KSK－GR5－4

第５８回機械振興賞
受賞者業績概要

令和６年２月１６日

一般財団法人 機械振興協会

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表紙：表紙の図案は、一般財団法人機械振興協会の賞の受賞者に贈る盾のデザインを用いたものです。これは、ギリシャ時代の陶器のデザインをもとに故津上昌平氏（帝展、文展、日展無鑑査）が製作したレリーフです。道具を用いて工作する大工の真剣な表情と進歩を象徴するコロナが作品のモチーフとなっております。

第５８回（令和５年度）

機械振興賞受賞者 業績概要
機械振興賞は、経済産業省／中小企業庁、農林水産省、中小企業基盤整備機構、産業技術総合研究所、
農業・食品産業技術総合研究機構、新エネルギー・産業技術総合開発機構、日本政策投資銀行 、
日本政策金融公庫、東京中小企業投資育成、名古屋中小企業投資育成、大阪中小企業投資育成 、
日本商工会議所、全国商工会連合会、全国中小企業団体中央会、発明協会、ＪＫＡ、全国信用保証協会連合会、
全国中小企業振興機関協会、日本技術士会、中小企業診断協会、日本機械工業連合会および日刊工業新聞の後援を受け、機械産業に関わる優秀な研究開発およびその成果の実用化によって機械産業技術の進歩・発展に著しく寄与したと認められる企業・大学・研究機関・支援機関（以下「企業等」という。）
および企業等の研究開発または支援担当者を表彰することによって、わが国機械産業の振興に役立てようとするものである。
第58回機械振興賞は、機械産業に関わる関係団体、地方公共団体、国公立試験研究機関および学会等からの推薦および自薦による応募の計26件の受賞候補者の業績について、審査委員会における慎重審議の結果、研究開発8件、支援事業3件の受賞が決定した。
この業績概要は、受賞者各位がそれぞれの業績について記述したものを紹介するものである。

【研究開発】［経済産業大臣賞］◇ 安心降車アシスト（ドアオープン制御付き）システムの開発……………………
トヨタ自動車株式会社［中小企業庁長官賞］◇ プラズマによる自己組織化単分子表面改質技術と装置の開発……………………
株式会社 魁半導体［機械振興協会会長賞］◇ バー材とビレット材の両方を使用できる熱間フォーマー…………………………
株式会社 阪村ホットアート◇ 油中の粒子と気泡を瞬時に識別する世界初の設備診断センサの開発……………
トライボテックス株式会社◇ 長尺アルミクラッチドラムの塑性加工化技術の開発………………………………
マツダ株式会社◇ 船速に依存せず正確に方位制御可能な操船システムの開発………………………
三菱電機株式会社、ヤマハ発動機株式会社［審査委員長特別賞］◇ 自動化と接合品質を追求したフープ材供給装置……………………………………
株式会社 ムラタ溶研【支援事業】［中小企業基盤整備機構理事長賞］◇ 石川県の次世代産業の一翼を担う炭素繊維複合材料への支援活動………………
公益財団法人 石川県産業創出支援機構（原稿作成日

1

5

9
13
17
21

25

29

令和6年2月）【奨励賞】※奨励賞につきましては、業績概要の掲載はありません。
［研究開発］◇ 内外径研削を可能としたシューセンタレス加工機
トーヨーエイテック株式会社
次ページに続く

［支援事業］◇ 公設試験研究機関における新ビジネス創出支援の取組み
茨城県産業技術イノベーションセンター◇ 産学コーディネータの伴走支援を核とする中小企業の研究開発支援
公益財団法人 福岡県産業・科学技術振興財団※ 各業績の題字等は、以下の内容となっています

受賞業績名
受賞団体名１
受賞団体名１ 代表者名

受賞団体２
受賞団体名２ 代表者名
受賞団体名１
受賞団体名１
受賞団体名２
受賞団体名２

所属
所属
所属
所属

開発担当者名１
開発担当者名２
開発担当者名３
開発担当者名４◆第58回機械振興賞受賞者業績概要

安心降車アシスト(ドアオープン制御付き)システムの開発
トヨタ自動車株式会社
代表取締役社長 佐 藤
トヨタ自動車㈱ 先進安全システム開発部
トヨタ自動車㈱ 先進安全システム開発部
トヨタ自動車㈱ 先進安全システム開発部
トヨタ自動車㈱ 先進安全システム開発部
トヨタ自動車㈱ MS制御開発部

富 田
石 田
徳 田
福 田
斎 藤

恒 治
博
正 穂
将 則
純 也
紀 之

はじめに

開発のねらい自動車を駐停車後にドアを開けた際、ドアと駐停車後に開放するドアとの衝突事故を防ぐ

自転車などの接近車両との接触事故が世界の都

先進安全システムは欧州や中国の自動車メーカ

市部を中心に発生している。例えばシカゴでは、を中心に近年販売され始めているが、その支援

自転車事故は約 1,500 件/年発生しているが、そ内容はドアを開けた後にブザーを吹鳴したり、の中の約 20％は車の開放ドアとの衝突事故でドアに装着されたイルミネーションを点灯させあり、そこには死亡事故も含まれている。また図

注意喚起したりするものである。それにより乗１に示すように日本でも同様の事故が発生して員にドアを開けるのを途中で止めさせることをおり、駐停車中の車両の事故の半数にあたる約狙ったものであるが、人によっては警報に気づ

1,900 件/年がドア開き起因であった。

いても反応時間や力の問題でドアを途中で止めることが出来ない場合がある。そこで、すべての人に対して効果のある、完全にドアをロックするシステムの開発を目指した（図２、３）。

(1)駐停車中の四輪車事故件数割合(2)四輪車のドア開放による
当時車種別の事故件数割合（平成26年）交通事故分析センター

図１ 日本でのドア開き起因の事故の割合

近年の健康ブームや宅配サービスの増加、電動キックボードの普及などにより、このような事故は今後さらに増加する可能性があり、このような事故を防ぐ先進安全システムの早急な開図２ 安心降車アシスト システムイメージ発が期待されている。

－1－

安心降車アシスト(ドアオープン制御付き)システムの開発

work、車載 LAN)の Bus_A を経由して各 ECU に衝突可能性を表す信号を出力し、ドアロックやブザー吹鳴などの各アクチュエータを動かす。
このような構成にすることで、専用部品を追加することなく本システムを実現した。

技術上の特徴図３ システム概要①センサ性能改善、衝突判断ロジック開発

装置の概要

コスト低減および開発リードタイム短縮のために BSM 用ミリ波レーダセンサを流用するこ

今回開発したシステムは、事故低減に向けてととしたが、従来の BSM 用ミリ波レーダでは検急速普及させるため、車格に合わせて 3 種類の知対象が 125 ㏄以上のバイクや四輪車のみであバリエーションを作成した。ドアのラッチ／アり、自転車は検知の対象ではなかった。ドアと接ンラッチを電子制御で行う e-Latch ドアと連携

近車両との衝突事故の約 3 分の 2 が自転車によし、危険時にはドア開を完全に自動ロックするる事故であるため、このミリ波レーダを自転車「e-Latch ドア版」。パワースライドドアと連携まで精確に検知できるように認識性能を改善さし、ドア開作動の途中停止も行うことで降車すせる必要があった。しかし、接近する自転車の傍る人と車などの衝突も防ぐ「スライドドア版」。

にガードレールなどの金属障害物が存在する

さらに e-Latch ドアやパワースライドドア等のと、自転車から直接反射した電波とガードレー

電子制御ドアが付かない車両に対して、ドアミル等から反射した電波との区別が付かず、自転

ラー上のインジケータ点灯などでドアを開ける

車の走行軌跡が曲がって見えてしまい衝突判断

前に注意喚起する「普及版」を準備した。

が出来ないという課題が発生した。これに対し、

図 ４ に e-Latch 版 の シス テ ム 構成 を 示す。

自転車の大きさを判別し、認識ロジックの中のBSM (Blind Spot Monitor) Module は検知と衝突

グルーピング範囲を変更することで、自転車だ

判 断 の 両 方 の 機 能 を 有 し て い る ECU

けでなく電動キックボードまでも精確に検知可(Electronic Control Unit)である。この部品で接能とした。また、申請中の特許技術を活用した認

近車両の位置や速度をセンシングして、過去の識、衝突判断ロジックを新たに追加するなど

走行位置の履歴から将来の走行軌跡を予測し、様々な改良を加えることにより、自転車などに開いたドアとの衝突可能性を判断する。衝突可対しても衝突可能性有無を判断できるアルゴリ

能 性 が 高 い 場 合、CAN (Controller Area Net-

ズムを構築した。

Door mirror
Indicator

Door mirror
Indicator

BSM module(Master)
Bus_A

BSM module(Slave)CentralGateway
Body
ECU② HMI (Human Machine Interface) 開発
はじめてこの自動的にドアを完全ロックする

FR-Door

FL-DoorRR-Door

RL-Doorシステムに遭遇した乗員は、ドアを開きたいの

e-Latch
FR-ECUe-LatchFL-ECUe-Latch
RR-ECUe-Latch
RL-ECUに開くことができず、閉じ込められたと不安に感じる可能性がある。車両のオーナーであればBus_B
Meter-ECU

Buzzer
DisplayMulti
media ECU

Bus_C

Speaker

理解出来る可能性があるが、そうでない乗員は
そのようなシステムが車に付いていると分から

図４ システム構成図ない可能性が高い。この不安を解消するために－2－

◆第58回機械振興賞受賞者業績概要

表１ 各地域でIG-OFFからドアを開くまでの時間

音声ガイダンスを追加した。通知する文言は、接近車両が来たためドアが開かないことをお知ら

項目

日本

欧州

中国

米国

せすると共に、その次のアクションである接近平均 “μ”

23秒

33秒

24秒

34秒

標準偏差 “σ”

18秒

27秒

32秒

40秒

車両に注意して降車することを促すために、「接
近車両にご注意ください」とした。

μ+3σ

また、このような完全にドアロックするシス

78秒 112秒

119秒 155秒

テムの場合、例えば連続して車両が接近してい

IG-OFF 後 10 分間のシステム作動をさせようとる道路で降車しようとした際には、降車したくすると、図４のシステム構成で示した関係するてもシステムが衝突可能性を連続して検知し、ECU を全て IG-OFF 後 10 分間は作動させておドアロックが作動し続け降りることが出来なくく必要がある。そのためには、その電力消費を満なってしまう可能性がある。そこで e-Latch ドア

