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工作機械業界の研究開発職|特許からわかる技術領域・専門分野

 マザーマシン(機械を作る機械)と称される工作機械業界は、自動車から半導体、航空宇宙に至るまで、ものづくりの根底を支える産業です。

 工作機械は典型的なBtoB製品であり、私たちの目に触れる機会はまずありません。

 そのため、技術の専門性が極めて高いイメージがありながらも、具体的にどのような研究開発が行われ、どのような専門性が求められるのか、外部からは実態が見えにくいのが実情です。

 この問題に対し、特許情報を活用します。

 特許情報は企業の開発の軌跡であり、客観的なエビデンスになり得る情報です。

 本記事では、採用サイトとは別の視点で、DMG森精機、牧野フライス、オークマ、ヤマザキマザック、ファナック、アマダの研究・開発職ニーズと関連する専門性を特許情報から解読します。

 

 結論(概要)は以下の通りです。

工作機械業界の開発に求められる専門性
機械系分野(機械工学、システム工学、精密工学など)
情報系分野(制御工学、情報科学、情報工学、データサイエンスなど)
電気系分野(電気電子工学、電気工学など)
材料系分野(材料科学、材料工学など)
 ただし、上記専門は企業の一部の特許情報に基づくものであり、全てをあらわすものではありません。また、求められる専門は特許の解釈によって変わってきますので、個々の特許情報をご確認ください。

 

 

1 業界サーチの概要

 特許情報は企業の開発情報だと言えます。

 業界サーチは、業界における主要企業の特許情報から、その業界の企業がどのような開発をおこなってきたのか、客観的な情報を導き出そうとするものです。

 特許分類(後述)からは、その特許に関わる開発の主な技術分野がわかります。

 すなわち、その企業の開発職においてどのような専門性が求められるのか特許情報から推測できます。

 

2 工作機械業界

2.1 工作機械業界とは

 ここでは、自動車、航空機、精密機械などあらゆる製品の部品を加工する機械(マザーマシン)を製造している業界を意図します。

 ただし、特許における工作機械とその他の機械の区別はしていません。

 

2.2 サーチ対象

 以下の工作機械メーカー6社を対象にしました。

(1)DMG森精機
(2)牧野フライス
(3)オークマ
(4)ヤマザキマザック
(5)ファナック
(6)アマダ

 

2.3 使用プラットフォーム

 特許情報プラットフォーム(J-PlatPat

 

3 サーチ結果

3.1 結果概要

開発イメージは下表のとおりです。 

 

 

モノの開発

サービスの開発

個人向け

 

 

 

法人向け

工具交換を考慮した工作機械
作業性と安全性を考慮した工作機械
工作機械で用いられるNCプログラムを生成する情報処理装置
工作機械の刃物台
計測に係る表示装置
工作機械の温度制御装置
回転工具の寿命判定機能を有する工作機械
放電加工機用電源装置の診断装置
ウォータジェットレーザ加工機
工作機械の切削液供給回収装置
工作機械におけるカバー間のシール構造
安全コントローラのモニタ装置
工作機械の加工異常診断装置
エンコーダ異常診断装置
工作機械などで使われるリニアモータ
工具交換装置
摩擦攪拌接合工具
チャック生爪
プラントモデル生成装置
工作機械の加工時間を予測する装置
稼働状況表示装置
射出成形機の制御装置
モータ駆動装置
レーザ加工機
位置決め構造
送り装置
横型帯鋸盤
異なる加工機での二酸化炭素の排出量試算システム
プレス装置
など

工作機械の清掃方法
工作機械の加工プログラムの補正方法
工作機械の送り軸の制御方法
工作機械によりワークを旋削加工する方法
レーザーピアッシング方法
レーザ切断方法
など

 

3.2 出願件数の推移

 下図は工作機械メーカー6社の特許出願件数の推移です。

 

 特許出願件数はファナックが2010年以降、大きく変動している点が目立っていますが、全体としては多くが年間100件以内で推移しています。

 特許出願件数が年によっては一桁の企業もありますが、それでもどの企業も毎年一定数の特許出願をおこなっており、そのような出願につながる開発がおこなわれていることが推測されます。

 

3.3 開発の活発度

 特許出願件数≒開発の活発度、だと考えるなら、

 ファナック>アマダ>オークマ>DMG森精機>牧野フライス>ヤマザキマザック

だと言えます。

 ただし、2018年から2022年の直近5年で見ると、

 ファナック>DMG森精機≒アマダ>オークマ>牧野フライス>ヤマザキマザック

です。

 

3.4 主な開発分野

 各社ごとに特許出願件数が多かった技術分野を以下に示します。

 各社の出願上位3つの技術分野を抽出して並べています(特許出願されていても、その企業の出願件数上位に入っていない技術分野は除外されています)。

 各記号は発明の技術分類をあらわします。

 

 分類参照:FIセクション/広域ファセット選択(特許情報プラットフォーム)

  

 B21D本質的には材料の除去が行われない金属板などに関連する分類です。
 金属板の矯正などがこれに該当します。
 アマダがこの分野から多く出願しています。

 

 B23B旋削、中ぐりに関連する分類です。
 旋削装置などがこれに該当します。
 DMG森精機、オークマ、ヤマザキマザック、ファナックがこの分野から多く出願しています。
 
 B23D平削りなどに関連する分類です。
 平削り装置などがこれに該当します。
 アマダがこの分野から多く出願しています。

 

 B23H電流を作用させる金属加工などに関連する分類です。
 放電加工などがこれに該当します。
 牧野フライスがこの分野から多く出願しています。
 
 B23K溶接などに関連する分類です。
 ロー付装置などがこれに該当します。
 ヤマザキマザック、アマダがこの分野から多く出願しています。

 

 B23Q工作機の細部などに関連する分類です。
 取り外しできる工作物などがこれに該当します。
 DMG森精機、牧野フライス、オークマ、ヤマザキマザック、ファナックがこの分野から多く出願しています。
 
 B25Jマニプレータなどに関連する分類です。
 プログラマ制御マニプレータなどがこれに該当します。
 ファナックがこの分野から多く出願しています。

 

 G05B制御系などに関連する分類です。
 安全装置などがこれに該当します。
 DMG森精機、牧野フライス、オークマがこの分野から多く出願しています。

 

3.5 工作機械メーカー6社の近年の開発トレンドと求められる専門の例

 特許情報の出願年数が新しいほど、その企業の開発実態を反映していると言えます。

 ここ10年のトレンドは以下のとおりです。

 発明の主要な技術分野(筆頭FI)の出願年ごとの出願件数です。

 出願件数が少ない技術分野は除外しています。

 発明の説明は、必ずしも特許請求の範囲を完全に表現したものではありません。

 関連する専門分野の例はあくまでイメージです。また、専門の概念レベルを必ずしも同一レベルで表示してはいません。

 

 個別の情報を詳しく確認したい場合は、それぞれのリンク先に飛んでください。

 特許は難解ですが、GeminiChatGPTなどのテキスト生成AIを活用すると簡単に解読できます。以下の記事を参考にしてください。

参考記事 【AI活用】難解な特許が小学生レベルの内容に!1分で特許を読み解く方法

 

(1)DMG森精機|開発トレンドと専門性

 

 上図期間中、B23Qが最も多いです。次いでG05B、B23B、G01Dが多いです。

 B23Qは既述のとおり、工作機の細部などに関連する分類です。
 具体例として工具交換を考慮した工作機械が挙げられます。
 従来の工作機械では、複数の工具を効率よく交換することが難しく、加工に関連する総時間が長くなるという問題がありました。
 これに対し、工具の刃部が右向きに突き出た第1姿勢と左向きに突き出た第2姿勢で取り付け可能なホルダを備える刃物台と、第1姿勢または第2姿勢で工具を把持し搬送するアームを複数有する工具搬送部、工具搬送スケジュールを生成するスケジュール生成部、加工制御部を備える工作機械であり、スケジュール生成部は第1姿勢のホルダに取り付けられた工具の交換時、工具交換の対象アームが第2位置にある場合に、アームを第1位置に変更してから工具交換を実行する搬送スケジュールを生成することで、工具の姿勢を考慮した効率的な工具交換が可能となり、工具交換時間の短縮と加工総時間の削減を実現する工作機械が開発されています(以下URL)。
 第1、第2姿勢、第1、第2位置に基づく工具交換により時短を実現する工作機械https://www.j-platpat.inpit.go.jp/c1801/PU/JP-7451068/15/ja

  関連する専門分野の例:機械工学(工具搬送部のアームや駆動系の動特性解析、振動抑制設計、材料選定と加工精度の検証、実機での動作試験と性能評価、長期的な耐久性評価)、制御工学(複数のアームと刃物台の同時・協調制御のためのリアルタイム最適化アルゴリズムの設計、工具の姿勢変更を含む複雑な搬送経路における干渉回避制御、各動作(直進、傾転、旋回)の時間予測モデルの構築)

 

