本日は、溶接レス・パイプ構造体を実現するジョイント構造

株式会社タカノ代表取締役社長 横内 稔

¾中小企業である私たちが¾どのような背景ではじめての製品開発を考え¾どのような製品アイデアを出し¾どのような技術課題を定義し¾それをどのようにTRIZで解決し¾はじめての自社製品を実現したかをご紹介いたします。

会社概要
社名
株式会社 タカノ
所在地
長野県松本市（臨空工業団地）
資本金
１０００万円
従業員数 ６５名
事業内容 半導体、液晶製造装置、大型プリンター、電光掲示板などの精密板金加工、組立

背景☆受託型企業から提案型企業への転身☆世の中に役立つものを作りたい☆漠然とした将来への不安 → 夢のある会社

何とかして、思っていることを具現化したい

初めての製品開発への挑戦
初めての製品開発への挑戦

開発フロー

製品のアイデア

1. 製品のアイデア出し
2. アイデア評価
3. アイデア決定
4. 特許調査・市場調査
5. 技術課題の明確化
6. 技術課題の解決（TRIZ）
7. 設計・製作
8. 評価(３次元CAD／CAE、公的機関での評価）
9. 客先提案

製品のアイデア

十分に時間をかけ、いろいろな角度でアイデア出しを実施
・マウスピース成形機
・自動袋かけ機・楽々雪かき・・・・

特許調査

自由なアイデアが数々出る中で、自社内においてもできるものがあるのでは？
・自動バリ取り機
・自動ばらし機・板金用サンダー仕上装置
・溶接レス構造体

最も実現が難しそうなも最も実現が難しそうなものを選択のを選択
どうせ頑張るなら・・・
どうせ頑張るなら・・・・・・・
SUSパイプの溶接構造体
特許公開２００２－１０６５２１

特許公開２００１－６３６１９

溶接レス構造体の開発
ステンレスパイプに適用できるシンプルで強度ステンレスパイプに適用できるシンプルで強度が得られる溶接レス構造体は出願されていないが得られる溶接レス構造体は出願されていない

現状と技術課題

市場調査

現状・角パイプを切断（垂直）・溶接・仕上げ（バフ）
例）Ａ社

例）Ｂ社

溶接レスパイプフレーム構造体は、すべてアルミ製のもの
溶接レスパイプフレーム構造体は、すべてアルミ製のものであり、ステンレス製による製品化はされていないであり、ステンレス製による製品化はされていない

溶接
溶接

仕上げ（バフ）仕上げ（バフ）

溶接には溶接には★法規制（粉塵障害防止総合対策）★法規制（粉塵障害防止総合対策）★グリーン調達（CO2削減）★グリーン調達（CO2削減）
等の環境対策が求められている等の環境対策が求められている

技術課題の明確化と開発目標①職人技術を必要としない②専用治具を必要としない③仕上げ工程（バフ）が不要④組立てが簡単⑤精度が出る（ネジレ等）⑥現地組立て（搬送）⑦バラシのしやすさ→リサイクル

溶接
接レ
レス
ス構
構造
造のの実実現
現溶

開発目標

「新規構成要素」のアイデア①

機能属性分析（現状分析）
溶接レス構造を、２つのパターンで検討①新規構成要素（ジョイント）②ジョイントなし
物質－場モデルパイプ１結合する結合する

パイプ「可動性」を新規構成要素に適用「可動性」を新規構成要素に適用
パイプ１

結合する新規構成要素

結合する

結合する

パイプ２

パイプ２

溶接あり

結合する

物質－場モデル

パイプ１

溶接ビード

新規構成要素パイプ２①新規構成要素（ジョイント）「新規構成要素」のアイデア②
新規構成要素

結合する

パイプ「物質と物体の細分化」を新規構成要素に適用「物質と物体の細分化」を新規構成要素に適用

案２：発泡材構造
・内部にてウレタン発泡（現場発泡）・抜け防止用の穴（曲げ部）を数箇所設定

結合する

SUSパイプ②ジョイントなし

案１：プレス成型ジョイント構造
・金属板にバネ性を持たせて挿入・テーパ付き・抜け防止（凸）付き・接着剤も併用
・丸パイプ等を長手方向インサート（補強）「新規構成要素」のアイデア③
新規構成要素

結合する

パイプ「新しい物質の導入」を新規構成要素に適用「新しい物質の導入」を新規構成要素に適用

案３：ウレタンゴム構造
・拡管方式

「新規構成要素」のアイデア④
新規構成要素

結合する「新規構成要素」のアイデア⑤

パイプ

新規構成要素「新しい物質の導入」を新規構成要素に適用「新しい物質の導入」を新規構成要素に適用結合する「新しい物質の導入」を新規構成要素に適用「新しい物質の導入」を新規構成要素に適用

