KSK－GR4－1

第５７回機械振興賞
受賞者業績概要

令和５年２月２１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５７回（令和４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57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33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15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］◇ みんなが走る歓びを共有できる新コンセプト自操車の開発………………………
マツダ株式会社、株式会社 マツダＥ＆Ｔ［中小企業庁長官賞］◇ 軟質系高機能材料用精密スライス加工装置の開発…………………………………
株式会社 ニッピ機械［機械振興協会会長賞］◇ 自動瓶飾り装置の開発…………………………………………………………………
株式会社 アビリカ◇ 接点接触と操作感発生を同期させた押ボタンスイッチ……………………………
ＮＫＫスイッチズ株式会社◇ 自走式精密検査ロボットの開発………………………………………………………
ＪＦＥスチール株式会社◇ 車両遠隔制御自律走行搬送システムの開発…………………………………………
トヨタ自動車株式会社◇ 光学式非接触測定用高精度化前処理スプレー………………………………………
株式会社 フジオカ、地方独立行政法人 鳥取県産業技術センター、
小池化学株式会社◇ 霜取りに冷媒の凝縮潜熱を活用した寒冷地向けノンストップ暖房技術…………
三菱電機株式会社［審査委員長特別賞］◇ 配管内撮像と配管図作成を行う配管探査装置………………………………………
株式会社 弘栄ドリームワークス◇ 極薄長尺板の水平自動溶接装置………………………………………………………
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］◇ 産学行政連携による共同研究開発の活動支援………………………………………
公益財団法人 科学技術交流財団

1

5

9
13
17
21
25

29

33
37

41

（原稿作成日 令和5年2月）

【研究開発】［奨励賞］◇ 塗装ブース用高性能ドライフィルターの開発

ダイハツ工業株式会社◇ プレス金型内雄ねじ転造一貫工法の開発

髙橋金属株式会社◇ 進化する高度運転支援システムの開発

トヨタ自動車株式会社、
ウーブン・プラネット・ホールディングス株式会社◇ 省エネ機能を搭載した成形品取出ロボット株式会社 ユーシン精機※奨励賞につきましては、業績概要の掲載はありません。

※ 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
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

代表者名

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５７回機械振興賞受賞者業績概要

みんなが走る歓びを共有できる
新コンセプト自操車の開発
マツダ株式会社
代表取締役社長兼ＣＥＯ

丸 本

明株式会社 マツダＥ＆Ｔ
代表取締役社長

野 間

マツダ㈱
マツダ㈱
マツダ㈱
㈱マツダＥ＆Ｔ㈱マツダＥ＆Ｔ㈱マツダＥ＆Ｔ㈱マツダＥ＆Ｔ

幸 治

栃 岡 孝 宏井 上 政 雄田 内 一 志前 堂 勝 久山 本 友 也
佐々木 剛 史殿 原 恭 幸が塞がる方式が主流になっている。下肢に障害はじめにがある運転者は、ハンドル操作の他にアクセルとブレーキ操作を手で行う必要がある。そのた

私たちのブランドの核となるのは「走る歓び」
である。クルマを自ら運転 することで元気にめ、常に両手を用いることを強いられ、長時間運転は困難であった。

なってもらいたいと考えている。
約 60 年前、マツ

両手が塞がれないことは、両手を解放し健常者

ダは手動運転装置を開発、R360 クーペに搭載しと同じ自然な姿勢で運転できることで、運転中の市販していた。3 代目社長松田恒次は足が不自由

自由度が向上し、長時間のドライブでも苦にならであったこともあり、全ての人にクルマを持つない価値が提供できると考えた。また、リング式

当たり前の幸せを提供したい、そのために手動アクセルと通常のフットペダルアクセルを容易

運転装置を開発したという記録が残っている。

に切り替え可能にすることで、旅行などで遠出を今回の開発において、下肢障がい者の方々の困するようなシーンでは健常者の家族や友人と容りごとを聴く中で、自分で行きたいところへ行易に運転を代わりながら同じクルマで一緒にドけるためには、運転や移動に纏わるあらゆる不ライブを楽しむことができ、共に運転を楽しめる

安を安心に変え、お客様の力を引き出すことが、ようにしたいと考えた。自分で行きたいところへ

運転を通じたエンパワーメントの本質であるこ

行き、思いを実現するために、運転や移動に纏わとに気づいた。新コンセプト自操車は、松田恒次

るあらゆる障害を無くしていきたいと考えた。

社長の思いを継承し、約 60 年の時を経て最新の装置の概要

技術で蘇らせたものである。

開発のねらい市場には片手でハンドル操作をするさまざまな手動運転装置が存在するが、今回は両手での市場では片手でハンドル操作すると同時に、もう片方でアクセルとブレーキを操作する両手運転操作頻度を高めることができるリング式を採用した(図１)。

－1－

みんなが走る歓びを共有できる新コンセプト自操車の開発

感覚にリングがあるため直前の押し込み量を再現しやすくなることと、仮にリングがない場所を握ったとしてもハンドル形状を頼りにリングを直ぐに探せることに配慮している。リング式
アクセルはベース車両のメーターの視認性を阻害することのないようレイアウトされている。
リング式アクセルの押し込み量は、押し込み時に使う腕の筋負担を考慮し、筋負担が極端に大きくなることのない最大 18mm に設定した。
しかし、これは足の押し込み量約 50mm に対して小さいため、手の操作をそのまま車両に入力すると加速度が過敏になり、滑らかな操作が難しくなる。そこで、リング式アクセルと車両本体

図１ リング式アクセルとの間に中間制御ユニットを設け、押し込み量

両手で運転することは、ハンドル操作性や上半身の姿勢保持性の向上、サンバイザーの操作に対する加速度が穏やかになる方向に最適化した(図３)。

やドリンクを飲むことが運転中に可能になる等の利点があると考えている。また、運転に不安なく走る歓びを感じていただくため、「 意のままに操れて気持ちがいい、また運転し出かけたい」と思っていただけるよう「操作に慣れるためのコ
ツがつかみやすく、滑らかに上手く運転ができる操作システム開発」に注力した。リング式アクセルは、ハンドルの内側にリングを設け、これを親指もしくは母指球で押し込むことで加速する

図３ リング式アクセル操作量に対する構造である（図２）。

加速度の最適化イメージ

また、直感的アクセルコントロールの実現を目指した。交差点の右左折・立体駐車場のスロー
プのような舵角が大きくなるシーンでは、ハンドルの持ち替えと、アクセルの押し直しが同時に発生する。このようなシーンでは一定速度を維持するための押し込み量が瞬時に分からないと滑らかな操作が困難である。そこで、押し込む
際に最初の一定量は加速がゼロ(定速)、更に押し込むと大きな加速、この間に操作の基準とな
図２ リング式アクセルの操作

る明確な段差(当たり)を感じられるように設

リングはハンドルと同心円となるようにレイ計した（図４）。またこの当たりは、定速走行のアウト設計した。これにより、ハンドルを持ち替

しやすさ向上、発進する際の緩やかな加速度に

えて違う場所を握ってもハンドルから同じ位置よる安心感にも寄与する。

－2－

◆第５７回機械振興賞受賞者業績概要

図７ ブレーキの支点を作る肘当て
図４ 直感的アクセルコントロール

支点を作る発想は、弊社が従来車両から採用

また、リング式アクセルと通常のフットペダ
ルアクセルは容易に切り替えができる。プッ

しているオルガン式アクセルペダルを基にしている (図８)。

シュ式ハンドブレーキを押しながらイグニッ

ションスイッチを押すとリング式アクセルが使用可能になり、フットブレーキを押しながらイグニッションスイッチを押すとフットペダルア
クセルが使用可能に切り替わる (図５)。
図８ 力の発揮し易さ・操作の支点

車いすの積み込みは、MAZDA MX-30 のフ
リースタイルドア(B ピラーレス)の特徴を活かし、シートを倒しお腹の上を通すことで後席に投げ込む一般的な方式ではなく、運転席後ろの開口部を通す服が汚れない積み込み方式を提案
図５ 切り替え操作イメージしている(図９)。

プッシュ式ブレーキは、緊急時において“瞬時に”“しっかりと”ブレーキをかける必要があ
るため、ブラインド操作ができるとともに肩を支点に筋力が発揮しやすい位置と角度を採用した（図６）。また通常時においては“細かな操作”を実現させるために肘当てを設置し支点を作る

図９ 車いすの積み込みイメージことで、肘から先での細かなブレーキ操作を実現した（図７）。

人間工学に基づきクルマへの乗り込みの負担を軽減し、側突サイドエアバックの展開に影響しない乗員保護性能も両立したアクセスボードも開発した。乗り込みの一連の動きを考慮し、ア
クセスボード形状に求められる要件は、お尻と手が同時にしっかりと付ける面積を確保しつ
つ、足入れ軌跡を阻害しないと定義し、力のいらないワンアクション収納と上記要件を満足する

図６ ブラインド操作も可能なブレーキレイアウト形状を開発した (図１０)。

－3－

みんなが走る歓びを共有できる新コンセプト自操車の開発

実用上の効果従来、自操車は特殊な運転装置であり、特別な訓練も必要なため、健常者と障がい者が同じ車両を運転することは極めて難しいという実態があった。また、後付けとなる補助装置が、運転席

図１０ アクセスボードの空間を狭め、健常者の運転の妨げになること
なお、ドアトリムとの干渉を防ぐために、取りもあった。今回、通常の健常者の運転と、下肢障外し不要な折り畳み構造を採用している。折りがい者の方の運転の方法の切り替えを簡単に行たたむ際にはサイドエアバックの性能を阻害しえるようにしたことから、家庭の運転者が健常ないように前方向にワンプッシュで折りたため者と下肢障がい者の場合、通常 2 台保有が 1 台る構造を採用した（図１１）。

で済むため、1 台分の車両購入費を削減できる。
また、1 台で済むことで、駐車場代や住宅の 2 台分の駐車スペースが不要になるなど、利用者の経済的な負担を低減することができる。

知的財産権の状況
本開発品の装置に関する特許公開は下記の通りである。
① 日本国特許公開第 2021-159498 号
図１１ 折り畳み構造

名称：車両用乗降補助装置
概要：車椅子と車両シートとの間の移乗時の乗員の脚部のスムーズな移動と、耐荷重性

技術上の特徴とを両立するもの。
② 日本国特許公開第 2021-159497 号

本自操車は、両手が塞がれない運転操作がで

名称：車両用乗降補助装置

きる。両手を解放し健常者と同じ自然な姿勢で

概要：アクセスボードを収納位置と使用位置と運転できることで、運転中の自由度が向上し、健の間で移動させる動作を安全かつ簡便常者が行っている運転と同じ解放感と長時間のに行うもの。
その他公開 1 件、11 件を特許出願中

ドライブでも苦にならない価値が提供できた。
リング式アクセルと通常のフットペダルアクセ

むすび

ルのモードを電機的に容易に切り替え可能となったことは、健常者の家族や友人と容易に運転を代わりながら同じクルマで一緒にドライブ

マツダは、自分らしく前向きに生きる人々のを楽しむことができる、この技術の最大の特徴

輪を広げ、多くの人々へカーライフを通じた人である。

生の輝きを提供したいと考えている。これからも、人々がクルマを通じて豊かな人生を過ごしている姿を思い描き、挑戦し続けます。

－4－◆第５７回機械振興賞受賞者業績概要

軟質系高機能材料用
精密スライス加工装置の開発
株式会社 ニッピ機械
代表取締役社長

青㈱ニッピ機械 技術部㈱ニッピ機械 技術部

田崇

齊 藤 康 弘小田 宗市郎はじめに開発のねらい日本の最先端産業である半導体、自動車、エレ

高速回転するバンド状の刃物で、シート状のクトロニクス分野では、部品の軽薄短小化が進

軟質素材を連続的にスライス加工する加工装置

み“軽量化”、“省スペース化”、“薄膜化”のでは、作業者の熟練度の違いにより加工精度がニーズが高まっている。特に、シリコンゴムや発ばらつき、軟質材料を安定的にマイクロメート

泡体等の軟質系高機能材料では成型加工で製造

ル精度に加工することができなかった。これら

可能な厚みよりもさらに薄いシート(図１)がの問題解決に必要な装置の安定化、高度化、技術求められ、製造方法や量産化に課題があった。この見える化の３つの加工課題を下記に示す。

れまで成形加工以外の製造方法でもアプローチ①回転刃の刃振れの低減はされていたが、加工実現性、採算性や製造装置

加工厚み精度は、回転刃と固定押えと下ローの生産能力が課題となり実現されていなかっラーとの位置関係に影響する。厚み精度に最もた。こうした背景から長年皮革加工技術で培っ起因する刃先の振れを低減化することが高精度