 別の例として作業性と安全性を考慮した工作機械が挙げられます。
 従来の工作機械では、工具ストッカに格納された工具の段取り作業をおこなう際、作業者が加工領域に立ち入ったり、高所作業を強いられたりするなど、作業性と安全性に課題がありました。
 これに対して、加工領域を囲むカバー体と工具を着脱可能に保持する主軸を備えた工作機械であって、主軸に装着される工具を収容する工具ストッカと、工具を保持し移動させる工具搬送機構、それを制御する搬送制御部を備え、工具搬送機構が工具交換位置(主軸との間で工具を受け渡す位置)、ストッカ位置(工具ストッカとの間で工具を受け渡す位置)、作業用位置(作業者が加工領域の外側から工具保持部に対して作業する位置)の3つの位置に工具保持部を移動可能に構成されていることにより、作業者が加工領域に立ち入ったり高所作業をしたりすることなく、機外から工具ストッカへの工具の段取り作業を安全におこなうことができる工作器具が開発されています(以下URL)。
 作業性と安全性を考慮した工作機械https://www.j-platpat.inpit.go.jp/c1801/PU/JP-7355472/15/ja

  関連する専門分野の例:機械工学(工具保持部の把持メカニズムの最適化、工具搬送経路の最適化、各種駆動系(モータ、シリンダ)の選定と制御パラメータの調整、振動解析に基づく構造体の剛性設計、各種安全機構(開閉シャッタ、ロック機構)の設計)、制御工学(工具搬送機構の各アクチュエータ(X軸モータ、Y軸モータ、Z軸シリンダなど)に対する高精度な位置決め制御アルゴリズムの設計、複数の工具交換・段取り動作モードに対応したシーケンス制御ロジックの構築、非常停止時や異常発生時の安全な動作停止シーケンスの設計、主軸との連携動作における同期制御の最適化)

 

 さらに別の例として工作機械の清掃方法が挙げられます。
 従来の清掃方法では、加工中に飛散するクーラントや切屑がカメラの受光部などに付着した場合、加圧気体を吹き付けるだけではこれらを確実に除去できないという問題がありました。
 これに対して、工作機械の工具主軸に装着可能な清掃具を用いることで、加工領域内の対象装置に付着した異物を除去する清掃方法であり、テーパ部と軸部から構成され、軸部に径方向に突出する弾性的な掻き板を清掃部として備えた清掃具を工具主軸に装着し、工具主軸を移動させて、この清掃具の掻き板を対象装置の作用部に垂直に接触させ、作用部に平行かつ掻き板の長手方向と直交する方向に往復動させることで、クーラントや切屑などの異物を物理的に掻き取り異物を除去する工作機械の清掃方法が開発されています(以下URL)。
 工作機械の清掃方法https://www.j-platpat.inpit.go.jp/c1801/PU/JP-7314460/15/ja

  関連する専門分野の例:機械工学(掻き板の弾性材料(ゴム、ブラシなど)の選定と形状設計(硬度、厚み、突起形状など)、工具主軸の回転や往復運動に対応した清掃具の強度・剛性設計、清掃動作時の振動抑制対策の検討、清掃対象装置の作用部形状に合わせた清掃具の設計)、制御工学(カメラ画像解析による異物付着量の自動検出アルゴリズムの設計、工具欠損検出装置や非接触給電装置からの信号に基づいた清掃要否の判断ロジック構築、工具主軸の多軸制御による清掃具の正確な位置決めと清掃経路の最適化、清掃中の工具主軸の回転速度や往復速度の制御および清掃後の清掃効果確認のための再計測プロセスの設計)

 

 G05Bは既述のとおり、制御系などに関連する分類です。
 具体例として工作機械で用いられるNCプログラムを生成する情報処理装置が挙げられます。
 従来の技術では、多様なCAMソフトウェアや工作機械のオプション機能に対応するNCプログラムを生成するために多大な時間とコストをかけて個別のポストプロセッサを開発する必要がありました。そのため、工作機械の持つ本来の機能が十分に活用されていないという問題がありました。
 これに対して、既存のNCプログラム(第2NCプログラム)のコードのうち、汎用的な中間形式であるCLデータに対応する部分をCLデータに変換する第1変換部を備え、この変換されたCLデータを解析する解釈部と、工作機械固有の特定の機能を実現するための実行コードを受け付ける受付部が連携し、CLデータの解釈結果とユーザーが選択した実行コードに基づき工作機械のパフォーマンスを最適化する新しいNCプログラム(第1NCプログラム)を生成する第2変換部が機能し、第1変換部がCLデータに対応しない既存NCプログラムの非対応コードを識別し、第2変換部でこれらの非対応コードをそのまま残すか、削除するかを選択できるため、柔軟なNCプログラムの生成と工作機械の持つ多様な機能を活用できる情報処理装置が開発されています(以下URL)。
 工作機械のNCプログラムを生成する情報処理装置https://www.j-platpat.inpit.go.jp/c1801/PU/JP-7301486/15/ja

  関連する専門分野の例:情報科学(第1変換部におけるNCコードからCLデータへの逆変換アルゴリズムの効率化、CLデータ解釈部における加工工程の自動識別と構造化アルゴリズムの設計、ユーザーからの指示に基づいて適切な実行コードをCLデータまたはNCプログラムに組み込む第2変換部の最適化アルゴリズムの実装、ユーザーインターフェースとの連携を考慮したプログラム設計)、システム工学(第1変換部、解釈部、受付部、第2変換部といった各機能ブロック間のデータフローとインターフェースの設計、ユーザーからの操作入力とシステム内部処理の整合性確保、さまざまな工作機械の固有機能(サーボ特性、チップコンベヤ制御など)を取り込むための汎用的なモジュール構造の設計)

 

 別の例として工作機械の加工プログラムの補正方法が挙げられます。
 既存技術では、工具摩耗などの要因で目標形状と実加工品に誤差が生じ、加工品質が低下する問題がありました。
 これに対して、まずCADデータから目標形状情報と工具経路や工具情報を含む加工情報を取得し、これらを用いて加工プログラムを生成し、次にこの加工プログラムで実際にワークを加工し、その加工物の計測形状情報を取得し、この計測形状情報と目標形状情報との形状誤差に基づき、加工プログラムを補正する方法であり、補正ステップでは、加工物の断面ごとに計測点群データと目標点群データを比較し、工具経路と工具情報に基づいてその誤差が小さくなるように加工プログラムを補正することにより、工具の摩耗などによる加工誤差を自動的に修正し、加工品質の低下を抑制する加工プログラムの補正方法が開発されています(以下URL)。
 工作機械の加工プログラムの補正方法https://www.j-platpat.inpit.go.jp/c1801/PU/JP-7286860/15/ja

  関連する専門分野の例:機械工学(工具摩耗モデルの構築と計測形状誤差との関連付け、切削抵抗や加工熱が加工物形状に与える影響の解析、異なる工具材質や加工条件が加工精度に与える影響の評価、補正された加工プログラムによる実際の加工試験と加工品質(表面粗さ、寸法精度など)の検証、多軸加工における工具姿勢と加工面品位の関係性の解明)、情報科学(3Dスキャンデータやカメラ画像から高精度な計測点群データを生成するためのノイズ除去やデータ補間技術の探索、計測点群データと目標点群データの効率的な位置合わせアルゴリズムの設計、加工物の断面ごとの形状誤差を自動で検出し定量化する解析手法の構築、計測誤差やサンプリングレートが補正精度に与える影響の評価、補正アルゴリズムの性能を最大化するための機械学習モデルの構築)

 

 B23Bは既述のとおり、旋削、中ぐりに関連する分類です。
 具体例として工作機械の刃物台が挙げられます。
 既存技術の刃物台では、複数の工具保持部の各々に油圧供給機構が複雑に配置され、構造が複雑になる問題がありました。
 これに対して、複数の工具を保持する工具保持部を備えた基台を有し、各工具保持部には工具をクランプ・アンクランプする油圧式のクランプ機構部と、その油圧を制御するバルブが設けられており、工具交換位置に位置する工具保持部に対してのみ単一のアクチュエータが接続され、そのバルブを動作させることにより、各工具保持部ごとにアクチュエータを設ける必要がなくなり、油圧供給機構の構成を簡素化できる刃物台が開発されています(以下URL)。
 工作機械の刃物台https://www.j-platpat.inpit.go.jp/c1801/PU/JP-7372478/15/ja

  関連する専門分野の例:機械工学(油圧シリンダ、ピストン、バルブ、配管などの油圧部品の選定と配置、応力集中や疲労破壊を考慮した構造解析、潤滑・冷却システムの設計)、制御工学(基台(タレット)の旋回制御と工具保持部のアクチュエータの連携制御ロジックの設計、バルブの開閉タイミングと油圧供給の精密制御、多軸工作機械における工具交換位置とワーク加工位置への高精度な位置決め制御)

 

