第24回 JUSEパッケージ活用事例シンポジウム

報告テーマ
統計的手法を用いたグラビティ鋳造の不良低減事例
サブテーマ
工程管理における管理図の効果

株式会社アーレスティ
東海工場 GDC課
栗田大渡
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会社紹介

・「アーレスティ」・・・Research Service Technologyの統合＝企業理念
・R・・・新しい技術、市場、販売方法の絶え間ない開発研究調査
・S・・・ふれあいを重視した温かいサービス
・T・・・世の中の真に役に立つソフト，ハード両面の技術
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会社紹介
Tab1. 会社概要
創 業

1938年 6月 22日

資本金69億 3千 9百万円

従業員数

単体：891名 （2014年 3月）

売上高1,267億 8千 3百万円 (2013年 4月～2014年 3月)

連結：7,044名

取扱品目
アルミニウムダイカスト製品

アルミニウム合金地金

アルミニウムグラビティダイカスト製品

フリーアクセスフロアパネル

ダイカスト周辺機器

1997年 ISO 9001(建材)， ISO9002(ダイカスト・アルミ）認証取得
認証等

2001年 ISO 14001認証取得
2014年 東京証券取引所市場第二部から同市場一部銘柄に指定

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会社紹介
アルミニウムグラビティダイカスト製品を製造する唯一の拠点

・・・営業所Fig1. 国内生産拠点
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会社紹介
2005～

2006～

1988～

2003～

2007～

Fig2. 海外生産拠点
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工法紹介
アルミニウムグラビティダイカスト法 （Gravity Die Casting）
アルミニウム合金溶湯を重力で金型へ充填する鋳造方法.
特徴は内部欠陥が少なく、熱処理が可能.
Tab2. ダイカスト法との比較によるグラビティダイカスト法の特徴
ダイカスト法グラビティダイカスト法

充填時間0.02～0.2秒

1～10秒

ガス量

10～20cc/100gAl…普通法
5～10cc/100gAl…GF法
1～3cc/100gAl…PF法

0.2～0.3cc/100gAl

アンダーカット形状は不可能.

シェル中子などの崩壊性中子を使うことが可能であり、製品形状の自由度が大きい

製品の形状
自由度

船外機用：エンジンブラケット（重要保安部品）

四輪用：排気マニホールド（アンダーカット製品）

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工法紹介
初期位置

ｼｪﾙｾｯﾄ型締注湯傾斜・流入型開き取り出し凝固

Fig3. グラビティ鋳造の1サイクル概要
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工法紹介
グラビティダイカスト法で起きる品質不具合
Tab3. グラビティダイカスト法における主な不良事象
外観不良

内部欠陥

その他

打痕不良

外部からの衝撃によって生じたへこみ.

湯廻り不良

製品形状が未充填のまま凝固する事で生じる形状欠損.

ヒケ不良

液体から固体への状態変化過程での収縮により生じるへこみ.

鋳巣不良

アルミニウム合金溶湯を金型へ充填する際、製品内部に空洞が出来てしまう欠陥.
凝固収縮によるものやガス巻き込みによるものがある.

圧洩れ不良

気密性を必要とする箇所に、規定の圧力を加えたとき、鋳巣を起因とし、ガス（気体）や液体の洩れが生じる.

寸法不良

歪、径不良、深さ不良など、図面規格に適合しない.

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本事例の話題8

1. はじめに1-1. 対象製品と不良発生部位
船外機用：ステアリング
湯廻り不良発生箇所

Ａ
矢視Ａ

Fig4. 対象製品と不良発生部位

上図点線枠部に、湯廻り不良が発生する.
影響を与える因子を特定する為、湯廻り性を定量的に評価する指標 「特性Ｙ」 を用いて、調査・解析を実施する事とした.
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2. 現状把握

湯廻り性が低下2-1. 特性Ｙの調査①管理図

Fig5. 特性Yの勤務間における解析用 − 管理図（1ロット分）

ロット内での変動を検証すると、 の点に時系列的な減少傾向がありそうである.
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2. 現状把握
2-2. 特性Yの調査②工程能力
Tab4. 統計量