足する容量のバッテリを車両に搭載する必要が版では、ドア開ボタンを 3 連打または長押しすあり、車両のコスト増加を招いてしまう。一方、ることにより、衝突の可能性があっても強制的

IG-OFF 後に電話し十分時間が経ってから降車にドアを開ける仕組みを導入した。3 連打としする場合や、忘れ物を取りに行きすぐに降車す

たのは、2 連打では通常の使われ方で動作してる場合など、IG-ON する前に再度降車する場合しまう可能性があり、逆に 4 連打だとパニックもある。そこで、普段の使われ方では十分満足す

時に開けられなくなってしまう可能性があるたる IG-OFF 後 3 分間作動を基本的な作動時間とめである。また、連打間隔については、高齢な方し、それ以上時間が経過すると関係 ECU を一でも操作可能な 2 秒間の間に 3 回連続操作とし

度 Sleep させる仕組みとした。そして、ドアの操た。長押しの継続時間は、長すぎて途中でボタン

作や IG-ON などの車両操作をすると、関係する押下の操作を中断せず、かつ普段使いで意図しECU を Wake-up させ、作動継続時間をさらに 3て開いてしまわないように 2.5 秒に設定した。

分間延長する電源マネジメント制御を入れるこ

スライドドア版では、ドア停止後に再度ドア開とにより、3 分以上車内にいる乗員に対しても操作をすると、衝突可能性を検知している状態

動作しつつ電力消費の低減を実現させた。

でもドアが開く仕組みとした。
④電子式ドアロックシステム開発③電源マネジメント制御

完全な自動ドアロックを実現するには、ドアレ

降車時の事故はドライバー席が 76％を占め

バーとドアラッチがワイヤーで接続されているメているという結果があり、イグニッションス

カ式ではなく、電気的にドアのロック/アンロック

イッチ（パワースイッチ、以下 IG）OFF 後に降を操作する仕組みが必要である。しかし、既存のト車する際の事故が多いと想定される。そのため、ヨタやレクサスのドアはメカ式であったため、e-

今回開発したような降車を支援するシステム

Latch ドアと呼ばれる電気式ドアの新規開発が必は、IG-ON 中だけではなく IG-OFF 後も作動さ要となった。電気式ドアではバッテリ上がりなどせる必要がある。

の万が一の時にもドアを開ける仕組みが必要であ

表１は日、欧、中、米のスーパーマーケットのり、メカ式の機構を残す必要があるが、単純に部品

駐車場などで、IG-OFF してからドアを開けるまを追加するとコストアップとなる。そこで、電気式での時間を測定したものである。平均すると日のドア開ボタン（アンラッチスイッチ）とメカ式の本では 23 秒、欧州では 33 秒、中国では 24 秒、

ドアレバー（手動リリースハンドル）を図５に示す

北米では 34 秒という結果であったが、場合にように一部共通部品とすることで、操作性を確保

よっては 2 分経過したケースもあった。例えばしながらコスト低減を図った。

－3－

安心降車アシスト(ドアオープン制御付き)システムの開発②自動運転車両への適応
e-Palette などの MaaS (Mobility as a Service)
利用を前提とした車両の開発、普及が広がっている。このような MaaS 向け車両の一つに、乗員やものなどを運ぶための運転手不在の自動運転車両がある。こうした車両は電車やバスのように利用されることが想定されるが、それを実現するためには安全に目的地に到達するための運転技術だけでなく、到着した後に安全にドアを自動で開閉する仕組みが必要である。今回開発
図５ 電子式ドアロックシステム(e-Latchドア)とした安心降車アシスト(ドアオープン制御付

メカ式ドアレバー(手動リリースハンドル)き)システムは、こうした自動運転車両にも適応可能で、車両が周辺環境を把握し、危険な場合のドア開放を禁止させることで安全な乗員の降実用上の効果車、荷物の自動搬出などを可能にする。本開発シ
ステムはこうした自動運転車両を運用するうえ①ドア開放事故による経済的損失の低減

での主要な課題を解決し、自動運転車両の普及

交通事故総合分析センターの調査によると、に貢献するものである。

平成 26 年における四輪車のドア開放による事

知的財産権の状況

故件数は 2,325 件となっている。それぞれの事
故における人身損傷程度の割合と、内閣府が行った交通事故の被害・損失の経済的分析に関する調査（平成 29 年 3 月）の、交通事故の被害

本件に関する特許登録は下記の通りである。
① 日本国特許第 07035712 号

者 1 名(損害物 1 件)あたりの損失額からドア開

名称：後方監視装置

放事故の経済的損失を計算すると、約 44.8 億

概要：後方から接近してくる車両と開放ドアとの円/年にのぼる。また、今回開発したシステムは、

衝突可能性が高い場合、ドアの開放を行

ドア開放時に衝突の可能性がある場合に、警報

わないように制御する。

を行うことに加えドアをロックすることで事故② 日本国特許公開第 2023-004278 号を低減するものである。ドアロックを追加した

名称：降車支援装置

ことによる事故低減効果の寄与分を確認するた

概要：警報対象の速度に応じて警報開始タイミ

め、ドアロックを行わず警報のみを行った場合

ングを調整にどれだけの人がドア開放を止めることができ

その他 29 件を出願中

るか実験を行ったところ、およそ 25%の人がドむすび

ア開放を止められることが分かった。残りの75%は警報だけでは止めることができず、これらは今回開発したシステムのドアロックを加え本システムの開発は、運転中の安全だけでなることで防ぐことができるようになると考えらく駐車した後の安全に着目し、乗員が安心してれる。今回開発したシステムにより、ドア開放事降車できることを目指し取り組みました。今後

故の経済的損失の 75%にあたる、約 33.6 億円/

も交通事故ゼロ社会の実現に向け、新しい技術

年を低減させることが可能である。

の創出と普及に向け挑戦し続けます。

－4－◆第５８回機械振興賞受賞者業績概要

プラズマによる自己組織化単分子
表面改質技術と装置の開発
株式会社 魁半導体
代表取締役㈱魁半導体 技術部㈱魁半導体 プロセス開発部㈱魁半導体 プロセス開発部

田 口 貢 士
登 尾
山 原
富 川

一 幸
基 裕
弥 奈

面特性の保持に有望視されている。しかし、ポリ

はじめに

マーブラシの形成には溶媒と触媒が必要である。他にも自己組織化単分子層(Self-Assembled

各種材料の表面改質はプラズマ技術や真空紫Monolayer ; SAM) を形成する手法も知られて外(Vacuum Ultraviolet ； VUV）技術、湿式処理いる。従来の SAM 形成技術は湿式法が主流であなどが広く用いられてきた。しかしながら、これり、ゾルゲル法などの使用には溶媒や触媒が必らの手法で処理を施した改質特性は長期間保持要である。気相法による SAM 形成もあるが、反するのに課題があった。図１にプラズマ親水性

応時間に 12 時間以上必要であり、工業的に活用

処理による水に対する接触角(θ/2 法)の経時変可能なプロセスが望まれている。

化を示す。

開発のねらい
容器業界では、食品、化粧品、医薬品などの用途に於いて、『内容物の残留』や図２に示す様な『注出口における液垂れ』の防止に関するニーズがある。

図１ プラズマ親水性処理による水に対する接触角の変化（繊維学会誌, 第79巻第4号，129－137 (2023)より）

図２ 液垂れの様子

撥水化処理も同様に、周囲の環境により影響

これに対応するため、溶媒や触媒を含まないを受け、経時的な変化が見られる。様々な産業か

プラズマプロセス技術を活用し、『液体の滑り

らは、周囲の条件に左右されず、処理効果を長期性』を向上させる表面処理プロセスの開発を課にわたり維持する技術に対する強い要望が寄せ題とした。

られ、そのための技術開発が強く望まれていた。

液垂れ防止を目的とした表面改質では、図３

近年、基材へのポリマーブラシ技術が親水性表に示す滑落角の測定によって液切れの指標とも－5－プラズマによる自己組織化単分子表面改質技術と装置の開発

装置の特徴として、・プラズマによる親水化処理と SAM 膜の形成を、連続して間に大気開放を経ずに、あるいは同時に実現可能な装置構成。
・常温・常圧では液体の SAM 原料を加熱し、キャリ
アガスでバブリングすることにより反応部（真空図３ 滑落角による動的表面特性の測定

チャンバー）に供給可能。
・キャリアガスを用いず、SAM 原料蒸気のみを供給なる動的な特性が確認できる。滑落角とは、表面することも可能。

に液滴が動く際の傾斜度合いを示す角度であ・13.56MHz の 高 周 波 電 源 を 使 用 し た 容 量 結 合

り、この角度が小さいほど液体が表面を効果的（CCP）方式を採用し、安定したプラズマを生成。

に滑り易いことを示す。滑落角が小さければ、液・各部バルブの開閉やガス流量制御、処理圧力制体が表面に張り付くのを防ぎ、液垂れを抑制す

御は電子制御を採用し、タッチパネルにより各ることが可能となる。

パラメータの設定や操作が可能。

このような動的な表面特性に焦点を当て、完となる。

全乾式プロセスによる液垂れを効果的に防止す

技術上の特徴る表面改質技術の開発することにより、環境に優しく、素材や形状に関わらず表面の改質が可ノズル先端部分に対して、撥液性の SAM 膜を能となり、ノズル設計に革命をもたらす。

形成し、ノズル最表面分子と撥液性単分子を結合装置の概要

す ることに より表面 を改 質する。図５に示 す
SAM 形成プロセスには、当社が独自に開発したプラズマ技術を活用することによりノズル先『プ ラ ズ マ に よ る 分 子 結 合 形 成 促 進（Plasma

端部に SAM を形成することを可能とした真空

Enhanced - Molecular Bond Formation ; PE-MBF）

プラズマ表面改質装置『SAMy-N シリーズ』を図法』を適用する。プラズマ処理後に同じチャン４に示す。

バー内へ蒸気化させた液体原料を供給し材料表面と反応させ、その表面に単分子結合層を形成させる独創性の高い新規プロセスである。

図５ SAM形成の概略図

PE-MBF 法は全く溶媒と重合開始剤や触媒を必要とせず、基材表面分子に SAM 分子を共有結合により導入することができる。PE-MBF 法の『SAMy-Nシリーズ』表面改質装置