た軟らかい素材の加工技術を活かし、幅広かつ化に必要な課題である（図２）。

長尺の軟質素材をマイクロメートル精度で均一

固定押え定規を上げる（厚さ調整定規）

厚い

定規を下げる材料

薄いにスライス加工可能な装置の開発を行った。

バンドナイフバンドナイフ下ローラ（送り）

図２ 厚み精度調整構造図②加工不良の削減
通常、加工後の材料厚みと面粗度（図３、４）によって、装置状態（刃物状態）が正常か異常かを判断していた。そのため、装置の異常に気付く
ことが遅れ、加工不良による材料ロスが発生し、
図１ 発泡体 極薄シート

加工不良防止が困難であった。

－5－

軟質系高機能材料用精密スライス加工装置の開発

1mm毎に分割4mm
分割スライス

図３ 面粗度 良品

図４ 面粗度 不良

図６ スライス加工技術の特長（刃物痕が残る）③職人的な加工技術の定量化
軟質材料は密度、硬度、厚みの均一化が難しい物が多く、品質の定量化が困難なため、職人的技術での装置の最適化が必要となっていた。

以上の課題解決を目指した。

装置の概要
本装置は、高速回転するバンド状の刃物により、軟質難加工材の厚みをマイクロメートル精度で連続的に加工することを可能にした精密ス
ライス加工装置である（図５）。

図７ 加工手順

表１ 加工性能

項目

諸元

最大加工幅

600㎜

最小加工厚み0.2㎜

加工速度

0～15㎜/sec

図５ 精密スライス加工機 NP-B650

スライス加工は、出来るだけ“きり粉”を発生技術上の特徴させずに材料を薄く切断し、工程を繰り返すことで複数枚に加工する加工方法である（図６）。
本装置による加工手順を図７に示す。また、加工性能は表１の通りである。

本開発装置では、以下三つの課題解決を図り、新たな機能、スライス加工技術の見える化を実
現した。

－6－

◆第５７回機械振興賞受賞者業績概要①刃先位置を安定化する刃振れ微細制御技術
回転刃の刃振れの低減化を図るには、回転刃を機械的に保持する部品が必要となる。刃の研磨により摩耗しても刃先位置が変化しない構造
で、刃の先端部の損傷を与えない刃先保持ロー
ラー（図９、１０）を装置に取付けることで刃振れの低減化を実現した。
図１３ 刃先状態

図９ 刃先保持ローラー

図１４ 微細研磨装置

図１０ 保持ローラー構造

また、材料加工中に刃の摩耗、刃毀れにより刃

図１５ 微細研磨制御システム

先の振れが発生する。そのため、刃先状態を常にセンサー（図１１ 14a）で観察（図１２）し、刃③職人加工技術を見える化

振れが発生した際には、保持ローラーによりスライス技術の高度化にあたり、必要となっ0.01mm 単位で刃先位置を調整する機能を追加た要素技術の一つが、“回転刃の速度とワークし、刃振れ微細制御技術により、微量生産時の安送り速度の相関関係”（図１６）であった。

定加工を実現した。
固定押さえ

14a
刃先研磨装置

図１１ 保持ローラー

図１２ 刃ブレ状態表示

バンドナイフ（刃）位置調整機構②切れ味の持続性を向上させる微細研磨技術

図１６ 回転刃の回転方向とワーク送り方向

刃先の状態をカメラでモニタリング可能とし（図１３）、センサー（図１１ 14a）で回転刃のまず、顧客ニーズの高い材料を絞り込み、その刃先位置を測定することで、最適な刃先状態を材質別に、回転刃の速度とワークの送り速度の維持し易い研磨技術を実現した。

組み合わせによる加工品質の相関をデーター化

上下砥石の研磨切込み量を 0.001 ㎜単位で圧することで、属人的な加工ノウハウを定量化し、力制御した微細研磨システム（図１４、１５）に加工技術の見える化と材料毎の最適な加工パラ

より、軟質材料を低い抵抗で薄く加工出来る鋭メーターを見出すことができた。

利な刃先状態を実現した。

－7－

軟質系高機能材料用精密スライス加工装置の開発
加工方法

実用上の効果

利点

経済性

開発機

1 枚 → 複 数 枚 在庫量の圧縮、臨機 在 庫 費 用 の 低
加工
応変な厚み対応
減従来

1枚毎に製作

在庫量が増加

①スライス加工精度の向上
軟質材料を 0.02 ㎜± 0.03 ㎜の実現

1mm毎に分割4mm

加工幅： 600 ㎜× 50m
分割スライス②材料ロスの削減
加工後に加工品の良否で加工装置の異常を確認していたが、刃先状態と加工不良の相関関係の研究により、加工前、加工中に装置の設定不良を事前に察知可能となり、材料ロス
を 30％削減した。

図１８ 生産コスト、在庫費用の低減③付加価値の高い高機能材料開発に貢献
軽量化、省スペース化、薄膜化ニーズに対し、従来品より付加価値の高い“電気伝導性”

知的財産権の状況“光透過性”“気密性”の高機能シート製品作りが実現した。さらに日本の先端産業が世界で優位性を示す製品作りに貢献すること

本開発品の装置に関する特許登録は下記の通

が出来た。

りである。

顧客では、発泡体を薄くスライス加工するこ①日本国特許第 6762021 号とで、材料の高機能化により通常の厚み製品

名称：スライサー及びスライス方法

よりも 10 ～ 20%（図１７）の材料製品開発に

概要：回転刃（バンドナイフ）の位置制御に貢献した。

よる高精度スライス加工の実現

軽 量 化、小 型化、電 気・熱 伝導性の高い材料が実現

むすび
顧客では従来品材料から10 ~ 20%付
加価値向上

当社の独自加工技術はこれまで様々な顧客課
題解決に取組んできました。皮革加工→タイヤ、

精密スライス加工

化粧品の軟質素材加工→半導体高機能材用途の加工ニーズと外部環境に伴い、技術の高度化を
図１７ 材料の高機能化図ってきました。
“独自スライス加工技術”では“極限まで薄④生産コスト、在庫費用の低減

く、安定的、高速、加工する技術により、幅広い

成形加工で都度製造していたシートを、厚め分野で興味を持って頂いています。

のシートからの複数枚取りを実現した。さらに、高精度なシートの大量生産を実現し、厚今後、さらに高度な加工技術を研究開発し、産業発展に貢献していきます。

み毎の在庫保管を不要にして、在庫圧縮を可能にした（図１８）。

－8－

◆第５７回機械振興賞受賞者業績概要

自動瓶飾り装置の開発
株式会社 アビリカ
代表取締役社長

平 田㈱アビリカ 第三技術センター㈱アビリカ 第一技術センター㈱アビリカ 技術管理部㈱アビリカ 第一技術センター㈱アビリカ 人財管理部

内 野
古 田
横 山
小 幡
永 嶋

栄 子
悟 志
英 甲
太 祐
直 人
貴 幸

このような課題から、手作業を自動化へ置きはじめに換える装置の開発に着手した。

日本酒の「獺祭」は、酒瓶に高級感のある装飾用の飾りが施されており、和紙による「紙飾り」【組み紐】
・輪の大きさの均一性
・紐の端部長さの均一性と、組み紐による「蝶結び」を、熟練の作業者に・搬送中に緩まないより手作業で行っていた（図１）。しかし、需要・瓶飾りが抜けない

増加による増産が見込まれる中、地方拠点であるが故の人手不足や、訓練しても簡単には習得【和紙】

ができない作業のため、生産工程の自動化が急・四角の頂点の位置と長さ務とされていた。

・破れが無い・裏面が見えない・緩みが無い図２ 製品仕様

開発のねらい組み紐による蝶結びは手順が多く、形状が変化する柔らかい紐を指の複雑な動きにより実現
図１ 手作業による瓶飾り作業している。これらはどれも自動化には不向きな瓶飾りが施されているのは「獺祭 二割三分」

条件であり、一般的にあまり自動化はされていという品種のみで、瓶のサイズは 1.8ℓ、720 ㎖、ない。また、紙飾りに関しても、瓶の三次元的な300 ㎖、180 ㎖の 4 種類が存在する。瓶飾りには曲線形状に沿わせて、緩みなくしっかりとした細かな製品仕様（図２）があり、繊細な作業が求

折り目を付けて折り込むことは容易ではない。

められる。そのため、手先が器用なパート作業者

そのため、「紙飾り」と「蝶結び」を自動で行が対応し、繁忙期には 10 名近い作業者で生産しう手法を確立し、作業者の習熟度に依存するこていた。習熟度によるが、一人当たり概ね 30 秒/となく、常に安定した品質で生産ができる装置本で生産しており、手への負担も少なくない。

の開発をねらいとした。

－9－

自動瓶飾り装置の開発

１．「紙飾り」の技術的課題と解決手法

装置の概要①重ねられた和紙からの切り出し
和紙は通気性があるため、吸着パッドで搬送し自動瓶飾り装置（図３）は、長尺（500m）のようとすると、2 ～ 3 枚目まで吸着することで真空紐から 1 本分を切り出し、一重巻きから固結び度が得られるため、1 枚だけの取り出しが困難でまで形作る「紐形成工程」、重ねられた和紙からあった。そこで、ベルヌーイチャックを採用し、サ

1 枚を取り出し、折り目を付けた後、瓶の上に折イクロン効果により紙の端部を捲り上げ、そこへ

り畳む「紙折工程」、そしてそれらを一体化し蝶ノズルからエアーを吹き付けることで１枚だけの結びを施す「蝶結び工程」（図４）からなる。

取り出しに成功した（図５）。

対 象 と な る 瓶 の サ イ ズ は、生 産 量 の 多 い

ベルヌーイチャック

720 ㎖と 1.8ℓの 2 種類で、治具などの段取り替えをすることで生産することが可能である。

重ねられた和紙

ノズル

図５ 和紙の切り出し②把持枚数検知
安定して 1 枚だけを取り出すことができるようになったが、条件が悪い場合には複数枚を取ってしまう可能性がある。そこで、把持した枚数を

図３ 自動瓶飾り装置

検知するために、ファイバーセンサーの透過減衰量を検知することで、安価に 0 枚、1 枚、2 枚以上の判別を可能とした。
③折り形状の再現性
和紙にはドレープと言われる皺（図６）があり、折りやすい方向と折りにくい方向がある。そのため、手作業のように折る過程で折り目を付けようと す る と 皺の 方 向に よ っ て折 り 目 が不 安 定 で
あった。
折りやすい

図４ 蝶結び工程

技術上の特徴

折りにくい

自動瓶飾り装置の開発時に発生した技術的な課題とその解決手法を「紙飾り」と「蝶結び」に分けて説明する。

図６ 和紙のドレープ（拡大）－ 10－◆第５７回機械振興賞受賞者業績概要

そこで粘着シールのハーフカットなどに使用されるピナクルダイ（金型）を採用し、事前にプレス
にて「山折り」「谷折り」の折り目を付けることで、「折る」から「畳む」という発想の転換により折り目形状の再現性を高めることに成功した（図７）。

図９ 極薄治具

２．「蝶結び」の技術的課題と解決手法①蝶結びの複雑な動き
ピナクルダイ

人が行う一般的な蝶結びは三次元的な動きが必要とされ、そのままの動きを機構で再現すると装置のサイズは大型化してしまう。そこで、他の図７ 折り目付けプレスユニット

数種類の結び方を調査したところ「イアン結び」④瓶の首元部の緩み（図１０）と言われる結び方がシンプルな動作

折り目を付けた和紙を瓶に折り畳むと、なぜかで自動化に向いていると判断した。このイアン結首元に緩みが発生した。首元に緩みがあると、和びを採用することにより、二次元的な動きを組み紙が抵抗となり蝶結びも緩くなる。結果として、飾合わせて蝶結びの自動化を実現した。

りが抜けてしまい製品仕様を満たすことができない。緩みの原因は折り畳む過程で「“瓶と 和紙”との摩擦が小さい接触部」と、「“和紙と和紙”との摩擦が大きい接触部」（図８）が存在し、この摩擦の差が和紙にズレを生じさせていた。そのため、本来の折り目の位置で畳まれず、首元に緩みが発生していることが判明した。

瓶と和紙摩擦が小さい和紙と和紙摩擦が大きい

図８ 和紙の折り畳みによる摩擦の違い

そこで、首元形状に沿った 0.5mm 厚の極薄治具（図９）を採用し、治具を抜き差ししながら折り畳むことで瓶と接する和紙のズレを抑制して、首元の緩みを解消した。

図１０ 一般的な蝶結び（左）とイアン結び（右）－ 11 －

自動瓶飾り装置の開発②処理タクト

実用上の効果自動化するにあたり、装置には手作業以上の生産性が求められている。しかし、機械では人のような複雑な動作が難しく、1 本の瓶に対して最終的に 1 台の装置の生産タクトは 19 秒/本「紙飾り」と「蝶結び」を順番に行っていては、処となり、これが工場に 3 台導入されたことで一理が間に合わない。そのため、各工程を細分化

人の作業で生産できる量が大幅に向上した。まし、紐に関しては切り出しから固結びまでを別のた、作業者の習熟度に左右されることなく、常に段取りとして、固結びまで完了したものを、紙飾り