 G01Dは特定の測定装置などに関連する分類です。
 具体例として計測に係る表示装置が挙げられます。
  従来の計測器のデジタル表示は、計測目的に合わせた表示選択肢が少なく、特にレバーゲージのような計測器では、経験の浅いユーザーが計測精度の高い範囲を正確に把握するのが難しいという問題がありました。
 これに対して、表示部と表示制御部を備え、表示制御部はユーザーが選択したモードに応じて計測結果を多彩な形式で表示、具体的には、指針と目盛りを重ねて表示し、レンジ変更や指針の軌跡表示が可能なダイヤルモード、現在の計測値、最大値、最小値を同時に表示する数値モードで表示し、また、レバーゲージなどの計測器では、計測精度が保証される有効計測範囲を視覚的に示すインジケータ表示により、ユーザーが最適な計測位置を容易に設定できて、計測結果の視認性と操作性が向上した表示装置が開発されています(以下URL)。
 計測に係る表示装置https://www.j-platpat.inpit.go.jp/c1801/PU/JP-7369258/15/ja

  関連する専門分野の例:情報科学(ダイヤルモード、数値モード、バーモード、チャートモード、円測定モードなど各表示モードにおけるグラフィック要素の最適なデザインとレイアウトの検討、有効計測範囲を示すインジケータの表示アルゴリズムの設計)、電気電子工学(レバーゲージの物理的な変位を電気信号に変換するセンサーからのアナログ信号をノイズを抑えて高精度にデジタル化するA/D変換回路の設計、ノイズ除去フィルターの実装、計測データの安定供給を保証するための電源回路の設計)

 

(2)牧野フライス|開発トレンドと専門性
 
 B23Qが最も多いです。次いでG05B、B23H、B23Kが多いです。
 B23Qは既述のとおり、工作機の細部などに関連する分類です。
 具体例として工作機械の温度制御装置が挙げられます。
 従来の工作機械の温度制御は主軸回転速度に応じた冷却能力決定では中・低速重切削時に冷却遅れが生じる問題がありました。
 これに対して、工作機械の発熱部に冷却油を循環させて温度制御をおこなうものであり、工作機械の機体温度センサーと冷却油の戻り油温度センサーを備え、この戻り油温度が機体温度に基づいて設定された基準温度と同調するように冷却油の温度を制御し、タンクが互いに連通し、工作機械に対して並列接続された複数(少なくとも2台)のオイルコントロールモジュールを備えるオイルコントローラと冷却油の合流・分岐を均一にする配管接続マニホールドを具備することにより、冷却能力の増設・撤去が容易になり、工作機械の仕様変更への即応性や温度制御のレスポンスが向上した温度制御装置が開発されています(以下URL)。
 工作機械の温度制御装置https://www.j-platpat.inpit.go.jp/c1801/PU/JP-7187618/15/ja

  関連する専門分野の例:機械工学(軸や送り装置の軸受、ボールねじなど発熱部の熱解析、冷却油の循環経路や流量、熱交換器の配置を最適化する設計、冷却油の劣化を抑制するための材料選定、ポンプや配管接続マニホールドの流体抵抗と圧力損失の計算、各モジュールのタンク連通構造と配管設計による油温均一化の検証)、制御工学(機体温度と戻り油温度のリアルタイムデータを用いたフィードバック制御アルゴリズムの設計、複数のオイルコントロールモジュールの冷却能力を動的な調整の検討、各モジュールに設定される基準温度の自動設定機能とそれによる冷却能力の段階的投入ロジックの最適化、過渡応答特性のシミュレーションと実機での検証)

 

 別の例として回転工具の寿命判定機能を有する工作機械が挙げられます。
 従来の工具寿命管理は一層砥粒工具のチッピングや多種多様な回転工具の摩耗を正確に検知できず、寿命判定が困難でした。
 これに対して、回転中の工具の最大外形(包絡線)を所定間隔で測定する測定器を備える工作機械であって、加工前の工具外形を記憶し、加工中の加工距離を計数する機能を有し、包絡線上の各測定位置において加工距離が長くなるほど大きくなるようにしきい値を設定し、この設定されたしきい値と、加工前後の工具外形の差を比較し、差がしきい値よりも大きい場合に工具が寿命に達したと判定することにより、わずかなチッピングや多種多様な工具の摩耗を検知し、寿命判定の精度を向上させた工作機械が開発されています(以下URL)。
 回転工具の寿命判定機能を有する工作機械https://www.j-platpat.inpit.go.jp/c1801/PU/JP-7072618/15/ja

  関連する専門分野の例:機械工学(多様な回転工具(エンドミル、電着工具など)の切削・研削試験による摩耗量やチッピング発生の進行の測定、工具材料と被削材の組み合わせが工具寿命に与える影響の評価、工具の回転による遠心力や熱変形が測定精度に与える影響を考慮した最適な測定条件(回転数、測定位置など)の探索)、情報科学(測定器(レーザ測定器やカメラ)からの信号を正確にデジタルデータに変換して回転工具の包絡線を生成するデータ処理アルゴリズムの設計、加工距離に応じたしきい値の動的な設定ロジックのプログラミング、寿命判定結果や工具の摩耗状況をグラフィカルに表示するユーザーインターフェースの設計)

 

 G05Bは既述のとおり、制御系などに関連する分類です。
 具体例として工作機械の送り軸の制御方法が挙げられます。
 従来の工作機械では、送り軸のフィルタ処理によりコーナー部で工具軌跡に誤差が生じ、微動機構では質量増大の問題がありました。
 これに対して、NCプログラムから生成された移動指令を補間処理し、各送り軸の移動量と工具の目標位置を算出し、制御応答性の低い送り軸にフィルタ処理を施して衝撃や振動を低減しつつ、そのフィルタ処理によって生じる工具位置の目標位置からのずれ量を演算し、このずれ量を制御応答性の高い送り軸の移動量に補正量として加算し、応答性の高い送り軸を駆動することで工具位置のずれをリアルタイムに補正するため、微動機構を別途設けることなく衝撃や振動を抑えつつコーナー部における工具軌跡の誤差を低減する工作機の送り軸の制御方法が開発されています(以下URL)。
 工作機械の送り軸の制御方法https://www.j-platpat.inpit.go.jp/c1801/PU/JP-7126576/15/ja

  関連する専門分野の例:情報工学(工具経路を生成するソフトウェアモジュールの設計、各送り軸の補間周期に応じた移動量を高速に算出するアルゴリズムの実装、応答性の低い軸のフィルタ処理によるずれ量の予測、応答性の高い軸への補正量をリアルタイムで計算・適用する演算処理部のソフトウェアの設計)、機械工学(工作機械の各送り軸における質量、慣性、駆動剛性、減衰特性などの解析およびそれらが各軸の制御応答性に与える影響の評価、応答性の低い軸の固有振動数を高めるための構造最適化、高い応答性を持つ軸のバックラッシュやヒステリシスを最小限に抑えるための送り機構の設計)

 

 別の例として制御・稼働データをオペレータの選択に応じて一画面に集約表示する工作機械の制御装置が挙げられます。
 従来の工作機械では、調整や不具合対応時に複数のデータを個別に表示切り替えねばならず、作業が非効率でした。
 これに対して、工作機械のNC装置が持つアクチュエータ・センサの入出力信号、NC/機械パラメータなどの多種多様なデータからオペレータが必要とするデータを入力部で選択・指示できるものであり、指定されたデータはデータ取得部によってNC装置から効率的に取得され、そのデータは表示制御部で一つの画面に統合して表示されるよう編集されることにより、オペレータは異なる種類のデータを画面切り替えなしで同時に確認でき、熟練度に関わらず作業時間が短縮され、視覚的な情報把握が容易になる工作機械の制御装置が開発されています(以下URL)。
 制御・稼働データを一画面に集約表示する工作機械の制御装置https://www.j-platpat.inpit.go.jp/c1801/PU/JP-7022180/15/ja

  関連する専門分野の例:情報科学(NC装置内のデータの構造解析およびそれらを効率的に抽出・転送するデータ取得モジュールの設計とプログラミング、オペレータが選択したデータ項目に基づいてそれらを動的に統合して最適なレイアウトで一つの画面に表示するための表示制御アルゴリズムの設計)、機械工学(どの位置にどのような種類のセンサを設置すべきかの検討、最適な計測範囲や精度の決定、アクチュエータの動作特性の評価およびそれらの入力信号と出力信号が機械の状態を正確に反映しているか検証、機械の物理的な挙動と電気信号の関係性の解析)

 

 B23Hは既述のとおり、電流を作用させる金属加工などに関連する分類です。
 具体例として放電加工機用電源装置の診断装置が挙げられます。
 従来の放電加工機は電源装置の故障時に加工中に異常放電を検知しても不良品発生を回避できませんでした。
 これに対して、放電加工機によるワーク加工に先立って電源装置の異常有無を診断する装置であり、放電加工機の電源装置の一方と導通する第1接触子と、電源装置の他方と導通し、第1接触子と接触可能な第2接触子を備え、第1接触子と第2接触子が接触した状態において、模擬電流生成部が電源装置に直列に接続され、実際の放電における絶縁破壊電流を模倣した模擬電流を生成し、判定部がこの模擬電流の平均電流、オンタイム、オフタイムなどを検出し、これらの値が設定された正常範囲内にあるか判定することで電源装置の異常を診断することにより、加工不良を未然に防ぐ診断装置が開発されています(以下URL)。
 放電加工機用電源装置の診断装置https://www.j-platpat.inpit.go.jp/c1801/PU/JP-7181368/15/ja

