開閉することで，油圧回路内の気泡量を調節可能であることが確認できたた
め，任意の気泡量に自動制御できるか検証するため，
放気口側にオンオフ電磁弁を設置し，その切換時間
やタイミングを制御することで流出口側の油中の気27
気泡含有率 [%]

５第64号

泡含有量を調整する実験を行った．
図11に調整実験に用いた油圧回路構成を示す．図７ と同様な循環回路内に気泡分離装置を設置し，そ

25
23
21
19

目標値
17
15

の流入口側にコリオリ式流量計，流出口側に気泡含有率測定器を設置し，それぞれの気泡含有率を実時間で測定した．油への気泡の混入はポンプ吸い込み
側を大気開放にすることで実現した．気泡分離装置

0

5

図12

10

20

25

自動制御による気泡含有率

表３の放気口側にオンオフ電磁弁を設置し，流出口側の気泡含有率測定器の値と気泡含有率の目標値との偏15Time [s]Duty比［％］Duty比別の気泡含有率
平均値［％］

相対誤差［％］

10
19.7
9.4
差に応じて，その開閉をリレーによりシーケンサで
20
18.8
4.4
制御した．
30
17.9
0.5
図12に気泡含有率の調整結果の一例を示す．流
40
16.8
6.7
入側の気泡含有率はおよそ ９ %，放気口を閉じてい
50
17.3
3.9
るときの流出側の気泡含有率はおよそ28%，目標値
60
18.0
0.0
を18%に設定し，オンオフ電磁弁を開閉する周期を
70
18.6
3.3
１s，Duty比を10%～100%に設定し，その調整の様
80
18.6
3.3
子を測定した結果である．表 ３ は気泡含有率が目標
90
18.6
3.3
値付近に落ち着いてからの一定区間（19.2s～25s間）
100
18.6
3.3
の各Duty比毎の気泡含有率平均値，および気泡含有率目標値に対する相対誤差を記す．Duty比が小さいと調整精度や応答性は低下するが，各Duty比６ 今後の展望において目標値に対する相対誤差は9.4％以下に収調整安定性に未だ課題があるが，開発した油中気まっており，一定の調整精度があることを確認した．
泡量調整技術を用いて，実使用条件下でのポンプ評
ただし，Duty比の設定によっては目標値に安定価を実施することでより高機能・高品質な製品を開せずに微量に変動し続けてしまう場合がある．これは気泡分離装置の分離性能の応答性が高いのに比べ， 発していく．
また他方で，冒頭でも述べたように第 ３ のコンタ
放気口側のオンオフ電磁弁の応答が遅いためである．
ミネーションとも称される作動油中気泡をコント
そのため応答が高速な比例弁を用いるといった対策

ロールする技術を活用し，CVTを始めとするポン
プ製品の性能向上を成し得る技術展開を目指す．

を施すことで改善すると考えられる．
データロガー
気泡分離装置リレー

気泡含有率測定装置一助となることが期待できる．

シーケンサ

コリオリ流量計M

図11以上のような開発能力の向上により，更に高効率なポンプを展開し，例えば自動車における燃費改善を実現し得ると考える．これによりカーボンニュー
トラル社会実現への貢献や，SDGs目標の達成への

目標
気泡含有率

自動気泡量制御試験の油圧回路― 21 ―

油圧作動液中の気泡含有量コントロール技術の研究

７

参

結言

考

文

献

１ ）S . S a k a m a , e t . a l . : A i r B u b b l e S e p a r a t i o n a n d

本報では旋回流を用いた油中気泡の分離除去技
術を使って，作動油中の含有気泡量を任意に調整でElimination from Working Fluids for Performance

きる気泡量制御システムの確立へ向けて，その手法の妥当性を検証し以下の結論を得た．
⑴油圧回路内の気泡を含有率 １ ～40%の範囲で十分

Paper No. 27. 1,（2014）.

に分離可能な気泡分離装置を開発・製作した．
⑵気泡分離装置を実機ポンプ評価ユニットに取り付けることで，素早く安定的に油圧回路内の気泡含有率を調整できることの確認が出来た．
⑶放気口側の流量を調整することにより，装置の流出口側の気泡含有量を調整できることを実験的に確認できた．

Improvement of Hydraulic Systems, Proc. IFPE 2014,２ ）関 戸麻紀子，水村彰志：フィルタの選び方・使い方とトラブル事例，油圧技術基礎講座―周辺機材の選び方・使い方―，日本工業出版，（2016）．
３ ）H. Goto, S. Sakama, R. Suzuki, Y. Tanaka: Reduction of
Cavitation Damage by Elimination of Bubbles in Oil
Reservoir, Proc. FLUCOME2013, OS１-02-4,（2013）.
４ ）Y . Tanaka, et.al.: Visualization of Flow Fields in a
Bubble Eliminator, J. of Visualization, Vol. 4, No. 1, pp.
81-90,（2001）.
５ ）坂 間清子，田中豊，鈴木隆司：気泡除去装置の設計と本研究は，旋回流による気泡分離装置を設計頂いた法政大学田中豊教授，ならびに各種要素実験を実施いただいた青山学院大学坂間清子先生（現国立研究開発法人産業技術総合研究所）の協力を得て実施されたものであり，紙面を借りて感謝の意を表します．
著

評価に関する研究（第 ２ 報）
，日本フルードパワーシス
テム学会論文集，45巻， ５ 号，pp. 79-84,（2014）．
６ ）五 嶋裕之，坂間清子，田中豊：コリオリ流量計を用いた油中気泡量の測定，日本機械学会2015年度年次大会
講演論文集，No.15-1, S1150302,（2015）
．

者 

北村

佳彬

小寺

康大

2013年入社．技術本部基盤技術研

2009年入社．オートモーティブコ

究所要素技術研究室．油圧ポンプ

ンポーネンツ事業本部技術統轄部

ならびにパワーステアリングの研開発センター開発実験室．油圧ポ

究開発に従事．

ンプの開発に従事．

― 22 ―

カヤバ技報第64号

2022―４

技術論文

粒状体ダンパの研究
Research on Particle Assemblage Damper
豊 内 敦 士TOYOUCHI Atsushi

要旨
ダンパは乗り物や建築物等に害を及ぼす振動を抑Abstract
Dampers are devices which suppress vibrations

制する装置であり，用途により様々な種類のものが存在する．しかし，それぞれに課題があり，その代表的な例として，オイルダンパでは液漏れの発生や減衰力の温度依存性がある．粒状体ダンパはオイル等の代わりに粒状体を用いて抵抗力を発生させ振動を抑えるものであり，これらの課題に対する解決案の １ つとして挙げられている．本研究では，簡素な構造でこれらの課題を解決できる可能性がある，粒状のエラストマ注）を用いた二室セパレート型片出し
粒状体ダンパの発生力特性および力の生成要因を明らかにするための調査，考察を行った．
本研究で用いるダンパはシリンダ内の粒子室をピストンで二室に仕切っており，このダンパの片室に粒子を充填した場合では，発生力はヒステリシスを持つ漸硬型の特性を有し，法線方向の弾性力と接線方向の摩擦力が大きく影響を及ぼすことがわかった．

that cause harm to vehicles, buildings, and thelike. There are various types of dampers, depending upon the application. However, each type of
damper comes with its own problems. Typical examples of such problems are that in the case of oil
dampers, liquid leakage may occur, and the damping force may be dependent on temperature. Particle dampers suppress vibrations by generating
resistance force through the use of particles inplace of oil or the like. These dampers can be exemplified as a possible solution to the abovementioned problems. In this study, an investigationand examination were carried out in order to clarify the generative force characteristics and force

この時の弾性力は粒子が圧縮されることで生じる圧
縮反発力が主体的であり，摩擦力はシリンダと粒子間の滑り摩擦により生じている．また，特に充填率や材質に影響するヤング率が最大発生力，ヒステリ
シスに与える影響が大きいことがわかった．
両室に粒子を充填した場合では，片室充填と異なる点として，摩擦力はシリンダおよびロッドと粒子との滑り摩擦により生じており，ロッドの摩擦により，発生力の波形が原点に対して非対称になってい
ることがわかった．

generation factors of a separated dual chamber
single rod-type particle damper which employs aparticulate elastomer＊. This type of damper holds
the possibility of solving these problems by meansof a simple structure.
With regard to the damper used in this study, aparticle chamber within the cylinder was divided
in two by a piston. It was found that when one
chamber of the damper was filled with particles,
the generative force had the characteristic of being gradually hardening with hysteresis, withgreat influence exerted by elastic force in the normal direction and frictional force in the tangential

また，これらは個別要素法による発生力と粒子挙動のシミュレーションおよび実験にて検証しており， direction. The elastic force in this case was mainly
accounted for by repulsion force under compresシミュレーション結果は実験結果と定性的および定
sion generated by the compression of the particles,
量的に良く一致し，シミュレーションは実験で生じ
and the frictional force was generated by slidingている現象を良く再現できていることを確認した．
注）エラストマは弾性を持つ高分子の総称である．

friction between the cylinder and the particles.
― 23 ―

粒状体ダンパの研究

Furthermore, it was found that in particular, thepacking fraction and Young’s modulus, which affects the material, exerted a large effect on the
maximum generative force and the hysteresis.
When both chambers were filled with particles,
contrary to the findings of single-chamber filling,
it was found that the frictional force was generated by the sliding friction between the cylinder androd and the particles, whereby, due to the frictionof the rod, a waveform of the generative force wasasymmetrical with respect to the origin.
These results were demonstrated by means of１

simulations of generative force and particle behavior using the distinct element method, as well as
by experiments. The simulation results and theexperimental results were in good agreement with
one another both qualitatively and quantitatively,
and it was confirmed that the simulations wereable to reliably reproduce the phenomena which
occurred in the experiments.
＊“Elastomer” is a generic term for a polymer having elasticity. Rubber and the like correspond to
this term.

緒言

２

片室に粒子を充填した場合の発生力特性

粒状体ダンパはオイルダンパ等の流体の代わりに
2. 1 ダンパ構造
鋼球やエラストマの球をダンパ内に充填したもので，シミュレーションおよび実験で使用するダンパのピストンによりこれらの粒子を流動させることで抵抗力を得るものである（1，2）．既存のオイルダンパは
液漏れの発生や減衰力の温度依存性等の課題がある
が，粒状体ダンパはこれらの課題の解決案の １ つである．粒状体ダンパでは，ダンパ摺動部より粒子径の大きい粒子を使用すれば漏れは発生せず，エラス
トマ球（以下，エラストマ粒子とする）を使用した
場合も，耐熱性やガラス転移温度の低い耐寒性の良い材料を使用すれば，発生力の温度による変化を小さくすることできる．
本研究では，エラストマ粒子を使用し，シリンダ
内をピストンで二室に仕切った二室セパレート型片出し粒状体ダンパについて，片室にのみ粒子を充填

概略構造を図 １ に示す．図 １ より，ダンパ内部はピストンによって二室に分けられており，ロッドが無い側の部屋にのみ球形の粒子が充填されている．ピ
ストン外径部とシリンダ内径部の隙間は非常に小さくなっており，各部屋間を粒子が移動することはな
い．摺動部の摩擦力は本ダンパの発生力と比較して非常に小さい値であるため，無視できるものとしている．また，以下のダンパの変位は図 １ のz軸方向の移動を指す．