プロセスの概要について図６～８に示す。
①基材表面の活性化（図６）
水蒸気プラズマに於いて、水の解離反応により

図４ 本技術を実施する装置－6－◆第５８回機械振興賞受賞者業績概要を有する。上記のプロセスを行うことにより従来の SAM 形成法と比較して、プロセス時間を
1/4 以下に短縮することが可能となった。
上 記 の PE-MBF 法 に よ り 形 成 さ れ た 撥 水
SAM について、生理食塩水に対する動的撥水性の機能をポリスチレンプレートに対して実現させた。パーフルオロ系シランカップリング剤とC 8 ；オクチル基, C12 ；ドデシル基, C16 ；ヘ

図６ 基材表面の活性化メカニズムの概要

キサデシル基を有するアルキル鎖長の異なるシ
OH －イオンや OH ラジカル等が生じ、基材表面

ランカップリング剤により撥水性 SAM 膜を形に OH 基が導入されることにより活性化する。

成した表面の静的な(静置した)水の接触角② SAM の原料供給と形成（図７）(θ/2 法) の結果を表１に示す。また、パーフル

SAM 原料の蒸気を真空プラズマ装置のチャ

オロ系シランカップリング剤と C 8 であるオクンバー内に供給し、水の解離反応による生成物

チル基シランカップリング剤の撥水性 SAM 形と SAM 原料の化学反応により SAM 中間体を成による滑落角変化の結果を表２に示す。

生成する。その後、SAM 中間体とサンプル表面
表１ アルキル鎖長による静的接触角の相異の OH 基により水素結合を形成する。

図７ SAM形成メカニズムの概要③ SAM 形成の定着（図８）
脱水縮合反応により、SAM を定着する。

表２ SAM形成前後の転落角の変化

パーフルオロ系シランカップリング剤は静的
接触角が 110°を超えており、最も撥水特性を示

図８ SAM分子の定着メカニズムの概要

しているが、滑落角は 90°以上でも水滴が張り

上記①～③を、大気開放を経ずに、連続 1 工程付く状況であった。これに対しオクチル鎖はプロセスで行い、基材の表面活性と SAM 形成のパーフルオロ系シランカップリング剤よりも静化学反応をほぼ同時に進行させるところに特徴的な接触角では撥水性が劣るものの、滑落角で－7－プラズマによる自己組織化単分子表面改質技術と装置の開発

は 58°と高い液切れ性を示した。

実用上の効果図２に示したポリスチレン製スポイトについて、PE-MBF 法により SAM を形成し、生理食塩
水に対する動的撥水性機能を付与した効果を図９,１０に示す。
図１１ 処理の有無による生理食塩水に対するスポイ
トノズルの液滴と個体差間バラツキ（繊維学会誌, 第79巻第4号，129－137 (2023)より）

知的財産権の状況

図９ 動的撥水性特性による液垂れの相異

本開発品の装置に関する出願特許は下記の通りである。
① 特開 2022-151518 号公報
名称：積層体製造装置及び自己組織化単分子膜の形成方法
概要：プラズマを活用した SAM 形成装置と SAM

図１０ オクチル基含有SAM形成処理前後の液滴の形成方法である PE-MBF 法について

様子

むすび

動的撥水性に劣るパーフルオロ系 SAM では
液垂れの改善は認められないが、動的撥水性に優れるオクチル基含有 SAM では液垂れの改善

プラズマ技術を応用することにより、溶媒やが確認された。また、図１０に示す様にオクチル触媒を使用せずに SAM を形成可能な『PE-MBF

基含有 SAM 形成後は液滴が真下に落ちる様に法』と、その活用法の一つである『完全乾式プロなり、全く液垂れが生じない効果が確認された。

セスによる液垂れを効果的に防止する表面改質

処理効果を示す動画のURL：技術』を開発した。本方法のプロセス時間は、従https://www.youtube.com/watch?v=EDm59Ov9U

来の SAM 形成方法と比較して約 1/４以下に短ew

縮化が可能である。

このスポイトに於ける滴下の繰り返し精度とさらに、『PE-MBF 法』は様々な表面改質技術

個体差間バラツキに関して、未処理品と処理済に転用し新たな機能性を実現する可能性を秘め品との比較を図１１に示す。未処理品は滴下しており、継続的な進化が必要である。今後も、本た液滴毎の重量のバラツキが大きく、個体差間プロセスが科学技術や産業の進展に貢献するこのバラツキもかなり大きい。それに対して、処理とを期待するとともに、我々は、プラズマを活用

済品は滴下の繰り返し精度が高く、液滴毎のバした環境に優しい新規プロセスを実現する技術

ラツキが減少しており、個体差間のバラツキも開発を展開する。

減少する効果が確認された。

－8－

◆第５８回機械振興賞受賞者業績概要

バー材とビレット材の両方を使用できる熱間フォーマー株式会社 阪村ホットアート
代表取締役社長

榎本

稔㈱阪村ホットアート

榎 本

大 輔

+αの鍛造製品を生産できる機械として開発さはじめにれたものである。

開発のねらいこれまで、建材用のハイテンションナットや、
ベアリングの素形材で外内輪を同時に生産する
熱間鍛造工法を確立し、これを実現する横型熱

フォーマーは、インダクションヒーターで加間フォーマー（以下フォーマー）を開発してきた

熱したバー材（丸鋼材）を供給し、機内で切断し（図１）。

た後、パンチとダイスで成型することで、材料の近年は、自動車用部品、例えばギヤブランクや切断から一気に鍛造製品を完成することができ

ハブユニットなどの鍛造ニーズが増えてきている。フォーマーでは、鍛造方向が横方向であるこる。これらの製品は、ネットシェイプ、ニアネッとから金型を効率よく冷却することができる。

トシェイプの形状を狙い、これまでより高い鍛また、ラムの駆動方向などにより、縦型プレスと造精度が求められている。

比較すると圧倒的な高速生産が可能なことが大さらに、電気自動車の普及により、自動車部品

きな特徴のひとつである。しかし、フォーマーの構成が大きく変わり、より品質や精度の高いは、鍛造の動きに合わせて材料を切断するため、鍛造製品が求められている。本機は、フォーマー

せん断加工となり、切断バリが発生する。一方、

図１ 横型熱間フォーマー－9－バー材とビレット材の両方を使用できる熱間フォーマー

縦型プレスは、あらかじめノコ切断した材料（以バー材とビレット材の両方を供給できる機構を下、ビレット材）を供給するため、切断バリが発設けたものであり、図４は、実際に設備を設置し生しない（図２）。

た写真である。

切断バリ

フォーマーで切断した材料

縦型プレスで使用する
ノコ切断したビレット材

図２ 切断した材料
図４ 実際の設置写真

図３の製品は、鍛造で生産されたギヤブラン
クで、最終製品の状態でも鍛造肌が残っている。

同等クラスの縦型プレス生産能力は、20 ～フォーマーで生産する場合には、切断バリを製

30 個/分に対して、本設備は、バー材で、最大 90

品に打ち込んでしまい製品に傷を付けることが個/分、切断されたビレット材は、最大 50/分とあり、自動車部品、特にトランスミッションで使縦型プレスに比べて非常に高い生産性をもった用されるギヤブランクなどは、フォーマーによ設備となっている。

る生産は敬遠されてきた。

本設備は、バー材を加熱するヒーターに加え、異なる方向にビレット材用ヒーターを設置する

鍛造肌

ことで、これまでの機構を有効に活用しながらビ
レット材を供給する機構を設置している。図５は本機の設置図となるが、25m×29m と非常に大きなスペースが必要となる。しかし、同等の生産能力を持つ縦型プレスとフォーマーの両方を設置した場合には、さらに大きなスペースが必要とな鍛造された製品（ギヤブランク）る。また、圧造金型、機械部品の予備品などの在最終製品庫管理にも大きなメリットがある。

図３ ギヤブランクの鍛造

しかし、本技術により、従来のバー材とビレッ
ト材の両方を供給することができ、フォーマーの高い生産性を維持しながら、これまで敬遠されてきた自動車部品なども鍛造することができる、世界で初めてのフォーマーを開発すること
ができた。

装置の概要
本装置は、HFW1300-4（圧造能力 13,000kN）に、－ 10 －

図５ 本機の設置図

◆第５８回機械振興賞受賞者業績概要留させる。その後、エアー駆動式の B 部 1 個送技術上の特徴り装置で、ビレット材を 1 つ搬送する。搬送されたビレット材は縦向きで C 部反転装置に供給さこれまでも、ビレット材専用のフォーマーは開れ、サーボモーターで 90 度回転し、送りロール

発してきたが、本機は、ビレット材とバー材の両方にセットされたプッシャー棒で、圧造部につなを使用できる設備という点に大きな特徴がある。

がる供給口へ送られるされる。バー材供給に使

バー材を鍛造する場合には、図６のバー材供用していた送りロールをプッシャー棒の駆動に給部のように、バー材用のインダクションヒー

使用することで、バー材とビレット材の両方へ

ターで加熱された材料を、フォーマー側の送り対応することに成功した。

ロールでクランプして、機内に定寸で、決められたタイミングで供給し、鍛造を行なう。

この供給動作をフォーマーの鍛造スピードと同期することで連続してビレット材を供給することが可能となった。また、送りロールの駆動、反転装

置はサーボモーター駆動として、バー材、ビレット
材それぞれのタイミングに操作盤からワンタッチで変更可能となっており、短時間でバー材とビレット材の段取り替えが可能となった。
連続的に供給されたビレット材は、圧造部まで図８のように、次々と後方のビレット材に押され、圧造部に供給される。プッシャー棒を圧造部内まで送ることで、すべての材料を鍛造することができる。また、機械停止時には、この装置
でビレット材を排出し、専用のコンベアで機外に搬出する。

図６ バー材供給部

ビレット材供給時は、図７のように、送りロー
ルとフォーマーの間にビレット材を供給する。
ヒーターで加熱されたビレット材を、シュートを経由し、A 部バッファシュートに 3 ～ 5 個滞Ａ部