  関連する専門分野の例:電気電子工学(放電加工用パルス電源の出力特性の測定および設計目標値との比較評価、模擬電流を生成するための抵抗器やスイッチング素子の選定、電圧・電流センサのノイズ耐性や検出精度の評価および異常判定に十分な品質の信号が得られるような回路設計)、機械工学(第1および第2の接触子が放電加工機のテーブルや電極ホルダに正確に接触・離間するための機構設計、接触時の圧力や位置の再現性を確保するためのガイド機構やアクチュエータの選定、振動や熱などの外部からの影響を受けずに安定した診断がおこなえるような機械設計)

 

 B23Kは既述のとおり、溶接などに関連する分類です。
 具体例としてウォータジェットレーザ加工機が挙げられます。
 従来のウォータジェットレーザ加工機はノズル破損検知に複雑な構成が必要でした。
 これに対して、レーザビームを案内する水柱を噴射するノズルの破損を診断する装置であり、ノズルへ加圧水を供給するポンプと、その供給圧力を検出する圧力センサを備え、記憶部には圧力低下によるノズル破損の閾値と、水の圧力と水柱の層流層の長さの関係が記憶され、判定部が圧力センサで検出された圧力が閾値より低下したかを判定し、ノズルの破損を判断し、もし破損と判断されても、現在の圧力と記憶された関係に基づいて層流層の長さを算出し、それが意図された加工深さより長い場合は加工続行可能と判断することにより、ノズル周辺の構成を複雑にせず、破損したノズルでも使用可能であれば、その寿命を最大限に活用するウォータジェットレーザ加工機が開発されています(以下URL)。
 ウォータジェットレーザ加工機https://www.j-platpat.inpit.go.jp/c1801/PU/JP-6884184/15/ja

  関連する専門分野の例:機械工学(ノズルの材質選定や形状設計、高圧水による摩耗やレーザ光による熱負荷に耐えうる強度計算や流体解析、ポンプからノズルへの配管経路における圧力損失や脈動を最小化する設計、水柱の層流層の長さが加工深さに与える影響の評価)、情報科学(圧力センサから得られるデータの収集、処理およびノズル破損や加工可否の判定ロジックの設計、圧力データのトレンド分析、閾値判定アルゴリズムの設計、圧力と層流層の長さの関係を記憶部に効果的に保持・利用するためのデータ構造と処理フローの構築)

 

(3)オークマ|開発トレンドと専門性

 

 B23Qが最も多いです。次いでG05B、B23B、G01D、H02Kが多いです。 

 B23Qは既述のとおり、工作機の細部などに関連する分類です。
 具体例としてマシニングセンタなどの工作機械の切削液供給回収装置が挙げられます。
 従来の装置では、ポンプ1つで切削液の供給と吸引をおこなうため、吸引に時間がかかり、工具交換時に切削液が漏れていました。
 これに対して、切削液の供給・回収経路に主ポンプと副ポンプの2つのポンプ、切換弁およびエジェクタを備え、主ポンプは主軸へ切削液を供給し、副ポンプはエジェクタへ切削液を供給することで負圧を発生させ、主軸停止時、副ポンプを予め作動させてエジェクタ側に負圧を発生させておくことで切換弁を切り替えた瞬間に主軸内の残留切削液が吸引され、切削液の漏れを防止することができる工作機械の切削液供給回収装置が開発されています(以下URL)。
 工作機械の切削液供給回収装置https://www.j-platpat.inpit.go.jp/c1801/PU/JP-7489299/15/ja

  関連する専門分野の例:機械工学(切削液供給回収装置全体の流路設計、ポンプや弁の選定、主軸内への切削液供給・回収の機械的メカニズムの最適化、負圧を利用した残留切削液の瞬時吸引を実現するためのエジェクタの性能評価、切削液タンク、配管、接続部の堅牢性とメンテナンス性を考慮した構造設計)、制御工学(切削液供給回収装置における主ポンプ、副ポンプ、切換弁の動作シーケンスのプログラムおよびそれらを統合的に制御するシステムの設計、工具交換などの特定のイベントと同期して瞬時吸引を実現するための制御ロジックの設計)

 

 別の例として工作機械におけるカバー間のシール構造が挙げられます。
 従来のカバー間のシール構造では、切粉の侵入を完全に防げず、駆動装置の不具合や部品摩耗の原因となっていました。
 これに対して、工作機械の加工室内に設けられた移動体に取り付けられた可動カバーと、加工室側に固定された固定カバーとの隙間をシールする構造であり、固定カバー先端から可動カバー上面に滑り接触するワイパーが設けられ、可動カバーには切粉がワイパーに衝突するのを防ぐ第1ガード壁が立ち上げ状に配置され、固定カバーの内部には切削液供給路と、ワイパーと第1ガード壁の間に切削液を供給する切削液吐出口が設けられていることにより、切粉の直接衝突を防ぎつつ堆積した切粉を切削液で洗い流せるため、シールの確実性を高めたシール構造が開発されています(以下URL)。
 工作機械におけるカバー間のシール構造https://www.j-platpat.inpit.go.jp/c1801/PU/JP-7519274/15/ja

  関連する専門分野の例:機械工学(可動カバー表面との摺動抵抗を最小限に抑えつつ確実なシール性を保つ設計、第1ガード壁や第2ガード壁の高さ、角度、配置を、切粉の飛散経路を考慮して最適化し、切粉がワイパーに到達するのを効果的に阻止する構造を考案します。カバーやガード壁の強度解析を行い、加工時の衝撃や振動に耐えうる堅牢な構造を設計)、材料科学(ワイパー材として使用されるゴムや合成樹脂の耐油性、耐熱性、耐摩耗性の評価および長期使用における性能低下を抑制できる材料の選定、切削液がシール構造の金属部品(固定カバー、可動カバーなど)に与える腐食影響の評価、第1ガード壁や第2ガード壁の表面硬化処理やコーティング技術の探索)

 

 G05Bは既述のとおり、制御系などに関連する分類です。
 具体例として各種機器を安全側に制御する安全コントローラのモニタ装置が挙げられます。
 従来、冗長化された安全信号の組み合わせ特定に手間がかかり、トラブルシューティングの負担となっていました。
 これに対して、入出力信号(安全信号)の状態を表示するモニタ装置であって、オペレータが特定の安全信号を監視対象として指定すると、その対象信号と冗長化されている可能性のある信号を冗長化候補信号として自動的に抽出し、抽出の基準が信号のラベルやコメントが対象信号と一定以上類似していることで、抽出された対象信号と冗長化候補信号は表示器の同一画面にまとめて表示され、複数の冗長化候補信号がある場合は対象信号との類似度が高い順にリスト表示されることにより、オペレータは手動で冗長信号を探す手間なく、関連する安全信号の状態を一度に確認できてトラブルシューティングを迅速におこなうことができる安全コントローラのモニタ装置が開発されています(以下URL)。
 各種機器を安全側に制御する安全コントローラのモニタ装置https://www.j-platpat.inpit.go.jp/c1801/PU/JP-7690372/15/ja

  関連する専門分野の例:電気電子工学(安全コントローラからのデジタル信号やアナログ信号をモニタ装置で正確に受け取るためのインターフェース回路の設計、表示器へのデータ伝送における信号品質を確保するため電磁干渉対策や電源ノイズ対策、複数の冗長化された安全信号間で発生するわずかな時間差を許容範囲内に収めるための同期回路の設計)、制御工学(安全コントローラとモニタ装置間の信号通信プロトコルの確立、安全信号の冗長化設計とその振る舞いの理解に基づいた診断ロジックの構築、冗長化候補信号の妥当性を評価する基準の策定)

 

 別の例として工作機械の加工異常診断装置が挙げられます。
 従来、加工異常の診断見逃し時、閾値調整かモデル再学習か不明で改善に工数がかかっていました。
 これに対して、あらかじめ設定された診断モデルで計算した異常度を異常閾値と比較して加工異常を診断する装置であり、診断が失敗(見逃し)とオペレータが入力した場合、対策決定手段がその失敗時の工作機械の動作情報(例:加工トルク)の最大値と予め設定された変化量閾値に基づいて、今後の対策として異常閾値の変更と診断モデルの再学習のどちらをおこなうかを自動で決定し、動作情報の変化が急峻で閾値を超える場合は閾値変更を、そうでない場合はモデル再学習を選択することにより、異常の見逃しが発生しても熟練者の判断に頼らず、効率的に診断精度を向上させる加工異常診断装置が開発されています(以下URL)。
 工作機械の加工異常診断装置https://www.j-platpat.inpit.go.jp/c1801/PU/JP-7642356/15/ja