した場合と両室に粒子を充填した場合の発生力特性
および力の生成要因を明らかにするための調査を行った．粒子の材質は，粒子の弾性変形を利用し，粒子の充填率を高めることで大きな発生力を得ることを狙いとし，エラストマにしている．調査としては，個別要素法を基本とした理論の構築および発生
力と粒子挙動のシミュレーションを行い，実機での実験結果と比較することで，発生力特性および力の生成要因の明確化と構築した理論の妥当性の検証を行った．
なお，ダンパという言葉から，流体の圧力損失や粘性抵抗による減衰力が作用することで振動を抑制するものとイメージされるかも知れないが，本ダンパで発生する力は弾性力と粘性力を併せ持つ力である．そのため，本ダンパで生じる力は減衰力ではなく発生力と呼ぶこととする．

図 １ ダンパ構造
１ ．シリンダ， ２ ．エンドカバー， ３ ．ベアリング，
４ ．ロッド， ５ ．ピストン， ６ ．エラストマ粒子，単位：㎜

2. 2

シミュレーション・実験

2. 2. 1 個別要素法
シミュレーションでは，粒子の挙動や発生力の特性および構成成分を明らかにするため，個別要素法（Distinct Element method，以下DEM）を使用した．
DEMは，粒子間の接触を考慮し，各時刻において粒子の並進と回転に対する運動方程式を逐次計算することにより，粒子の挙動を計算する手法である．
2. 2. 2 基礎方程式

DEMでは，個々の粒子に対して接触力を考慮し，― 24 ―

カヤバ技報第64号

2022―４式⑴で表される運動方程式と式⑵で表される角運動方程式を解くことにより，粒子の速度や位置を求めることができる．
imd 2r i

⑴

＝Fi
dt 2
dΩi
＝Ti
Ii
dt

⑵

図３

法線方向の力，接線方向の力のイメージ図

ここで，式中のiは粒子番号，tは時刻，miは粒子質量， 式中のKn，Ktは法線方向および接線方向の弾性係数，
riは粒子の位置ベクトル，Fiは接触力の総和ベクトル， Cn，Ctは法線方向および接線方向の粘性係数，δnはIiは慣性モーメント，Ωiは粒子の角速度ベクトル，
接触点に対する法線方向の変位量，δtは粒子iの粒子
Tiは粒子に作用するトルクの総和である．また，Fijに対する接触点における接線方向の変位ベクトル，niは接触点に対して粒子iから粒子jに向かう法線方とTiおよびIiついては以下の式⑶から⑸で表される．
Fi＝Fcn＋Fct＋mi g

⑶

Ti＝ri×Fct

⑷

8
ρπr 5
15

⑸

Ii＝

向の単位ベクトル，Vijは粒子iの粒子jに対する相対速度ベクトル，vi，vjは粒子i，jの速度ベクトル，Vfij
は接触点における粒子iの粒子jに対する接線方向相
対速度ベクトルである．Vij，Vfij，δtは式⑻から⑽で表される．

式中の接触点における法線方向を添字n，接線方向を添字tで表しており，Fcn，Fctは法線方向および接線方向の接触力となっている．また，miは粒子質量，gは重力加速度，ρは粒子密度，rは粒子半径である．
接触力はCundallとStrack（3）によって考案された，
図 ２ のスプリング，ダッシュポット，摩擦スライダーの要素で構成されるモデルを用いており，式⑹，⑺で表される．また，図 ３ は法線方向に加わる力と接線方向に加わる力のイメージ図である．

（

）

1.5
Fcn＝ －Knδn －CnVij・ni ni⑻

Vfij＝Vij－（Vij・ni）ni＋2a（ωi－ωj）×ni

⑼δt＝Δt－Vfij⑽

ここで，式中のaは粒子半径，ωi，ωjは粒子i，jの角
速度ベクトルである．また，法線方向の弾性係数については，Hertz の接触理論を用いた式⑾から⒁で表される．

Knij＝⑹

Fct＝－Ktδt－CtVfij

Vij＝νi－νj

⑺

接触モデル

（

） aδ

4
1
3π δi＋δw

1－vi2

δw＝

図２

aδn

Kniw＝

δi＝

⒜

（ ）2

4 1
3π 2δi

Eiπ
1－vw2
Ewπ

⑾

n

⑿

⒀

⒁

⒝
⒜

法線方向，⒝接線方向

式中の添字wは壁面に関する量であることを表す．
Knijは粒子同士の接触時の弾性係数Kn，Kniwは粒子と壁面が接触する際の弾性係数Knで，Ei，Ewは粒子お― 25 ―

粒状体ダンパの研究

よび壁面の縦弾性係数，νi，νjは粒子および壁面のポワソン比である．接線方向の弾性係数については，
接触点でのすべりがないと仮定し，Mindlin（4）の理論に基づいた式⒂，⒃で表される．

Ktij＝

Vf ij㉔|Vf ij|

2 2a Gi 0.5
δn
2－νi

⒂

ただし，tiは粒子のVfij方向の単位ベクトルであり，
式㉔で表される．また，μfは粒子の摩擦係数である．
以上から，解析モデルは，法線方向は弾性力と粘8 a Gi 0.5δ2－νj n⒃

性力が考慮され，接線方向はそれに加え摩擦力が考慮されたモデルとなっている．また，本解析での変位，速度，角速度の時間進行には， ２ 次精度のアダ

Ktiw＝

式中のKtijは粒子同士の接触時の弾性係数，Ktiwは粒子と壁面が接触する際の弾性係数である．Giは粒子の横弾性係数で，式⒄で表される．
Gi＝

ti＝

Ei

（1＋vi）
2

ムス・バッシュフォース法を用いた．
2. 2. 3 シミュレーション・実験条件
実験装置の概略を図 ４ ，シミュレーション条件を
表 １ ，実験条件を表 ２ ，実験に用いた粒子を写真 １
に示す．

⒄

表１

シミュレーション条件
シリコンゴムまた，Cn，Ctについては式⒅，⒆で表される．
粒子材質

 n＝α mi Kn δn0.25
C⒅（モメンティブ・パフォー
マンス・マテリアルズ㈱製，
TSE3466），
ニトリルゴム（イナバゴム㈱製，
NBR）C t＝α mi Kt δct0.25


α＝2.2

2
ln
（e）
2
ln（e）＋π⒆⒇αは粘性力の大きさを決定する無次元定数であり，式⒇で表される．式⒇のeは粒子の反発係数である．
摩擦力については，接触粒子表面での接線方向相対速度ベクトルが ０ より大きい場合，または接線方向の接触力が摩擦力より大きい場合に接触粒子表面で滑りが発生したとみなし，以下の式㉑から㉓で表している．
｜Vfij｜＝ ０ の場合，Fct≦μf｜Fcn｜の時，
Fct＝Fct

㉑

また，Fct＞μf｜Fcn｜の時，Fct＝－μf｜Fcn｜ti

㉒｜Vfij｜＞ ０ の場合，
Fct＝－μf｜Fcn｜ti

㉓― 26 ―

粒子径［㎜］

３，５

充填率［－］

0.60，0.70

粒子数1,339，1,562

ストローク量［㎜］10加振周波数［㎐］１，５

時間刻み［s］

5.0×10－9

加振波形

Sin波

粒子密度［㎏/㎥］

1.10×103

粒子ポアソン比vi0.5

摩擦係数μf（壁面－粒子）
摩擦係数μf（粒子－粒子）ヤング率Ew［GPa］
（壁面）

0.5
0.5
210

ヤング率Ei［MPa］（粒子）

4.08（TSE3466），
17.6 （NBR）

粘性係数α0.5311

カヤバ技報
表２

第64号

実験条件

粒子材質

シリコンゴム（TSE3466），
ニトリルゴム（NBR）

ヤング率Ei［MPa］（粒子）

4.08（TSE3466），
17.6（NBR）

粒子径［㎜］

３，５

充填率［－］

0.60，0.70

ストローク量［㎜］10加振周波数［㎐］１，５2022―４2. 2. 4 発生力の算出方法
片室充填でのシミュレーションでは，図 ５ のように，ピストンが粒子を圧縮した時にシリンダ底面に伝わるz軸方向の圧縮力と，粒子とシリンダ壁面との間のz軸方向の摩擦力の合計値を発生力としている．
この時，発生力の法線方向成分の力は粒子の圧縮変形により生じる粘弾性によるものであり，接線方向成分の力は粒子のせん断変形による粘弾性と，シリンダ壁面と粒子間での滑り摩擦によるものとなる．

⒜

図 ４ 実験装置
１ ．コントローラ， ２ ．モータ， ３ ．レーザ変位計，
４ ．ロッド， ５ ．ダンパ， ６ ．ロードセル，
７ ．動ひずみアンプ， ８ ．オシロスコープ，
９ ．変位計アンプユニット⒝
図 ５ z軸方向に生じる発生力⒜ 正の変位，⒝ 負の変位⒜⒝

2. 2. 5⒞

発生力および法線・接線方向力

シミュレーション結果として，図 ６ に基準条件での発生力および発生力の法線方向成分（以降，法線方向力），接線方向成分（以降，接線方向力）－変位曲線，図 ７ に同条件での速度曲線を示す．以降，

写真 １ 使用粒子⒜ シリコンゴム，粒子径 ３ ㎜，⒝ シリコンゴム，粒子径 ５ ㎜，
⒞ NBR，粒子径 ３ ㎜

表 １ の摩擦係数は，一般的なゴム－ゴムの摩擦係数の値である0.5を採用した（5）．表 １ ，２ で複数パラメータが存在する条件については，赤字で示しているものを基準条件としている．また，条件中の充填率については，粒子室内に存在する粒子の割合であり，全粒子の体積を粒子室の体積で割ったものとなっている．

データは １ 周期分をプロットし，変位はピストン変位，波形の時間進行は変位曲線では時計回り，速度曲線では反時計回りとなっている．
図 ６ から，発生力は粒子を圧縮する向きに変位が進む（以下，圧縮過程とする）につれて大きくなる
漸硬型の特性を示しており，ピストンが粒子の圧縮と逆の向きに変位が進む（以下，戻り過程とする）
際は，発生力にヒステリシスが生じているのがわか
る．漸硬型の特性を示すのは，粒子の圧縮により生― 27 ―

粒状体ダンパの研究

じる弾性反発力の影響が考えられ，ヒステリシスが生じる原因としては，エラストマ粒子の変形による粘性や，粒子間および粒子壁面間の摩擦による影響が考えられる．
続いて法線方向力と接線方向力について考察する．
法線方向力は主に粒子が圧縮されるときに生成される抵抗力が影響し，接線方向力は粒子間および粒子壁面間で生成されるせん断力と，粒子が移動する際に発生する粒子間および粒子壁面間の抵抗力が影響する．
図 ６ から，圧縮過程では法線方向力と接線方向力
は漸硬型の特性となっている．また，法線方向力は

図７

発生力・法線・接線方向力－速度曲線

接線方向力より最大値は大きいがヒステリシスは小さくなっている．この時，図 ７ で法線方向力が概ね

2. 2. 6 法線・接線方向の弾性力・粘性力
前項で示した，法線方向力は弾性力が主体であり，速度 ０ m/sで最大となっていることから，法線方向の粒子の圧縮変形による粘性成分の影響が非常に小さいため，漸硬型でヒステリシスが小さくなったと考えられる．これは，法線方向力は粒子の圧縮によ

接線方向力は摩擦力が主体である，という考察を検証するため，それぞれの力を弾性力と粘性力に分けて検証する．図 ８ は法線方向力を弾性力，粘性力に分離した曲線，図 ９ は図 ８ の粘性力を拡大した曲線，