安定した品質で瓶飾りを生産できるようになを施した瓶に被せるように構成してタクトの短縮

り、品質の安定性、生産性の向上に貢献した。

を図った（図１１）。

その他に、これまで紐は長さを揃えるためにハサミで端部をカットしていたため、端材が発生していたが、本装置では端部をカットせずに長さを揃えることができるため、材料費の低減
およびゴミの削減にも貢献している。

知的財産権の状況
本件に関する特許登録は下記の通りである。
図１１ 紐被せ工程① 日本国特許第 6587427 号③結び形状の再現性

名称：紐結び装置および方法

組み紐には芯が無く、太さもバラつきがある。そ概要：シンプルな動作により高速で蝶結びを自のため、工程間の受け渡しの際に、紐の位置が安定せずミスが多発してしまう。そこで、受け渡し

動形成することができる。

② 日本国特許第 6735120 号の際に同じ位置に紐を持ってくるために、先端

名称：飾紙包装装置および方法

側と後端側にガイドを設けることにより紐の位置

概要：瓶などの容器の首部に飾紙を自動包装

を決め、その中間で受け渡しをさせるような構造することができる。

とした。これにより、安定した紐の受け渡しを実現むすびした（図１２）。

本装置の開発により、「紙飾り」と「蝶結び」の自動化手法を確立し、安定した品質の瓶飾りの生産に成功した。また、一人作業での生産量を大幅に向上させることができたことから人手不足での増産対応に貢献することができた。
また、今回確立した蝶結びの自動化手法を発展させ、箱にリボンで蝶結びを施す「箱結び装置」の自社開発を展開している。
今後も人にしかできないと思われる、複雑で繊細な作業でも自動化へ置き換えられるよう
図１２ 紐ガイドに、技術開発を進めて行きたい。

－ 12－

◆第５７回機械振興賞受賞者業績概要

接点接触と操作感発生を同期させた
押ボタンスイッチ
ＮＫＫスイッチズ株式会社
代表取締役社長

大 橋

NKKスイッチズ㈱ 技術推進部
NKKスイッチズ㈱ R&D部
NKKスイッチズ㈱ R&D部

別 田
浦
青 山

智 成
惣 彦
広 樹
昌 弘

り接点構造と操作感構造を分離した機構（従来はじめに機構）を開発している（図１）。

弊社は、産業用機器におけるスイッチおよびその周辺機器の製造および販売を行っている。そのスイッチの中で、1 日に数千回のスイッチ操作を行う放送音響業界（テレビ局等）で画像や音をコントロールするオペレータ向けに開発した照光式押ボタンスイッチがある。オペレータは、ス

イッチの操作感への拘りが強く、ボタンを押す指への負担が少ない操作感の要望があり、既存商品でその操作感を実現している。一方で、押ボタン
スイッチは、ボタンを押すという入力により、接点を接触、乖離させる出力を与える装置であり、

図１ 既存商品の機構（従来機構）

その入出力関係に対する要望も存在する。
マイクロスイッチは、接点構造で操作感を発開発のねらい生させていたことから操作ストローク、耐久性等の性能上の制約があり、操作感を自由に変更

その一つとして、操作感を損なうことなく、接することが困難であった。接点構造と操作感発点接触（接点 ON）のタイミングと操作感(ク

生構造を分離させた機構を開発することで、

リック感)発生のタイミングを一致させてほしユーザが要望する操作感を実現した。

いというユーザ要望がある。だが、その同期を実現させることには、大きな課題があった。

しかしながら、接点と操作感の構造を分離したことで接点接触と操作感発生のタイミングにズ

一般的なマイクロ スイッチ（スナップアクレが生じた。これは、製造上の寸法のバラツキやション機構）は接点構造と操作感発生構造が一各部品の組合せ誤差等が主な原因である。このタ体となっており、同じタイミングで動作していイミングの同期という新たな課題があった。

る。一方、既存商品においては、前述の理由によ－ 13 －

本課題に対し各部品の設計レベルでの改善に

接点接触と操作感発生を同期させた押ボタンスイッチ

よる解決を試みたが、接点接触と操作感が分離した構造では実現困難であることがわかった。

そこで、この課題解決のため、既存商品の信頼度の高い接点構造を踏襲しながら、軽快な操作
感とタイミングの同期を実現する新たな機構を
開発した。

装置の概要
図３ 端子部

開発した照光式押ボタンスイッチを図２に示す。

技術上の特徴前述したように、操作感を損なうことなく、接点接触のタイミングと操作感発生のタイミング
を同期させることが大きな課題であった。
図４に示す従来機構は、操作部の押し込み操作に応じて、プランジャが動作することでス
イッチ素子の可動接片が押し込まれていき、接点を接触させていた。それと同時にねじりコイ
ルばねを圧縮させていき、ねじりコイルばねの反転と共に発生する弾性エネルギーの解放時に操作感を発生させていた。この機構により軽快な操作感を実現することができている。

図２ 照光式押ボタンスイッチ

この照光式押ボタンスイッチは内部に LEDを搭載することで操作部が照光する押ボタンス

図４ 従来機構

イッチで、操作感にこだわりのあるユーザにも受け入れていただけるよう軽快な操作感を実現するとともに、接点接触と操作感発生のタイミ

しかし、この全体機構では、接点構造と操作感ングを同期させたことで直感的な操作が可能と発生構造を分離したことで接点接触と操作感発なった。

生のタイミングにズレが生じてしまう。

さらに、機器の小形化、高密度化、省力化に対応

そこで、接点構造と操作感発生構造を分離し、するために端子部の面実装化も実現した（図３）。

軽快な操作感を生み出すことができる従来の全体機構を踏襲しながらも、接点接触のタイミン
グと操作感発生のタイミングの同期を実現する－ 14 －

◆第５７回機械振興賞受賞者業績概要

ことができる新機構を開発した。
図５に示す新機構では、プランジャの動作に伴ってねじりコイルばねを伸縮させることで操作感を発生させる構造は維持しつつ、ねじりコ
イルばねの反転に伴って動作する機構部品（サウンダ）を追加した。また、ねじりコイルばねの

図７ 新機構における各部品の動作

形状を図６のように変更した。サウンダは、ねじ新機構において、サウンダの動きを制御する

りコイルばね反転時の弾性エネルギーによってねじりコイルばねの形状が重要なポイントとな

一定方向に動作し、この動作に伴ってスイッチることから、試行錯誤を繰り返した。

素子が操作される。

ねじりコイルばねの反発力が強いと操作感が悪くなり、さらにばね耐久性能が低下する。逆に反発力が弱いとスイッチ素子の可動接片への押込力が弱くなり、接点接触不良が生じる。操作耐
久性等の性能面に影響を与えないよう、且つ生
産面での組込み性を確保するため、ねじりコイ
ルばねとして図６のようなダブルトーションばねを考案した。これによりばねの反発力を維持しつつ、繰り返しの撓みに対する耐久性能を向上することができる。また、プランジャへの均一
かつ安定した押し込み(力)が可能となり操作性が向上した。
図５ 新機構さらにサウンダ・周辺部品の材質・形状および生産治具等の試作/改良・実験を重ね、量産化を実現することができた。
プランジャの動作でスイッチ素子とねじりコ
イルばねを動作させていた従来機構から、プランジャの動作でねじりコイルばねを動作させ、追従するサウンダの動作によりスイッチ素子を

図６ ねじりコイルばね

操作する同期機構に転換することで、接点と操図７に新機構における各部品の動作を示す。

作感発生の分離構造を進化させ、ユーザ要望の操作部（ボタン）が押し込まれると、プランジャ

操作感を損なうことなく、接点接触のタイミンが下方に移動することでねじりコイルばねを圧グと操作感発生のタイミングの同期を実現する

縮する。ねじりコイルばねが撓みながら弾性エ

ことができた。

ネルギーを蓄積し、さらにプランジャが押し込

また、機器を製造するメーカから面実装化のまれるとねじりコイルばねが反転する。反転時要望があり、ユーザ要望のタイミング同期性にに解放された弾性エネルギーによって、サウン

加え、メーカ要望である面実装化の両方を実現

ダが上方に跳ね上げられ、上方に移動することすることで、付加価値向上を目指した。

で、スイッチ素子の可動接片が押し込まれて接面実装化には、熱による各部品への影響（変点が ON する。それと同時にねじりコイルばね

形、動作等）を考慮した実装温度に耐えられる素の反発によりクリック感が発生する。

材の選定、構造の検討が課題であった。

－ 15 －

接点接触と操作感発生を同期させた押ボタンスイッチ

実装温度に耐えうる材料の選定が必須であったが、耐熱性と摺動性の良い材料は選択肢が少なく、各部品の材料選定・組み合わせに苦労した。試作を重ね、双方を兼ね備えた最適な各材料の組み合わせを見出し、さらにタイミング同期を実現するためには部品の加工精度も重要であることから、加工性の良さも検討した。

熱によるタイミング同期および操作感への影
響を検証しながら設計を進めるなかで、熱により僅かな部品変形が起こり、操作感等が変化する問題点が発生したが、摺動各部品の形状等を改良することで問題を解決した。

図９ 新機構のタイミングを示す波形

実用上の効果また、端子部の面実装化により機器の小形化、高密度化、省力化に貢献する。

図８および図９は、接点接触と操作感発生の

知的財産権の状況

タイミングを示した波形である。

図８の従来機構では、タイミングのズレが生じ、操作感の発生よりも早く接点接触するため、本開発品の装置に関する特許登録は下記の通ボタンの半押し（操作感がない）状態で接点が接りである。

触してしまうことを示している。

① 日本国特許第 6826746 号
名称：サウンド機能付押ボタンスイッチ
概要：製造コストを増大させることなく、ク
リック音発生時と接点開閉時とを容易に同時又は略同時にすることができる
サウンド機能付押ボタンスイッチ

むすび
本開発品は、操作感を損なうことなく、接点接
触と操作感発生のタイミングの同期を実現させるとともに、面実装化に対応した照光式押ボタ
ンスイッチである。タイミングの同期と面実装
図８ 従来機構のタイミングを示す波形化を実現できたことで、操作性向上、生産性向上

これに対して図９の新機構では、タイミングに貢献できると考えている。

のズレがなく、操作感の発生と接点接触が同時であることを示している。これにより、操作感を今後も様々な要望実現に挑戦し続け、市場のニーズに応える商品を開発していきたい。

感じる前に接点が接触してしまったなどの誤操作を防止することができ、直感的な操作が可能となった。

－ 16 －

◆第５７回機械振興賞受賞者業績概要

自走式精密検査ロボットの開発
ＪＦＥスチール株式会社
代表取締役社長

北 野

ＪＦＥスチール㈱ ｽﾁｰﾙ研究所 ｻｲﾊﾞｰﾌｨｼﾞｶﾙｼｽﾃﾑ研究開発部
ＪＦＥスチール㈱ ｽﾁｰﾙ研究所 ｻｲﾊﾞｰﾌｨｼﾞｶﾙｼｽﾃﾑ研究開発部
ＪＦＥスチール㈱ 東日本製鉄所（京浜地区）商品技術部
ＪＦＥスチール㈱ 東日本製鉄所（京浜地区）厚板部
ＪＦＥスチール㈱ 東日本製鉄所（京浜地区）制御部

小 林
山 下
宮 脇
竹 村
宮 長

嘉 久
正 樹
浩 二
光 庸
悠 作
淳

動化手段として自走式ロボットとオンライン自はじめに

動探傷と同じ専用装置の比較を行った。その結果、自走式ロボット方式を実現できれば、メリッ

当社はこのたび、厚板自走式超音波探傷ロボッ

トが非常に大きいことが分かった (図１)。

ト(以下、本ロボット)を世界で初めて開発した。

本ロボットを厚板オフライン探傷プロセスに導入し、手動探傷作業を自動化することで、検査信頼性と作業効率のさらなる向上を実現した。
鉄鋼製品の品質向上は重要な課題であり、欠陥の無い製品をお客様に提供するため、当社は様々な検査装置の開発・導入に取り組んできた。
鉄鋼製品の 1 つである厚板は一般的に板厚≧6mm 以上の鋼板を指し、その用途・使用箇所はイ
図１ 自走式ロボットと専用装置の比較

ンフラ、建築、船、海溝、発電所、タンク、容器、建機等、多岐にわたるため、厚板内部の品質管理① ロボットが厚板サイズ・配置を認識して、厚は強度保証の観点からも非常に重要である。

板上を漏れなく移動し探傷できれば、厚板サ

そのため、厚板内部の超音波探傷検査には、従イズに制約はなく配置精度も不要となる。

来からオンライン自動探傷(専用装置)が適用② ロボットの同時稼働台数を簡単に増減できされてきた。一方、板厚等の制約から、熟練者にれば、探傷枚数に応じた柔軟な運用が可能でよるオフライン手動探傷も一部で適用されてきある。(ロボット稼働台数∝探傷枚数)たが、人手では厚板上で検査機器を動かす精度、③ 運搬容易なロボットであれば、使用後・不使検査結果を記録する正確性、および作業能率な用時は検査場外へ運搬・保管しておくこと