  関連する専門分野の例:情報工学(工作機械から得られる切削トルク、振動、音響などのセンサーデータを効率的に処理・保存するデータベースシステムの設計、正常時と異常時のデータを収集して分類・学習させるための機械学習アルゴリズムの選定とモデルの構築、診断が見逃された際にそのデータを活用してモデルを自動的に再学習させて診断精度を継続的に向上させるための学習パイプラインの設計)、電気電子工学(加工トルクや振動を高精度で測定するためのひずみゲージセンサーや加速度センサーなどの選定、アナログ信号をデジタル信号に変換するA/Dコンバーターを含む信号処理回路の設計)

 

 B23Bは既述のとおり、旋削、中ぐりに関連する分類です。
 具体例として工作機械によりワークを旋削加工する方法が挙げられます。
 従来、難削材加工で工具摩耗が激しく、切込み角を小さくすると削り残しが発生し、工具交換や加工時間が増大していました。
 これに対して、横切れ刃に直線部を持つ工具を使用し、この工具をワークの回転軸方向や径方向だけでなく、ワークの最終加工面に対して平行にならない所定の傾斜方向へ送り動作させ、工具の横切れ刃の直線部と傾斜方向とがなす角度である切込み角を90°未満に設定して旋削加工をおこなうことによって、工具の境界摩耗を抑制でき、段付き形状のワークでも削り残しを発生させず、工具交換の手間や加工時間を短縮する加工方法が開発されています(以下URL)。
 工具交換の手間や加工時間を短縮する加工方法https://www.j-platpat.inpit.go.jp/c1801/PU/JP-7645761/15/ja

  関連する専門分野の例:情報工学(工作機械から得られる切削トルク、振動、音響などのセンサーデータを効率的に処理・保存するデータベースシステムの設計、正常時と異常時のデータを収集して分類・学習させるための機械学習アルゴリズムの選定およびモデルの構築、診断が見逃された際にそのデータを活用してモデルを自動的に再学習させて診断精度を継続的に向上させるための学習パイプラインの設計)、電気電子工学(加工トルクや振動を高精度で測定するためのひずみゲージセンサーや加速度センサーなどの選定、アナログ信号をデジタル信号に変換するA/Dコンバーターを含む信号処理回路の設計、高速で大量のセンサーデータを正確に伝送するための通信プロトコルの確立)

 

 G01Dは既述のとおり、特定の測定装置などに関連する分類です。
 具体例として対象物の回転角度に応じてcos波形およびsin波形を出力するエンコーダの異常を診断するエンコーダ異常診断装置が挙げられます。
 従来、エンコーダの異常時、停止と誤検出したり、リサージュ波形診断で過剰検出する問題がありました。
 これに対して、対象物の回転角度に応じてcos波形とsin波形を出力するエンコーダの異常を診断する装置であり、エンコーダから出力されるパルス信号のカウント値の変化に基づいて対象物が回転中か停止中かを判定する停止判定処理部と、この停止判定処理部が停止中と判定した場合にパルス信号の周波数を測定する周波数測定部と、その測定された周波数を予め設定された上限周波数とを比較して上限周波数を超えていればエンコーダに異常が発生したと判断する周波数診断部とを備え、上限周波数が対象物の制御周期や最大加速度、パルス化回路のヒステリシス幅などに基づいて設定されていることにより、たとえエンコーダの出力が停止しているように見える状態であっても、微小な揺動と真の異常とを区別し、エンコーダの異常をより正確に検出できるエンコーダ異常診断装置が開発されています(以下URL)。
 エンコーダ異常診断装置https://www.j-platpat.inpit.go.jp/c1801/PU/JP-7491807/15/ja

  関連する専門分野の例:電気電子工学(エンコーダからのcos/sin波形を正確に処理してパルス信号に変換する回路設計、パルス信号の周波数を高精度に測定する周波数測定部の設計、ノイズ対策を含めたシステム全体のハードウェア設計と評価)、情報工学(エンコーダのパルス信号のカウント値に基づいて対象物の回転/停止状態を判定する状態遷移ロジックのプログラミング、測定された周波数と上限周波数を比較して異常を検出した際にモータ停止などの安全処理をトリガーする異常診断ロジックの設計、誤検出や見逃しを最小限に抑えるための診断パラメータの最適化)

 

 H02Kは発電機、発動機に関連する分類です。
 具体例として工作機械などで使われるリニアモータが挙げられます。
 従来の磁束障壁を持つリニアモータは製造コスト増や推力低下が問題でした。
 これに対して、リニアモータの可動子に移動方向に並ぶ複数のティース(リニアモーターの磁気を発生させるコイルが巻かれる歯状の突起部分)、それに巻かれた三相交流巻線、ティースを繋ぐ可動子磁気ヨーク、同相ティース間の隙間に配置される永久磁石が含まれ、複数のティースそれぞれの根元近傍に磁束障壁が埋め込まれ、この磁束障壁はティースの移動方向の幅内に完全に収まっており、かつ永久磁石からは移動方向に離間して配置されていることで、巻線から発生する無効な磁束や推力に寄与しない永久磁石の漏れ磁束を抑制し、リニアモータの製造コストを抑えつつ体積あたりの推力性能を向上させることができるリニアモータが開発されています(以下URL)。
 リニアモータhttps://www.j-platpat.inpit.go.jp/c1801/PU/JP-7466475/15/ja

  関連する専門分野の例:電気電子工学(リニアモータの電磁界解析、磁束障壁の最適な形状と配置の設計、巻線設計、推力特性の評価、磁束障壁の有無や形状、配置がリニアモータの推力、インダクタンス、効率および発熱特性に与える影響の解析)、機械工学(リニアモータの可動子と固定子の構造設計、材料選定、製造プロセスの検討および熱設計、磁束障壁をティース根元に埋め込むための製造容易性や組み立て精度を確保するための機械的設計)

 

(4)ヤマザキマザック|開発トレンドと専門性

 

 B23Qが最も多いです。次いでB23K、B23B、G05Bが多いです。

 B23Qは既述のとおり、工作機の細部などに関連する分類です。
 具体例として異常診断装置を備える工作機械が挙げられます。
 従来の工作機械の診断技術では、主軸に取り付けられた診断用工具を用いてしか診断できず、早期検知が困難でした。
 これに対して、通常の工具を保持する工具主軸とは別に、診断ツールを搬送できる工具移送装置を備え、この診断ツールにはセンサーが搭載されており、工具移送装置によって搬送される際に、診断ツールに作用する加速度や振動などの物理量データをリアルタイムで検出し、この物理量データは診断装置に送られ、そこで解析されることで工作機械の異常の有無が診断されるため、アライメントのずれや部品の摩耗といった異常を早期に発見できる工作機械が開発されています(以下URL)。
 異常診断装置を備える工作機械https://www.j-platpat.inpit.go.jp/c1801/PU/JP-7693008/15/ja

  関連する専門分野の例:電気工学(工具主軸や各軸駆動用モーターの特性解析、安定した高速・高精度な動作を可能にするための電流・電圧制御アルゴリズムの設計、診断ツール内のセンサーからのアナログ信号をデジタルデータに変換するA/Dコンバータ回路の選定、ノイズ耐性を考慮した回路基板の設計)、機械工学(工具主軸、工具移送装置、工具マガジンなどの主要部品の強度、剛性、耐久性を確保するための構造解析および最適な形状や材料の選定、工具の交換や移送時に発生する衝撃や振動を最小限に抑えるためのダンパー機構や各可動部の潤滑システムの設計)

 

 別の例として工具交換装置が挙げられます。
 従来の工具交換装置では、工具交換アームとシャッター(開口部カバー)の同期が機械的または位置検出が不正確な油圧・空圧式であったため、アームの動作不良時にシャッターとの衝突を確実に回避することが困難でした。
 これに対して、加工ヘッドと工具保持部材の間の開口部を閉鎖するシャッターと、工具を交換する交換アームをそれぞれ独立したサーボモーターで駆動させ、それぞれのサーボモーターからはシャッターの位置と交換アームの回転角を示す信号が制御装置にリアルタイムで送られ、制御装置は交換アームの移動完了前にシャッターの閉動作を開始させ、シャッターが特定の危険位置に達した際に交換アームが安全な退避角度に達しているかを監視し、交換アームが退避角度に達していないと判断された場合、制御装置はシャッターを直ちに停止させることで両者の衝突を回避する工具交換装置が開発されています(以下URL)。
 工具交換装置https://www.j-platpat.inpit.go.jp/c1801/PU/JP-7189259/15/ja

  関連する専門分野の例:電気電子工学(シャッターや交換アームを精密に動かすための高応答なモータードライバー回路の設計、位置情報を取得するエンコーダーからの信号を正確に読み取るためのインターフェース回路設計、電気信号を統合して安全かつ効率的に制御するための制御基板の設計)、機械工学(シャッターと交換アームの形状設計、応力解析、サーボモーターの回転運動を直線運動(シャッター)や回転運動(交換アーム)に効率的に伝達するギア、ベアリング、カム機構などの駆動部品の選定)

 