る弾性力が主体であると言い換えることができる．
接線方向力も漸硬型だが，ヒステリシスが大きく，戻り過程では負の値となり，変位の進行と共に力は小さくなっている．ヒステリシスに影響を与える粘性成分は速度に依存するが，図 ７ から速度 ０ m/s付
近で力が最大となっているため，接線方向力は粘性の影響が小さいと考えられる．また，力が圧縮過程の開始点である変位－ ５ ㎜で ０ Nに収束していることから，接線方向力は法線方向力が垂直抗力として影響する摩擦力が主体となっており，摩擦力は変位の向きで正負の符号が切り替わるため，戻り過程では負の値となり，ヒステリシスが大きくなっていると考えられる．ここで生じる摩擦力は，粒子とシリンダ壁面との間で生じる滑りによる摩擦力である．

図10は接線方向力を弾性力，粘性力に分離した曲線である．
図 ８ から，法線方向力は弾性力と概ね一致しているため，粒子の圧縮変形による弾性反発力が支配的であるとことがわかる．ただし，粘性力の値は ０ ではなく，図 ９ のように拡大すると微小だが力が発生していることがわかる．また，図10から，接線方向
力では粒子とシリンダ壁面との間で粒子のせん断変形による弾性力と粘性力は生じておらず，粒子とシリンダ壁面間の摩擦力のみで構成されており，常に滑りが生じていることがわかる．
以上より，発生力には粒子の圧縮変形により生じる法線方向の弾性力と，粒子とシリンダ壁面間との接線方向の摩擦力が大きく影響していることがわ
かった．

図６

発生力・法線・接線方向力－変位曲線

図８― 28 ―

法線方向力・弾性力・粘性力－変位曲線

カヤバ技報第64号

2022―４

力や粒子が壁面に押し付けられる力が小さくなり，摩擦力も小さくなる．このとき，シリンダ底面に加わる力は，粒子の圧縮反発力と摩擦力を足したものであり，摩擦力は圧縮過程と戻り過程では正負の符号が反転するため，圧縮過程と戻り過程では同変位において発生力に差が生じることとなる．以上から，力の伝達の遅れと摩擦力は発生力がヒステリシスを持つ原因の一つであることがわかる．

図９

法線方向粘性力－変位曲線拡大⒜

図10

接線方向力・弾性力・粘性力－変位曲線⒝

2. 2. 7 粒子の圧縮力分布
発生力には法線方向の弾性力が大きな影響を与えるため，基準条件でのダンパ内の各粒子に働く圧縮力 の 影 響 を 確 認 し た． 図11の⒜ か ら⒟ は 図 １ のA-A断面から見たダンパ内のピストンおよび粒子の位置と，粒子の圧縮力の分布であり，図中の粒子に加わる圧縮力は法線方向の弾性力である．
図11⒜から，圧縮過程ではピストン周辺に圧縮力⒞の大きい粒子が多く，粒子の圧縮によってピストンに加わる反発力が強くなることがわかる．ただし，シリンダ底側は圧縮力の小さい粒子が多いため，ピストン側の粒子の圧縮力はシリンダの底側に十分に伝達されていないと考えられる．また，図11⒞から，戻り過程ではピストン周辺に圧縮力の小さい粒子が多く，粒子からピストンへの反発力が小さくなる．
ただし，シリンダ底面側は圧縮力の高い粒子が多い⒟
ため，シリンダ底面側の粒子の圧縮力はピストンに
図11 圧縮力分布
十分に伝達されていないと考えられる．これらから， ⒜ 圧縮過程，z＝ ０ ，ピストンの強制加振に対して粒子の変形による力の⒝ z＝ ５ ，⒞ 戻り過程，z＝ ０ ，伝達に遅れが生じていると考えられる．
圧縮過程では粒子間の圧縮力および粒子をシリン
ダ壁面に押し付ける力，これらの力が垂直抗力として作用する摩擦力が増加し，シリンダ底面に作用する力が増加する．一方，戻り過程では粒子間の圧縮

⒟

z＝－ ５

2. 2. 8 実験・シミュレーション結果比較
シミュレーションの妥当性の検証および条件を変更した場合の発生力の特性を確認するため，条件違― 29 ―

粒状体ダンパの研究

いでの実験および実験結果とシミュレーション結果の比較を行った．図12から図16に基準条件および基準条件から充填率，加振周波数，粒子材質，粒子径を変更した場合の発生力－変位曲線の実験結果とシ
ミュレーション結果を示す．粒子材質の条件では，粒子のヤング率のみ変更している．
図12から図16より，各条件でシミュレーション結
果は実験結果と定性的，定量的に良く一致しているのがわかる．また，発生力は充填率や加振周波数，
粒子材質，粒子径に関係なく，基準条件と同様に圧縮過程では漸硬型で，圧縮過程から戻り過程に切り替わると，ヒステリシスが生じているのがわかる．

図14 発
 生力－変位曲線 実験・シミュレーション比較
加振周波数変更（ ５ ㎐）

各条件での発生力の変化の度合いとしては，図12から図16より，充填率，材質に影響するヤング率により最大値やヒステリシスは大きく変化し，加振速度や粒子径では変化の度合いは小さいことがわかる．
加振速度の影響が小さい理由は，シミュレーション
結果より粘性力の影響が非常に小さいためである．
粒子径の影響が小さい理由としては，粒子径を大きくすると変位による粒子の変形量は大きくなるが，粒子数が減少しシリンダと粒子間の摩擦が小さくなるため，発生力の変化が小さくなったと考えられる．

図12 発
 生力－変位曲線 実験・シミュレーション比較
基準条件（充填率0.60，加振周波数 １ ㎐，
ヤング率4.08MPa，粒子径φ ３ ㎜）

図15 発
 生力－変位曲線 実験・シミュレーション比較
材質変更（ヤング率17.6MPa）

図16 発
 生力－変位曲線 実験・シミュレーション比較
粒子径変更（φ ５ ㎜）

各条件で発生力の特性が定性的に同じであることから，ダンパ内の粒子の挙動も概ね同じであると考えられる．以上より，シミュレーションは実験での現象を良く再現できていると言える．

３

両室に粒子を充填した場合の発生力特性

3. 1 ダンパ構造
シミュレーションおよび実験で使用するダンパの概略構造を図17に示す．第 ２ 章との違いは，ピストンによって分けられた二室の両室に粒子が充填され

図13 発
 生力－変位曲線 実験・シミュレーション比較
充填率変更（0.70）― 30 ―

カヤバ技報第64号

2022―４ていることのみである．また，両室に粒子を充填した場合では，ロッドが無い方の部屋をChamber A，

表４

ロッドがある方の部屋をChamber Bとしている．

図17 ダンパ構造
１ ．シリンダ， ２ ．エンドカバー， ３ ．ベアリング，
４ ．ロッド， ５ ．ピストン， ６ ．エラストマ粒子，
単位：㎜

実験条件

粒子材質

シリコンゴム（TSE3466）

ヤング率Ei［MPa］（粒子）

4.08（TSE3466）

粒子径［㎜］

３

充填率［－］

0.60

ストローク量［㎜］10加振周波数［㎐］１

3. 2. 2

発生力の算出方法

両室充填でのシミュレーションは，図18のように，ピストンが粒子を圧縮した時にシリンダ底面に伝わるz軸方向の圧縮力と，粒子とシリンダ壁面との間のz軸方向の摩擦力の合計値をシリンダ底面に加わ3. 2 シミュレーション・実験る力Dzとしている．また，図19のように，ピストンが粒子を圧縮した時にロッド端面に伝わるz軸方向
3. 2. 1 シミュレーション・実験条件の圧縮反力と，ロッド壁面と粒子とのz軸方向の摩シミュレーション条件を表 ３ ，実験条件を表 ４ に示す．シミュレーションに用いた手法や基礎方程式， 擦力の合計値をロッド端面に加わる力Rzとしている．
この時，DzとRzは力がつり合っている．
実験条件等は第 ２ 章と同様である．第 ２ 章で発生力の特性は概ね確認できているため，本章でのシミュ
レーションと実験は第 ２ 章での基準条件のみ行う．
表３

シミュレーション条件

粒子材質

シリコンゴム（TSE3466）

粒子径［㎜］

３

充填率［－］

0.60

粒子数

2533

ストローク量［㎜］10加振周波数［㎐］１

時間刻み［s］

5.0×10－9

加振波形

Sin波

粒子密度［㎏/㎥］

1.10×103

粒子ポアソン比vi0.5

摩擦係数μf（壁面－粒子）
摩擦係数μf（粒子－粒子）ヤング率Ew［GPa］
（壁面）

⒜

0.5
0.5

⒝
図18

210

ヤング率Ei［MPa］（粒子）

4.08（TSE3466）

粘性係数α0.5311― 31 ―

シリンダ底面に加えられるz軸方向の力⒜ 正の変位，⒝ 負の変位

粒状体ダンパの研究が考えられ，ヒステリシスが生じる原因はエラスト
マ粒子の変形による粘性や，粒子間および粒子壁面間の摩擦による影響が考えられる．また，波形が非線形になるのは，Chamber Bにはロッドがあり，
Chamber B側に変位が進むことでロッドと粒子の摩擦が大きくなっていくためと考えられる．
続いてシリンダ壁面に加わる力と残りの力を用いて発生力の特性を考察する．図20から，変位が各向きに進むとシリンダ壁面に加わる力と残りの力の両方が増加することがわかる．この時，シリンダ壁面⒜に加わる力は変位の向きの切り替わりから急激に力が上昇し，ある変位からは緩やかに力が上昇する漸硬型の特性となるのに対し，残りの力は常に漸硬型の特性を示す．このため，ヒステリシスはシリンダ
壁面に加わる力の影響が大きく，発生力の最大値はシリンダ壁面に加わる力と残りの力で同程度の影響
度合いとなっている．ここで，図18のように，ロッ
ドの無い側のシリンダ底面に加わる発生力は，ピストンが粒子を圧縮した際に受ける法線方向の圧縮力
およびロッド壁面と粒子との接線方向の摩擦力と，シリンダ壁面と粒子との接線方向の摩擦力から成ると考えられる．発生力の波形が原点に対して非対称であることについては，Chamber Bにあるロッドと粒子の接触力による影響と考えられるが，これについては発生力Rzの結果にて検証する．

⒝
図19

ロッド端面に加えられるz軸方向の力⒜ 正の変位，⒝ 負の変位発生力の法線方向成分の力は，粒子の圧縮変形により生じる粘弾性によるものであり，接線方向成分の力は粒子のせん断変形による粘弾性と，粒子とシリンダもしくはロッド壁面間での滑り摩擦によるものとなる．これにより，Dzは粒子とシリンダ壁面間の摩擦力，Rzは粒子とロッド壁面間の摩擦力を確認することができるようになっている．
3. 2. 3 発生力および発生力の分解

また，図21から，発生力および法線方向力，接線
方向力の最大値が速度 ０ m/sから少しずれていることがわかる．粘性の影響が無い場合，力－変位曲線
は速度 ０ m/sで最大となることや，式⑹と式⑺から速度の影響を受けるのは法線方向と接線方向の粘性のみであるため，粘性の影響で発生力の最大値が速度 ０ m/sから少しずれたと考えられる．

図18に示したように，シリンダの壁面に加わる力に着目し，シミュレーションを行った．シミュレー
ション結果として，図20に基準条件での変位に対する発生力DzおよびDzのシリンダ壁面に加わる接線方向の力と残りの力，図21に同条件での速度に対する力を示す．残りの力とは，Dzからシリンダ壁面に加わる接線方向の力を引いた力である．図20から，発生力は硬化型を示し，変位の向きが切り替わるとヒス テ リ シ ス を 有 す る こ と が わ か る． ま た， 主 にChamber B側の粒子が圧縮される負の変位で生じる最大発生力は，Chamber Aの粒子が主に圧縮される正の変位で生じる最大発生力よりも大きくなっており，発生力の波形は原点に対して非対称な形となっている．片室充填時と同様に，漸硬型の特性を示すのは粒子の圧縮により生じる弾性反発力の影響