どに限界があるため、検査信頼性と作業効率ので、同じ場所で他作業の実施が可能となり検さらなる向上が課題となっていた。

査場運用に柔軟性を確保できる。

開発のねらい装置の概要

上記オフライン手動探傷の自動化を検討、自そのため、自走式ロボット方式を採用し、自走－ 17 －

自走式精密検査ロボットの開発

式ロボットと超音波探傷器を組み合わせた本ロ

連する分野で使用する場合、高精度な自己位置

ボットを当社独自に開発することとした。

認識が必要となる。自己位置情報と検査センサ

本ロボットは、次に述べる高精度測位システ

情報を紐付けるためである。一般的な測位精度

ム(自己位置情報)と超音波探傷器(検査センサ

としては±数 10mm のオーダが通常であるが、情報)を、独自開発の小型・軽量ロボットで紐付検査目的においては不十分である。

けるものである。本ロボットが厚板上を漏れな

そのため、屋外 GPS を模した屋内型高精度測く高精度に移動することにより、厚板全面にお位システムを採用した。本ロボットには測位シける精密な超音波探傷が可能となる (図２)。

ステムの受信部一式および自己位置算出用 PCが搭載される。人工衛星に相当する複数のレーザ灯台からは、所定角度の広がりを持つ有効到達距離 30 ～ 40m の赤外線レーザが、レーザ灯台を中心として全周 360°に所定周期で 3 次元的に常時放射される。赤外線レーザの重複領域が、各レーザ灯台を基準とした三角測量の原理による高精度測位が可能な領域である。例えば図３は、レーザ灯台 3 個から形成される高精度測位領域
内に、本ロボット 3 台が稼働する矩形エリアを
図２ 自走式精密検査ロボット

設定した場合の状況図である。

本ロボットは小型・軽量設計を追求した結果、20kg/台を実現、人力で運搬可能なため高い運用性も実現している。小型・軽量化と運用性・能率も両立させるために下記特長がある。

① 2 輪駆動・非操舵化: 以前に開発済みの自走式ロボットは、4 輪駆動・4 輪操舵としたことで大きく重いものとなっていたため、ユーザ
ビリティの観点から課題があった。そこで本ロボットでは設計を根本的に刷新、搭載モー
タ数を 10 個から限界の 2 個までミニマム化、
限界小型・軽量化を実現した (2 輪駆動・非図３ レーザ灯台と高精度測位可能領域の例

操舵化、探触子走査機構の非搭載化)。
② バッテリ駆動・データ通信無線化: 4 ～ 5 時

本ロボットは、検査対象の厚板の寸法、置かれ間の連続稼働が可能。ロボットへの有線繋ぎている方向を自動で算出・認識する自動教示機

込みを不要化し運用性・動作性も向上した。

能を実装している。自動教示完了と同時に厚板③ 超音波探触子 2 個化:板内の同一箇所を 2 個

上面に xy 平面を定義、所定の探傷規格に基づいの探触子で重複探傷させない効率的な移動て厚板を探傷するための移動ルート(探傷ルールートを自動作成、探傷能率を向上させた。

ト)も自動作成する。その後、連続で探傷動作に移行するが、探傷中、本ロボットは目標ルートか

技術上の特徴ら算出される目標位置と現在位置の差分を連続認識、自己位置を補正制御しつつ目標ルートを自走式ロボットを本件のような品質保証に関

自動で高精度追従しつつ超音波探傷を行う。

－ 18 －

◆第５７回機械振興賞受賞者業績概要

ステアリング機構非搭載のため、移動制御(直進、カーブ、その場回転、等)は左右車輪の回転速の座標と疵情報が紐付けられており、社内・公的規格に基づいた合否判定も自動で行われる。

度制御のみで実現される。移動パターンは切り返し方式(スイッチバック方式)を採用している。厚板全体を板幅中央で 2 分割し前半(大きな動きとしては紙面左から右)と後半(大きな動きとして
は紙面右から左)に分割する (図４)。

図４ 本ロボットの基本的な移動パターン

本ロボットは最エッジ(厚板の端)まで探触子を到達させることができる。後半の探傷開始時には 180°回転して反対側のエッジに探触子を向け、前半と同様の探傷動作を行う。探触子が本

図５ 本ロボットによる探傷マップの1例

ロボットのフレームに固定されているため、も本ロボットにより、探傷作業から探傷マップ

し前半と同じ向きで後半も探傷してしまうと、作成・合否判定に至るプロセスを自動化するこ

探傷不可領域が発生するからである。

とができる。その結果、手動探傷作業を自動化・

本ロボットは 1 台で厚板 1 枚の探傷を行い、効率化するだけでなく、人手を介さなくなるた

複数台同時運転も可能である。基本動作としてめ検査信頼性をオンライン自動探傷と同等まで

は、板中央からエッジ方向(1→2)に探傷を行う

向上させることが可能となった (図６)。

i 番目の探傷パスと、当該探傷パスの終点 2 から所定の探傷ピッチだけ離れた次の(i+1)番目の探傷パス始点の 3 に移動する移動パスを交互に実行する。探傷パスにおける走行精度は± 2mm以内を実現しており、これは人や一般的な移動ロボットでは実現が難しい移動精度と考えている。その結果、精密な全面探傷を可能とした。

実用上の効果図５に探傷結果の一例を示す。3 本の人工疵を施した厚板の探傷結果(マップ)であり、所定位置に直線形状で切れ目なく 3 本の疵を検出できている。疵はその程度に応じてカラーマッピングされるため一目瞭然である。探傷マップは、厚板上－ 19 －

図６ 本ロボットによる探傷プロセス自動化

自走式精密検査ロボットの開発

また、本ロボットの探傷能率は人とほぼ同等② 日本国特許第 6897899 号

でありながら、探傷精度は前記のように目標

名称：移動式検査装置、移動式検査方法及びルート± 2mm 以内と非常に高精度であるため鋼材の製造方法

探傷自体の付加価値も高い。本ロボットが自動

概要：検査装置の小型・軽量化、および当該

探傷中、人は別の作業を行うことも可能であり、装置の運用方法に関する検査場の運用もより柔軟となる。

むすび

検査結果は、板ごとに手書きで作成・ファイリ
ングされていたものが、デジタルデータ・マップ
として一括自動保存されるため、トレーサビリ

今回、厚板のオフライン探傷工程における手動ティの向上および品質トレンド管理の簡易化に

探傷作業の一連のプロセスを自動化できる厚板も寄与している (図７)。

自走式超音波探傷ロボットを世界で初めて開発した。既に東日本製鉄所(京浜地区)の厚板工場に3 台導入を完了し運用中である。今後も当社西日本製鉄所(倉敷地区・福山地区)の厚板工場への展開を進めることで、作業の効率化を図りながら厚板品質のさらなる向上に努めていく。
また、今回は本ロボットを厚板超音波探傷用としたが、搭載する検査センサを超音波探触子から別のセンサに換装すれば、当該センサに応じた別の精密検査も可能な汎用性を有している。すなわち鋼板以外の他材質(例えば銅、アルミ等)の板の検査も可能であり、製鉄所以外の現場(例えば建設現場)等における検査も可能である。今後も製造現場におけるあらゆる分野の課題を DX も最大限活用して解決していくこと
で、持続可能な社会の実現に貢献していく。
当社は、「JFE Digital Transformation Center」
図７ デジタルデータ化による品質管理(『JDXC TM 』）を開設し、製造プロセスの CPS(サイバーフィジカルシステム)化を進めるな

知的財産権の状況

ど、DX(デジタルトランスフォーメーション)を積極的に推進することで、革新的な生産性向上

本開発品の装置に関する特許登録は下記の通および安定操業の実現を目指している。今後も、りである。

製造現場におけるあらゆる分野の課題を DX も① 日本国特許第 5999214 号

最大限活用して解決していくことで、持続可能

名称：金属板用自走式検査装置および金属な社会の実現に貢献していく所存である。

板用自走式検査方法、ならびに検査シ
ステム
概要：測位情報に基づいて金属板上を自走し、板内部欠陥を検査する装置・方法に関する－ 20 －

◆第５７回機械振興賞受賞者業績概要

車両遠隔制御自律走行搬送システムの開発
トヨタ自動車株式会社
代表取締役社長

豊 田

トヨタ自動車㈱ 車両品質部
トヨタ自動車㈱ 車両品質部
トヨタ自動車㈱ 車両品質部
トヨタ自動車㈱ 車両品質部
トヨタ自動車㈱ 第2シャシー開発部

章 男

澤 野
安 山
岩 堀
池 田
狩 野

拓 朗
翔 悟
健 人
圭 吾
岳 史

はじめに

開発のねらいConnected（コネクティッド）、Autonomous/

これらの背景から、車両工場における生産性

Automated（自動化）、Shared（シェアリング）、向上の課題となっていた、「車両搬送作業」の自Electric（電動化）といった「CASE」と呼ばれる動化に取り組んだ。車両搬送自動化のアプロー

新しい領域で技術革新が進む中、クルマの概念

チは、コンベアやロボットなどの搬送設備によは大きく変わろうとしている。トヨタ自動車は、るものが一般的だが、初期投資や維持管理費のモビリティに関わるあらゆるサービスを提供し負担、生産ラインのレイアウトに対するフレキ

多様なニーズにお応えできる「モビリティカン

シビリティ不足などの課題がある。

今回、CASE 領域の技術を最大限活用し、量産パニー」として、「未来のモビリティ社会」の実車そのものを無人で走行させる、車両遠隔制御

現に取り組んでいる。
また、近年足元では、国内労働人口の減少によ

自律走行 搬送シ ステム（Remote Control Auto

る人手不足が深刻化している（図１）。これに加Driving System ：以下 RCD と記載）を開発し、え、自動車業界においては、国際競争の激化、原世界に先駆けて量産活用した（図２）。

材料費の高騰などの影響を受け、生産性を飛躍的に向上できる新たなクルマづくりが必要である。

従来搬送

RCDによる搬送

外観

図１ 年齢区分別人口割合の推移
図２ RCDによる車両搬送の様子（総務省統計局 人口推計 令和3年10月1日現在）－ 21 －

車両遠隔制御自律走行搬送システムの開発いれば実現可能である。そのため、様々な車種・
グレード・仕様の車を混流生産する車両工場に装置の概要

おいて、量産適用しやすく、急速に普及している
バッテリー EV 等の電動車とも相性が良い。

RCD は、運転操作における認知・判断・操作

車両生産・物流における適用のための技術的課の機能を、車外の制御システムが担い、車と無線

題は、①車両測位精度確保とコスト低減の両立、通信することで自律走行搬送を行う（図３）。

②運動制御指示の精度確保、③無線通信安定化、④安全性確保と評価、その他にも頑強なセキュリ
ティ対策など多岐にわたる。①～④について、
RCD における解決手段を次に記述する。
①車両測位精度確保とコスト低減の両立

インフラ主体の自律走行搬送においては、車両位置と方位角が運動制御指示の基準となるた

図３ RCDシステム 制御フロー概要

め、精度 の確 保 が重 要で ある。既 存 技術は、制御の流れを次に示す。①車両の位置推定は、ADAS センサの使用や、インフラセンサとしてインフラカメラによるセンシングで、リアルタも高価な LiDAR を使用するなどしてローカラ

イムに画像処理を行うことで実施する。また、安イズを行っているが、コストが課題となり普及全確保のため、インフラカメラは走行エリア内のハードルになっている。

の人や車を検知する予防安全機能を搭載していRCD では、車両測位のためのセンサは、インフる。②車両運動制御指示値は、制御システムが位

ラカメラのみを採用し、高速で物体検出とセグメ

置情報・目標経路・車両状態等から総合的に算出

ンテーションを同時に行うことができる画像処する。③無線通信で運動制御指示値を車両に伝理モデルを使用（図４）。これにより、車両の外達する。④車両は受信した運動制御指示値の通形を正確に取得することができるため、測位座標

りに、パワートレーンやステアリング、ブレーキと方位角を精度良く算出することができる。

等のアクチュエーターを駆動することで自律走行する。以上①～④の一連の制御を、低遅延・高速周期で繰り返し行うことで、遠隔での車両運動制御を可能としている。

技術上の特徴RCD の特筆すべき点は、2 点あると考える。一

図４ 画像処理

つ目は、設備としては、メカ機構が不要な点である。ソフトウェアを中心としているため維持管②運動制御指示の精度確保

理がしやすく、アップデートも容易である。二つ目 は、ADAS（Advanced Driving

運動制御の目的は、目標経路に追従して走行

Assistance

させることである。制御における課題は、通信及System）用途の車載外界センサが不要な点であび演算処理遅延の無駄時間があることと、画像る。RCD は、無線通信のインターフェースと電処理では完全には避けることができない方位角子制御可能なアクチュエーターのみ搭載されての S-N 比悪化の影響である。