ヒーターから供給され、シュートを

図８ 送りロールから圧造部までの図経由

上記の方法で供給されたビレット材は、機内

B部
d

C部

にセットされたチャックで搬送し鍛造する。圧造部に搬送された後の鍛造は、バー材もビレッ
ト材も同様の方法となる。

バー材の場合には、切断を行う移動刃と呼ば送りロール
図７ ビレット材供給部

れる装置を使用し、定寸で切断する。ビレット材の場合には、次行程に搬送するチャックに交換する。この交換もこれまでの機構を変えること－ 11 －

バー材とビレット材の両方を使用できる熱間フォーマー

なく、移動刃とビレット材用の搬送チャックを、し、バー材とビレット材両方を鍛造することがボルト一本で脱着可能となっており、容易に可能となった。ビレット材を取り込むことで鍛

バー材とビレット材の段取り替えが可能な構造

造肌を残すギヤブランクを鍛造することが可能となっている。図９に、移動刃とビレット材搬送となり、新たな自動車部品の高速鍛造が可能と用チャックを示す。

なる。また、2 台の機械を１台で兼用できること
で、前述している通り、金型や消耗部品の在庫管理にもメリットがある。さらに、従来のフォー

マーを扱うオペレーターが操作可能なこともメ
リットの 1 つである。
近年では、人材不足も大きな問題の 1 つとな
り、オペレーターの育成や定着が、大きな課題となっている。これまでのフォーマーにビレット
バー材

ビレット材

バー材用移動刃

ビレット材搬送チャック

材という＋αの機能を持たせることで、これまでのフォーマーの操作スキルで、ビレット材を扱え、フォーマーの活躍の場が、さらに広がることが期待できる設備となった。

図９ バー材用移動刃とビレット材用チャック

知的財産権の状況

フォーマーでは、1,200℃程度まで加熱された材料を扱うため、その熱影響を避けることができない。材料が接触する部品は、熱の影響を受け

本開発品の装置に関する特許登録は下記の通る一方、加熱された材料は、温度低下させずに鍛りである。

造しなくてはならない。各部品には、冷却水を使① 日本国特開 2023-72621

用し、材料に影響がでない範囲で冷却するよう

名称：横型熱間鍛造機に工夫している。また、加熱された材料からは、

概要： 1 つの横型熱間鍛造機でありながら多く

酸化スケール（酸化物の被膜）が発生し、その酸の製品に対し幅広く適用させて求める製化スケールが摺動面に入り込んで摩耗が発生す

品を熱間鍛造できるようにすること。

ると問題となる。酸化スケールが摺動面に入りむすび込まないように、シールやカバーなどで摺動面を保護する必要がある。本機は、従来のバー材を扱うフォーマーをベースに開発されたものであ

自動車産業は、100 年に 1 度の変革期と言われり、今回は、FW1300-4 という機種に、ビレットている。電気自動車の普及により自動車部品の部

供給装置を取り付けたが、この方法であれば他品構成が大きく変わろうとしている。その中で、の機種にも展開が可能となる。また、状況によっ弊社もこれまでのフォーマーに＋αの機能を持たては、現在稼働している設備に対してもレトロ

せた設備の開発を進める必要がある。

フィットさせることができることも大きな特徴のひとつである。

生産性の向上や、品質面の向上は、材料の歩留
まりの向上につながり、ひいては省資源・省エネ

ルギーを実現する設備につながる。これからも実用上の効果継 続 的 に 開 発 を 進 め、微 力 な が ら カ ー ボ ン
ニュートラルに貢献できるもの作りを目指して本機により、フォーマーの高い生産性を生か参る所存である。

－ 12 －

◆第５８回機械振興賞受賞者業績概要

油中の粒子と気泡を瞬時に識別する
世界初の設備診断センサの開発
トライボテックス株式会社
代表取締役社長 川 畑 雅 彦
トライボテックス㈱トライボテックス㈱トライボテックス㈱トライボテックス㈱トライボテックス㈱井 原聡
類 家 淳 司安部田泰
山 田
翼
長 門 真 吾はじめに
近年、コロナ禍が正常化しつつある中にあって、企業環境はデータのデジタル化と DX への対応が加速しており、厳しいビジネス環境に
DX を活用し新たな企業戦略による安定収益と保全形式の創成が急務となっている。本取組み
では、産業界にとり重要な課題である保全のデジタル化に対応するオンライン自動粒子数測定技術を確立するとともに、デジタルデータを活かしたデータドリブン経営に資する設備診断センサの開発を行った。
図１ 潤滑油中の気泡の様子

開発のねらい行うと気泡除去の工程が必要であった。このこと
産業機械の潤滑油の清浄度は、レーザー光を使が分析データのデジタル化と ICT 化の障害と用した自動粒子計数器による油中粒子数測定のなっており、分析結果が出るまで設備の健全性が結果により評価（JIS B 9934）することが主流と担保できないと言う課題があった（図２）。

なっている。この油中粒子数測定では、油中の気

そこで、本取組みでは事前脱気が不要で、流れ泡が偽計数の原因となるため、分析する場合には場中で「粒子と気泡を峻別」し粒子のみをリアル

減圧、超音波、加振等により油中の気泡を除去しタイムに計数するセンサの開発を行った。

た後に測定を実施する手順が規定されている。
回転部を有する産業機械は、潤滑部の潤滑油中装置の概要に多数の気泡が混在している場合が多く（図１）、
JIS B 9934 で規定されている手順に従い分析を－ 13 －

本取組みにより開発したセンサは、新たに開油中の粒子と気泡を瞬時に識別する世界初の設備診断センサの開発

技術上の特徴これまでの液中粒子計測装置は、JIS B 9934
で規定されている光遮蔽式計数法により行われてきた。この光遮蔽式計数法は、例えば図４に示すように発光素子（LD）と受光素子（PD）が一対であり、LD から照射されるレーザー光を PDで受光し、受光した電圧の降下回数と降下電圧の大きさをパラメータに粒子の数とサイズを計測するものである。

図２ 診断スキームの変革発した原理「光同期式気泡識別法」を用いること
で、事前脱気を必要とせず、流れ場中の「粒子と気泡を峻別し」粒子のみをリアルタイムに計数する装置である。本装置（図３）はネットワーク
への接続機能があり、油中粒子数の計数結果をパソコンやスマートフォンに送信することが可
図４ 従来の計測方式の受光素子レイアウト

能である。すなわち、現場設備の油圧・潤滑油系
統にセンサを搭載すれば現場設備の摩耗状況を手元のデバイスでいつでも確認することがでこの原理による粒子検出では、センサ部を通き、専用の接続ネットワークを構築することでオ

過する油中異物がレーザー光を遮ることによりンライン上での常時遠隔監視が可能となる。

発生する電圧降下が検出パラメータであり、センサ部を通過する異物が粒子であっても気泡であってもレーザー光は遮光されて電圧降下が発生するため、これが偽計数の原因となっていた。
そこで、自動粒子計数法に関する規格である JIS
B 9934 では、気泡を取り除いたのちに計数する手順が規定されており、この手順を経るとサン
プリングから試料油運搬、分析、データ確認など
複数のプロセスと日数が必要となる。
例えば、現場設備で油の汚れが目視確認できたとしても、それが、重大インシデントにつながる可能性があるのか否かを現場で定量判断する術がなく、場合によっては、長時間機械を停止せ

図３ 新開発センサの外観

ざるを得ない状況となることもある。このよう－ 14 －

◆第５８回機械振興賞受賞者業績概要に、設備の安全と適切な保全計画にとって、気泡と粒子を現場で識別する技術は優先度の高い課
題となっていた。
今般開発した技術では、粒子と気泡がセンサ部を通過した際に発生するレーザー散乱光の違いに着目することで気泡と粒子の識別を実現した。図５に示す通り、気泡がセンサ部を通過する
際のレーザー散乱光はレーザー光の進行方向に
図６ 新たな計測方式の受光素子レイアウト

対して均一となる。一方、粒子がセンサ部を通過する際のレーザー散乱光はレーザー進行方向にDX 対応が可能となった。

対して不均一となる。この原理を用いた気泡識

すなわち、これまで不可能であった機械シス

別手法を「光同期式気泡識別法」と名付けた。

テムの摩耗状態を IoT の利活用によりリアルタ
イムに遠方監視するシステムの構築を可能とす
るセンサの開発に成功した。
この「光同期式気泡識別法」によって、気泡と粒子の分離は実現できたが、本装置には検出感度の課題が残った。本装置の粒子サイズの検出
下限は 5μm であったが、主に油圧システムの作
動油中の塵埃を対象とした ISO 4406 の清浄度
コードでは 4μm(c)が規定されていた。
本装置は種々の業界で幅広く活用されることを期待しているため、この ISO 4406 にも対応す
べく検出感度向上の研究に取組んだ。この取組
みの概要を図７に示す。

図５ 気泡識別の原理「光同期式気泡識別法」の受光素子レイアウ
トを図６に示す。
「光同期式気泡識別法」はセン
サ部に受光素子を複数配し、気泡表面の側方散乱光を左右の受光素子で受光（正電圧）し、中央の受光素子の受光電圧（負電圧）と同期させるこ

図７ サポイン事業の研究概要とにより気泡と粒子を瞬時識別している。この
光同期式識別法を用いたセンサは、潤滑油中に本研究は平成 29 年度に申請し採択されたサポ

気泡が存在していても気泡の峻別が明確に可能イン事業「機械保全に資する潤滑油オンサイト監

であることから、計測データをデジタル化し、オ

視装置の開発」（計画認定番号及び認定年月日：

ンラインで油中粒子数の連続監視が可能であ中部 1607028-1 平成 29 年 7 月 28 日）を活用し、り、インターネット等で任意の場所に送信する

当社と産総研の連携によって実施した（図８）。

－ 15 －

油中の粒子と気泡を瞬時に識別する世界初の設備診断センサの開発させることで油取替の延伸化も見込めることから、カーボンニュートラルを目指す企業の「GX（Green Transformation）」にも資することとな
り、省エネ、省資源、コスト低減に役立つことが期待される。

知的財産権の状況
本開発品の装置に関連する特許登録は下記の

図８ サポイン研究成果による気泡判定効果

通りである。
これらの研究結果を踏まえて開発した装置① 日本国特許第 4719587 号

は、高さ 10cm×幅 15 ㎝×奥行 10 ㎝と掌（ての名称：微粒子計数装置、これを用いる微粒子計ひら）サイズの小型であり産業機械の潤滑回路数方法及びこれを備える潤滑対象部診への組み込みも可能であることから、web 環境