図20 発
 生力Dz・シリンダ壁面に加わる力，残りの力－
変位曲線― 32 ―

カヤバ技報第64号

2022―４線方向の摩擦力が加わることにより生成される．また，図21から発生力およびシリンダ壁面に加わる力と残りの力は最大値が速度 ０ m/sからずれているため，それぞれがエラストマ粒子が持つ粘性の影響を受けていることがわかる．

図21 発
 生力Dz・シリンダ壁面に加わる力，残りの力－
速度曲線

次に，図19に示したように，ロッドの壁面に加わる力に着目し，シミュレーションを行った．図22に基準条件での変位に対する発生力RzおよびRzのロッド壁面に加わる接線方向の力と残りの力を示す．残りの力とは，Rzからロッド壁面に加わる接線方向の力を引いた力である．Dzと異なる点としては，図22のロッド壁面に加わる力は負の変位で漸硬型となり，正側に変位が進むとある変位までは上昇し，その後は概ね ０ Nになるまでなだらかに減少する．また，残りの力が発生力と概ね同じ特性で，変位量が負の領域で発生力とのずれが大きくなっている．ロッド
壁面に加わる力は負側の変位によるChamber Bの
粒子圧縮量の増加により，それが垂直抗力として作用するロッドと粒子間の摩擦力も大きくなっていく
ため漸硬型を示し，正側の変位ではChamber Bの
粒子圧縮量が減少していくため，ロッドと粒子間の摩擦力も小さくなっていくと考えられる．さらに，
このロッド壁面に加わる力の影響で発生力が原点に対して非対称になっていることがわかる．また，残りの力の漸硬型特性は粒子の圧縮反発力およびそれが垂直抗力として作用するシリンダと粒子間の摩擦力によるもので，ヒステリシスはシリンダと粒子間の摩擦力によるものと考えられる．
ここで，図20のシリンダ壁面に加わる力と図22のロッド壁面に加わる力を比較すると，ロッド壁面に加わる力の方が小さいことがわかる．これは，シリンダの内径よりロッドの外径の方が小さい，すなわ
ちロッド外周部の表面積が小さいため，ロッドが粒子から受ける摩擦の影響はシリンダが受ける影響よりも小さくなるためであると考えられる．
以上より，DzとRzに関する考察をまとめると，発生力はChamber Aでは主にピストンが粒子を圧縮した際に生じる法線方向の反発力およびシリンダと粒 子 間 で 生 じ る 接 線 方 向 の 摩 擦 力 か ら 成 り，Chamber Bではさらにロッドと粒子間で生じる接図22 発
 生力Rz・ロッド壁面に加わる力，残りの力－変位曲線

3. 2. 4

発生力のシリンダもしくはロッド壁面に加わる力と残りの力の弾性力・粘性力
前項で示した，粘性の影響等を検証するため，発生力のシリンダもしくはロッド壁面に加わる力と残りの力を弾性力，粘性力に分離した．
図23はDzのシリンダ壁面に加わる力を弾性力と粘性力に分離した曲線，図24はDzの残りの力を弾性力と粘性力に分離した曲線，図25は図24の粘性力を拡大した曲線である．
図23から，シリンダ壁面に加わる力はシリンダと粒子間の摩擦力のみで構成されており，粒子のせん
断変形における弾性力と粘性力は生じないことがわ
かる．これにより，片室充填の接線方向の場合と同様に，接線方向ではシリンダと粒子間は常に滑りが生じていることがわかる．図24から，残りの力は弾性力が支配的で，弾性力は漸硬型でヒステリシスを有する特性であり，残りの力と弾性力は概ね一致す
ることがわかる．したがって，片室充填の法線方向力と同様に，残りの力は粒子の圧縮変形による弾性
反発力が支配的であり，粒子が変形する際に生じる粘性力の影響は非常に小さい．ここで，片室充填の法線方向力と異なり，弾性力がヒステリシスを有しているのは，ダンパの各部屋での全充填粒子による弾性係数が異なるためと，図18よりロッドと粒子間の摩擦力を含んでいるためである．そのため，正確には弾性力ではないが，ここでは弾性力と呼ぶことにする．また，粘性力の値は ０ ではなく，図25より
微小だが力が発生していることがわかる．

― 33 ―

粒状体ダンパの研究することがわかる．ここで，図19から，図27の弾性力は粒子を圧縮変形した際の弾性反発力と，シリン
ダと粒子間の摩擦力で構成されるため，正確には弾性力ではないが，シリンダ壁面に加わる力と残りの力の場合と同様に，ここでは弾性力と呼ぶことにする．この弾性力がヒステリシスを持つ理由としては，Dzと同様，ロッド有無の影響でそれぞれのChamberで異なる非線形の弾性係数を有することと，図19よ図23

発 生力Dzのシリンダ壁面に加わる力・弾性力・
粘性力－変位曲線

りシリンダと粒子間の摩擦力を含んでいるためである．図28より，粘性力はDzと同様に微小だが生じていることがわかる．
ここで，円柱状等のエラストマの塊を圧縮する場
合の反発力特性と本ダンパの発生力特性の違いを考察する．円柱状のエラストマは，圧縮すると発生力は変位に依存しヒステリシスを有する粘弾性特性を示すものが多い．これに対し，本ダンパではシリン
ダやロッドの壁面と粒子との摩擦が生じ，発生力に大きな影響を与える．これにより，同体積のエラス
トマの塊を圧縮した場合の特性と比較すると，本ダンパの発生力はヒステリシスが大きくなると考えられる．

図24 発生力Dzの残りの力・弾性力・粘性力－変位曲線

図26

図25

発 生力Rzのロッド壁面に加わる力・弾性力・粘性力－変位曲線

図24残りの力の粘性力－変位曲線拡大

図26にRzのロッド壁面に加わる力を弾性力と粘性力に分離した曲線，図27にRzの残りの力を弾性力と粘性力に分離した曲線，図28に図27の粘性力を拡大した曲線を示す．
図26から，ロッド壁面に加わる力もDzと同様，ロッドと粒子間の摩擦力のみで構成されており，粒子の変形による弾性力と粘性力は生じないことがわかる．
したがって，ロッドと粒子間は常に滑りが生じていることがわかる．図27から，Dzと同様，残りの力は弾性力が支配的で，弾性力は漸硬型でヒステリシス

図27 発生力Rzの残りの力・弾性力・粘性力－変位曲線を有する特性であり，残りの力と弾性力は概ね一致― 34 ―

カヤバ技報第64号

2022―４⒜

図28

図27残りの力の粘性力－変位曲線拡大

3. 2. 5 粒子の圧縮力分布
片室充填と同様，発生力Dzにはシリンダ壁面に加わる力以外の力，すなわち主に法線方向の弾性力が大きな影響を与えるため，ダンパ内の各粒子に働く圧縮力の影響を確認した．図29⒜から⒟は図17のA-A断面から見たダンパ内のピストンおよび粒子の位置と，粒子の圧縮力の分布であり，図中の粒子に加わる圧縮力は法線方向の弾性力である．
図29⒜ か ら， ピ ス ト ン が 正 側 に 変 位 す る と，
Chamber Aではピストン周辺で圧縮力の大きい粒子が多く，シリンダ底面側では圧縮力の小さい粒子が多いことがわかる．この時，Chamber B内ではピストン周辺で圧縮力の小さい粒子が多く，シリンダ底面側で圧縮力の大きい粒子が多い．これは，ピストンが正側に変位すると，Chamber Aの粒子がピストンに与える力が大きくなることを示しており，
この時，Chamber Bはピストンに加わる力が低下している．これは，図29⒞から反対の向きでも同様⒝の傾向であることがわかる．ただし，図29⒜と⒞を比較すると，図29⒞のChamber Bの方が図29⒜のChamber Aより圧縮力の大きい粒子が多く，図29⒞のChamber Aの方が図29⒜のChamber Bより圧⒟

縮力の小さい粒子が多い．このため，Chamber B側の負側に変位した時に粒子に働く圧縮力の影響の

⒞

⒜
⒝
⒞
⒟

図29 圧縮力分布
圧縮過程，z＝ ０ ，
z＝ ５ ，
戻り過程，z＝ ０ ，
z＝－ ５

方が大きいことがわかる．Chamber Bの内容積がロッドの体積分だけChamber Aより小さいため，
粒子の逃げ場がなく，粒子の圧縮がChamber Aよりも小さい変位で始まるためであると考えられる．
また，片室充填の場合と同様に，粒子の変形による力の伝達に遅れも確認できる．
3. 2. 6 実験・シミュレーション結果比較
シミュレーションの妥当性を検証するため，実験
および実験結果とシミュレーション結果の比較を行った．図30に発生力－変位曲線の実験結果とシ
ミュレーション結果を示す．
図30から，シミュレーション結果は実験結果と定

図30 発生力－変位曲線 実験・シミュレーション比較― 35 ―

粒状体ダンパの研究

性的，定量的に良く一致しているのがわかる．以上
より，片室充填と同様，シミュレーションは実験で今後の課題としては，本報では発生力の波形や粒子の圧縮力分布等による考察が主であるため，解析の現象を良く再現できていると言える．

での粒子の弾性係数の変化量や粒子変形量等を追い，解析に使用した計算式と結び付けて検証することで考察の精度を高める必要がある．また，製品適用を４

結言

本報では，エラストマ粒子を用いた二室セパレー
ト型片出し粒状体ダンパにて，片室および両室に粒検討する際には，ピストン径や粒子室長等のサイズによる発生力変化も把握し，他ダンパと比較した場
合のメリット，デメリットを明確にする必要がある．

子を充填した場合の発生力特性および力の生成要因を明らかにするため，調査，考察を行った．
片室に粒子を充填した場合では，発生力はヒステ

注） 本報は，名古屋工業大学2020年度博士学位論文『エラストマ粒子を用いた二室セパレート型片出し粒状体

リシスを持つ漸硬型の特性を有し，法線方向の弾性
力と接線方向の摩擦力の影響を大きく受ける．この時の弾性力は粒子が圧縮されることによって生じる

ダンパの生成力特性』を再編集したものである．

圧縮反発力が主体的であり，摩擦力はシリンダと粒子間での滑り摩擦によって生じる．また，充填率，
加振周波数，粒子材質に影響するヤング率および粒１ ）Y. Ido, K. Hayashi, Damping force of damper utilizing

子径を大きくすると，最大発生力，ヒステリシスが増加する．特に充填率とヤング率の影響が大きい．
両室に粒子を充填した場合では，片室充填と同様，
発生力はヒステリシスを持つ漸硬型の特性を有し，接線方向のシリンダおよびロッド壁面に加わる摩擦
力とそれ以外の力に含まれる弾性力の影響を受ける．
また，ロッド壁面に加わる摩擦力により，発生力の曲線は原点に対して非対称となっている．
片室および両室充填でのDEMによるシミュレー
ション結果は，実験結果と定性的および定量的に良く一致しており，シミュレーションは実験での現象を良く再現できている．
以上より，発生力特性および力の生成要因を明らかにすることができた．
著

参

文

献

a spherical particle assemblage, Proceedings of 15th
International Conference on Experimental Mechanics,
2012, Paper ref: 2714.
２ ）Y. Morishita, Y. Ido, K. Maekawa, A. Toyouchi, Basic
damping property of a double rod type damper
utilizing an elastomer particle assemblage, Advanced
Experimental Mechanics, Vol. 1, 2016, pp. 93-98.
３ ）P .A. Cundall, O.D.L. Strack, A discrete numericalmodel for granular assemblies, Géotechnique, Vol. 29
Issue 1, 1979, pp. 47-65.
４ ）R.D. Mindlin, Compliance of elastic bodies in contact,
Transaction of ASME, Series E, Journal of Applied
Mechanics, Vol. 16 1949, pp. 259-268.
５ ）The Japan Society of Mechanical Engineers, JSME

者 

豊内

考

敦士

2009年入社．オートモーティブコ
ンポーネンツ事業本部技術統轄部
開発センター製品開発室．
粒状体ダンパの研究開発に従事．

― 36 ―

Mechanical Engineers’ Handbook, Vol. 6, 1977, pp.
3-34, Maruzen Publishing Co., Ltd.