 B23Kは既述のとおり、溶接などに関連する分類です。
 具体例としてレーザー加工でピアス穴開けをおこなうレーザーピアッシング方法が挙げられます。
 従来のレーザーピアッシングでは、穴開け前にオイルを塗布しても、スパッタ(金属粒子)の根元部分が凝固し、除去が困難になるという問題がありました。
 これに対して、ワークにオイルを塗布後、レーザー光を中央部分が高出力(第1レーザー出力密度)し、その周囲の周辺部分に中出力(第2レーザー出力密度)し、さらにその間の境界部分に低出力(第3レーザー出力密度)する、というように、出力密度を段階的に変化させて照射することにより、中央高出力部でワークを溶融させて穴を開けつつ周辺中出力部でピアス穴周囲に飛び散るスパッタの根元部分を適度に加熱して凝固を防ぎ、加熱されたスパッタはその後のガス吹き付けにより容易に除去できるため、加工品質が向上するレーザーピアッシング方法が開発されています(以下URL)。
 レーザーピアッシング方法https://www.j-platpat.inpit.go.jp/c1801/PU/JP-7229441/15/ja

  関連する専門分野の例:材料科学(さまざまな種類の金属材料に対するオイルの濡れ性、熱分解挙動、レーザー光吸収特性の評価、レーザー照射によるワークの溶融池の流動解析や凝固速度のシミュレーション、スパッタの凝固を防ぐための最適なレーザー出力密度分布や照射時間、ガス吹き付けタイミングといった加工パラメータの探索)、電気電子工学(異なる出力密度を持つレーザー光を生成するための発振器の調整、光ファイバー内でのレーザー伝送特性の改善、ワークへ正確にレーザー光を照射するための光学部品の配置と調整、およびこれらのシステムを統合的に制御する電子回路(センサーからの信号処理、モータードライバーなど)の設計)

 

 別の例として接合対象物を工具の回転により互いに接合させる摩擦攪拌接合工具が挙げられます。
 従来の摩擦攪拌接合工具では、軟化した材料がプローブ先端部周囲で上方に流動し、接合部に欠陥が生じる問題がありました。
 これに対して、ショルダとプローブからなり、プローブの外周面に螺旋溝部と面取り部が交互に形成され、プローブ先端の端面の一部に面取り部に連なる傾斜面が設けられていることにより、回転するプローブによって軟化した材料が螺旋溝部では下方に、面取り部ではプローブ周方向に流動し、傾斜面が軟化材料を面取り部から下方に誘導して材料の不適切な上方流動が抑制され、接合品質が向上する摩擦攪拌接合工具が開発されています(以下URL)。
 摩擦攪拌接合工具https://www.j-platpat.inpit.go.jp/c1801/PU/JP-7151022/15/ja

  関連する専門分野の例:材料科学(接合対象のワーク材料との摩擦特性、熱伝導率、耐摩耗性、高温強度などを考慮した最適な工具材料の選定、プローブの螺旋溝部や傾斜面における材料の流動性を高めるための表面処理技術や工具の耐久性を向上させるための熱処理条件などの評価)、機械工学(プローブの螺旋溝部、面取り部、傾斜面の寸法、角度、ピッチなどの最適化、工具を保持して正確な位置と回転速度でワークに作用させるための駆動系、工具交換機構、ワーク固定治具などの機械部品の設計、強度計算、振動解析)

 

 B23Bは既述のとおり、旋削、中ぐりに関連する分類です。
 具体例としてチャック生爪が挙げられます。
 従来のチャックでは、ワークの粗加工用と仕上げ加工用で硬度の異なる爪を交換する必要があり、その度に交換時間が発生し、加工効率が低下する問題がありました。
 これに対して、1つの爪に硬度の異なる2つの保持面(第1保持面、第2保持面)を備え、ワークの初期状態である酸化表面を把持する第1保持面は高い硬度を有するため粗加工時の大きな把持力が必要な場面でも爪が摩耗しにくくし、切削加工後の滑らかな面を把持する第2保持面は第1保持面よりも低い硬度に設定されているため仕上げ加工時にワークに傷がつくのを防ぐという、異なる硬度の保持面が一体のチャック生爪に設けられていることで粗加工から仕上げ加工へ移行する際に爪を交換する必要がなく、加工時間の短縮が図れるチャック生爪が開発されています(以下URL)。
 チャック生爪https://www.j-platpat.inpit.go.jp/c1801/PU/JP-7447360/15/ja

  関連する専門分野の例:機械工学(チャック生爪の2つの保持面が粗加工と仕上げ加工それぞれでワークを適切に保持するための形状、寸法および配置の設計、チャック生爪を構成する材料の機械的特性の評価と最適な材料の選定)、電気電子工学(サーボモーターやアクチュエーターの制御システムの設計、ワークの加工状態をリアルタイムで監視するための各種センサーの選定)

 

 G05Bは既述のとおり、制御系などに関連する分類です。
 具体例として工作機械の加工プログラムにおける表示方法が挙げられます。
 従来の工作機械では、加工経験や勘に頼るため、工具にかかる負荷を事前に予測したり、最適な切削条件を簡単に見つけたりすることが困難でした。
 これに対して、工作機械が加工プログラムで規定される複数の工具と各加工プロセスを画面に表示し、ユーザーが特定の加工プロセスを選択すると、工作機械はその負荷情報や切削パラメータの値を表示し、ユーザーがパラメータを修正すると、工作機械が負荷を再計算して表示することで切削条件を目標負荷に近づけることを容易にし、さらに、ユーザーが表示された工具の中から特定の工具を選択すると、工作機械はその代替工具の候補を提示し、ユーザーが代替工具を選択すると、工作機械は元の工具で行う加工プロセスの中から代替可能な加工プロセスを選択させるための画面を表示し、ユーザーによって選択された代替工具加工プロセスについて工作機械が元の工具と同じ加工形状が実現されるように代替工具の切削パラメータを自動計算することにより、加工プログラムの切削条件調整や工具の置き換えが容易になり、結果として加工効率の向上と負荷の適正化を支援する表示方法が開発されています(以下URL)。
 工作機械の加工プログラムにおける表示方法https://www.j-platpat.inpit.go.jp/c1801/PU/JP-6693005/15/ja

  関連する専門分野の例:情報科学(加工プログラムの構造解析、工具、加工プロセス、切削パラメータ、負荷情報などを効率的に管理するデータモデルの設計、ユーザーが入力した切削パラメータの変更に基づいて負荷情報をリアルタイムで再計算するアルゴリズムや代替工具を選んだ際に同じ加工形状を維持しつつ最適な切削パラメータを自動で算出するアルゴリズムの設計)、機械工学(工具がワークを切削する際に発生する切削抵抗、トルク、振動などの物理量を測定・解析と工具の寿命や加工精度に与える影響の評価、さまざまな工具の種類、ワーク材料、切削条件における切削動力や摩耗予測モデルの構築、システムが算出する負荷情報や切削パラメータの精度検証)

 

(5)ファナック|開発トレンドと専門性

 

 G05Bが最も多いです。次いでB25J、B23Q、B29C、H02P、H02Kが多いです。

 G05Bは既述のとおり、制御系などに関連する分類です。
 具体例としてプラントモデル生成装置(機械の動きをシミュレーションするために安定した計算モデルを自動で作る装置)が挙げられます。
 従来のシミュレーションでは、実機が安定していてもモデルの数値計算が不安定になり発散・発振することがあり、これを回避するには計算量の増大を招く問題がありました。
 これに対して、制御対象となるプラント(機械の特定の部位など)の挙動を模擬する差分方程式の係数を算出することでプラントモデルを生成する装置であり、まずシミュレーションをおこなう上でのサンプル時間やプラントの物理的な性質を示す特性パラメータ(例えば、慣性モーメントやばね定数、減衰係数といった設計情報や、実際の機械を測定して得られたデータなど)を取得し、次に安定化処理部がこれら取得した条件に基づきプラントモデルの数値計算が減衰振動を生じる安定した状態になるようサンプル時間を変更することなくプラントの特定の特性パラメータ(主に減衰性に関連するパラメータ)を調整し(もし、この特性パラメータの調整だけでは減衰振動による安定化が難しい場合でもプラントモデルをより単純な剛体モデルに変更することで安定性を確保)、最終的に調整された特性パラメータとシミュレーション条件に基づいて係数算出部が差分方程式の係数を算出し、安定したプラントモデルを出力することにより、シミュレーションの計算量を抑えることができるプラントモデル生成装置が開発されています(以下URL)。
 プラントモデル生成装置https://www.j-platpat.inpit.go.jp/c1801/PU/JP-7343731/15/ja

  関連する専門分野の例:電気電子工学(プラントモデルの計算に必要なプロセッサやメモリ、通信インターフェースなどのハードウェア構成の選定・設計、シミュレーション条件や特性パラメータの入出力、演算結果の表示など装置全体の電気信号処理とデータフローの設計)、情報工学(常微分方程式や差分方程式を用いたプラントモデルの構築とモデルの挙動の解析、モデルの特性パラメータを調整する最適化アルゴリズムや数値計算の精度と効率を両立させる数値解析手法の検討)

 