断システムを整えることでオンライン診断システム構築を

概要：液体（特に、潤滑油）中に含まれる比較的可能としたのが最大の特徴である。潤滑状態を大径で広範囲に及ぶ微粒子と気泡とを判断するパラメータは、これまで温度･振動･圧光学的に識別して所定の粒径毎の微粒力･流量等であったが、本開発により監視する子を高精度に計数することができる微粒「油中粒子数」が新たな状態監視パラメータに子計数装置。

加わることで、「分解して確認する」保守点検方② 日本国特許第 6467579 号

式から、「非分解で確認する」保守点検方式への

名称：粒子計数装置及び粒子計数方法

移行に資すると想定され、陸・海・空の産業界で概要：液体中の粒子の形状、材質、サイズ等を使用されているあらゆる機械設備の保守点検方

詳細に識別しつつ粒子の個数を計数す

式の革新につながることが期待される。なお、現ることができる粒子計数装置。

時点において、本装置の競合となる製品はない。

③ 日本国特許第 6592765 号
名称：粒子計数装置

実用上の効果概要：液体中の粒子の性状を詳細に識別しつつ粒子の個数を計数することができるとと潤滑状態をデジタル化するオンライン監視

もに、採液するポンプに起因する装置のは、デジタルデータのネットワーク化が可能と大型化や測定精度の低下を抑制することなるため多数の設備機械の健全性が瞬時に把握ができる粒子計数装置。

できるようになり、いわゆる「データドリブン経

むすび営」が可能となる。総務省の情報通信白書（令和2 年度版）によれば、オンラインデータの使用率が大きくなると、資本投入や労働投入で説明でデジタルデータで可視化される潤滑状態によきない付加価値の伸び、いわゆる TFP（ 全要素生

り、産業界の保全方式に新たなフェーズが加わ産性）が 8%向上するとされている。また、機械り、限りある資源の有効活用となることや、イン設備の保守マニュアルに「潤滑油は 1 年で交換

フラの安定運転等が期待されます。私共は今後もを推奨」と記されているが、データ監視により科現場の声を大切にしながら産業界の発展、ひいて学的で合理的な根拠に基づき潤滑管理を適正化

は SDGs への貢献を目指し努力致します。

－ 16 －

◆第５８回機械振興賞受賞者業績概要

長尺アルミクラッチドラムの塑性加工化技術の開発
マツダ株式会社
代表取締役社長兼CEO 毛 籠 勝 弘
マツダ㈱ 技術本部
マツダ㈱ 技術本部
マツダ㈱ 技術本部
マツダ㈱ 技術本部
マツダ㈱ 技術本部

椎 野
野 畑
河 野
新 家
長 野

和 幸
俊 也
弘 和
泰 平
隼 門

はじめに
マツダは「走る歓び」を提供し、“自分で運転をする愉しさ”を感じていただき、人の心と身体を元気にし、お客様の人生を輝かせることができるブランドを目指している。2022 年 9 月に販売を開始した CX-60 には、優れた環境性能と図２ ペダルワークスペースの比較「走る歓び」を実現させるべく、新開発の縦置き開発のねらい8 速オートマチックトランスミッション（以下FR8AT）を搭載している（図１）。

FR8AT に内蔵されるアルミクラッチドラム
は、理想のドライビングポジション実現のために、従来の製品と比較し L/D（高さと直径の比）で 2 倍以上になり、より細長い形状にする必要がある（図３）。また、マツダの目指す「走る歓び」を具現化する高い伝達効率とユニット振動抑制の両立に向け、アルミ化による軽量化が必

図１ 新開発 FR8AT

須であった。アルミ板材の塑性加工は成形難易度が高いため、アルミクラッチドラムは成形性

新開発の FR8AT は、ペダルワークスペース確の高いダイキャスト+切削加工、及び副資材を用保によるドライビングポジションの理想化（図いた相手部品との結合が主流であるが、塑性加２）のためユニットのコンパクト化と、ロスのな工と比べ加工時間が長く、また製造時の CO2 のい高い伝達効率を両立したトルコンレス構造と排出量が多い。そのため、従来の鉄材クラッチドしている。この実現のため、ユニットに内蔵されラムの塑性加工技術を基盤に机上予測技術を用る動力伝達部品であるクラッチドラムは、長尺

いて進化させることで、既存の塑性加工ライン

でかつ軽量な製品として長尺アルミクラッチドを最大活用し、製造時 CO 2 排出量低減とコストラムが必要であった。

改善をねらいとした長尺アルミクラッチドラム－ 17 －

長尺アルミクラッチドラムの塑性加工化技術の開発

ラッチドラムはその代表的な部品である（図４）。
今回技術開発した長尺アルミクラッチドラムの製品図と各工程での成形部位を図５に示す。

技術上の特徴①プレス工程の割れ/しわの抑制技術

図３ クラッチドラムの製品高さ比較

プレス工程ではねらいの形状を複数の工程での塑性加工化技術の開発に取り組んだ。

造り込む。成形の厳しい部位での割れを防ぎ、手戻りのない工程設計を可能とするため、CAE 上装置の概要の割れの評価指標としきい値を明確化した。具体的には、VDA 曲げ試験（ドイツ自動車工業規AT 内部には、クラッチプレートの締結/解放を

格の板曲げ試験、以下曲げ試験）を行い、試験中行い、動力を伝達/遮断するためのスプライン形の荷重低下と試験片の割れ発生の状態を確認

状を有する多くの部品が組み込まれている。ク

し、この結果を CAE 上で再現させて評価指標としきい値を決定した（図６）。

図６ VDA曲げ試験の予実結果

割れは材料が引張により伸びの限界に近づい
図４ クラッチドラム部品たときに発生するものであるため評価指標を「最大主歪」とした。曲げ試験から得た割れの評
価指標としきい値が複数工程で造り込まれる製品にも適応可能であることを確認するためアルミクラッチドラムの試作品にて、予実確認しCAE 予測が実機で再現され、割れの机上評価が可能であると確認できた（図７）。
また、アルミはしわが発生しやすい材質であり深絞り成形の場合、より顕著となる。そのため、金型構造内には、しわ押え機構が必須である。今回、製品高さが２倍になり既存プレス機では不足するしわ押えストロークを解決する金型構造とした。図８は、その概略図を示す。成形の進行に合わせてしわ押えタイミングを調整でき

図５ アルミクラッチドラムの成形部位

る金型構造であり、しわ押え 1 で加工開始から－ 18 －

◆第５８回機械振興賞受賞者業績概要

スプリングバックの発生メカニズムは転造時に材料が転造ローラーの回転方向ではなく製品の円周方向へ塑性流動することであると考えられる。従来ローラーでは凸形状を 2 つ設け、仕上げ部の側面を押える形状とすることで円周方向へ流れる材料を拘束していたが仕上げ部両端の成形部位の材料は円周方向へ流れてしまう。そこで、新開発ローラーの考え方は、従来ローラーで拘束しきれていなかった材料を拘束するため、凸形状を 3 つ設け、

図７ 割れ机上評価と実機確認結果

仕上げ部外から材料の流れを拘束できる形状としブランク（製品）を押え、しわ押え 1 からブランた。また、仕上げ部外の小径板厚は、従来よりも板クが抜けるタイミングでしわ押え 2 でブランク

厚を厚くすることで、円周方向へ流れる材料を抑に押えを効かせ、成形中にしわ押えが効かない

制する効果をもたせた（図１０）。この新開発ロータイミングを無くすことでしわの発生を抑制す

ラーにより従来の鉄同等以下のスプリングバック

ることができた。

量へ抑えることが可能となった（図１１）。

図８ しわ抑制金型構造概略図②転造工程のスプリングバック抑制技術
スプライン転造は、マンドレルにプレス成形後の円筒形状の製品を取り付け、マンドレルと製品を回転させながらマンドレルの回転に同期して転造ローラーで転造する回転塑性加工である（図９）。
アルミは鉄と比べてヤング率が小さく転造する
際のスプリングバックが大きくなる課題がある。

図９ スプライン転造概略図

図１０ ローラーと塑性流動の関係

図１１ スプリングバック量の結果－ 19 －

長尺アルミクラッチドラムの塑性加工化技術の開発③異材結合工法選定プロセスの確立

セスを構築できた。

アルミと鉄の異材結合工法として、拡散接合、
溶融接合、メカニカル結合、接着材の工法から結合強度、同軸度、レイアウト、生産性、コストか
ら重みづけ評価を行い、FR8AT 内の限られたス
ペースで成立でき、切削や副資材が不要なカシメ結合を選定した（図１２）。

図１４ 10^7サイクル疲労限度線

実用上の効果図１２ カシメ結合のツールと断面

長尺アルミクラッチドラムの塑性加工化技術

カシメ結合の信頼性確保の具体例として、以開発により、従来比で製造時の CO2 排出量を下、静ねじり強度とねじり疲労強度の評価方法を85%低減し、コスト改善 25%を達成した。また、示す。静ねじり強度はカシメ結合強度の寄与率の新開発 8AT の特徴であるトルコンレス構造と高いカシメ後厚み、アルミと鉄のカシメ前板厚をペダルワークスペースを確保が可能となり、理管理幅以上に振らしても要求強度規格を十分満想ドライビングポジションとキレのある変速感

足する結果が得られた。ねじり疲労強度は CAEを得ることができた。

上で発生応力と相関の高いカシメ断面形状を検知的財産権の状況証し、カシメ負荷面高さ H、カシメ負荷面外径 D、及び応力集中部 R の寸法であるとわかった（図１３）。この絞り込んだ 3 特性に対して振らしテス

本開発品の装置に関する特許登録は下記の通ト品のカシメ断面を測定し、測定結果を解析モデりである。

ルへ反映させ、応力解析を行った。

① 日本国特許第 7230773 号
名称：自動変速機
概要：自動変速機内の回転部品の異材結合（アメリカ、ドイツ、中国でも出願済）

むすび
アルミクラッチドラムの製造工法はアルミダイ
キャスト+切削加工が一般的であったが、本技術開図１３ カシメ部断面寸法特性

発により、既存設備を最大限に活かし塑性加工の適その結果、疲労限度線以下であることが机上応範囲を拡大することができた。また、今回のクで確認できた（図１４）。また実機でも疲労試験