カヤバ技報第64号

2022―４

技術紹介

ピストンポンプ用ケース加工ラインの構築
伊

１

藤

祐

はじめに

介

２

ライン概要と課題

カヤバ相模工場で生産しているPPM注１）製品の中にピストンポンプ（図 １ ）があり，油圧ショベル用

2. 1 ケース加工ライン
ケ ー ス 加 工 ラ イ ン は マ シ ニ ン グ セ ン タ（以 下の部品である．このピストンポンプの構成部品の １
つとして，ポンプケース（写真 １ ）（以下ケース）があり，コア部品となっている．
昨今，市場での環境対策，省エネルギ要求が高まる中，ロードセンシング制御注２）を備えたピストン
ポンプの需要増加（図 ２ ）が見込まれており競争力のある製品づくりが求められている．その中でケー
ス加工は原価割合が最も大きいため，原価低減が必須となっている．新規ライン構築に合わせ従来解決が困難だった品質安定化による可動率向上，及びサ
イクルタイム（以下CT）短縮を行い，原価低減につながる生産ラインを構築した．

MC），バリ取り，荒洗浄，検査，高圧洗浄で構成されている（図 ３ ）．

注 １ ）ピストンポンプモータの略．
注 ２ ）ポンプ吐出流量を制御し必要流量だけを供給する
システム．

注3）

注 ３ ）加工完了品

図３

生産工程

2. 2 課題
MC工程は工程集約注4）であり各設備で完品となるが，加工完了後の測定を設備毎で実施するため，CTが長くなっていた．その際，寸法修正が必要であれば都度調整作業を行っているため，可動率が低下していた．また，ケースは重量ワーク（18kg）をクレーン搬送で行っているため，危険作業となり手扱い時間が掛かる要因となっていた．
注 ４ ）設備 １ 台で全ての加工を行うこと．

３
図１

ピストンポンプ

写真 １

ポンプケース

生産数1.4倍

目的

生産性を向上させ原価低減につながる生産ラインを構築する．

ベンチマーク４

目標

目標値を表 １ に示す．

図２

ピストンポンプ生産数予測― 37 ―

ピストンポンプ用ケース加工ラインの構築
表１

目標値

項目

目標値（従来比）

生産数

33％増加

可動率

６ ％UP

CT

27％短縮

要員

１ 名削減

外気温変化

変位

５

要件

①加工精度向上により人に頼らず品質を保証．
②加工高速化によりマシンタイム（以下MT）短縮．

図５

外気温による設備の変位③搬送のクレーンレス化により危険作業廃止．

６

実施内容

6. 1 機内計測による全数測定廃止
6. 1. 1 従来からの品質の問題点
ケースの重要部位である表裏 ２ 穴（写真 ２ ）の同軸度（図 ４ ）が安定せず，全数手動測定によるCTの増加，また寸法調整を実施しているため，可動率が低下し生産性が悪化していた．表裏の加工は加工
テーブルを180度回転して行うため，設備精度の影
響を受ける．これは外気温変化と連続加工時の発熱が加わり設備自体が変位を起こし加工位置が安定しないことが原因とわかった（図 ５ ， ６ ）．温度変化による設備の変位に追従するためには，温度センサ
や温調制御のシステムを追加する必要があり，更に高額な設備投資となってしまう．

図６

変位のイメージ

6. 1. 2 タッチセンサを用いた機内計測
高額な投資は原価上昇につながる．そこですでに設備に搭載しているタッチセンサを用いて変位量を計測し加工狙い値へ補正を掛けるプログラムを開発した（図 ７ ）．
①設備導入時の初期設定として，ジグに設置された穴位置を計測し基準値をつくる．
②量産時は加工前にジグの穴位置を計測し，基準値との差を加工の狙い値へ加算する．
量産時に設備が変位するとジグの穴位置が変化する．
つまり初期設定の基準値との差が設備の変位量である．
この計測により表裏同軸度の工程能力を満足する加工が可能となった．これにより，量産中の全数測

⒜

表

⒝
写真 ２

図４

内径

裏

定が廃止となりCTが短縮，寸法調整廃止による調整ロスも無くなり可動率が向上した．

図７

ケース表裏加工概要― 38 ―

プログラムフローと加工ジグ

カヤバ技報第64号

2022―４

6. 2 フライスの最適軌跡の考案によるMT短縮
フライス加工はケース加工で最も時間が掛かる工

6. 3 ジグ取付け性向上よる手扱い時間の短縮
横形MCのケース加工はイケールジグを使用する

程である（図 ８ ）．従来のフライスの加工軌跡は最短距離で移動させるが，フライス外周の50％を使い加工するため，ダウンカット，アップカットが混在ため，ワークを取付ける際は水平方向に取付け作業を行う（図11）．重量ワークを持ち上げるため，危険作業となる．また，クレーンを使用すると取付けし切削抵抗が一定とならずびびり易い（図 ９ ）．その対策として加工速度を落とすこととなり加工時間が延びていた．

の位置決めが難しいため，脱着時間が掛かり，目標の手扱い時間を満足できない．

対策としてケースの複雑形状に最適な軌跡を考案した（図10）．ダウンカットのみで削ることで切削抵抗の方向が一定となりびびりの発生を抑制することができた．これにより加工速度を ２ 倍に向上することができたため，MTを削減することができた．

図11

図８

工程毎の加工時間

従来のワーク取付け対策としてイケールジグへ重量ワークを持ち上げずに取付けできるジグを考案した（写真 ３ ）．
ワーク投入時は搬送台車からジグへワークをスラ
イドさせ，ジグの誘いで仮位置決めを行い，そのま
ま奥に押し込むとテーパピンにならい本位置決めができる（写真 ４ ）．ジグの取付けの作業性が向上したため，ワーク脱着時間が50％短縮，生産ライン全体の手扱い時間を20％短縮することができた．

写真 ３

ジグ概要

2方向に抵抗が発生しびびり易い

図９

フライス加工（変更前）

写真 ４
抵抗を一定にすることでびびりを抑制

図10

フライス加工（変更後）― 39 ―

ワーク取付け状態

ピストンポンプ用ケース加工ラインの構築

７

結果

８

まとめ

目標を達成した．結果を表 ２ に示す．

新たな計測方法を考案し従来困難であった加工精度の工程能力を満足し，危険作業を廃止した人に負表２荷を掛けない生産ラインを構築できた．
今後の新製品の原価低減に向けて本技術の展開を
図る．

結果

項目

実績（従来比）

生産数

36％増加

可動率

14.7％UP

CT

27％短縮

要員

１ 名削減

９

おわりに

本ラインの構築に御協力頂いた関係部署ならびに御指導御支援を頂いた方々へ，この場をお借りしてお礼を申し上げます．

著

者 

伊藤

祐介

2017年入社．ハイドロリックコン
ポーネンツ事業本部相模工場生産
技術部生産技術課．主にPPM製品のポンプ工程設計を担当．

― 40 ―

カヤバ技報第64号

2022―４

製品紹介

スノーモービルレース用ショックアブソーバの開発
田

１

中

信

はじめに

２

スノーモービルについて

KYBモーターサイクルサスペンション㈱（以下KMS）は，国内および海外のオートバイメーカに

2. 1 車両ラインナップ
スノーモービルメーカはユーザーが求める用途ご製品を設計・製造している．一方で，スノーモービ
ルや全地形対応車（以下ATV）といった特殊車両
向けのショックアブソーバ（以下SA）の設計・製造も行っており，中でも，BRP Inc.社注１およびBRP
Finland Oy.社注２とは30年以上にわたる取引がある．
かねてより大きな市場シェアをもつ両社のスノーモービルブランドSki-DooおよびLynx注３は，2020年には世界市場の半数を超えるシェアをもっており1），
KMSは両ブランドの上級グレード車両に使用される高性能SAを設計・製造している．
スノーモービルの進化はめざましく，SAにも最先端の技術が多く投入されてきた．そのいずれもがレースで先行開発された技術であり，現在量産されているスノーモービル用SAにはその至るところにレースからフィードバックされた技術をみることができる．

とに様々な車両を用意している．荷物の運搬などを目的としたSport/Utilityモデルのほか，ツーリング
用のTouringモデル，高速で圧雪路を駆け抜ける
Trailモデル，圧雪路に加えて非圧雪でも高い機動性をもつCrossoverモデル，非圧雪の雪山を駆け回ることに特化したDeep Snowモデルがある．それぞれのモデルには，さらに細かなグレードが設定されており，高度な吸収性・姿勢制御が求められる
Trail・Crossoverモデルの最上級グレードには当社
製のセミアクティブSA（KADS２））が採用されている．また，雪山での良好な車両の取り回し性が求められるDeep Snowモデルには軽量なSAが採用されている．SAに求められる特性を吸収性・姿勢制御と重量の ２ 軸で表すと，それぞれの用途に求められる特性は図 １ のようになる．

本稿では，近年スノーモービルレース用SAとして先行開発された後，量産化された技術を中心に紹介する．
注 １ ）Joseph-Armand Bombardier氏がカナダのケベック州ヴァルクールで世界初の雪上自動車を発明したことを起源とし，1942年にL’Auto-Neige Bombardier
Limité 社として設立．その後，1959年にSki-Dooブラン ド が 誕 生．2003年 にBombardierか ら 分 社 化 さ れ
BRPとなった．
注 ２ ） 北欧で唯一のスノーモービルメーカ．Nordtrac社
を前身とし，2005年にBRP Finlandへ社名変更を経て，
Lynxブランドを継続生産．現在も北欧で唯一のス

図１

用途によってSAに求められる特性

ノーモービルブランドである．
注 ３ ）Ski-DooおよびLynxはBRP社の商標です．

2. 2 サスペンション構造
スノーモービルがオートバイやATVと大きく異なる点として，タイヤではなく，スキーやトラック
で路面と接地していることが挙げられる（図 ２ ）．
― 41 ―

スノーモービルレース用ショックアブソーバの開発

図２

スノーモービルのサスペンション関連部品名称

スキーは，車体を雪上に浮かせながら，ハンドルの舵角と連動して車両の進行方向を決める役割をもち，ダブルウィッシュボーン形式のサスペンションに取付けられるのが一般的である．これは，大きなサスペンションストロークを確保しながら左右のス
キーの間隔を広く配置でき，高い操縦安定性が得られるためである．左右のスキーはそれぞれ独立した
サスペンションによって懸架されるため，フロント
ショックと呼ばれるSAが左右それぞれに装着される．
トラックは，広い接地面積を確保して車体を雪上に浮かせながらパドルで路面を掻いて前進させる役割をもつ．路面にトラックを押し付けながら追従させるレールの動きを制御するため，センターショッ
クやリヤショックと呼ばれるSAが装着される.
2. 3 SA構造

図３

 量アルミシリンダ単筒式ガスSA（左）とピギー
軽バック式ガスSA（右）上級グレードの車両には，より高度な吸収性・姿勢制御が求められるため，ベースバルブを備えた圧普及グレードの車両には，単筒の鉄またはアルミ製シリンダにガスを封入したショックアブソーバー

