研究開発された技術紹介

本研究開発では、航空機エンジン用高硬度薄肉中空難加工材部品の切削加工において、熟練作業者の現場判断をAI化し、工作機の自動化技術を開発することを目的とした。具体的には、
2.2(1)工作機状態計測センシングシステムの開発
2.2(2)現場判断のデジタル化、
2.2(3)機内自動計測システムの開発
2.2(4)モニタリングによる工作機自動運転システムの開発

2.3(1)工具刃先摩耗状態と相関関係のある有効データ(AE信号、加工音)の確立
2.3(2)有効データをAIが判断し、熟練作業者同等以上の異常検知を可能とする現場判断のデジタル化
2.3(3)工作機内でチャックを基準として切削物を高精度で計測できる機内自動計測システムの開発
2.4(4)AIシステムからの異常検知信号を監視し、工作機を自動制御するモニタリングによる工作機自動運転システムの開発

2.4(1)工具刃先摩耗と相関関係のある有効データ(AE信号、加工音)を確立
2.4(2)3つのAIモデル(1.StackedLSTMモデル、2.ECRIntegratedモデル、3.HHT+CNNモデル)で現場判断のデジタル化を完成
（実際の量産化はリアルタイム性に優れているAIモデル2で実施）
2.4(3)機内自動計測システムを開発

上記(1)から(3)を連動させ、部品加工中の刃先状態のAE信号をAIモデルに取り込んで工具交換時期をAIが判断し、工具交換と同時に
機内自動計測にて工具補正を行い工作機に加工継続を指示するモニタリングによる自動運転システムを開発した。
これにより年工具費40%削減、工具交換時間を5分から7.5分に延長、加工時間50%減を達成した。

工具刃先からのAE信号を掴まえてリアルタイムで異常検知が可能なAIシステムを特許出願中である。
・名称: 異常検知装置及び異常検知方法
・出願番号: 特願2022-210490(出願日: 令和4年12月27日、審査請求:令和6年9月5日)

本研究開発の成果は、航空機エンジン部品や宇宙分野のロケットエンジン部品など、高硬度難加工材を低コスト、高精度で切削加工する場面で幅広く適用可能である。

本研究開発により、高硬度難加工材の切削加工における工具寿命の延長、加工時間の短縮、高精度化を実現した。これにより、航空機エンジンや宇宙ロケットエンジンの部品製造における生産性向上とコスト削減が可能となる。

航空機産業や宇宙産業の回復と拡大に伴い、高硬度部品の需要増加が見込まれる。本研究開発の成果を航空・宇宙分野に幅広く適用し、事業拡大を図っていく計画である。

量産加工レベルで実用可能なシステムとするために、様々な運用環境でも使用可能となるよう改善を進めていく必要がある。特に今回のAEセンサーを用いた方式は、量産加工レベル向上へ向けた一つの解決策として大きな期待ができると考えている。

事業は100％達成したため、財産処分（転用）の認可を頂き量産体制に入っている。販売戦略も当初の予定通り既存取引先のIHIへ納入済である。今後は新規取引先開拓として川崎重工業へ加工サンプルを出荷提供し高評価を得てるため事業化を進めている。