データ内容
5台/勤 ×11勤務
計55台

Fig6. 特性Yのヒストグラム

1ロット分のデータにて、工程能力を調査.
規格値は下限のみである. 工程能力は不足している状態である.
ばらつきは技術的に見て妥当な値と判断するが、平均値が小さい事が問題である.
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2. 現状把握
2-3. 製造条件の検証 ①条件A
特性Y値を低下させる方向

主要製造条件A

Fig7. 主要製造条件Aの勤務間における解析用 − 管理図

群の数が少ない為、検出力は低いと考えられるが、の点に若干の時系列的な変動が見受けられる.
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2. 現状把握
2-3. 製造条件の検証 ②製造条件B
特性Y値を低下させる方向

主要製造条件B

Fig8. 主要製造条件Bの勤務間における解析用 − 管理図

特に、異常や時系列的な傾向は見られない.
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2. 現状把握
2-3. 製造条件の検証 ③製造条件C計測の都合上、1回/勤のデータのみの為、X-R管理図で解析を実施する.

特性Y値を低下させる方向

主要製造条件C

Fig9. 要製造条件Cの勤務間におけるX-R管理図

ロット開始より時系列的に減少し、その後はある一定の値で推移している.
しかしながら、その値は、他製品と比較しても逸脱した値では無い.
また、当因子は、現状技術では、時系列変動を制御する事が難しい因子である.
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2. 現状把握
2-4. 特性との関係性の検証 ①条件A
特性Ｙの の点に時系列的な傾向がある事が考えられた為、特性Ｙと各条件の平均値を用い、散布図を作成し関係性を検証.

Fig10. 特性Ｙと各条件の関連性

条件Ａ、Ｃは、相関係数が高く、関連性がありそうである.
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3. 実験の計画と実施
3-1. 実験に取り上げる因子の抽出方法
測定ミス

機械
設置位置

膜厚
固有速度

薄い

冷却長い
設定ミス

塗型条件

湯温低い

金型温度低い

長い
方案

断面積

長い
スリット

断面積

ゲート数

位置が悪い

低い
冷却

金型

酸化膜

Si量

溶湯成分
複雑
肉厚変化が激しい

多い
シェルガス

少ない

製品形状
肉薄

シェル中子
レジン量

位置
幅狭い

多い

保温性低い
温度

本数が多い

不良発生近傍にない

Na量

特性
Ｙとの関
連性

PLの高低が激しい流量が多い
厚さ薄い

流動性悪い
多い

空孔率低い
層が細かい
小さい
消泡材多い
少ない
塗型成分
能力が足りない
発泡成分少ない
距離長
層が細かい
断面積小
金属成分多い
構造

短い

固有速度

通気性低い
発泡成分少ない

ベント

厚さ薄い

溶湯温度低下
溶湯圧力低い遅い

溶湯温度低下
ガス抜き

幅狭い

型開閉動作
遅い

温度保持能力低い

表面粗さ

高低差が大きい合流点バラつき
形状

鋳造機

傾斜動作

溶解炉
溶解能力低い傾転遅い

吐出量少ない 希釈濃い

メインランナーを流動しない

取り出し装置

鋳造条件

細かい

メインランナー

風が当たる

遅い

流入開始早い型温低い
スプレー圧強い

塗布距離近い

冷えやすい

Rがきつい
ボスが高い

材料

Fig11. 特性要因図

特性Yの水準を増加させる為に実験を計画.
特性Ｙの変動を加味し、現状把握データと当特性要因図より、要因を抽出した.
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3. 実験の計画と実施
3-2. 実験に取り上げた因子とその理由
Tab5. 工程の管理状態と時系列的傾向調査

Ｎｏ.