側減衰力調整機構（コンプレッションアジャスタ）
付きのホース別タンク式ガスSA（後述）やピギー（以下，ガスSA）が使用される．調整機能としては，
スプリングのプリロードアジャスタに加えて，伸側減衰力調整機構（リバウンドアジャスタ）を備えるものもある（図 ３ ）．

バック式SA（図 ３ ，４ ）が使用される．
どのグレードに使用されるSAも，スノーモービ
ル特有の使用環境に対応するため，専用に開発された部品を使用している．以下に一例を紹介する．

図４

ピギーバック式ガスSAの部品名称― 42 ―

カヤバ技報第64号

2022―４・アイススクレーパ：
シール部に内蔵することで，ロッド表面に付着した氷（図 ５ ）を掻き落とす・オイル：
専用の配合として氷点下での流動性を確保
・低温対応シール：
氷点下でも密封性が維持できる材質に変更
図６

図７

Ski-Doo MXZx 600RS注４

Lynx Rave 600RS注４

注 ４ ）MXZx，Raveおよび600RSはBRP社の商標です．

図５

３

SAに氷が付着した様子

スノーモービルレースの種類

スノーモービルを使ったレースにも，自動車やオートバイ同様に様々なカテゴリーが存在する．主なレースのカテゴリーについて説明する．
3. 1 スノークロス
オートバイのモトクロス競技をベースに発展したレースで，ジャンプやコーナー，バンクを人工的に作った周回コースを混走して順位を争う．
現在，スノークロスは北米および北欧の各地でシリーズ戦が開催されている．北米のコースはジャンプが連続しておりコーナーもタイトなため，加速・

当社はスノークロス用にファクトリーショックと呼ばれる先行開発品をBRP社へ供給しており，BRP
社のレース活動に帯同し現地でのテクニカルサポー
トを通してSAの開発を行っている．
3. 2 ヒルクライム
スキー場の斜面を駆け上がり，タイムを競う．車両
は，Deep Snowモデルをベースに改造した車両が用いられ，Jackson Holeで毎年世界選手権が行われる．
3. 3 クロスカントリー
Crossoverモデルを使用し，決められた目的地に向けて長距離を走りタイムを競う．アラスカで ７ 日間にわたり4,000㎞以上を走破するIron Dogレースでは，雪のない路面や凍った川などを渡ることもある．

減速が多い傾向にある．一方，北欧のコースは自然
3. 4 その他の地形を活かしたコースが多くコース幅も広いため，凍ったオーバルトラックを周回しながら順位を争
平均速度が高い傾向にある．北米の五大湖周辺で開うオーバルや，直線でのタイムを競うドラッグレー催されるシリーズ戦のISOC Snocrossには北米だけ
ス，水上で順位を競うウォータークロスなどがある．
でなく北欧からも有力選手が参戦しており，世界最高峰のレースライダーが，年間 ８ 会場，計17戦のレー４スでチャンピオンの座を争う.
Ski-Doo/Lynxはそれぞれスノークロス専用の車

スノークロス用SA開発

スノークロス用SAに求められる主な機能につい両をレースライダー向けに販売している（図 ６ ，７ ）． て，以下説明する．
いずれも，Trailモデルをベースに開発されており， 4. 1 フロントショック
高速コーナリング中に車体のロールを抑えながら
排気量600ccの ２ ストロークエンジンを搭載し，サスペンションもスノークロスに特化した専用のリンク機構を採用した車両（以下，これらの車両を総称
して600RSと呼ぶ）である．

スキーを接地させるため，フロントショックは低速作動時から大きな減衰力を発生させる必要がある．
また，近年大きくなっているギャップやジャンプに対応するため，より長いストロークが必要とされる．

― 43 ―

スノーモービルレース用ショックアブソーバの開発

4. 2 センター・リヤショック
リヤサスペンション内に取り付けられたセン
ター・リヤショックは，激しい路面の起伏変化にレールを適切に追従させながら車体の姿勢を保つように制御している．車両前方にあるセンターショックは，
常用域の減衰力を小さく抑えしなやかにストロークさせることで，レールを起伏変化に追従させやすくする必要がある．しかし，ジャンプ着地時には衝撃を吸収する役割も果たすため，高速作動時により大きな減衰力を発生するプログレッシブな特性が必要とされる．リヤショックは，フロントショックと同様の特性として車体のピッチングを制御することで，急激な加速や減速時の姿勢変化を抑えている．また，ジャンプ着地時の衝撃を吸収するため，他のSAよりも大きな減衰力と長いストロークが必要とされることから，SA自体の剛性確保も重要となる．
4. 3 アジャスタ
スノークロスでは，昼間に行われる予選レースか2004年頃，タンク部を一体にしたピギーバック式

ら夜に行われる決勝レースまで複数のレースに出走する必要があり，天候によってコース状況も刻々と変化する．あらゆる状況に素早く適応するため，
SAには数多くのアジャスタが必要とされる．
4. 4 600RS用SA開発の歴史
4. 4. 1 2000年初頭の開発
2000年代以前は，軽量な単筒アルミシリンダガス
SAが使用されていたが，コース状況に合わせて伸側減衰力が調整できるリバウンドアジャスタを搭載するにとどまっていた．しかし，2000年以降に過激化するコースレイアウトに対応するため，ライダーの乗車姿勢は車両後方に座る姿勢から車両中央に立つ姿勢へと変化していった．これに対応した新たなシャシーやフロントサスペンションが開発される中，より大きな減衰力が得られるホース別タンクガス

ガスSAが開発されると，後にすべてのSAに採用された．また，さらなる吸収性向上のためピストンを36㎜から40㎜に大径化したほか，高強度・高剛性化のためにピストンロッドも大径化された．これら
レース活動を通じて開発された技術は，後の量産モデル向けSAに展開され，現在も使用されている．
4. 4. 2 近年のアイテム開発
従来，スノークロスの最高峰クラスに使用するレース車両は，エンジンの出力を上げるなど大幅な改造が許されていた．しかし，2018年のレギュレー
ション変更により車両の改造範囲が制限されたことで，ベース車両の開発に一層力が注がれることになった．中でも，サスペンションの性能向上が重要課題とされ，リンク機構・構造の見直しやSAの性能向上などといった開発が積極的に行われた．そのSAを開発し，衝撃吸収性を高めた（図 ８ ，９ ）．

結果，サスペンション周辺部品は年々変更されており，600RSに使用されるSAも2018年以降毎年改良が加えられてきた．

図９

ホース別タンク式ガスSAフロントショック（コンプレッションアジャスタ付き）

スノークロス用ファクトリーショックで先行開発されたアイテムのうち，600RSに採用されたものについて以下に紹介する．
①センター・リヤショックのピストン大径化
前述のレギュレーション変更を機に，当時の課題であったリヤサスペンションの衝撃吸収性向上のため，2013年頃より開発されていた大径ピストンの評価が本格化した．大径ピストンを使用したセンター・
リヤショックをレースに投入したところ，大きな

図８

2006年のレース用車両

ジャンプでも着地時の衝撃が軽減できたため，ライダーから高評価が得られた．600RSには，2018年モ
デルからセンターショックに，2019年モデルからは― 44 ―

カヤバ技報第64号

2022―４

リヤショックにそれぞれ採用された．
②スノークロス用インテグラルアジャスタ
タイトなレーススケジュールの中でライダーが要求する特性にSAを微調整出来るよう，モトクロスのレースで使用されているインテグラルアジャスタを投入した．インテグラルアジャスタの特徴として，
通常は分解を伴う作業が必要となる伸高速減衰力の調整を，外部から素早く調整できることが挙げられる（図10）．レースに投入しながら，スノークロス
用にチェックバルブの特性を最適化することで，ライダーから要望が多かったジャンプ着地後の車両姿
勢の制御を容易に調整できるようになった．従来のアジャスタに対してより自在に調整できるようになったことが評価され，2020年モデルの600RSより
全てのSAへ一斉に採用された．
③フロントショックのピストン大径化
前述の通り，センター・リヤショックともに採用された大径ピストンにより高評価が得られていたことから，フロントショックにも大径ピストンを採用してほしいとの要求が生まれた．しかし，フロント
ショックは限られた車体スペースに配置する必要があったため，各部品の形状を再検討する必要があった．新たに開発された新形状のガイドシリンダやベ
アリングは，2018-2019シーズンよりレースに投入され（図11），特にジャンプ着地時の衝撃吸収性が大幅に向上した．その結果，レース中のライダーへの負担が軽減され，大きなアドバンテージを築くことができ，高評価が得られた．その後も信頼性を高めるべく開発を継続した結果，2021年モデルより全ての600RSに採用されたほか，LynxのTrailモデルの量産最上級グレード（図12）にも採用された．

図11

2018-2019シーズンに投入された新型大径ピスト
ンフロントショック

図12

 径ピストンフロントショックを初採用した量大
産Trailモデル

4. 4. 3 現在の開発
北米および北欧で開幕した2021-2022シーズンもスノークロスのサポートを通して，開発を継続している．今季のファクトリーショックにも，次世代レー
ス用SAへの採用が期待されるアイテムを複数投入しており，その効果が確認できている．

５
図10

 ンテグラルアジャスタの伸高速減衰力調整機
イ
構の模式図

主な成績 他

2020-2021シーズン#200 Elias Ishoel選手
ISOC Proクラス ３ 年連続チャンピオン獲得（図13）
FIM World Championship Race １ 優勝
（総合 ６ 位）― 45 ―

スノーモービルレース用ショックアブソーバの開発

６

おわりに

開発にあたりご協力をいただきましたBRP社，
BRP Finland社のレースエンジニア，および20年以上に渡りレースに帯同し当社SAのテクニカルサ
ポートを担当していただいているテクニシャンにこの場を借りて感謝を申し上げます．
最後に，これまでレース用SAの開発および量産化に携わり，今日の礎を築いていただいた先輩方に敬意を表すとともに，ご協力いただきました社内関係部門の皆様に厚く御礼申し上げます．今後も，ユーザーにとってより魅力的な製品を開発し，当社の技術力を世間にアピールしていく所存です．
図13

３ 年連続チャンピオンを獲得したElias Ishoel選
手と現地テクニカルサポート担当のTim氏（左）とGilles氏（右）

参

考

文

献

１ ）Power Sports Business, 2020 Market Data Book, p. 61
Worldwide Snowmobile Market Share２ ）植村，小島，菅原：二輪車用電子制御サスペンションシ
ステム“KADS”の開発，KYB技報 第63号．
（2021年10月）

著

者 

田中

信

2015年入社．KYBモーターサイク
ルサスペンション㈱技術部第二設計室第 ２ 係．モトクロスレース用SAの設計・開発に従事 した後，スノーモービル/ATV用SAの設計・開発に従事．

― 46 ―

カヤバ技報第64号

2022―４随筆
チェコ駐在記野村

典史

れ皆好みのビール片手に家族，友人と話を楽しむ．
ビールと言えば一人当たりの年間ビール消費量が毎１ ．はじめに
私 は2016年 ４ 月 か ら2021年 ４ 月 迄 の ５ 年 間KYB
Manufacturing Czech s.r.o（以下KMCZ）に赴任していました．赴任前はSA関係の海外拠点へ品質支
援業務を行っており，赴任準備を行っていた当時もアセアンの案件を担当していました．実は過去のKMCZへの出張は無くあまり情報のない中での赴任スタートでしたが，住めば都，色々な経験をして成長できた ５ 年間でした．
駐在を振り返りそこでの生活の一部を紹介します．
チェコ駐在の先人方々が名所，料理等々紹介していますが，まだまだ良い所，面白い話ありますのでお付き合いください．