－ 22 －

◆第５７回機械振興賞受賞者業績概要

これらに対して２つの対策を実施した。一つ目は、目標経路の曲率から舵角操作量を決める

は、途絶や遅延に悩まされ、思うような制御ができなかった。

フィードフォワード(FF）と、車両位置と目標経

そこで RCD では無線通信を冗長化し、常時、路との横偏差から舵角操作量を導くフィード

電波強度等の通信品質に関わる指標を評価し続バック(FB）の二自由度制御構成とすることでけ、総合的に高品質と判断できる無線通信経路ある。経路追従は主に FF 制御が担い、誤差や外を採用するロジックを導入した（図７）。これに乱に対するロバスト性向上は FB 制御が担う

より、通信遅延や途絶が起きる確率を大幅に低（図５）。安定性確保のため FB ゲインは控えめ

減することができた。また、万が一、途絶が発生に設定している。

した場合は、車両側で途絶を検出し自動でブレーキをかけて停車の上、自律走行制御を停止する仕様とすることで安全性を確保している。

図５ 目標舵角におけるFF項とFB項内訳

二つ目は、方位角の推定を画像処理のみに依存せず、車載センサを併用した精度向上手法である。画像処理では絶対値が取得できるメリットがあるが S-N 比悪化のデメリットもある。一図７ 無線通信冗長化④安全性確保と評価

方、車載センサは S-N 比が良いが、積分誤差がトヨタ自動車は、モビリティカンパニーとし蓄積する課題がある。そこで、画像処理と車載セて、モビリティを通じて人々の生活を豊かにしンサ積分双方のメリットを活かすことで、高精たいと考えている。中でも「安全」を最優先の課

度な方位角推定を実現した(図６）。以上により、題と位置づけ、「交通事故死傷者ゼロ」を究極の目標とした精度を達成した。

目標に、すべての人に移動の自由をお届けできるよう、安全な自動運転の開発を進めている。その実現のためには、安全な「クルマ」の開発はもちろん、ドライバーや歩行者という「人」、信号や道路整備など「インフラ」の「三位一体の取り組み」を推進している(図８）。

図６ 方位角推定③無線通信安定化
車両遠隔制御においては、無線通信による高速周期での制御値送受信が必要であるため、通信品質の安定化が重要である。一般的に、無線通信では、電波干渉・ノイズ・フェージングにより品質が劣化するリスクがある。事実、開発当初－ 23 －

図８ 三位一体の取り組み

車両遠隔制御自律走行搬送システムの開発

RCD 開発においても、三位一体の安全な仕組

実用上の効果みを構築している。車と設備は相互に状態監視することで、安全機能を補完し合っている。万が一、車の異常が発生した場合は、設備が車の異常

弊社元町工場における、車両組立工場の建屋かを検出し自律走行を停止させる。一方で、設備側ら、検査工場建屋への車両搬送工程は、当初計画でで経路逸脱等の異常が判定される場合には、自は日当たり 6 人の作業者による運搬が必要であっ

律走行の停止を指示し、即時、安全に停車するこた。また、運搬後に開始地点まで戻る歩行距離の累とができる。

計は、毎日一人あたり 15km にも及び、大変な作業

評価に関する課題として、実際に RCD を導入でもあった。この工程に RCD を導入することによする製造現場での評価は工場非稼働日のみしかり、搬送自動化の省人化効果と、工程のフレキシビ

実施できず、開発期間確保が課題であった。そこ

リティ確保を実現している。また、当該作業者は、で車の動きをモデル化し、現場環境の制御シス

より付加価値の高い業務に従事することが可能とテムと結合したシミュレーション環境を作成なるため、人を活かす技術と言える。

（図９）。モデルには車両位置推定の標準偏差や知的財産権の状況

無駄時間を織込み、机上で仕様検討と定数適合の開発サイクルを回した。これにより、開発期間を短縮しつつ信頼性を向上させた。

本件に関する特許登録（代表）は下記の通り。

① 日本国特開 2021-62790
名称：車両の移送システム
概要：セキュリティ面の安全性を向上させながらも、車両と外部システムとの間での無線通信によって車両を生産ラインに沿って自

走させる

むすび

図９ シミュレーション環境
その上で、屋外・屋内での実車検証環境を構築
し、評価と改善を繰返し実施（図１０）。屋外でRCD は「設備による車の運転」という極めて

は天候や時刻等の制御不可因子を振り、AI モデ

汎用的な技術であり、車両の装備や機能への要

ルとロジックを強化。屋内では、天井が 2.5m 程度

件が最小限であるため、普及させやすい技術での低い建屋も想定し、カメラ高さ等の条件を変えある。そのため、車両工場の生産性向上のみならて評価した。これらの結果、RCD を導入した製造

ず、安全・安心で利便性を高める、様々なモビリ

現場では、数万台の自律走行実績において、安全

ティサービスに転用できる可能を秘めている。

かつ高い稼働率での運用を実現している。

一方で、これまで述べてきた通り、RCD はCASE に関わる様々な技術の組み合わせから成り立っているため、より多くのユースケースで活用するためには継続的な進化が必要である。
今後も、リアルな製造現場でシステムと技術力を鍛え、「全ての人の移動の自由」に資する技術革新に貢献していく。

図１０ 屋外・屋内評価の様子－ 24 －

◆第５７回機械振興賞受賞者業績概要

光学式非接触測定用高精度化
前処理スプレー株式会社 フジオカ
代表取締役社長

岡 村

伸 和

地方独立行政法人 鳥取県産業技術センター
理事長

高 橋

紀 子

小池化学株式会社代表取締役

小 池 清一郎㈱フジオカ（地独）鳥取県産業技術センター機械素材研究所㈱小池化学 品質保証部 品質保証課

木 村
新 見
英 木

勝 典
浩 司
渚

プレーは主に探傷試験で使用されている現像液はじめに等が用いられており、非接触測定専用に開発されたものはないため含有されている粉末のサイズ

非接触３次元測定は、ものづくり現場で製造さが大きく不揃いであること、液だれ等の発生や粉れる部品や製品の形状測定で使用されており、多末が多く塗布されやすい等、測定物表面に形成さくの企業で測定機（以下スキャナ）導入が進みれる塗膜が厚く粗い状態となっていた。そのた

3D データを用いた迅速な製品開発を行う上でなめ、測定したデータは、測定物表面ではなく白色

くてはならない測定ツールとなっている。

粉の表面形状データであり、塗膜の厚さ分の誤差

しかし、測定精度を要求される光沢面のある機械加工品や黒マット面を有する精密な樹脂成型が生じるのと合わせ、平らな面でも荒れた形状
データしか得られなかった（図１）。

品では測定物表面から適切な反射光を得ることができず、形状データが欠落するなど測定データ取得が困難であったため、データ取得と高精度な測定を行えることが強く望まれていた。

開発のねらい非接触測定を行う際に測定対象物から適切な反射光を得られない場合は、前処理として白い粉を含有するスプレー（以下、代替スプレー）を吹
き付けてから測定を行う方法が用いられている。
これにより、測定物表面から適切な反射光を得られることで形状データを取得しているが、代替ス－ 25 －

図１ 代替スプレー塗布後の状態と表面形状

光学式非接触測定用高精度化前処理スプレー

筆者らは非接触測定における高精度化を実現

溶剤の量を非接触測定時の測定データに影響をさせる取り組みを進める中で、効率的な測定デー及ぼさないレベルに薄膜面を形成することがでタ取得に寄与するとして使用されていた代替ス

きるようアレンジし、噴霧量の最適化を図るとプレー塗布面状態の定量的な検証が行われていともに、量産化を実現した。

なかったことから、その状態を把握するための技術上の特徴SEM 観察や塗布距離および塗布回数による表面状態の違いについてレーザ顕微鏡を用いた評価を行い、塗布面のミクロな状態を明らかにしてき開発したスプレーでは、非接触測定時に測定た。また、塗布面の適切な評価方法の検討や非接データに影響を及ぼさないと考えられる膜厚を触測定データとの比較検証を進めることで、測定1μm 以下、付着した粉末の最大高さを 5μm 以下

ノウハウの蓄積と塗膜の平均高さ（以下、膜厚）となるよう白色粉として使用する炭酸カルシウ

を約 1/10 以下に抑えることのできる非接触測定

ムの選定と調合を行うとともに、塗布面に均一

専用の前処理スプレーを開発した（図２）。

に粉末が分散するよう、配合割合を変えた試作スプレーでの評価試験を繰り返し、目標の塗布面を実現した。図３、４に代替スプレーとの比較
図を示す。

図３ 塗布面比較
図２ 開発スプレー

スプレーの概要
非接触測定を行う際の前処理剤として光の反射光を適切な状態にするために吹き付ける白色
粉に炭酸カルシウム、溶剤にはイソプロピルア
図４ 粉末高さの違い

ルコールを用いて混合した溶液を LPG により噴霧するスプレーである。

次に、薄膜となるように塗布できたとしても代替スプレーとして使用されている製品と同スキャナを用いて測定データが取得できること

等のサイズや使用感としているが、塗布する際が必要となる。金属光沢面と黒樹脂面での開発に噴き出す溶液内の粉末サイズ、粉末量およびスプレー塗布後のスキャナ測定データを図５、－ 26 －

◆第５７回機械振興賞受賞者業績概要

６に示す。図５では磨かれた鋼球の片方のみに
開発スプレーを塗布しスキャナで斜め 45 度方

向から 45 度間隔で 8 ショット測定した結果を示している。スプレーを塗布されていない球はほとんど形状データの取得ができなかったが、開発スプレーを塗布した方の球は全周にわたり形状データを取得することができた。図６の黒樹脂はフロッピーディスクの半面に開発スプ
レーを塗布し、真上から 1 ショット測定した結果を示している。スプレーを塗布した範囲では問題なく測定データを取得することができた。

図７ 測定データのカラーマップ分布比較す。その結果± 0.01mm の範囲内に入っているのは、代替スプレーでは 77.3%だったのに対して、開発スプレーでは 93.25%であり、測定デー
タへの影響が小さいことを定量的に示すことができた。
また開発スプレーの塗布面は膜厚が薄いだけではなく表面状態も平滑化されており、スキャ
ナでの測定において安定した形状データ取得が可能となった（図８）。
図５ 金属光沢面へのスプレー塗布効果

図６ 黒樹脂面へのスプレー塗布効果

鋼球の測定では、代替スプレ ーと開発スプ
レーをそれぞれ塗布した場合に実際の形状との差をカラーマップで比較した結果を 図７に示

－ 27 －

図８ 塗布表面状態の比較

光学式非接触測定用高精度化前処理スプレー

機関等に対して 200 を超える機関で非接触測定

実用上の効果時の前処理剤として採用されている。特に光学式非接触測定で測定データ取得が難しかった加スキャナでの測定を可能としながら塗布した工品を取り扱う企業での利用が想定通り増えて

白色粉の薄膜化を実現したことで、測定物の実きており、どの代替スプレーを用いても期待す形状に近い高精度な測定を実現することができる測定結果を得ることができなかったが開発ス

る前処理スプレーを開発することができた。

プレーを用いることで、目的のデータ取得が得

これまで使用されていた代替スプレーでは、られるようになったとの声も寄せられている。

入り組んだ形状をしており均一に塗布できない

知的財産権の状況

箇所などに複数回にわたって塗布してしまうと一部の膜厚が厚くなり過ぎる問題が発生してしまうため、高精度な測定を行いたい場合は一度

本開発品の装置に関する特許登録は下記の通粉末を除去して塗布をやり直す必要があった。

りである。

しかし、開発スプレーでは塗布量を抑えている① 日本国特許特願 2021-570076 号

ことから、同じ個所に複数回重ね塗りしても膜

名称：光学式非接触測定用の前処理剤およ厚の増加は 1μm 以下と形状測定データに与えびスプレー体る影響を抑えているため、塗り直しは不要で測概要：物品の表面形状を非接触にて光学測定に要する工程の作業効率を 1/2 以下に短縮す定する際に使用する前処理剤に関し、ることできた。

特に、高精度な測定を実現する前処理

またハンディタイプのスキャナの中には前処剤技術に関する

理スプレー無しでも形状データ取得がし易くなむすびるとしている機種も近年登場してきているが、開発スプレーを塗布することで測定値への影響は抑えつつ、測定物表面に塗布された白色粉に

光学式非接触測定において、従来測定データ

より反射光量が増えることで測定データ取得率

取得効率を高めるために使用されていたが測定が大幅に向上し、測定時間を 1/3 以下に短縮す

値への影響度の大きい代替スプレーの課題を解ることができた。

決するため、高精度な測定に寄与できる専用の更に、高精度な非接触測定を行いたい企業の前処理スプレーを開発することができた。

中には、既存の代替スプレーでは目的の高精度

このスプレーは近年加速的にものづくり現場な測定ができないとして測定の度に塗布膜を薄で増えてきている非接触測定の高精度化およびくできる微粉末の酸化チタンを有機溶剤と混合効率化に貢献できると考えている。

しガンスプレーを用いて前処理を行っていると今後も本開発技術のスプレーを用いた非接触ころがある。しかし開発スプレーとの比較では測定におけるノウハウの提供とともに安定してスキャナによる測定値への影響は差異が無かっ製品を送り出し、ものづくり現場の形状測定のた。そのため開発スプレーを使用することで毎要望に応えていきたい。