ラッチドラムのような動力伝達部品に限らず車体において、開発基準サイクルをクリアできるこ

部品へ適応することが可能であると考える。今後もとを確認した。これにより動力伝達部品へ適用

地球環境への貢献と「走る歓び」をお客様へ提供す可能な異材結合工法を確立し、信頼性保証プロるため技術の向上を継続的に取り組んでいく。

－ 20 －

◆第５８回機械振興賞受賞者業績概要

船速に依存せず正確に方位制御可能な
操船システムの開発
三菱電機株式会社
代表執行役 執行役社長

漆 間啓

ヤマハ発動機株式会社
代表取締役社長 日 髙
三菱電機㈱ 先端技術総合研究所
三菱電機㈱ 姫路製作所
ヤマハ発動機㈱ マリン事業本部
ヤマハ発動機㈱ マリン事業本部
Yamaha Motor Corporation, USA祥 博

今 村 直 樹阪 口亮
伊 藤誠
中 安 良 和山 口 幸 平シェアトップクラスの技術力とボートやその使はじめにわれ方に関する幅広い知見を強みとするヤマハ発動機と、電子制御ユニット量産化の実績とノプレジャーボートは、余暇にマリンレジャー

ウハウを強みとする三菱電機姫路製作所ならびを楽しむための乗り物であり、その楽しみ方は、に物理現象に立脚した制御理論への深い専門性

小型ボートでは内海での気軽なフィッシング、を強みとする同社先端技術総合研究所とが協業

大型ボートでは外洋での本格的なフィッシング

し、「操船の手間を省く」価値提供が可能な、ボーやクルージングなど、様々である（図１）。

トのオートパイロット機能を有する操船システ
ムを開発した。

開発のねらいオートパイロット機能は、ボートの“走る・曲がる・止まる”を自動化するものである。競合他社は、このうち“曲がる”の自動化を既に実用化していた点で我々には弱みであった。そこで、当該機能の基幹である船首を操船者の意図した向きに仕向ける、他社性能を圧倒的に凌駕する方

図１ マリンレジャーの様子

位制御技術で、「操船の手間を省く」操船システ

このプレジャーボートの世界において近年、ムを目指した。しかし、我々が志向する方位制御

操縦が簡単で気軽に操船を楽しみたいといった技術には、下記の厳しい市場要求に応えつつ、現経験の浅い操船者からのニーズとともに、高い場の課題を払拭する必要があった。

操船技術が求められる離着岸から解放されたい【要求】ボートと、ボートを駆動する船外機との熟練者からのニーズもまた高まりを見せてきて無数の組み合わせに対応しなければならない。

いる。これら多様なニーズに応えるべく、船外機

通常、ボートを製造するボートビルダーと船外－ 21 －

船速に依存せず正確に方位制御可能な操船システムの開発機メーカーは別なため、船外機メーカー側が船外ドを設定するパネル、およびオートパイロット

機を艤装するボートを選べない。また、操船者は、機能の基幹である方位制御技術と絡む各種制御

釣りから移動用途まで幅広い船速範囲でオートモジュールを実装した BCU（Boat Control Unit）

パイロットを使いたい期待を持っている。

から構成され、さらにオプションとして、倒しや【現場の課題】ボートと船外機の組み合わせの

ひねりといった操作だけで方位や船速の調整がバラつきに対して、現場で個別に制御の適合作できるジョイスティックを備えている（図２）。

業をすることが一般的なため、ボートビルダー、

操船者は通常、レバー操作で前進・後退指示ならディーラー、ユーザーの作業負担が重い。

びにスロットル開度指示して船外機の推進力を

このことには、万が一でも適合作業が不適切

調整しながら、Helm（ハンドル）操作で船外機な場合に、システムの制御性悪化を招き、快適なの舵角を調整する複雑な複合動作をタイミング

乗り心地が得られないリスクを孕んでいる。

良く行いながら操船する必要がある。これに対こういった実情を背景に、本開発の目的は、どして操船システムでは、操船者の座標設定だけんなボートでも初期設定作業不要で適応でき、で目的地へ到達でき、操船者は複雑な複合動作

そしてお客様が常に快適な航走をできるようから解放される。

に、ボートと船外機の組み合わせバラつきを考BCU は、操船に関する周辺情報を各種のセン慮した系統的な方位制御系の設計手法とその技

サから入手し、ボートをどのように動かすかを術確立であった。本目的を達成するための技術判断し、各種のコントロールユニットへ指令を

課題は、下記のとおりであった。

与える操船制御、ボート電装品の駆動制御を行【技術課題】どんなボートでも、時速 10km からうボディ制御、ボートの各ユニットの通信調停

100km までにかけたすべての船速域で方位制を行うゲートウェイ制御から構成されている御系の安定性を確保し、操船者が指示した方位（図３）。

指令に対して機敏に実方位が応答し、当該応答のバラつきをすべての船速域で抑制すること。

装置の概要
操船システムは主に、ボートの位置を検出す
る GNSS（Global Navigation Satellite System）、
ボートの方位を検出するヘディングセンサ、操船者が経由したい或いは行きたい目標座標を設

図３ BCUの構成

定するディスプレイ、オートパイロットのモー

図２ 開発した操船システムを備えたボートの一般的な構成－ 22 －

◆第５８回機械振興賞受賞者業績概要

御理論が、制御系設計に使える見通しを得た。

技術上の特徴（2）系統的な方位制御系設計
前述の技術課題は、下記取り組みで解決した。
（1）ボートの動特性の実験的解明とモデリング

方位制御系を理論立てて系統的に設計するために、ボートの動特性モデルと制御系のモデル

ボートの方位を変更する源は、船外機が有すをもとに、数値シミュレーションで要求の成立

る操舵機構で舵を操作し、そのときに舵に作用性を検証するモデルベース開発を実践した。方する流水からの反力や船外機が発生する推力の位制御系は、角速度を制御する角速度制御系と、方向変化で生じるモーメントである。ボートの角速度の積分に相当する方位を制御する方位制

動特性には、代表的で現在でも実用的なものに御器より構成される。特に、前者の角速度制御系

野本モデルがある。野本モデルは、操舵に応じては、ボート動特性の船速依存性を吸収しつつ、外ボートの角速度の大きさと位相が変化する、と乱に対するロバスト性を担保するゲイン可変型

いう非常に直感的な動特性をシンプルな数式での 3 つの特長的な制御器で設計した。

モデリングしている。しかしながらボートは、タ①角速度制御器：角速度応答を、船速に依らず常ンカーのような大型船と比較して小型で機動性に一定として応答バラつきを抑制する役割が高く、かつ方位制御を効かせる船速域もかな②振動抑制制御器：特に舵効きが鈍感な低船速

り広い。そこで、野本モデルの考え方を基本とし域での操舵による、角速度応答の遅延を小さくながらも、ボートの大きさ（全長、船幅）、船外する役割

機数（1 ～ 4 機掛け）、船底形状違い、の複数の③ 2 自由度制御器：“方位を変更するように方位指ボートで、船速をパラメータとした舵角に対す令が出ているにも拘らず、船首がなかなかそのる角速度の周波数応答を徹底的に実測した。そ方向を向いてくれない”といった違和感を操船の結果、どんなボートでも同じ船速であれば周者に与えないよう、方位指令直後に実方位を機

波数応答の差異が小さくしかも線形で、当該特敏に反応させる役割

性が船速に強く依存する、といった極めて重要

なお、ボート動特性の高船速域では、図４に示

な実験的事実を突き止めた（図４）。これにより、したゲインの緩やかな山に見られるように、操線形でありながら、線形モデルのパラメータに舵によって角速度の感度が高くなる特性がある

船速依存性を持たせた特長的なモデリングが可ため、これを抑える役割を果たすフィルタをさ能となった。また、産業界では最も身近な古典制らに導入し、方位制御器を含め、方位制御系を構成した（図５）。

図５ 開発した方位制御系（3）実験による検証
方位制御系を BCU へ実装し、複数のボートで
図４ 舵角に対する角速度の周波数応答実測値

方位制御性能を評価した。その結果、すべての－ 23 －

船速に依存せず正確に方位制御可能な操船システムの開発

ボートのすべての船速域で方位制御性能を満足

操作を低減し、操船者の労力の手間を大幅に省することを確認し、「船速、およびボートに依存

く簡単な操船を提供できる。搭乗者には、直進中せず正確に方位制御可能」なことを実証できたの方位の振れが極めて小さい快適な乗り心地を（最大時速 70km のボートでの実測例、図６）。

提供できる。
【波及効果】開発した方位制御技術には汎用性があり、ユニークな推進器を有する新操船シス
テム HARMO にも展開されている（図７）。

図７ 新操船システムHARMOの推進器（a）時速 10km

知的財産権の状況
本開発品の装置に関する主要な特許登録は、
下記のとおりである。
① 日本国特許第 6976367 号
名称：船舶の方位制御装置
概要：制御対象の変動に対してロバストな制御装置およびその方法に関する。
② 米国特許 US10296014（b）時速 70km

名 称 ： BOAT MANEUVERING CONTROLMETHOD FOR BOAT AND BOAT MA-

図６ 実験と数値シミュレーションの比較

NEUVERINGCONTROLSYSTEM

FOR BOAT

実用上の効果概要：ボートの方位保持などの機能実現に係る制御方法とその制御システムに関する。

【産業性】ボート動特性は、システム設計の効率むすび化や、将来の自動操船化に向けた他の機能開発へ活用できる。また、角速度制御系でのゲインスケ
ジューリング制御の考え方は、ボートのみならず

私たちは、今後もお互いの企業の強みを融合

動特性が変動する機械対象へも応用できる。

させ、マリンレジャーを楽しむすべてのお客様【社会性】低船速から高船速にかけて安定したへ「いいね！」と感じて頂ける価値を常に探求

自動操舵を実現できるため、ボートを直進走行

し、価値提供に資する機械装置の具現化に向けさせるためのハンドルでの操舵、つまり当て舵て積極的に挑戦し続けてまいります。

－ 24 －

◆第５８回機械振興賞受賞者業績概要

自動化と接合品質を追求した
フープ材供給装置
株式会社 ムラタ溶研
代表取締役社長 村田
取締役会長
専務取締役

村 田
村 田

倫之介
彰 久
唯 介

求められている。さらに、エラー回避措置的な機はじめに械構造をとっているが、手動機では材料を溶接する前の突合せ時にわずかだが人的ミスが起こ

5G 通信、自動車の操作自動化・安全性向上にる場合があった。接合時間を約 1/4 にする短縮よる電子部品の搭載量増大、人口減少に伴う各と同時に歩留まりのさらなる向上も開発のねら