年世界一である．国別ビール消費量（総量）は小さな国なので他国に敵いませんが一人当たりとなると
チェコ人の消費はダントツで １ 位である．早朝レス
トランやバルの前を通るとビールを詰めたタンク

ご存じだと思いますがチェコは正式名チェコ共和国といい1993年以前は隣国スロバキアと一つの国でチェコスロバキアという国でした．私の子供の頃は大相撲の千秋楽に在日大使が「ひょーしょーじょー
あんたはえらい」と日本語で読み上げ，大きなボヘ
ミアグラスを優勝者に渡していたのを記憶していまローリーが横付けされていて，給酒している光景に出くわすと，前夜に飲み干されたビールの補充量がすごい量だと分かり．改めてチェコ人のビール好きを認識出来る光景です．
また，チェコといえば古い街並みで世界文化遺産がいくつもあります．プラハだけでなく我々が住んでいたパルドビッツェ近くにもクトナーホラという観光地がある．昔は銀の採掘で富をもたらした街で豪華な建造物が点在している．
有名なのが聖バルボラ教会やセドレツ納骨堂で聖バルボラ教会は13～15世紀にみられるゴシック建築
様式の教会で教会内部には様々な像や絵画が飾られています．建物は中心に ３ つの屋根があり，その周りに先の尖った柱がいくつも立っている．
セドレツ納骨堂は約 １ 万人の人骨を使って内装が装飾されていて中に入ると夏でも涼しく，少し埃っす．そのボヘミアグラスは今もチェコの有名な特産品でその特徴は高い透明性と硬度があり，古くは教ぽい感じがします．入り口には紋章があり，中に入るとシャンデリア，壁にはいくつもの装飾が全て人会のステンドグラスにも使われている．現在では花瓶やグラスなど幅広い用途で人気がある．
チェコの立地は西にドイツ，北にポーランド，南にオーストリア，南東にスロバキアに囲まれた海の骨で組み立てられており，日本では考えられない人
骨の使い方にびっくりします．
工場のあるパルドビッツェは東ボヘミア地方でプ
ラハから東に100㎞くらいの場所にあり，有名なの無い国である．ちょうどヨーロッパの真ん中に位置していて緯度は北海道くらいなので冬はとても寒く，

はヴェルカパルドツカという障害競馬が毎年10月に行われる事，開催時にはヨーロッパ各地から多くの

２ 月の中旬には氷点下10℃を下回る日が何日か続く．
室内はセントラルヒーティングのため快適でしたので，冬場の週末は買い物以外ずっと家に籠っていました．逆に夏場は湿度も低く過ごし過ごしやすい為，観光客が訪れ，ワイン片手に競馬を楽しんでいる．
駐在中の住まいはパルドビツェ市中心にあり市庁舎のある広場で食事をしたり，お城に行ったりしま
した．市庁舎も昔の建物を改装されたもので季節毎窓を開けていればクーラー要らずで過ごせます．
そんな夏は，ビールを飲むには最高の季節で各レのイベント時には外装を飾られ，ライトアップされてきれいな建物で市民に親しまれた建物である．

２ ．チェコ共和国について

ストランの前にはテーブル，椅子，パラソルが置か― 47 ―

その他にもチェコには色々な観光地はありますが，

チェコ駐在記

日本からみえる方々の旅行ツアーはプラハからチェ
スキークルムロフを経てオーストリアへ行かれるの員も夏のオープンハウスや冬のクリスマスパーティ
では違う顔を見せみんな楽しんでもらいました．

が定番である．

写真 ２

写真 １

KMCZオープンハウスの様子

４ ．チェコ人のお楽しみ

パルドビッツェ市庁舎

３ ．KMCZ
2016年当時のKMCZは2015年に西側へ工場拡張（15千㎡から約 ２ 倍の35千㎡），組立ライン等の追加があり2015年度からは増産開始をしていた時期であった．この頃からチェコは好景気で設備投資や個人消費も毎年増加していました．それに呼応するよ
うに失業率の低下，賃金の上昇が毎年進み，少しでも条件の良い職場に移るため退職する従業員の代わりを確保するのが駐在中の課題となった．
KMCZでは2016年 ８ 月に単筒ガスSAと標準SAを組立てられる手動ラインを導入，2017年12月には ３本目となるST溶接，組立ライン導入と生産体制を着々と整えて工場拡張前の2014年370万本/年であった出荷高は増加して18年には570万本/年となる工場となっている．その後19年，20年はコロナ影響もあチェコの人たちは体を動かす事が大好き．週末には家族で山へ行ったり，自電車を乗ったり，インラ
インスケートをしたりしている．我々も週末にはゴルフをしましたが，ゴルフ場でよく見た光景はプレーをしている人は一人．奥さんと子供，犬はただ一緒に歩くといったものでした．家族と自然の中にいるのが好きな国民性だと感心しました．
スポーツ大好きなチェコ人ですが日本でも有名なのはテニスではないでしょうか．特に女子テニスは
世界ランキングに何人かいます．クレイチコバ，プ
レスコバは知っている人も多いのではないかと思います．チェコでも毎日活躍をニュースで放映していました．少し前の事ですが冬のオリンピックでスキーとスノーボードで金メダルを取った人がいまし
たが，彼女もチェコ出身で女性のスポーツ界での活躍はめざましいものがあります．

り出荷高が減りましたが，生産を年々伸ばしてきた．
現在のKMCZは工場西側にトラックドックがあり，完成品やチューブ等の入出庫を行っており，すぐ傍に完成品置場がある．西南にチューブやロッドの加工ライン，部品庫があり，拡張した部分は主に完成品置場と前加工の生産場所となっている．工場
東側には内蔵部品のバルブ組立，標準SAの組立ライン，ストラット型SAの組立ラインが並んでおり，完成品は，また西側の完成品置場へ移動する生産の流れとなっている．
勤務は組立ラインが ３ グループ，前加工ラインは４ グループ勤務で，従業員数700人程の会社となっています．日頃の生産では厳しい顔をしている従業― 48 ―

写真 ３

クネチスカゴルフ場

カヤバ技報第64号

2022―４

５ ．アイスホッケー

６ ．チェコの食べ物

チェコの人気スポーツはアイスホッケーでプロリーグも盛んである．パルドビッツェにもプロチー

チェコの食べ物は？と聞かれますが会社の昼食によく出ていたのがシュニッツエルというカツレツで，ムがあり試合の開催日になるとユニホームを着た人々が大勢アリーナに向かいます．勝っても負けても帰り路は大騒ぎ．外の歓声でホッケー開催日が分

鶏肉や豚肉など挟んで揚げている．味は日本のものとほとんど変らない．駐在員の人気はトンカツソー
スをつけてもらい，白米と一緒に食べるのが楽しみかるほど．何度か観戦に行きましたがパックを奪い合うところや選手同士がぶつかり合うところ，たまの喧嘩はすごい迫力です．不幸にも毎回得点シーン

でした．チェコ近隣のオーストリア，ドイツなども同じ料理があり，シュニッツエルにジャガイモを添えて出されるのが定番である．

は見られず，ランプと音で得点が入ったのを確認しグラーシュというハンガリー起源の牛肉シチューてから喜ぶにわかファンでした．
も昼食の定番で，チェコのレストランに行けば，必チェコの人にとってホッケーは国技のような感覚
ずメニューにある国民食である．日本のビーフシ
で子供の頃からスケート場でプレーをしていますし， チューに比べ少し塩気がある味付けで，蒸しパンを
夏場もアイスホッケーと同じようなスティックを使ったグランドアイスホッケーのような競技を楽し添えて出されることが多い．個人的にはパンの器にスープ風に入っているのがお勧めです．

んでいる．2018年の平昌五輪では準決勝でロシアと試合であった．最終的にチェコは負けてしまいましたが，チェコ人スタッフは試合経過を常にネット等で確認，互いに情報共有，仕事どころではなかったです．
チェコ人に日本から来たと言うと，たまに日本のどこから？と聞かれる事があります．長野オリン
ピックではチェコのホッケー代表が金メダルを取ったそうで，日本＝長野の記憶が残っています．ホッケー大国チェコもそれまでは銀メダルが最高で，またロシア相手で負ける事が多かったので，長野では決勝でロシアに勝って金メダルだったため喜びもひとしおだったようです．チェコ人にとっての大事件
が日本の長野でおきた訳で，長野オリンピックの話を出せば，すぐ仲良くなれると思います．

好き嫌いがあるかもしれませんが，次に紹介したいのがタルタル（タタール）ステーキで，我々日本人の発音が悪いのでレストランでの注文時苦戦しますが，牛肉のユッケで香辛料とニンニクなどで味付けされています．食べ方は良く焼いたパンに生ニン
ニクをスリおろしその上に適量載せていただきます．
チェコ人はニンニクの匂いはお構いなしで男女ともおいしそうに口に頬張ります．食べ過ぎると次の日のお腹の保証ができません．
飲み物にはコフラ（Kofola）という炭酸飲料があり名前の通りチェコ版コーラである．歴史は古く
チェコスロバキア時代にコーラを真似して作ったと言われ，微炭酸でレモンの香りがほんのりする飲み物です．最初の内は気の抜けたレモン入りコーラと思っていましたが，癖になる味でビールと並び国民的な飲み物である．

写真 ５
写真 ４

アイスホッケーの試合― 49 ―

タルタルステーキ

チェコ駐在記

７ ．チェコ人の名前事情停止が計画され， ４ 月はKMNAでの生産がありませんでした．ロックダウン中は食料品店，ガソリン

チェコ人の苗字について教えてもらった事があり，
日本人の苗字と似ていますので紹介する．いくつかのスタンド，薬局以外は全て閉店．レストランがやっていない為，単身者にとっては食事の確保など苦労

苗字の起因は自然等から付けられたもののようでコペツキー（Kopecky）は丘，山，ノボトニー（Novotony）
は新しいという意味で，日本でいう山本さん，新井さが多く，他の規制では夜 ９ 時から翌日の ６ 時迄外出禁止などもあり，店舗の照明は落とされ人通りもな
くなって町が閑散とした状態でした．
その後，新規感染者数の推移をみながら規制は段

んみたいなものだなぁと感じました．氏名も日本と同じで苗字名前の順という事も教えてもらい，ちょっと親近感の湧いた話題でした．

階的に緩和されていき，規制解除と感染拡大，また規制といった状態を繰り返していきました．その間

言い忘れましたがチェコでは男性の苗字，女性の苗字の語尾が少し違います．男性は語尾がkyとかyで女性はaで終わります．上記のコペツキさんも奥さんはコペツカ（Kopecka），ノボトニーさんも女性

も海外からの観光等入国は禁止され続きていた為，観光業や飲食業の打撃は非常に大きい．
規制緩和時にプラハに所用があり訪れたことがありましたが，いつもなら観光客でいっぱいの街なのはノボトナ（Novotona）になります．女性の苗字は
男性の語尾にovaが付属されるのが多い．

にその時は有名なカレル橋にも人はおらず，川向こうの道路にも人がいませんでした．風景はきれいで

KMCZの 中 で 男 性 に 多 か っ た 名 前 が ヤ ン さ ん（Jan），チェコ語では「Ja」を「や」と読みます．
昔の偉人たちにもヤンさんは多いので人気のある名前なのだと思いますが愛称が変わっている．愛称はホンザ（Honza）という違う読みになる．駐在当初
は意味が分からず誰に声をかけているのか周りを見渡していましたが，他にもアンナ（Anna）がアニチカ（Anicka），エバ（Eva）がエヴィチカ（Evicka）というのもあり，愛称って短くするのではないの？
と思ったものでした．
他にも名前に関する話としてチェコだけではない
かもしれませんが，カレンダーに名前の日があり誕
生日の様にお祝いします．1年に ２ 回誕生日がある
ようで，はじめの頃は先月も誕生日だったのでは？
と疑問に思ったものでした．