回溶剤を準備する負担軽減と生体安全性に影響のある酸化チタンのような粉末を使用するリス
クを回避することにも繋がる。
製品発売後 1 年半経過したところで、測定器メーカー、部品加工企業および大学や公的研究－ 28 －

◆第５７回機械振興賞受賞者業績概要

霜取りに冷媒の凝縮潜熱を活用した
寒冷地向けノンストップ暖房技術の開発
三菱電機株式会社
代表執行役 執行役社長

漆 間

三菱電機㈱ 先端技術総合研究所
三菱電機㈱ 先端技術総合研究所
三菱電機㈱ 静岡製作所
三菱電機㈱ 静岡製作所
三菱電機㈱ 静岡製作所

竹 中
石 村
渡 辺
佐 藤
川 島

啓
直 史
尚 平
和 也
雅 一
惇

はじめに
北海道や東北などの国内寒冷地では、燃焼式の暖房機器が広く利用されている。燃焼式の暖房機器では最大でも投入エネルギーと同等の熱(i)暖房時

量しか得られないが、ヒートポンプ技術を活用した空調機では、室外機で外気から採取した熱を冷媒と呼ばれる流体で室内機へ搬送し、室内を暖房する。室外空気の熱を利用することで電気入力に対して 5 倍の熱量を得ることができる
ので、燃焼式の暖房機器よりも省エネ性に優れ(ii)霜取り時(逆サイクル方式)

る。

図１ 冷媒の流れと室外熱交換器の状態

図１に、冷媒の流れと室外熱交換器の状態を示す。室外機で熱を採取するときに外気を冷却開発のねらいするため、外気温度が低い条件では、空気中の水蒸気が凝縮し、室外熱交換器に霜として付着する（図１(i)）。この状態で暖房が継続されると、霜取り中に室内の暖房を停止させない方法と霜が室外熱交換器の風路を閉塞するため、定期して、室外熱交換器を上下に 2 分割し、交互に暖的な霜取りが必要となり、室内の暖房が停止さ房と霜取りするノンストップ暖房技術が、ルーれる（図１(ii)）。暖房停止による居住者の快

ムエアコンや店舗用のパッケージエアコンの一適性の悪化が寒冷地におけるヒートポンプの普部で実用化されている。図２に、室外熱交換器を及を妨げる唯一の弱点であった。そこで、ヒート分割したノンストップ暖房技術を示す。しかし、ポンプの一層の普及に向けてノンストップ暖房

霜取りに熱量が小さいガス冷媒の顕熱を利用技術の開発に着手した。

し、霜取りに多くの冷媒が必要であるため、室内の暖房に使用できる冷媒流量が制限される。そ－ 29 －

霜取りに冷媒の凝縮潜熱を活用した寒冷地向けノンストップ暖房技術の開発のため、霜取り中に室内の温風温度が低下する
ことが課題であった。

温風温度を低下させないためには、霜取りに使用する冷媒流量を可能な限り削減し、室内の暖房に多くの冷媒を使用することが効果的である。そこで、本開発では霜取りにガス冷媒が液体に凝縮されるときに放出する凝縮潜熱を利用することに着目した。潜熱とは、物質が状態変化するときに周囲へ放出、または、周囲から吸収する熱であり、水の蒸発潜熱を利用する打ち水に連(i)ルームエアコン (ii)パッケージエアコン

想されるように、顕熱よりも熱量が大きいこと

図４ 本技術を搭載した室外機が特徴である。図３に従来と本開発の霜取り方式を示す。

トップ暖房を実現するために増設した冷媒配管やセンサ、アクチュエータは、室外機にコンパク
トに収納され、従来モデルと同等のサービス性が確保されている。また、室外機の寸法や重量も従来モデルと同程度であり、室外機の運搬や設置作業性に従来モデルからの差はない。
図２ ノンストップ暖房技術
ガス
ガス

霜取りに必要な
霜取りに必要な流量：大流量：大霜取りに必要な
霜取りに必要な
流量：小流量：小技術上の特徴

ガス
ガス →
→液
液

調整弁
調整弁

① 新たな冷媒回路の開発
現行空調機の小改良で霜取りに冷媒の凝縮

流量低下：大流量低下：大温度低下
温度低下(i）従来(顕熱利用)

流量低下：小流量低下：小潜熱を利用できる新たな冷媒回路を考案した。

温度維持
温度維持

図５に冷媒回路を示す。室外熱交換器は冷房(ii)本開発(潜熱利用)能力や暖房能力を最大化する従来の熱交換器

図３ 霜取り方式

パス設計を踏襲するため、上下で分割した。霜取

また、一般的に霜は 0℃で融解するため、冷媒

り対象の熱交換器前後に圧力調整機構(膨張弁の凝縮潜熱を利用する霜取りでは、霜の融解温と毛細管)を設置し、冷媒がガスから液に凝縮す度である 0℃よりも高い温度で冷媒をガスからるように冷媒圧力を調整する。また、霜取り後の冷液体に凝縮させる必要がある。周囲の圧力によって物質が状態変化する温度も変化するため、霜取りされる熱交換器の冷媒圧力を適切に制御することで、凝縮潜熱を利用することが可
能となる。

装置の概要
図４に、本技術を搭載したルームエアコンとパッケージエアコンの室外機を示す。ノンス－ 30 －

図５ 本開発の冷媒回路

◆第５７回機械振興賞受賞者業績概要

媒は、暖房後の冷媒と合流させて、蒸発器に流入させることで無駄なく外気から吸熱する。

② 冷媒圧力の最適な制御範囲
図６に、霜取りする冷媒の飽和温度 Ts_o に対する室内の暖房能力 Q を示す。 Ts_o が 0℃以下の領域 I と、0℃～ 10℃の領域Ⅱ、10℃以上の領域Ⅲで暖房能力が異なることがわかる。
図８ 暖房と霜取りに利用される冷媒流量

そこで、エンタルピ変化量、冷媒流量、熱交換器
内の冷媒の液量をもとに要因を調べた。

図９ 室外熱交換器に貯留される冷媒量た場合を 1 とする。冷媒の飽和温度が上昇するにしたがって熱交換器内で液化、貯留される冷
図６ 冷媒の飽和温度に対する暖房能力

媒が増加する。冷媒の圧力を過度に上昇させる

図７に、霜取りに利用する冷媒のエンタルピと、室外熱交換器に多量の冷媒が貯留されるた

差 Δh を示す。霜は 0℃以上で溶けるため、領域

め、冷媒の移動に時間がかかる。

Ⅰでは霜取りに利用できるエネルギーは、冷媒

上記より、効率よく霜取りするためには霜取り

ガスの温度変化のみで、冷媒から得られるエネ

する冷媒の圧力を、領域Ⅱの 0< Ts_o <10 に制ルギー量が少ない。一方、領域Ⅱ、領域Ⅲでは御することが重要である。

凝縮潜熱を利用するため、領域Ⅰに比べて 6 倍③ 残霜レスを実現する霜取り制御のエネルギーを得ることができる。図８に、暖房本技術を実用化する上で、いかなる室外環境する室内機と霜取りに利用される冷媒流量 Grにおいても溶け残りのない霜取りが必要である。

を示す。領域Ⅱ、領域Ⅲでは、領域Ⅰよりも少な

上下 2 分割された室外熱交換器では、上側のい冷媒流量で霜取りするため、暖房する室内機

熱交換器の霜取りで融解した水が、暖房運転さで多くの冷媒流量を使用できる。

れる下側の熱交換器に流入して再氷結すること

図９に、室外熱交換器に貯留される冷媒量をが最大の課題であった。下側の熱交換器に付示す。なお、熱交換器が全て冷媒液で満たされ着した霜が上側の熱交換器で融解した水をせき止めて再氷結させるメカニズムを見出した。図
１０に室外熱交換器の除霜の様子を示す。最初に下側の熱交換器の霜取り、次に上側の熱交換器の霜取りを終えた後、最後に下側の熱交換器を再度霜取りする一連の霜取り運転により再氷結を防止した。

図７ 霜取りに利用する冷媒のエンタルピ差－ 31 －

霜取りに冷媒の凝縮潜熱を活用した寒冷地向けノンストップ暖房技術の開発

表１ 性能比較
本開発

逆サイク
ル方式

平均暖房能力比[%]

103

100

平均電気入力比[%]
室温変動[℃]

103
0.6

100
5.4

す。平均暖房能力比と平均電気入力比は従来方式(i)暖房運転の暖房と霜取り時の平均値を 100%とした。本開(ii)下側熱交換器の除霜

発による霜取りは、周波数を増速し暖房能力を増大させるため一時的に電気入力が上昇するが、温風温度は維持され室温低下しない。一方、逆サイ
クル方式は霜取り中に室内暖房が停止され、室温が大きく低下する。暖房復帰後に圧縮機周波数が大きくなり電気入力が上昇する。従来と比較して、平均暖房能力と平均電気入力の上昇幅は同等(iii)上側熱交換器の除霜となり、霜取り時の室温変動を抑制しながら省エ(iv)下側熱交換器の除霜

ネ性を維持できることを確認した。

図１０ 室外熱交換器の除霜

知的財産権の状況
実用上の効果

本開発品の装置に関する代表特許は下記の通りである。合計 19 件出願、18 件登録。

図１１に、当社試験室における外気 2℃/1℃の①日本国特許第 6021940 号

試験結果を示す。背景が橙色の時間帯は本開発、

名称：空気調和装置

青色の時間帯は逆サイクル方式の霜取り運転で

概要：冷媒回路に関する特許ある。また、表１に、本開発と逆サイクル方式の②日本国特許第 6661843 号

平均暖房能力比と平均電気入力比、室温変化を示

名称：空気調和装置
概要：冷媒制御技術に関する特許

むすび
今回、寒冷地でのヒートポンプの唯一の弱点であった霜取りによる暖房の停止を克服し、室内の居住者が寒さを感じることなく暖房を継続できる暖房機器を開発した。
燃焼式の暖房機器と同等の快適性を確保した

上で、省エネ性に優れるヒートポンプへ置換えを促進することで、地球温暖化への抑制効果が期待でき、暖房機器の環境負荷軽減に貢献する。
図１１ 実機試験結果－ 32 －

◆第５７回機械振興賞受賞者業績概要

配管内撮像と配管図作成を行う
配管探査装置株式会社 弘栄ドリームワークス
代表取締役社長

菅 原㈱弘栄ドリームワークス 代表取締役会長㈱弘栄ドリームワークス 技術部 部長代理㈱弘栄ドリームワークス 技術部 部長代理㈱弘栄ドリームワークス 技術部 課長

船 橋
斉 藤
吉 田
矢 萩

康 弘
吾 一
勝 義
益 美
清 人

社から分社化し、建設業プラッとフォーム『何とはじめにかしたいを何とかします！』を立ち上げて事業を開始した。

高度経済成長期に建設された社会インフラは装置の概要

50 年が経過し、補強・改修の時期にある。
また、ビル・工場などの産業施設、病院や学校などの公共施設、マンション・住宅などの住居施

表１にラインアップを示す（赤枠が申請対象）。

設などの新築工事は縮小傾向にあり、代わって≪共通の利点≫

既存インフラをメンテナンスにより良質状態で①自在に曲がり配管の奥まで進める。

※ファイバースコープは 4 曲り程度まで使用を延長する要求が多くなっている。
このような状況の中、配管メンテナンスにおけ②移動した軌跡から配管図を作成し、これと連動しる埋設配管の破損箇所の特定や、老朽化の進行度の確定は非常に難しい業務である。

て映像を記録/確認できる。
③報告書用のデータを簡単に作成。

また、古い設備では図面が無い、又は最新版に

表１ 『配管くん』シリーズ

更新されていない場合も多数有る。

機種

これら設備、インフラの更新を、効率良くかつ施工コストを抑えて実施すべく、『見えない配管Ⅰ型を見える化』する配管探査装置『配管くん』を開発し、実運用を開始した。
Ⅱ
型

開発のねらいA Type
高圧
洗浄型
B Type
流水型『配管くん』はカメラとセンサーを搭載して配管内の映像と位置情報を取得することで、配管の診断が行え、『建物の“人間ドック”』のサーⅢ型