種機械・装置の自動化推進、働き方改革や時短推いとした。

進による家電の自動化推進により、デバイスの装置の概要

リードフレームやコネクタ需要は増加の一途をたどる。これらの電子部品は帯状薄板金属であるフープ材をプレス成型して製造されるが、生従来の同社溶接装置は溶接の工程が自動で、産ラインの高速化や幅広フープ材を使用して複前工程である切断前のワーク把持、切断、切断面数個を同時にプレス成型するなど、生産方式にどうしを付き合わせてのクランプは作業者の手も変化が起きている。これらの背景により、さらによって行われていた。本賞応募の新装置ではに時間短縮と歩留まりの向上を求められるよう作業者が切断前のワーク把持を行えば、その後になった。

開発のねらいプレス材料のフープ材が材料切れを起こした
際、通し直すと約 14 ～ 29 分かかる（当社調べ）。
ムラタ溶研製フープ材接合供給装置は元々、高品質溶接による接合を短時間（1 分以内）で行える装置だったが、今回は自動化を追求し、接合時間を 15 秒に短縮することを目標とした。
現在主流である多列同時プレスによるデバイ
ス生産は１分間に 1,000 ～ 4,000 個ほど行われる。手作業による通し直しから手動フープウェ
ルダーへの機械化は、多列同時プレスでない時代であっても劇的な効果があった。しかし、社会的なニーズにより生産量が飛躍的に伸びている
いま、材料の接合供給もさらなるスピード化が－ 25 －

図１ 装置外観

自動化と接合品質を追求したフープ材供給装置の工程から溶接完了まで全自動で行える。これ

アーク長の調整も含めて自動で行われる。接合により約 1 分から 15 秒へと大幅な時間短縮を後の圧延は手動で行う。

実現し、操作のミスによる歩留まり低下も防ぐことができるようになった。

一方、今回開発の自動接合機では、切断刃の下に先行材、後行材をセットし、開始ボタンを押せ

また、フープ材料幅を入力すれば溶接の開始

ば、後は切断、突合せ、溶接接合まですべて自動点と終了点が自動で割り出される仕組みを搭載で行われる。この間に人の作業はないため、人的し、段取時間も短縮した。

なミスは起こりえず、歩留まりをさらに高める

まず、装置の外観を図１に示す。ワークの取りことができる。時間についても、以下にあるよう扱いはこの写真にある上部治具カバーを開けてに手動全工程 80 秒が自動機では 23 秒にまで短行う。ちなみに当社従来品の手動機にカバーは縮された。この間に現在のプレス機で約 2,000

なく、ワークテーブルとして存在する。

～ 3,000 個の生産が可能となる。

また、当社製従来手動機の場合と開発製品である

技術上の特徴自動機の作業および所要時間を比較を図２に示す。
手動機の場合、先行材と後行材を切断刃の下に入るように配置し、操作者がボタンを押すこ

手動工程を自動化するには複数の技術的なポとで切断される。センタープレートというガイイントが存在する。以下項目ごとに解説する。

ドに当てながら、切断した先行材、後行材を付き①切断／クランプ圧力の使い分け

合わせた状態でそれぞれクランプすることで端面どうしの突合せ溶接では、垂直な切断面、バ

セッティングが完了となる。この状態で接合ボリのない品質が求められ、溶接品質に直結する。

タンを押せば、接合開始から完了までは溶接本装置に用いている切断刃は、硬度 HRC65 以・手動機の場合・開発製品：自動機の場合

図２ 手動機と自動機の作業および作業時間の比較－ 26 －

◆第５８回機械振興賞受賞者業績概要

上の焼き入れされたハイス綱を用い、切断は
1.0 ～ 2.0MPa の比較的高圧な油圧で行われる
ため、ワークも強い力でクランプされる（図３）。

図５ ２工程での溶接
図３ 切断時のようす③ワークを確実に付き合わせる機構
本装置は、突合せ接合技術で重要な「切断」「突

転じて、溶接時のクランプでは 0.2 ～ 0.3MPa

合せ」を確実に行える機構を搭載している。

の空圧に変換し、最適な加圧力で接合部を密着し、 熱歪みを抑制する（図４）。

本装置は切断部を装置中央に設け、切断端材（スクラップ）の排出や突合せを容易にしている（図６）。

図６ 切断とスラップの排出30±0.005mm 幅に切断された材両端部は、左図４ 溶接時のようす

右のクランプ突合せ機構により溶接中央の可動②ワーク中央から外側への溶接式バックバー（裏当金）と上部クランプ板の間に溶接端部の溶け落ちは、プレス機の金型内で自動挿入され、材端面どうしが突き当てられる。

引っかかり、金型の破損を誘発する原因になる

このとき、すでに上部クランプが本体奥から進ため、本装置ではその防止に、溶け落ちや穴明き出しており、ワークが重なり合わない機構とのない溶接工法を用いている。本装置では材料
中央部に溶接開始点を設定し、外側に向かって溶接を行い、終了点前でアークをオフにしている。その際、溶け落ちのない溶接が行えるベスト
なアークオフ地点は、独自のトーチ走行位置と演算で割り出している。また、溶接の開始点を1 回目と 2 回目で数 mm 重ねることにより、融合
不良をなくしている（図５）。

図７ ワークの突合せ－ 27 －

自動化と接合品質を追求したフープ材供給装置

なっている（図７）。
溶接加圧力は切断時は 1.0 ～ 2.0MPa の油圧を、0.2 ～ 0.3MPa の空気圧に変換させて付合せ端部を密着させている。また、溶接は最適なアー
ク長を電極タッチセンサーが自動で設定し、行われる（図８）。
図１０ 接合部の様子

実用上の効果
ムラタ溶研製フープ材接合装置は、フープ材を使用するプレス業界の供給装置として一定の評価を得ているが、それでも、接合時間 60 秒が限界だった。今回の発明で、接合時間は 15 秒に短縮さ

図８ 下治具の上昇によるクランプ

れ、1 分間に数千個の製品を成型するプレス機に④溶接部の硬化を防ぐ工夫

おいて、年間でのその効果は大きなものとなる。

当社独自の「狭窄ノズル TIG 溶接法」は、ビー

自動車、モバイル機器、家電やその他電子部品をド幅が狭く、深い溶込みが得られ、熱影響部の変使用するあらゆる製品の、生産性向上に寄与する質領域も狭く、溶接局所の酸化・窒化による硬化ため広範囲な波及効果が期待できる。

はほとんど見られない。

知的財産権の状況

本装置ではワークの上部、裏側からガスを当てることで溶接部両面の無酸化雰囲気を形成している。また、狭窄ノズルによるエネルギー密度

本開発品の装置に関する特許登録は下記の通の向上で、3000 ～ 6000mm/min の高速溶接を可りである。

能にし、熱影響の範囲を最小化している（図９）。

① 日本国特許第 6980239 号
名称：帯状金属板の突合せ接合装置及び突合
せ接合方法② 日本国特許第 6980237 号
名称：全自動突合せ接合装置

むすび
自動化を進めた本装置では、均一でエラーのない接合面密着状態を形成でき、ほぼ不良を発生させることなく高速で安定的なフープ材接合供給が可能である。電子部品製造工程の材料供
図９ ワーク両面での無酸化雰囲気形成

給というボトルネックを解消し、社会的に一層以上のように、本装置は、従来にない接合技術の自動化・AI 化推進のサポートが行える。

を実現している（図１０）。

－ 28 －

◆第５８回機械振興賞受賞者業績概要

石川県の次世代産業の一翼を担う
炭素繊維複合材料への支援活動
公益財団法人 石川県産業創出支援機構
理事長 田中 新太郎(公財)石川県産業創出支援機構 成長プロジェクト推進部(公財)石川県産業創出支援機構 事務局参事(公財)石川県産業創出支援機構 成長プロジェクト推進部

高 橋 雅 彦森大 介
姫 野 志 寿生産拠点とするため連携事業である「いしかわはじめに

炭素繊維クラスター」を発足した。いしかわ炭素
繊維クラスターは、繊維企業や機械加工企業な

公益財団法人石川県産業創出支援機構（以下、ど関連する多様な業種が、県内外ならびに企業

ISICO）は、総合産業支援機関として 1999 年に設規模を問わず参画するとともに、石川県プレス立され、県内企業の研究開発や販路開拓、創業支

工業組合、県内大学、石川県工業試験場が参画し援、デジタル化に関する設備導入、経営に関するたことが特徴として挙げられる（図１）。

専門家派遣などさまざまな支援を行っている。
その中で特徴的な取り組みとして、石川県が「将来の次世代産業の一翼を担う成長分野」として位置づける『炭素繊維複合材料』分野において、ISICO が中心となり取り組んだ「いしかわ炭
素繊維クラスター」事業をはじめとする各種事
図１ いしかわ炭素繊維クラスターの協業体制

業が挙げられる。

その後、同取り組みは 2012 年に文部科学省

取り組みの背景とその内容、成果について紹介する。

「地域イノベーション戦略支援プログラム」に採択され、取り組みが加速化することとなった。

事業支援のねらい

点在する川中企業等をクラスター化することにより協業体制の構築が図られ、これまで１社

石川県を含む北陸地域は、日本を代表する合成繊維の産地として、発展してきた地域であり、では困難であった多様なニーズへの対応や、川下企業への技術提案が可能となった。

機械産業についても、明治初期の繊維産業の振事業支援の概要

興に伴う繊維機械工業の発展を基盤に、技術力を蓄積してきた地域である。
一方、2000 年代以降、新興国の技術伸長によいしかわ炭素繊維クラスターの取り組みを実る価格競争の激化などにより、従来の合成繊維施するにあたり重視したことは、事業をリードの衣料中心から、最先端素材への移行が求めらし組織間をコーディネートする「人材」の確保でれるようになった。

ある。そこで、ISICO が主体となり、炭素繊維複そこで、2009 年、県の方針のもと、ISICO が合材料の分野で国内トップレベルであった研究主体となり、石川県を炭素繊維複合材料の一大者や研究開発コーディネータ、大学と企業を繋－ 29 －