因子名

取り上げた理由

1

因子A

特性Ｙと相関が見られた為. （条件Ａ）

2因子B

特性要因図より

3因子C

↑4因子D

↑5因子F

類似製品との比較調査より値が飛び離れていた為※1. 因子Ｂ、因子Ｃは、先に管理図で検証した条件B、Cでは無い.
条件Bは、相関がなさそうであった為、取り上げていない.
条件Cは、相関があったが、制御できない為、取り上げていない.
実験では、ロット中間程度の値を狙い値として設定して実験を計画した.
製造条件の管理状態の確認、類似製品との相違点検証を実施.
影響因子の特定の為、実験を計画した.
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3. 実験の計画と実施
3-3. 直交表実験の為の計画
Tab6. 実験概要

Tab7. 直交表

実験特性値

特性Y

主要因

水準因子A
因子B
因子C

現行水準を跨いだ2水準因子D因子F

現行水準良化すると思われる水準

交互作用
因子A×因子B

技術的に交互作用があると考えられる

割り付けABABCDeF実験
順序11111111521112222431221122141222211852

1212123621221212722

11221682212

1127

成分

ababcacbc

abc

主効果5つ、交互作用1つであるので、L8直交表を用いて因子を割り付けた.

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3. 実験の計画と実施
3-4. 実験の実施 ①直交配列表とデータプロット
Tab8. 実験データ概要Fig12. 実験データプロット

因子F、因子Aが主効果として効いていそうである.
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3. 実験の計画と実施
3-4. 実験の実施 ②分散分析結果
Tab9. 分散分析表

Tab10. 分散分析表（プーリング後）因子Fは高度に有意、因子Aは有意との結果となった.
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3. 実験の計画と実施
3-4. 実験の実施 ③値の推定

下限規格値

Fig14. 実験データからの予測区間
Fig13. 有意差のあった因子とその交互作用のデータプロット
Tab11. 各水準組み合わせでの推定値、予測値

有意差のあった因子A、因子Fの組み合わせにて、推定を実施.
交互作用には有意差が無い為、それぞれ単独で組み合わせを決定した結果、A2E2の水準組み合わせにおいて、95％予測区間下限値が2.57と、良好な値である.
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4. 対策実施
4-1. 対策内容
Tab12. 因子とその水準主要因

水準因子A
因子B
因子C
下限
規格値

現行水準を跨いだ2水準

因子D
因子F

現行水準良化すると思われる水準

Fig15. 実験データからの予測区間
Tab13. 各水準組み合わせでの推定値、予測値

因子Ｆ → 第2水準（良化すると思われた水準）に設定.
因子Ａ → 第2水準に設定.
その他の因子 → 現行水準に設定.
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4. 対策実施
4-2. 効果の確認

データ内容
5台/勤 ×11勤務計55台

データ内容
5台/勤 ×11勤務計55台

Fig16. 対策前後の特性Yのヒストグラム（1ロット内での比較）最適水準へ変更した事により、平均値が増加し、工程能力は十分と考える.
気になる点としては、対策後でばらつきが低減している事である.
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5. 効果確認不良率

5-3. 不良率の確認

Fig17.. 湯廻り不良の勤務間におけるｐ管理図

ロット内の、 の点の変動を加味しても工程能力は十分に有る.
結果として、湯廻り不良率は、ほぼ0％の値で推移している.
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5. 効果確認
5-4. 湯廻り性の確認

Fig18. 特性Yの − 管理図

対策後は、 の点に若干の時系列的傾向がありそうだが、工程は、安定状態にある.
特性Ｙの水準増加の結果として、ばらつきが低減した事が、要因として挙げられる.
今後、因子Ｆの特性Ｙに対する頑健性を検証していく必要があると考える.
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6. 総括湯廻り性評価指標である、特性Yに影響する因子を最適化する事で、工程能力が増加し、湯廻り不良率を低減することができた.
今後も、特性Yにおいて管理図を有効的に活用し、湯廻り性に対する管理技術を継続して構築していく.

参考文献
・QC7つ道具、検定・推定入門 著：奥原正夫 編著：棟近雅彦
出版社：株式会社日科技連出版社 初版：2006年11月22日発行
・実験計画法入門 著：奥原正夫 編著：棟近雅彦
出版社：株式会社日科技連出版社 初版：2006年11月22日発行
・管理図・SPC・MSA入門 著：奥原正夫・加瀬三千雄 監修：棟近雅彦
出版社：株式会社日科技連出版社 初版：2011年9月7日発行
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