ビスを提供することを目的としている。
このサービスを提供するため、2019 年に親会

－ 33 －

対応する配管機能

排水管用
撮像
φ100-150mm 配管図
排水管用
φ40- 75mm
φ75-125mm

撮像
配管図
洗浄

排水管用
φ75-150mm

撮像
配管図

ガス管用
φ25- 75mm
排水管用
φ25- 75mm

撮像
距離配管内撮像と配管図作成を行う配管探査装置【Ⅰ型】

管内映像は、機体を引き抜く際に取得する。

PC で機体のロール方向と配管の形状を確認【Ⅱ型 B Type】

A Type の機体と洗管ホースを図５の装置にし、リアルタイムの配管映像を見てコントロー
ル BOX で機体を操作する（図１、２）。

置き換えた構成である。カプセルは水流で進み（図６）、PC で配管の映像を見て、水量を調整しながら進む。
配管図と管内映像は、機体を引き抜く際に取得する。

図１ 装置構成
図５ カプセル

図６ カプセルが流れる様子【分析用アプリケーション：グッとパイプ Dr.】
図２ 操作画面取得したデータをクラウド上に保存し、配管【Ⅱ型 A Type】

図の合成・データ分析・まとめを行う（図７）。

PC で配管の映像を見て、バルブで水圧を調整し、洗管ホースを回して機体の向きを配管の曲がりに合わせながら進む（図３、４）。配管図とNO.1

別紙２ 系統１
桝

掃除口

マンホール

閉塞箇所

塩ビ管

調査方向

余 白

鋼管

測定名：

系統1

判定：

OK

管路距離：

約3m

管種／継手：

塩ビ管

管径：

Φ100

コメント：
問題なし

NO.2

報告書用データの出力※配管図出力機能は開発中

図３ 装置構成図

余 白

測定名：

系統1

判定：

OK

管路距離：

約10m

管種／継手：

塩ビ管

管径：

Φ100

コメント：
問題なし

NO.4

余 白

NO.3

測定名：

系統1

判定：

OK

管路距離：

約28m

管種／継手：

塩ビ管

管径：

Φ100

余 白

測定名：

系統1

判定：

OK

管路距離：

約20m

管種／継手：

塩ビ管

管径：

Φ100

コメント：

コメント：

問題なし

問題なし

図７ 操作画面

技術上の特徴【Ⅰ型】①異径管対応本装置は機体の屈曲を大きく変化でき、管径

図４ 移動時の様子－ 34 －

◆第５７回機械振興賞受賞者業績概要

φ100 ～ 150 の異径管に対応可能（図８）である。

また、オムニホイールを採用したことで、機体のロール方向の回転と、前後移動を同時におこなえ、配管内をスムーズに移動できる（図１１）。
≪φ100のイメージ≫≪φ150のイメージ≫【Ⅱ型 A Type】

図８ 管径の差異による機体形状

細い管内を進むため、高圧洗浄機と組み合わ

また、機体幅を広げると、管壁に当たる車輪のせて、推力と洗浄力を一挙に獲得した（図１２）。

位置の関係から、車輪が小さく、高さも低くなっ

この機器を使用することで、作業者の勘で行ってしまう（図９）。更に、現場で使用すためには、ていた洗浄作業を確実に行うことが出来るように剛性が必要だが、金属を使用すると重量が増し、なった。また、配管の曲がりは 7 か所ほど進めるよ

所要な駆動力も大きくなり、モータ（8 個）のサ

うになり、主な現場をカバーできる（図１２）。

イズも大きくなってしまう。

図９ 管に対する機体位置

このため、機体寸法の設計が重要で、機体の中
図１２ 主要部概観に駆動機構および制御/電装系を詰め込まなくてはならず、機構のバランスが重要であった。

①光源位置とカバー②独立した変形駆動部とオムニホイール

小型化と側面からの光量確保のため、中央寄各関節に独立した駆動部を設けることで、管りに配置した（図１３）。

内に車輪を押し当てて移動し、様々な管形、異物回避などに対応する（図１０）。

図１０ Ⅰ型の動き

図１３ カプセル

更に、機体を回転、および関節を駆動してカメ②レンズカバーラの位置を操作し、任意の場所を撮影できる。
カメラ/ﾗｲﾄ 変形用駆動部（前後部） 走行用車輪
計6個

衝撃による傷対策としてサファイアガラスを採用した（図１３）。
③箱型ジャイロオムニホイール

カプセルの小型軽量化と内部配線スペース確保のため、箱型ジャイロ（図１４）を開発した。

④配管図作成旋回用車輪（前後部）

図１１ Ⅰ型構造

移動距離を距離計測器（図１５）で測定し、曲がった場所と角度をジャイロで検出し、経路を3D 表示する。

－ 35 －

配管内撮像と配管図作成を行う配管探査装置

で行っていた洗浄を確実にでき、両作業も同時に済ませられ、作業効率が向上した。

④効率的な改修
不具合箇所を特定できるため、改修規模を抑
図１４ 箱型ジャイロ

制 し、工 期、費 用 お よ び 廃 棄 物 共 に 削 減（事例：1/3～1/4に削減）できるようになった。

知的財産権の状況
図１５ 距離測定器

本件に関する特許は下記の通りで、全て出願【調査用アプリケーション】

中である。

調査状況を確認しながら調査。映像と配管図を① 日本国

リンクして記録することで、配管図の任意の部分

特開 2020-062942

名称：配管測定システム、配管測定装置、情報をクリック１つで映像確認ができる（図１６）。

処理装置及びプログラム
概要：配管内部を走行するロボットと、配管の直線部と屈曲部を特定する仕組みを持ち、配管図を作成する②日本国

特開 2020-068007

名称：建築設備表示システム、端末装置及びプ
ログラム
概要：実際の部屋、建物などをカメラを通して見る際に、配管および設備を VR 表示できる

図１６ 操作状況

仕組み

実用上の効果他、4 件の特許を出願中。

むすび①配管調査の範囲を拡大
これまで入れなかった配管の奥の世界を見るこ

本開発により、『建物の“人間ドック“』のとができるようになった。

サービスを提供する一歩を踏み出すことが出来②不具合箇所の特定
全配管の画像と、配管図を取得するため、不具合箇所が特定できるようになった。

た。また、本サービスを提供するパートナー企業
が 30 社を超え、様々な業界、用途、運用状況のお客様からも御相談があり、配管調査のニーズ

また、竣工前の確認に使うことで、不具合箇所と奥深さを実感している。

の特定および確認と、竣工に向けた的確な対応が今後、配管調査の質の向上と、幅の充実に進化行えるようになった。

と深化を重ね、皆様のお役に立てる企業に成長③洗浄と確認を同時に実施

したい所存である。
最後に、Ⅰ型開発にご協力頂いた立命館大学、

これまで、洗浄と確認を繰り返し行っていたが、Ⅱ型 A Typeを使用することで、作業者の勘およびその他関係各位の皆様方に感謝と敬意を表す。

－ 36 －

◆第５７回機械振興賞受賞者業績概要

極薄長尺板の水平自動溶接装置の開発
株式会社 ムラタ溶研
代表取締役社長

村 田 倫之介㈱ムラタ溶研 代表取締役会長

村 田

彰 久

溶接未経験者などだれが使用しても高難度溶接

はじめにが実現できる構造としたい。このような SDGs

要素を伴う時代背景にも後押しされ、歩留まり
ベローズ管（ひだ形状の伸縮管）は強い曲げを

ほぼ 100%でありながら、さらなる薄肉化を達成

繰り返し行って凹凸の波を形成し、衝撃吸収やす る 装 置 の 開 発 が 求 め ら れ た。今 回 は 厚 さある程度の曲げに対応する部品で、世の中に広0.15mm の SUS の突合せ溶接による円筒素管形

く使われている。ベローズ管成型の前に円筒縦成で、1/10 高さまでベローズ圧縮形成して気密継ぎ溶接を行ったベ性を保ち、かつ不良をほぼ出さない装置の開発

ローズ素管を製作するを目標とした。

必要があるが、強い曲装置の概要げ加工で成形するため、溶接線上に粗密があると溶接の弱い部分から破断する（図１）。

図１ 破断したベローズ管

本装置の外観を図２に、円筒素管をホールドしている状態と模式図を図３に示す。

一方、金属材料削減や慣性力減少による故障低減の理由から、ベローズ管には軽量化、薄肉化が求められ、素管成型はさらに高難度溶接となった。素管溶接は均一なビード幅で安定した溶込みが必要となる。薄肉化は 0.2mm まで進んだが、それ以下は金属量が少なく、破断しやすい
ためこれまでできなかった。

開発のねらい
ベローズ管の薄肉化は、金属材料の削減、故障削減に直結する。また、あらゆる箇所に使われて

図２ 装置外観いるだけに、たとえば運搬などベローズ管軽量

図２、３のように円筒素管を配置し、溶接線全化が産業全体にもたらす効果は大きい。

線にわたって密着させる。ここでポイントとな

気密漏れ、破断などが起きやすい高難度溶接るのが、溶接全線にわたってわずかの隙間もなだからこそ、不安定な職人的技量を必要とせず、くワーク端部どうしの密着状態を形成すること－ 37 －

極薄長尺板の水平自動溶接装置

和する動作が必要だった。
この問題を当社はエアチューブとばねを併用

して 2 段階に柔軟かつ強力に突合せが行える把持機構によって解決した。図４にその概略図と解説を示す。
図３ ワークのホールド状態と模式図である。それができていないと、溶接後に強い曲げ加工を行ったとき密着が弱い箇所、または隙間がある部分から割れてしまう。
溶接前のワーククランプを抜本的に改良する
必 要 が あ り、機 械 的 ク ラ ン プ に 加 え て エ ア
チューブを使用した新発想・新開発のクランプ機構を開発し、左右のクランプを柔軟に計 4 段
階で加圧することにより、この課題を克服した。
また、ビード幅を 1mm 以下に抑えながら、かつ金属溶融の溶込みを一定に保ち、溶接箇所から破断しないようにするという相反する課題があったが、こちらは 10 年にわたり改良を加え続けた独自開発の狭窄 TIG 技術を使用することで克服した。狭窄 TIG 技術は、トーチ先端部を2 重ノズル化することで中心部のガス流速を高め、入熱密度を飛躍的に向上させて狭いビード
幅であっても十分な溶込みを行う技術である。

技術上の特徴図４ エアチューブとばねによる把持機構

今回の円筒素管溶接のポイントは、以下の 2① 左 右 の ク ラ ン プ を、ば ね の 力 と エ ア 圧

点であり、これが技術上の特徴となる。

0.07MPa の み で 円 筒 の 端 部 を セ ン タ ー プ①ワーク端面どうしのわずかの隙間もない密着

レートに押し当てるようにクランプ（クランプの間隔： 3mm）。

状態形成②幅 1mm 内で均一かつしっかりとした金属溶② 左エア圧を 0.4Mpa まで加える。各部ばねが融を伴う溶接の実現

縮み、クランプ版の折れ角度がやや開き、断まずは①の密着状態の形成について解説す

面図左右からセンタープレートへ柔軟に押る。溶接全線を機械的に強い力で突き合わせる

しつけるように力が加わる。

だけでは、応力は分散せず粗密が生じて均一な③ センタープレートが下降する。

力で密着しない。これまではサーボモータを使それまでのクランプへの加圧により、円筒用してクランプ板を押し付け合って密着状態をつくり出していたが、その方法ではモータがシ材料の端面どうしが密着する。
④ 右エア圧を 0.4MPa まで加圧、円筒溶接端面

リンダを押す部分に荷重が集中してしまう。
もっと、人の手で摺り合わせるような応力を緩－ 38 －

どうしの密着力がさらに高まる。
端面の応力に対してエアとばねにより、柔◆第５７回機械振興賞受賞者業績概要

軟な力で均一で強い密着を実現。
このときクランプの間隔は 1mm まで縮まり、円筒溶接端面どうしの密着力がさらに高まる。端面の応力に対してエアとばねによる柔軟な力で突き合わせることにより、均一で強い密着力となり溶接を行うに理想的なワーククランプ状態ができる。
図７ 大阪大学によるエネルギー収束解析図

次に狭小幅で入熱密度を高め、均一でしっかりとした金属溶融を行うための「狭窄ノズル」に定した溶接が可能になっついて説明する。狭窄ノズルはトーチノズルのた。狭窄ノズルはムラタ溶

中にもう一つ設けられたノズルである。図５に研が以前から保有する技術

その構造を、図６に狭窄ノズル装着状態の外観だが、さらに今回はクランを示す。

プ幅の狭小化と電流パルス制御によるサーマルピンチと磁気ピンチ効果で高品質溶接を実現した。その解説
図を図８に示す。

狭窄ノズルに強弱パルス電流制御を搭載するこ

図８ サーマルピンチとで、磁気ピンチ（アーク 効果緊縮）効果を高めた。また、
図５ 狭窄ノズル解説図

クランプ幅を狭くすることでクランプ板の冷却効果（サーマルピンチ）によりアーク形状がトーチ進行方向に長く変形する。このことにより、タン
グステン電極の中心より溶融プールが先行し、穴あきを防いで高品質の溶接を実現することができる。
このような技術により、