石川県の次世代産業の一翼を担う炭素繊維複合材料への支援活動

ぐ事業化コーディネータ、企業内の研究開発者

また、締結に合わせ石川県とドイツの企業、研を育てるための人材育成コーディネータを招聘

究機関等の間で活発な意見交換が行われた。そのし、「研究開発」、「事業化」、「人材育成」の結果、航空機分野における国際共同研究事業が立3 つのプログラムを推進した。加えて、金沢工業

ち上がるに至った。ISICO においても、新たに補大学 革新複合 材料研究開発 センタ ー（以 下、助金メニューとして国際連携枠を設け、研究開発

ICC）が採択を受けた、「革新的イノベーション推進のための強力なバックアップを行った。

推進プログラム（COI STREAM）」に対する支援も行った。

「人材育成」に対する活動としては、ISICO において、炭素繊維複合材料に関する基本的な知「研究開発」に関する活動としては、ISICO で識の習得から専門知識の定着、実習などの経験は、2010 年より後述する「いしかわ次世代産業創的学習まで、各個人のレベルに合わせて選択で造ファンド」を創設し、研究開発支援の補助金メ

きる人材育成プログラムの提供を行った。そのニューを設け、資金面での支援を行っている。炭

結果、約 2 千人が受講し、炭素繊維分野において素繊維複合材料分野は、ファンド設立当初から現第一線で活躍する多数の企業研究者・技術者を

在に至るまで一貫して集中支援分野として定め輩出するに至った。

ている。さらに、県内中小企業等に対し、経済産事業支援の特徴

業省の成長型中小企業等研究開発支援事業（Gotech 事業）等の外部資金獲得を支援するとともに、Go-tech 事業の事業管理機関として、企業、大【クロスアポイント制度の活用】

学、公設試等の共同研究開発の継続的な支援を複数の組織が連携する上で、各組織の文化の行っている。「事業化」に対する活動としては、違いを理解した上で、柔軟に活動できる人材の2014 年 11 月に炭素繊維複合材料において、繊維配置が重要であると考えた。そこで、クロスアポ

産業や機械産業といった川上・川中企業が中心とイント制度を活用し、前述の炭素繊維複合材料

なる北陸エリアと、自動車産業や航空機産業と分野の研究者・コーディネータを ISICO の職員

いった川中・川下企業が中心となる東海エリアがとして配置する一方、たとえば週に 3 日は大学連携する「東海・北陸連携コンポジットハイウェ

で勤務させるなどの柔軟な体制を構築した（図イ」構想に参画し、炭素繊維複合材料の商品化や３）。このような組織間のハブとしての活動が功事業化をさらに推し進めた。海外への展開についを奏し、複数機関が連携する大型研究開発プロては、
2015 年に ISICO、ICC および県内企業等が、ジェクトの組成や事業化などに繋がった。この

ドイツの世界的炭素繊維複合材料クラスターで

体制は、文部科学省「地域イノベーション戦略支ある CFK Valley（現コンポジットユナイテッド）

援プログラム」終了後も、研究者・コーディネーを訪問し、ICC と CFK Valley の連携協定（MOU）

タの多くは ISICO や県内の大学に留まるなど締結に貢献した（図２）。

図３ いしかわ炭素繊維クラスターの運営体制

図２ ICC/CFK-Valley 協力協定調印－ 30 －

◆第５８回機械振興賞受賞者業績概要「自走化」が図られている。

ある。
「いしかわ炭素繊維クラスター」に参画し【ファンドによる資金面での支援】たことを契機に炭素繊維事業に参入することとISICO では、2010 年より「いしかわ次世代産なった。同じ繊維といっても勝手の違う炭素繊業創造ファンド」を創設し、研究開発支援の補助維に苦戦しつつも、ISICO は同社に対し、次世代

金メニューを設け、資金面での支援を行っていファンドをはじめとする持続的な支援を行っる。具体的には、石川県や県内金融機関からの出た。その結果、熱可塑性炭素繊維複合材である資を受け、全国最大規模となる 300 億円のファ「カボコーマ・ストランドロット」の開発に成功

ンドを組成し運用益を活用して補助金を交付しし、同社の新たな市場開拓に繋がった。カボコーている（図４）。

マ・ストランドロットは、軽量（鉄の 4 分の 1 の比重）で、引張に強いという優れた特性を有しており、駅ホームの転落防止用昇降式ホーム柵のロープ等に活用されている。加えて、錆びや結露等が発生しないという特徴も併せ持っていることから、木造建築物の耐震補強材としての活用も拡大している。実際に、重要文化財「善光寺経蔵」（長野市）をはじめ多くの文化財の保存修理工事に採用されている（図５）。

図４ いしかわ次世代産業創造ファンドの概要

本ファンドの特徴の一つに、国や県の補助金等を財源としていないため、企業側が「複数年度にまたがる」プロジェクトを柔軟に組成できる

図５ （左）カボコーマ・ストランドロットの構造点があげられる。採択企業からは、「単年度事業（右）善光寺 経蔵の保存修理工事の様子ではないため、いわゆる『はしごを外される』リ
2018 年にカボコーマ・ストランドロッドはスクがなく、腰を据えてじっくり研究に取り組

JEC World 2018・建築・インフラ部門で JEC イ

むことができる」と評価を受けている。

ノベーションアワードを受賞。さらに、2019 年、事業支援の成果

カボコーマ・ストランドロッドが日本産業規格（JIS）に認定されている。これは、炭素繊維複

いしかわ炭素繊維クラスターに参画すること

合材料の製品規格として日本で初めての事例でで、合成繊維や機械加工分野で培った技術を炭あるとともに、一般的に標準化には申請から 3

素繊維複合材料という新たな分野に応用し市場～ 5 年を要するところ、ISICO、石川県、石川県を拡大するとともに、これまでの大手企業の下工業試験場および ICC の支援のもと、経済産業

請けという立場から脱却し、企画立案型企業へ

省の「新市場創造型標準化制度」を活用し、申請転身するという企業が誕生した。その中でも特からわずか 2 年という短期間で標準化されたに優れた実績をあげた 3 社について以下に示す。

ことが特筆すべき点である。

＜小松マテーレ株式会社＞＜サンコロナ小田株式会社＞

同社は、ポリエステルやナイロンなどの合成

従来、大手合繊メーカーなどからの糸加工を

繊維素材の染色加工を中心に行っている企業で中心とした下請け企業であった同社は、「 いしか－ 31 －

石川県の次世代産業の一翼を担う炭素繊維複合材料への支援活動

わ炭素繊維クラスター」への参画を契機に、得意むすびとする糸加工技術を活用して炭素繊維事業に参入した。ISICO は、ファンドを活用した資金的支援に加え、石川県工業試験場等と連携し、戦略的2023 年 2 月、
「いしかわ炭素繊維クラスター」

基盤技術高度化支援（サポイン）事業などの外部をはじめとする石川県全体の炭素繊維複合材料

資金獲得ならびに研究開発推進にかかる支援をに関する取り組みが評価され、石川県は、内閣府行った。その結果、複雑成形性・高強度を同時にの地方大学・地域産業創生交付金事業に採択さ実現し、かつ量産が可能なプレス成形用シートれた。同年 4 月より、「地域に培われてきた高度で あ る Flexcarbon の 開 発 に 成 功 し た。

な繊維・機械加工技術を活かした環境適合型複Flexcarbon は、2017 年にコンポジットハイウェ

合材料川中産業創出プロジェクト」がスタート

イコンソーシアムが実施している「コンポジッ

し、ISICO としても、引き続き、研究開発支援な

トハイウェイ・アワード」でグランプリを受賞。

らびに事業化支援を担っている。そのような中、2019 年の Sampe Japan 先端材料技術協会ではISICO 職員の自発的な提案のもと、理事長直轄

製品技術賞を受賞した。さらに 2020 年には、世による若手を中心とした組織横断型の「チーム界 最 大 規 模 の 複 合 材 料 展 示 会「JEC

炭素繊維」が誕生した。これまでの研究開発支援WORLD2020」でのスポーツ＆ヘルスケア部門に加えて、受注開拓部門でも炭素繊維複合材料

において製品メーカーとともに JEC Composites

に関する理解を深め、積極的な受注・販路開拓に

Innovation Awards 最優秀賞を共同受賞した。

も取り組むこととしており、総合産業支援機関＜津田駒工業株式会社＞

としての ISICO のすべての機能を活用した新た

同社は、繊維分野における織機や整経機などな取り組みが始まったところである。

の繊維機械の製造販売を中心とした企業であ

産業支援機関として、時代の潮流を見極め、る。「いしかわ炭素繊維クラスター」に参画し、次々に新たな施策を打ち出す必要性がある一方繊維機械で培った糸張力制御などの糸を取り扱

で、特に「企業の研究開発支援」については「はう技術を活用して炭素繊維事業の取り組みを本

しごを外さないという『支援側の覚悟』」が不可格化させた。ISICO は、ファンド事業等で持続的欠だと感じており、現在、その成果が「継続は力」に資金面や技術面で支援し、その結果、熱硬化性となって現れはじめていることは、まさに支援

プリプレグ用の積層機の開発に至った。さらに、者冥利に尽きるといったところである。

国内初となる「熱可塑性プリプレグ自動積層機

現在、炭素繊維複合材料は、製造時における二TAL-TP」（図６）の開発にも成功し、航空機分

酸化炭素排出量が多いことを理由に、カーボン

野等の新たな市場への進出を果たしている。

ニュートラルが叫ばれる社会において逆境に立たされることもある。しかし、これまでの活動を通し、炭素繊維複合材料は、製品のライフサイク
ルまで含めると逆にカーボンニュートラルに貢献できる素材であると確信している。
「ネガティ
ブイメージの払拭」は支援機関の新たな責務であると同時に、炭素繊維複合材料を PR する好機ともいえる。今回の受賞に甘んじることなく、「勝って兜の緒を締めよ」の諺のとおり、一層の支援の拡充を図ってまいりたい。

図６ 熱可塑性プリプレグ自動積層機TAL-TPの外観－ 32 －

メ◆第５８回機械振興賞受賞者業績概要－ 33 －

モ

（無断転載を禁じます）
第５８回機械振興賞受賞者業績概要
令和6年2月16日発行
発行所〒203－0042

一般財団法人 機械振興協会
東京都東久留米市八幡町一丁目1番12号
e-mail（技術研究所 賞事務局）