 別の例として工作機械の加工時間を予測する装置が挙げられます。
 従来の加工時間予測は軸の停止命令が多い場合や動き出しにくい大きな軸(ここでは、その動きを制御するために使われる動く方向や回転する部品の総称を意味)を持つ機械では予測が難しく不正確になるという問題がありました。
 これに対して、まず加工プログラムを解析して軸の動作命令を生成し、次にその動作命令に基づいて軸の動きを指示する補間処理や軸の動作完了を判断する実行制御をおこない、軸動作シミュレーション部が制御指令に基づいてサーボ制御モデルとプラントモデルの二つのモデルを用いて仮想実績を算出し、動作完了判断部がこの仮想実績に基づいて軸の動作完了を判断し、最後に加工時間予測部が加工プログラムの指令されている時間と軸が停止したり加速したりする際に発生する待ち時間(仮想実績から算出される)を合計することで加工プログラムの実行に必要な時間を予測することで、実際に機械を動かすことなく、軸の停止が多い場合や大慣性軸を持つ機械でも信頼性の高い加工時間を予測できる装置が開発されています(以下URL)。
 工作機械の加工時間を予測する装置→https://www.j-platpat.inpit.go.jp/c1801/PU/JP-7572574/15/ja

  関連する専門分野の例:機械工学(モーター、減速機、ボールねじ、テーブルといった工作機械を構成する各要素の物理特性のシミュレーションモデル(プラントモデル)への反映、軸の加減速時に発生するトルクや応力の予測とそれらが機械の寿命や精度に与える影響の評価)、情報科学(NC加工プログラムの解析、軸の移動経路、速度、加速・減速の指令といった機械動作をデジタル表現するアルゴリズムの設計、軸の仮想的な動きをシミュレートするための数値計算アルゴリズムの最適化)

 

 B25Jは既述のとおり、マニプレータに関連する分類です。
 具体例としてロボットの制御装置が挙げられます。
 ワークを固定する際、切粉などが噛み込むと加工精度が低下する可能性があり、その検出が困難でした。
 これに対して、ワークを把持したロボットが、まず固定機構に対してワークの姿勢を修正し、次に位置を修正する力制御をおこない、この力制御の最中にワークにかかる力やモーメントを検出する力検出部がワークの姿勢を修正する方向にかかるモーメントが所定の閾値を超えたことを検知すると、ワークと固定機構の間に異物が噛み込んでいると判断することにより、異物が噛み込んだ状態でのワーク固定を防ぎ、加工精度が悪化することを未然に防止する制御装置が開発されています(以下URL)。
 ロボットの制御装置https://www.j-platpat.inpit.go.jp/c1801/PU/JP-7436750/15/ja

  関連する専門分野の例:機械工学(ロボットハンドとワーク、チャックなどの固定機構の設計、力覚センサーやトルクセンサーなどの物理的な検出デバイスの選定、ワークにかかる力を高精度で測定できるシステムの構築)、電気電子工学(力覚センサーからのアナログ信号をデジタル信号に変換しノイズを除去して正確な力・モーメントデータをロボット制御装置に伝送するための信号処理回路やデータ変換器の設計、ロボットのモーターやアクチュエーターを精密に制御するためのサーボドライバーやパワーエレクトロニクス回路の設計)

 

 別の例として非接触認証によりロボットや産業機械の操作の有効/無効を切り替える機械操作システムが挙げられます。
 従来の汎用情報端末をロボットや産業機械の操作盤として使用する場合、安全スイッチ部が端末と分離すると、作業者ではない第三者による誤操作や意図しない操作が発生する危険がありました。
 これに対して、ロボットや産業機械の制御装置と無線接続される無線操作装置(タブレット等)と、有線接続され非接触認証タグを持つ有線操作装置(安全スイッチ付ベース部材)を備えたシステムであり、無線操作装置は非接触認証タグの接近・離脱イベントを検出する機能を持ち、このイベント内容と操作アプリケーションの実行状態に基づいて無線操作装置による操作が有効か無効かを決定する認証部を有していることにより、無線操作装置が有線操作装置に適切に結合されている場合にのみ操作を許可し、分離時には操作を無効化することで、ロボットや産業機械の誤操作や予期せぬ動作を防ぐ機械操作システムが開発されています(以下URL)。
 機械操作システムhttps://www.j-platpat.inpit.go.jp/c1801/PU/JP-7359992/15/ja

  関連する専門分野の例:電子工学(非接触認証タグとリーダライタ間の無線通信モジュールの設計、無線操作装置内のイベント検出部や認証部で必要となる高速なデータ処理や論理演算を実行するプロセッサやメモリの選定とそれらを組み合わせた組み込みシステムの設計)、情報工学(無線操作装置上で動作する操作アプリケーションのユーザーインターフェースおよびユーザーエクスペリエンスの設計、非接触認証タグの接近・離脱イベントを検出するためのイベント処理フレームワークの設計)

 

 B23Qは既述のとおり、工作機の細部などに関連する分類です。
 具体例として加工機械の稼働データから特定データを抽出して視覚的に表示する稼働状況表示装置が挙げられます。
 従来、加工機械から得られる大量かつ多種類の稼働データから異常発生時の特徴を見つけ出すには作業者の膨大な労力と専門知識が必要でした。
 これに対して、加工機で発生する現象指定情報(例:主軸負荷異常アラーム)と、それに関連する稼働データ特定情報(例:主軸トルク)および特徴的なデータを抽出するための抽出条件(例:3A以上)を関連付けて記憶する現象設定テーブルを備え、作業者が現象を指定すると第1の取得部が対応する稼働データ特定情報と抽出条件を取得し、第2の取得部がその条件に基づいて稼働データの中から現象を示す特徴データのみを抽出し、表示部が抽出された特徴データを必要に応じて加工機の関連画像と共に表示画面に表示することにより、作業者は複雑なデータ解析をおこなうことなく直感的に異常時の状況を把握して問題解決に集中できるため、診断効率が向上する稼働状況表示装置が開発されています(以下URL)。
 加工機械の稼働状況表示装置https://www.j-platpat.inpit.go.jp/c1801/PU/JP-7688121/15/ja

  関連する専門分野の例:機械工学(加工機の運転モードや加工条件とそれに伴う主軸トルク、振動、音響といった稼働データの変化パターンの解析、特定の加工現象とそれに起因するサーボモータやスピンドルモータの電流値、位置偏差などの物理量の変化の調査、特徴データとして抽出するための最適なセンサー配置やサンプリングレートの検討)、データサイエンス(特定の現象に関連する特徴量を自動的に抽出するアルゴリズム設計、異常現象を示す特徴データと正常データを区別するための機械学習モデルの構築、抽出された特徴データと関連画像を効果的に表示するためのデータ可視化の手法の設計)

 

 B29Cはプラスチックの成形または接合などに関連する分類です。
 具体例として射出成形機の制御装置が挙げられます。
 従来、射出成形機の消費電力は把握できるものの、樹脂溶融における熱源(ヒータからの伝熱とスクリューのせん断発熱)ごとのエネルギー寄与が不明で、省エネルギー化や成形品質向上のための詳細な改善が困難でした。
 これに対して、ヒータの稼働率やスクリューの回転数といった動作情報と、ヒータ容量やモータトルクといった機械固有の特性情報を取得し、これら情報に基づきエネルギー量算出部がヒータからの伝熱エネルギー量とスクリューによるせん断エネルギー量を個別に算出し、算出されたこれら溶融エネルギー量と成形機全体の消費電力を用いてエネルギー比算出部が消費電力に対するエネルギー比を算出することにより、射出成形におけるエネルギー投入の内訳と、それが樹脂溶融にどれだけ効率的に使われているかを定量的に把握でき、成形条件の最適化や省エネルギー化に貢献する射出成形機の制御装置が開発されています(以下URL)。
 射出成形機の制御装置https://www.j-platpat.inpit.go.jp/c1801/PU/JP-7590594/15/ja

  関連する専門分野の例:機械工学(ヒータの配置、スクリューの形状、シリンダの断熱性など機械構造が伝熱およびせん断発熱に与える影響の評価、エネルギー損失を最小化する設計、異なる樹脂材料の熱物性やレオロジー特性の測定およびこれらの特性が溶融エネルギー量にどう影響するかをモデル化)、電気電子工学(射出成形機全体の消費電力を高精度でリアルタイムに計測できる電力計やセンサーの選定およびその配置とデータ収集システムの設計、ヒータやスクリュー駆動用モーターの電力変換効率を最大化するパワーエレクトロニクス回路の設計、ヒータの稼働率やスクリューの回転数を正確に検出するためのセンサーの選定・統合)

 