図６ 狭窄ノズル装着状態

0.15mmtSUS の 円筒 素 管形

狭窄ノズルを装着することで、入熱密度およ

成で、1/10 高さまでベロー

び挿入熱量の向上、プラズマ気流速度の向上が

ズ圧縮形成して気密性を保なされた。図７に大阪大学 接合科学研究所の解ち、かつ不良をほぼ出さな

析による数値的結果を示す。

い装置開発目標を達成した 図９ 素管と1/10圧縮したベローズ管（図９）。

数値的結果は以下の通り。

・最高入熱密度：約 23%UP

実用上の効果・総入熱量：約 8%UP・プラズマ気流速度：約 49%UP
この効果により、狭小幅でも入熱密度を高め、安－ 39 －

金属製管継手 2019 年の生産高は 291,011 百極薄長尺板の水平自動溶接装置万円である（経済産業省 工業統計調査 品目別

構設計を採用し、安全性、信頼性、PL 法への対

統計より）。

応面で改善できる。

うち 5%をベローズ継手かつ適合形状の市場

以上の事柄より、本装置の導入は SDGs の 17と考えても年間 145 億円市場となり、潜在的市のゴール「7．エネルギーをみんなにそしてク

場規模は大きい。

リーンに」「8．働きがいも経済成長も」「9．

採算性や回収期間については導入先企業の従来状況との比較になるが、当社試算で一般円筒産業と技術革新の基盤をつくろう」など多くに該当すると考えられる。

溶接装置と比較して年間約 450 万円の人件費削

知的財産権の状況

減効果が得られる。
さらに年間 504 万円分の生産性向上(\6,000/
h×7h/日× 240 日稼働× 50%生産性向上=504 万

本開発品の装置に関する特許登録は下記の通円 ) が 計 上 で き る た め、経 済 的 効 果 はりである。

\9,540,000/年と試算できる。各社の生産状況に① 日本国特許第 5893198 号

もよるが、装の回収期間は約 1 ～ 2 年と見込ま

名称：水平自動溶接装置② 日本国特許第 5602974 号れる。

名称：狭窄ノズルおよびこれを用いた TIG

さらに、本装置導入の波及効果としては以下の事柄が上げられる。

溶接用トーチ

本装置は高難度溶接でありながら職人的なむすび技能を全く必要としない。パート従業員や外国人研修生でも使用方法について 30 分程度の簡単なレクチャーを受けるだけで、ほぼ歩留まり

本装置の開発により、ベローズ素管（図１０）

100%で最高品質の溶接結果が得られる。生産の 25%の薄肉化に成功した。ベローズ管はありのタクトタイムは大幅に短縮し、品質のバラツとあらゆる箇所で使用されている基本部品であキは回避され、熟練工は他の高難度溶接を行う

り、その全てにおいて気密品質で 25%の薄肉化ことができる。

が図れるならば、産業界全体で見た場合、金属材

本装置は人体にとって有害な溶接ヒューム3

発生量が 0.005mg/m 以下と極めて少なく、基準
3の 0.05mg/m 以下に抑制されているため、「金料の削減は莫大なものになる。その他、軽量化による耐衝撃性の向上、運搬の容易さ向上など社会的に大きなメリットが見込まれる。

属アーク溶接等作業による特化則の特定化学物質」に該当しない。
溶接可能材料の薄さが 0.2mm→0.15mm となるため、他社従来品との比較では使用金属材料
25%以上の削減が可能になる。
狭窄ノズル採用で加工速度が 4,000mm/minに向上するため、使用ガス、使用電力は極めて抑制され、従来と比較して大きく削減できる。

モニターを介してアークを監視し、直視できない構造を採用している。また、クランプ時にも指挟みや怪我が起こりえない構造で、未経験者や外国人研修生でも安全性が担保される機－ 40 －

図１０ 本装置による素管で形成されたベローズ管◆第５７回機械振興賞受賞者業績概要

産学行政連携による共同研究開発の活動支援
公益財団法人 科学技術交流財団
理事長

濵 口

道 成

（公財）科学技術交流財団 知の拠点重点研究プロジェクト統括部

はじめに
公益財団法人科学技術交流財団は、幅広い研
究者・技術者の交流を基盤として、産学行政の連携と協力により、地域における科学技術に関する活動を支援・推進するために設立されました。
当財団は、愛知県が愛・地球博跡地に整備を進める「知の拠点あいち」（図１）に拠点を構え、産学行政による科学技術分野の研究会活動や共同研究プロジェクトなどの事業展開を推進しています。また次世代のモノづくりに不可欠なナ

図２ 知の拠点あいち重点研究プロジェクトイメージ

ノレベルの先端計測分析施設である「あいちシ事業支援のねらい

ンクロトロン光センター」を整備運営し、付加価値の高いモノづくり技術を支援しています。

「知の拠点あいち重点研究プロジェクト」は、大学等の研究シーズを活用したオープンイノ
ベーションにより、県内主要企業が有する課題を解決し、新技術の開発・実用化や新たなサービ
スの提供を目指す産学行政連携の共同研究開発
プロジェクト（図２）であり、当財団が愛知県から委託により実施しているものです。
本プロジェクトは、知の拠点あいちにおいて、
図１ 知の拠点あいち「場」と「機会」を提供する大規模な産学行政連

ここでは、当財団が平成 23 年度より実施して携の共同研究開発です。研究テーマごとに守秘いる産学行政連携による共同研究開発「知の拠義務を課したのち、企業技術者、大学等の研究

点あいち重点研究プロジェクト」の取り組みに者、任期付研究員が 365 日 24 時間いつでも自由

ついて紹介します。

に使える研究室をシェアできます。また、あいち
シンクロトロン光センター、あいち産業科学技－ 41 －

産学行政連携による共同研究開発の活動支援

術総合センターの電子顕微鏡を始めとした 20

下の３プロジェクトを実施しました。

種を超える高度計測分析機器が身近にあり、こ①近未来自動車技術開発

れらの機器分析を担当する公設試験研究機関等②先進的 AI・IoT ビッグデータ活用技術開発の職員が常駐しており、その利便性の良さがあ③革新的モノづくり技術開発

ります。

重点プロジェクトⅢ期の研究開発スケジュー

さらに、知の拠点あいち内の実証研究エリア

ルを図２に示します。研究開発の目標として、技では、開発した装置のパイロットプラント規模術の確立、製品化、成果の社会実装を目指しましの実証実験を実施するとともに、成果を広くアた。

ピールすることができます。

「近未来自動車技術開発プロジェクト」では、加速する自動車の電動化、情報化、知能化および事業支援の概要

MaaS など、自動車関連技術を取り巻く環境が、100 年に一度の大変革期を迎えており、この大知の拠点あいち重点研究プロジェクトは、Ⅰ

変革期を乗り越えるため産業界・大学・研究機関

期５年間、Ⅱ期３年間、Ⅲ期３年間（令和３年度が一丸となり、研究開発に取り組みました。

まで）、計 11 年間の共同研究開発を実施しまし「先進的 AI・IoT ビッグデータ活用技術開発プた。予算規模は、１プロジェクト当たり約３億

ロジェクト」では、モノづくりから農業・健康長

円/年間となっています。

寿までの幅広い分野において、AI・IoT・ビッグ

データを利活用し、ロボット高度化やエネルギー＜重点研究プロジェクトⅠ期＞の最適配分などの技術開発に取り組みました。

（平成 23 年度～平成 27 年度）「革新的モノづくり技術開発プロジェクト」

26 大学、81 企業、11 研究機関から合計 815 名

では、モノづくり愛知の根幹をなす基盤技術のが参加し、共同研究開発に取り組みました。以下

更なる高度化を推進するため、自動車・航空機産の３プロジェクトを実施しました。

業などの分野を支える先進材料・加工技術の研①低環境負荷型ナノ・マイクロ加工技術開発

究開発、その評価技術などに取り組みました。

②食の安心・安全技術開発

事業支援の特徴③超早期診断技術開発＜重点研究プロジェクトⅡ期＞

本プロジェクトの研究マネジメントのため（平成 28 年度～平成 30 年度）に、当財団に「知の拠点重点研究プロジェクト統

17 大学、99 企業、11 研究機関から合計 898 名括部」を設置しました。研究統括、プロジェクトが参加し、共同研究開発に取り組みました。以下ごとに事業統括、科学技術コーディネーターおの３プロジェクトを実施しました。

よび事務管理部門からなる体制を組織しまし①次世代ロボット社会形成技術開発た。また、研究チームには、研究リーダー（主に②近未来水素エネルギー社会形成技術開発

大学研究者）、事業化リーダー（主に企業技術者）③モノづくりを支える先進材料・加工技術開発を配置して研究開発を進めました（図３）。
研究マネジメントは、研究統括と各研究チー＜重点研究プロジェクトⅢ期＞

ムの研究リーダー・事業化リーダーが直接面接（平成 31 年度～令和３年度）

して開発の課題や方向性等について確認しあう

19 大学、106 企業、12 研究機関から合計 1,063「戦略対話」、開発の段階が全体行程のどの位置

名が参加し、共同研究開発に取り組みました。以にいるのかを常に見える化することにより適切－ 42 －

◆第５７回機械振興賞受賞者業績概要

表１ 数字で見る研究開発成果

項目

成果

開発ターゲット※

249件

到
達
地
点

図３ 研究マネジメントの体制（一部抜粋）

な進捗管理を行う「研究開発のフェーズ管理」の①要素開発達成

44件（18%）②技術確立（実証試験）

107件（43%）③社会実装

82件（33%）④他プロジェクト展開

16件（ 6%）

手法を軸にして、研究評価（年次評価・中間評価・

特許出願

187件

最終評価）と連携して進めてきました（図４）。

査読論文

164件

プレス発表

144件

さらに、成果の確実な社会実装につなげる観点から、参加企業の役割を明確化させ、プロジェク
ト終了後 5 年間を見通した「事業連携チェーン」※の構築など、出口を意識したマネジメントに取開発ターゲットとは、研究開発の対象となる具体的な製品、技術、ソフトなど、最終的な目標として当初に設定するものです。

り組んできました。

図４ 研究マネジメントの取り組み

図５ ワイヤレス給電システム統合電気性能試験

研究成果事例①

事業支援の成果＜小型ビークル・ロボットのためのワイヤレス
給電インフラシステム＞

知の拠点あいち重点研究プロジェクトⅠ期、いつでもどこでも知らぬ間に充電されるワ

Ⅱ期、Ⅲ期の成果を表１に示します。本プロジェ

イヤレス給電インフラシステムを研究開発しクトの目標としている「②技術の確立」段階以上ました（図５）。

に開発ターゲット全体の 82％が到達、社会実装

本研究チーム に参画した（株）パ ワーウェ

（生産準備・製品化）に至ったものも 82 件あり、

エーブ（豊橋技術科学大学発ベンチャー）が、概ね初期の目標に達成することができました。

ワイヤレス給電方式をビークルに適用するた－ 43 －

産学行政連携による共同研究開発の活動支援

図７ 開発した新積層造形装置・機能
図６ 試作したロボットの例

むすびめの基礎構想作成の業務を受注しました。また、令和 4 年度以降は、量産準備も含め、ＡＧ

今日、デジタル社会・データ駆動社会への移行

Ｖ（無人搬送車）、パーソナルモビリティ、産という大きな潮流の中で、生活スタイルや社会業機械への応用展開を計画しています。

構造が大きく変わろうとしています。モノづくりの現場においてもこの渦から逃れることはで

研究成果事例②

きず、確かな対応を余儀なくされております。と＜ロボットプラットホーム＞

りわけ喫緊の課題となった気候変動問題に関し

自律移動型ロボットをターゲットとしたプては、メーカーのみならずサプライチェーンをラットフォームを研究開発しました（図６）。

含めたモノづくりの連鎖全体としてカーボン

研究リーダーである OnClouds Inc.（名古屋大ニュートラルへの移行が必要であり、DX（デジ学発ベンチャー）は、複数のロボットの自律移

タルトランスフォーメーション）の加速化はそ動を実現するための要素（地図作成、経路生成の実現のための有力な手段と考えられます。こ等）を持った「RaaS」ソフトウエアを開発。現のほか、様々な技術分野において、現状の延長線

在メカトロニクス技術を持つ中小企業と連携上にはない革新的なイノベーションが求められし、自律移動ロボットを用いた搬送サービス事ています。

業への活用を進めています。

知の拠点あいち重点研究プロジェクトは、企業・大学・研究機関が切れ目なくつながり連携す

研究成果事例③

るオープンイノベーションのネットワークで＜新しい金属積層造形装置・機能の開発＞す。新しい社会課題に対応する基本軸を兼ね備

既存のマシニングセンター上で提案する新えています。今後さらに研究開発のすそ野を前しい金属積層造形技術を実現する装置/機能を広に展開し地域発のイノベーション創成の要と研究開発しました（図７）。開発した機構は、して貢献していきます。

板材の搬送、FSW（摩擦攪拌接合）、切削の各

令和４年度からは、愛知県が定めた「あいち科プロセスを、マシニングセンターの NC 機構に学技術・知的財産アクションプラン 2025」に基

よって自動的に繰り返し、省スペース低コスト

づく「知の拠点あいち重点研究プロジェクトⅣの積層造形を実現することができました。

期」を実施しています。
これまで、当財団の取り組みにご理解ご協力いただきました皆様に深く感謝を申し上げます。

－ 44 －

メ◆第５７回機械振興賞受賞者業績概要－ 45 －

モ

（無断転載を禁じます）

第５７回機械振興賞受賞者業績概要
令和5年2月21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
電話 042－475－1168（技術研究所 賞事務局）