研究開発された技術紹介

自動車産業を中心に自動運転技術の研究開発が進んでおり、特にセンサを収納するケースには超高精度化が求められる。超高精度加工には切削加工が有効であるが、生産性は低い。本研究開発では、センサケースを対象に、サーボプレスと機械学習による最適モーション制御を用いた革新的超高精度鍛造成形法を開発する。開発する成形法は、加工工程数の削減にも役立ち、生産性の大幅な向上に大いに寄与すると期待できる。

サーボプレスと機械学習による最適モーション制御法の開発は成功し、実証試験では有用性を確認した。サーボプレス機による超高精度鍛造成形法については、最適モーション制御法により最適なスライドモーションを作成した。生産性は目標の50個/分は達成できなかったが、その数値に迫る40個/分を実現することができ、大幅な改善に成功した。精度は目標である底部公差1000分の１ミリ台を達成し、高精度なものが作成可能となった。

シミュレーションによる最適モーション制御法の開発については、最適な設計変数、目的関数の設定、寸法精度などのシミュレーション上直接の評価指標のないものに対する間接的な評価方法の設定、プレス機による実機試験、物性試験によって得られた情報からのシミュレーションモデルの作成、などを適切に行うことによって最適モーション制御法の開発に成功し、実証試験では有用性を確認した。潤滑処理法については、摩擦係数との関係性や実証試験、調査の結果から不水溶性加工油に決定した。また、摩擦係数には温度依存性があり、温度が低いと摩擦係数は高くなり加工品質が良好になる。この現象から金型を冷却する冷却効果の有用性や1サイクルの発熱と冷却の関係を確認した。サーボプレス機による超高精度鍛造成形法については、最適モーション制御法により最適なスライドモーションを作成した。また生産性と精度の目標について、生産性は目標の50個/分は達成できなかったが、その数値に迫る40個/分を実現することができ、大幅な改善に成功した。精度は目標である底部公差1000分の１ミリ台を達成し、高精度なものが作成可能となった。

自動運転技術における自動ブレーキや認知技術等で多く用いられている小型超音波センサの心臓部である、圧電素子を格納するセンサケースの高精度化と生産性の向上に役立つ。

すでに川下製造業者から量産の依頼を受けている。

センサケースの超高精度加工を、従来の生産性が低い切削加工から、サーボプレスと機械学習による最適モーション制御を用いた革新的超高精度鍛造成形に置き換えることにより、生産性の大幅な向上を実現できる。

超音波センサの世界市場は300百万ユニット/年と大きな市場となっており、さらに自動ブレーキや自動運転、自動駐車など今後予想される技術の発展により更なる成長も見込まれる市場となっている。また、現在弊社で取り扱っている半導体レーザーキャップにも今回の研究内容である超高精度鍛造成形法を使用することで生産性の向上が期待される。こちらの市場もIoT化の発展により更なる成長が見込まれる市場となっている。

・ビレットの品質が最終製品に及ぼす影響は大きく、ビレットのバレル処理工程をなくすことはできなかった。
・自動外観検査機の合否判定の精度向上を図るためでもあるが、プレス成型後のバレル処理も表面状態に斑があるため無くすことはできなかった。