案４：熱硬化性接着剤構造

第５案：カシメ型ジョイント構造

・ジョイント部材に接着剤溜りを設
けて、セッティング後に熱硬化・固定部を最小に（外観） 丸型・SUSピンをインサート成型

パイプ

熱硬化性樹脂「ジョイントなし」のアイデア⑥
角パイプ１

結合する

アイデア評価一覧表

パイプ２案「表面の細分化」を角パイプに適用「表面の細分化」を角パイプに適用

案６：パイプ端部バネ構造
・パイプ端部にバネ部を形成
ex)車のファスナー形状

パイプ組立作
業性

洗浄度

信頼性

加工作
業性

コスト
ｲﾆｼｬﾙ

ﾗﾝﾆﾝｸﾞ

難易度

総合評価

第１案

プレス成形ジョ
イント構造

〇

〇

△

△×〇

〇

12

第２案

発泡剤構造

〇

△△〇

〇〇

△

15

第３案

ウレタンゴム構
造

△△△

△△〇

〇

11

第４案

熱硬化性接着剤構造

〇

△〇

△△〇

〇

15

第５案カシメ型ジョイ
ント構造

〇〇

〇

△

△〇

〇

17

第６案

パイプ端部バネ構造

〇〇

△×△〇

△

10

〇：良（３点）△：普（１点）×：非適（-2点）

カシメ型ジョイント案の問題点

アイデア評価結果

フレーム構造のコーナー部、中継ぎ部などで異なったジョイント形状が必要
優先順位

案

名称

１位

５

カシメ型ジョイント構造

２位

４

熱硬化性接着剤構造

３位

２発泡剤構造４位

１

プレス成形ジョイント構造

５位

３ウレタンゴム構造

６位

６

パイプ端部バネ構造

矛盾点の解決新たな課題

生産性

工学的矛盾の定義
工学的矛盾の定義
工学的矛盾
マトリックスからパラメータ変更原理
分割原理
先取り作用原理
機械的システム代替原理

サイコロジョイント構造をすべての部分に使用するとパーツ数が増えてしまう。

・そのまま利用できるが？

製造の容易性

分割原理
分割原理
物体を容易に分解できるようにする。
→一体型ジョイント部材を分割形状とし、部材を共通化

サイコロジョイント構造のコンセプト誕生！

新たなジョイント方法
新たなジョイント方法の検討が必要の検討が必要？

課題の解決

課題の解決
パイプB

生産性

工学的矛盾の定義
工学的矛盾の定義

先取り作用原理
先取り作用原理

パイプA

物体に対して必要な変更の一部またはすべてを事前に行う。

？

事前にパイプ自体に穴を開け、ナットをいれておく

静止物体の体積パラメータ変更原理
工学的矛盾
マトリックスから

熱膨張原理

ジョイント部材

ナット

先取り作用原理

タカナットのコンセプト誕生！

分離原理

3次元ＣＡＤの徹底活用

評価
CAEによる評価
CAEによる評価

3次元データによるジョイント部材の海外発注
3次元データによる製品強度評価（CAE）
客先提案資料

精密工業試験場での実測定結果
精密工業試験場での実測定結果実現した製品

実現した製品

タカノサイコロジョイント

タカナット
特許公開２００６－１５３２６６実現した製品

実現した製品Q（品質）C（ｺｽﾄ）D（納期）の革新
Ｑ：⇒溶接構造に対しては、溶接・バフ（研磨）が不要
Ｃ：⇒30～50％以上の原価低減が可能
Ｄ：⇒80％以上の納期短縮が可能

本製品のメリット
環境保護対策面から溶接ではＣｏ２が排出される排出させない方向で考えた結果、溶接加工をなくし、Ｃｏ２の排出を無くした
溶接による構造体の輸送に関しても現地組立による輸送手段（回数）の削減
結果として排気ガスの削減
ねじ結合式のため分解リサイクルが可能

半導体、食品系に最適
半導体、食品系に最適・精度、コスト、スピード・大量生産
日経新聞の記事

パイプ専用ﾚｰｻﾞｰ切断機（国内２台目）

特許出願

現在の状況

TRIZにより出されたアイデアから５件の特許を出願
TRIZにより出されたアイデアから５件の特許を出願

共同開発の企業も現れ、業務連携を進行中
大手半導体製造メーカーでの採用も決定
国の助成金制度に採択され、開発資金の助成が得られた

今後
特許公開２００５－２９１２４２

特許公開２００６－１５３２６６

強度・複雑形状への対応等、まだまだ開発要素はあるが、環境・クリーンを重視されている企業を中心に、販売を実施していきたい

最後に困難な技術課題の解決をTRIZが支援
中小企業が商品開発型企業に転身する場合、この商品開発プロセス及びTRIZ活用はおおいに価値があるものと考える

ご静聴ありがとうございました！