したが，いつもと違う街に不思議な感じがした．
新規感染者が増えていた時期は会社内でも感染者が出たり，濃厚接触者として出勤ができなかったりして生産の人員を確保するのに大変な時期がありました．今も一進一退だと思いますが，早くコロナウ
イルスが終息する事を願う．

８ ．欧州地区でのコロナ禍
日本ではダイヤモンドプリンス号での感染が大きく報道された数か月前，イタリアやスペインでコロ
ナウイルスがエピデミックな広がりをみせました．
チェコでは対岸の火事と最初は見ていたようですが対象国からの帰国者が次々と発症し2020年 ３ 月には

写真 ６

プラハ

レトナー公園から

９ ．終わりにちょうど ５ 年の任期を終え日本へ帰国しましたが隣国との国境閉鎖や航空便の運航停止が始まりまた，
各国で駐在されている方々のご苦労察します．
外国人の入国禁止など未知のウイルスに対し欧州各駐在中は管理や拠点長など日本で経験してきたこ
国が対策を取っていきました．
と以外での業務をさせてもらい，会社の運営をいろKMCZでも子供の冬休みに合わせてイタリアやいろ学べた駐在期間であった．また，異文化の中でクロアチアへ旅行に行った従業員がおり自主隔離のの経験は今まで当たり前だと思ってきたことに対し指示を出し，マスク，消毒液不足の懸念から事前に注文をしたり，出張者の出張期間を変更し，国際便の運航停止前に緊急帰国させたりしてコロナ対応をしました．
その後状況は悪化してロックダウン，顧客の工場ての見方を変える事が出来る良い機会であった．特に前回駐在したアメリカ，今回のチェコと ２ か国も経験させていただき，その国々での人，文化，経済を日本と比べ自分で考えることが出来，このような― 50 ―

カヤバ技報第64号

2022―４

機会をいただき感謝します．
今後海外に駐在される方々は，業務だけでなく海末筆ですが駐在中にご支援戴いた方々に感謝いた
します．微力ながら今後もKMCZの発展に協力させ外の生活の中で異文化を吸収していただきたい．

ていただきたいと思っています．

著

者 

野村

典史

1992年入社，品質本部品質管理部専任部長，SA品質保証部門，アメリカ駐在，商品企画部，チェコ駐在を経て現職．

― 51 ―

「カヤバが構築しているIoTプラットフォーム」

用

説

解

語

「カヤバが構築しているIoTプラットフォーム」「新時代のMESサービスの基礎構築」（p. ７ ）に記載

DX推進部

1

瀧

野

2

KYB-IoTプラットフォーム概要

近年，カヤバでもデータやデジタル技術を活用した案件が多く見られるようになってきました．
これらの増加に伴い，ビッグデータを継続的に収集・保管する「データ収集基盤」や，BI（Bussines
Inteligence），AI（Artificial Inteligence）といったデータ活用を加速させるための「データ分析基盤」
が必要となります．
そこでDX推進部では，カヤバ内で広く正しくデジ
タル技術を活用できるように，「データ収集・分析基盤」となるIoTプラットフォーム構築を進めています．KYB-IoTプラットフォームの概念図を図 １に示します．

慎介

KYB-IoTプラットフォームの主な機能

今後大きな効果を生み出していくための ３ つの技
術的な機能を紹介します．
①収集機能
収集に多くの工数をかけずにデータの分析や活用ができるように，部署ごとにあるデータ収集・保管の仕組みを構築，ビッグデータを継続的に集めて保管する機能となります．
②改ざん防止機能
システムへの全操作ログを記録します．
さらに万が一改ざんがあった場合でも，自動で履歴を残した上でアラートメールを送信する機能も備えています．これによって，社内でのデータ管理・
アクセスの透明性を確保し，お客様に「安心」「安全」
を提供します．

図１③分析管理機能
AI開発は「ソースコード，データ，パラメータ」の ３ つが揃って初めて再現性を担保できます．
運用中にもデータは変化するため，それらをセッ

カヤバが構築しているIoTプラットフォーム

トで管理し，継続的に再学習とモデル変更ができる雲の形をしている部分がKYB-IoTプラットフォー
ムで，AWS（Amazon Web Services）様のクラウ
ドサービスを用いて構築しています．
カヤバや関係会社が持つ「生産」「設計・開発」
領域（例：工場設備や開発中の実験）のデータを「収基盤を構築することで長期運用を実現します．
また，KYB-IoTプラットフォームに保管された情報に対し，Webブラウザ上で様々な可視化や簡易的な分析を行える環境を提供することで，普段の業務の中で誰もが当たり前のようにデータ分析を行

集，加工，分析，可視化」し，社外ユーザにあたる

えるよう，データ活用人財育成も合わせて実施してお客様へ「新価値の提供」，社内ユーザへ「生産性」「品質」「製品付加価値」の向上を図っています．

いきます．

― 52 ―

カヤバ技報2022―４

説

解

語

用

第64号

「キャビテーション」「油圧作動液中の気泡含有量コントロール技術の研究」（p. 16）に掲載

1

基盤技術研究所

要素技術研究室長島碧

2. 1 油圧ポンプ
ポンプ回転数が増加すると，吸込み部の流速が増大する．回転数が一定の値を超え，吸込み部に局所

キャビテーションとは

作動流体中の気泡には，攪拌により混入する気泡，
油圧回路やタンクの振動により混入する気泡（スロッシング），作動流体中に溶解している空気がある程度減圧された際に析出する気泡（エアレーション）があるが，管路内や機器内部の作動流体の流速増大などにより，圧力が飽和蒸気圧以下になった場
合に作動流体が気化して気泡が発生する．この気泡が発生する現象をキャビテーションと呼ぶ（図 １ ）．

的な圧力低下が生じると，キャビテーションが発生する．油中に多数の気泡が混入すると，その分だけ吸込み体積に占める油の体積が減少し，図 ２ のように吐出流量が減少する不具合が起こる．
理論

吐出流量

技術本部

キャビテーションにより吐出流量減少

実験

流体の蒸気
回転数

大気圧
圧
力
低
飽和蒸気圧 下図１

2

図２

吐出流量特性

2. 2 ショックアブソーバ
自動車部品であるショックアブソーバ（図 ３（1））

キャビテーション
発生は作動油が封入されたシリンダ内をピストンロッド（バルブ）が移動することで，路面から自動車に伝わる振動を減衰させる．このとき，ピストンロッドのストローク速度が急激に増大すると，キャビテー
ションが発生する場合がある．気泡の発生により，油の圧縮性などが変化することで，図 ４ のようにキャビテーションの発生原理

キャビテーションが引き起こす問題

狙った減衰力特性が得られなくなってしまう．
減衰力

キャビテーションにより発生した気泡は，流体の圧力が再び上昇すると，急激に消滅（崩壊）する．
その際に発生する衝撃圧により，管路壁面や機器の構成部品がダメージを受けて損傷するエロージョン
現象（キャビテーション壊食）が引き起こされる場合がある．また，衝撃圧が繰り返し発生することで管路や機器の振動・騒音につながる場合もある．
このほか，キャビテーションは製品においても，品質低下などの問題を引き起こす要因になりうる．
以下， ２ 製品を例に挙げる．

理論
実験

ストローク速度シリンダ

図３

ショックアブソーバ概要図
参

考

文

図４

減衰力特性

献

１ ）佐野悠太：SAバルブ特性解析技術の開発，KYB技報第― 53 ―

58号（2019年 ４ 月）．

編集後記
平成中期に立て続けに３回にわたり，記事の執筆をさせて頂いた．当時，文才の無い私は，なぜ連続で何回も記事を書かないといけないのか不満を漏らしながら，編集員からの指摘に校正を繰り返したものだった．15年の時が流れて，こうして皆さんの記事を読みながら改めて，前に一歩進む，
新しいものを生み出し，世に示し，育て，更に次の一歩前へと進むことの必要性を再認識している．
昔，上司に，停滞は退化と同じだ．改善・開発のスピードの差が利益の差だ．相手より早く進んでこそ初めて勝てると言われた事を思い出した．こんな時期だからこそ，執筆者を含め技術者一同の活躍を期待したい．
（野口委員）
コロナ禍により生活スタイルは大きく変化した．仕事ではテレワークやWEB会議が当たり前となり，当編集委員会もWEB会議で開催されている．休日には密になりにくいことからキャンプが人気であった．かくいう私も，にわかキャンパーの１人である．デジタル化で利便性が向上する一方，ある意味不便さを楽しむニーズがあるというのは，少し複雑な感じである．カヤバ技報は，お客様や社内の様々なニーズに対応した成果でもあり，今後もカヤバの技術や魅力を広く発信していきたいと考えている．
（早瀬委員）
自動車，建設機械等が自動運転や遠隔操作化の方向へ進んでいる．油圧部品メーカとしてそれらに対応，追従していかなければならなく日々悩んでいる中，自分が編集委員となり記事の確認，ここ最近のカヤバ技報を見てみるとそれらのヒントが多く掲載されている．コロナ禍で大変な状況ではあるが他拠点で様々な開発をし，様々な製品を生み出していると改めて感じ非常に心強い．そんなカヤバグループ全体の技術を活用し今後開発を進めていきたいと考えている．
（小林委員）

編
◎伊藤 隆
椛澤 亮一
早瀬 知己
周防 士朗
松村 亮一
太田 康洋
宮谷 修
佐々木和弘
野口 洋一
齋藤 啓司

技術本部基盤技術研究所
技術本部基盤技術研究所
技術本部生産技術研究所
技術本部知的財産部
経営企画本部経営企画部
AC事業本部技術統轄部
AC事業本部技術統轄部
AC事業本部技術統轄部
AC事業本部PS事業部生産技術部
HC事業本部相模油機技術部

集

委

員

中野
丸山
川島
岡田
岡村
河野
小林
○小畑
○大林

智和 HC事業本部岐阜南油機技術部
政一 航空機器事業部技術部
茂
特装車両事業部熊谷工場技術部
潔
KYBモーターサイクルサスペンション㈱生産技術部
和徳 KYBステージエンジニアリング㈱技術部
義彦 ㈱タカコ技術本部開発部
弘孝 KYB-YS㈱設計部
宏
技術本部技術企画部
義博 技術本部技術企画部◎編集委員長○編集事務局
HC事業本部：ハイドロリックコンポーネンツ事業本部
AC事業本部：オートモーティブコンポーネンツ事業本部

発
行
編集発行人
発 行 所

カヤバ技報 第64号
〔禁無断転載〕 〔非売品〕
2022年 4 月 1 日
カヤバ技報編集委員会
カヤバ株式会社（2022年 4 月 1 日より，通称名称にカヤバ株式会社を採用いたしました）

印

刷

所

〒105―5128
東京都港区浜松町二丁目 4 番 1 号
世界貿易センタービルディング南館28階
電話 0 3 ― 3 4 3 5 ― 3 5 1 1
FAX 0 3 ― 3 4 3 6 ― 6 7 5 9
勝美印刷株式会社／東京・白山

ホームページへの掲載のお知らせ
日頃，カヤバ技報をご愛読いただきありがとうございます．第50号（2015年４月発行）から，より多くの方々にご覧いただくことを目的とし，弊社ホームページへの掲載を行っております．
是非ご利用下さい．
なお，冊子の発行は従来通り行ないますので，
こちらもあわせてご利用下さい．
〈カヤバのホームページアドレス〉
https://www.kyb.co.jp/（トップ画面からカヤバ技報バナーをクリックして下さい）