 H02Pは電動機の制御などに関連する分類です。
 具体例として接続されたモータが事前に登録された正しいモータであるかを判定するモータ駆動装置が挙げられます。
 従来のモータ駆動装置では、修理などで不適切なモータに交換されると機械の故障や予期せぬ動作を招く恐れがありました。しかし、ID情報による識別はコストや設計の複雑性が課題でした。
 これに対して、まず登録モータの固有パラメータを記憶部に保存し、次にダイナミックブレーキ(DB)を開始した際のモータ回転数と、この登録モータのパラメータを用いて、DB電流の推定値を計算し、同時に、実際に流れるDB電流の測定値を取得し、この推定値と測定値を比較することで現在駆動中のモータが登録モータと一致するか否かを判定することで、モータに特別なIDチップを搭載することなく既存のDB機能を利用して簡便かつ低コストでモータの適合性を確認でき、誤ったモータの使用によるトラブルを未然に防ぐことが可能となるモータ駆動装置が開発されています(以下URL)。
 接続モータが登録された正しいモータであるかを判定するモータ駆動装置https://www.j-platpat.inpit.go.jp/c1801/PU/JP-7640725/15/ja

  関連する専門分野の例:電気工学(登録モータの逆起電力係数、巻線抵抗、インダクタンスといった電気的パラメータの測定、ダイナミックブレーキ回路におけるダイナミックブレーキ抵抗の値やスイッチング素子の特性が制動時の電流波形に与える影響の解析および最適な回路定数の選定や部品選定、ダイナミックブレーキ電流の測定値を高精度かつリアルタイムで取得するための電流センサーの選定、配置およびノイズ耐性を考慮した信号処理回路の設計)、制御工学(ダイナミックブレーキ開始時のモータの回転数、トルク、時間の関係を記述する運動方程式の解析およびダイナミックブレーキ電流の推定値を算出する計算モデルの精度向上、推定されたダイナミックブレーキ電流と測定されたダイナミックブレーキ電流との比較方法について判定精度とロバスト性を高めるアルゴリズム設計)

 

 H02Kは既述のとおり、発電機、発動機に関連する分類です。
 具体例としてリニアモータの電機子(発電機や電動機において、電気エネルギーと運動エネルギーを相互に変換する役割を担うコイルと鉄心からなる部分)と機械テーブル間の異物侵入を防ぐ電機子ユニットが挙げられます。
 従来、工作機械等で用いられるリニアモータの電機子に切削液などの異物が侵入しやすく、故障の原因となる点が問題でした。
 これに対して、リニアモータの電機子と機械テーブルの間に、少なくとも1つのゴム層と金属層を組み合わせたガスケットが配置され、このガスケットは液体の侵入を防ぐシール性を確保するとともにゴム層の断熱性により電機子で発生した熱が機械テーブルへ伝わるのを抑制する電機子ユニットが開発されています(以下URL)。
 電機子ユニットhttps://www.j-platpat.inpit.go.jp/c1801/PU/JP-7280449/15/ja

  関連する専門分野の例:材料工学(ゴム層に用いるエラストマーの種類の選定および特性評価、金属層に用いる金属材料の選定および特性評価、ゴム層と金属層の接着強度や耐久性を確保するための接着剤や接合技術の探索)、機械工学(ガスケットの厚みがシール性、熱伝達抑制効果および電機子と機械テーブルの結合剛性に与える影響の解析および最適な寸法の決定、ボルト用孔周辺に形成される凹凸部の形状、高さ、配置が、メタルタッチによる接触圧力と断熱効果にどう影響するかの検討および異物侵入防止と熱伝達抑制を両立する設計)

 

(6)アマダ|開発トレンドと専門性

 

 B23Kが最も多いです。次いでB21D、B23D、G05B、B30Bが多いです。

 B23Kは既述のとおり、溶接などに関連する分類です。
 具体例としてレーザ加工機が挙げられます。
 従来のレーザ加工機では、リング型ビームプロファイルの形成に複数の光学部品が必要で高コスト・低効率になるか、回折光学素子によるノイズ光の問題がありました。
 これに対して、レーザ発振器と光学系を備えたレーザ加工機であり、光学系にビームプロファイル(レーザー光の断面における強度分布)を変換するビーム形成素子と、それを動かす移動機構を含み、ビーム形成素子には、光軸に対して直交する平面部に光軸を中心とする複数の円錐部が近接して形成されており、この円錐部は平面部が隙間として残るように配置され、その斜面の角度が素子のある基準方向にかけて変化し、移動機構がこのビーム形成素子を基準方向に沿って移動させることでレーザビームの入射範囲が円錐部の異なる領域に移動し、結果としてリングビームの径や中心成分とリング成分の出力比率を調整でき、光の屈折を利用するため高効率かつ低コストで加工対象に応じたビームプロファイルを実現できるレーザ加工機が開発されています(以下URL)。
 レーザ加工機https://www.j-platpat.inpit.go.jp/c1801/PU/JP-7510989/15/ja

  関連する専門分野の例:応用物理学(ビーム形成素子の微細構造がレーザビームの位相や振幅分布にどのように影響して目的とするビームプロファイル(例:リング型)が形成されるかの解析、異なる材料におけるレーザ光の透過率、吸収率、屈折率といった光学定数を測定・評価、熱レンズ効果や非線形光学効果など高出力レーザ加工時に発生しうる現象がビーム品質に与える影響の予測)、機械工学(ビーム形成素子を高精度に位置決め・移動させるための移動機構の設計、選定およびその駆動原理の検討、レーザ光の照射によって発生する熱が光学部品や機械構造に与える影響の評価、レーザ加工中の振動や衝撃がビーム形成素子の位置や光学系の安定性に与える影響の分析)

 

 別の例としてレーザ切断方法が挙げられます。
 従来のレーザ切断では、パーツを保持するジョイントの切断痕が残るか、保持片が変形してスケルトンの積載効率が低いという問題がありました。
 これに対して、板金からパーツを切り出す際、その外周または内周に複数の押圧片を形成し、この押圧片はパーツの端部から外側に離れた第1の点からより近くに位置する第2の点へ、パーツ端部に対して傾斜する直線状の第1のスリットを形成し、次に第2の点からパーツ端部に向かって第2のスリットを形成し、最後にパーツの縁に沿って切断溝を形成することでパーツを切り出し、このスリット形状により押圧片は根元から先端に向かって細くなる先細形状となりパーツ取り外し後の残留応力によって押圧片が過度に起き上がることを抑制し、切り出し後のスケルトンを重ねて保管する際の積載枚数を増やし、取り扱い性を向上させるレーザ切断方法が開発されています(以下URL)。
 レーザ切断方法https://www.j-platpat.inpit.go.jp/c1801/PU/JP-7584477/15/ja

  関連する専門分野の例:機械工学(レーザ切断時の板金への熱入力、溶融・蒸発現象およびアシストガス流が切断品質に与える影響の解析、加工条件(レーザ出力、送り速度、焦点位置、ガス圧など)の最適化、押圧片の形状と板金材料の組み合わせがパーツ取り外し時に押圧片に作用する応力分布や取り外し後の押圧片の弾性・塑性変形にどう影響するかの評価)、材料科学(レーザ照射による板金材料の相変態、結晶粒成長、硬度変化などの微細構造変化の分析および切断品質や押圧片の機械的特性への影響の評価)

 

 B21Dは既述のとおり、本質的には材料の除去が行われない金属板などに関連する分類です。
 具体例として板金部品の溶接のための位置決め構造が挙げられます。
 従来の溶接方法では、ワークの形状に合わせた治具が必要となり、コストとセット時間に課題がありました。
 これに対して、板金の第1ワークの端面から突出して形成された位置決め用凸部と、第2ワークの表面に、この位置決め用凸部が埋没して係合するように形成された位置決め用凹部を備え、位置決め用凹部への位置決め用凸部の係合により、第1ワークはその端面が第2ワークの表面に当接し、第2ワークに対し直交する姿勢で位置決めされ、治具を用いることなく2つの板金ワークを所定の位置関係で位置決めし、接合することが可能となる位置決め構造が開発されています(以下URL)。
 板金部品の溶接のための位置決め構造https://www.j-platpat.inpit.go.jp/c1801/PU/JP-7612647/15/ja

  関連する専門分野の例:材料工学(位置決め用凸部や凹部が形成される領域における板金材料の塑性変形に対する耐性や回復挙動の評価、異なる種類の板金材料や板厚の組み合わせにおいて位置決め構造が形成された後の部材間の相互作用が位置決め精度や寿命に与える影響の分析)、精密工学(位置決め用凸部と凹部の寸法および幾何公差の設定、製造プロセスにおける誤差要因の特定、治具なしでの位置決めが溶接や組立工程で発生する外部からの力や熱ひずみによってどの程度影響を受けるかの予測および最終製品の精度や安定性を維持するための構造的な補強や配置の検討)

 

 別の例としてワークの搬送ロールを開閉制御する送り装置が挙げられます。
 従来の送り装置はアクチュエータの作動位置を検出せずロールを不要に開き、流体や電力の過剰消費、生産速度への追従不足、騒音やワークへの傷、機械負荷増大といった問題がありました。
 これに対して、ワークを搬送する第1回転体と第2回転体、これらを閉状態と開状態に移動させる流体式のアクチュエータ、流体の供給元である流体源、流体の流れを切り替える切替手段、流体の排出を遮断する遮断手段、これら全体を制御する制御手段を備えた装置であり、アクチュエータは第1室と第2室を有し、制御手段は切替手段を操作して、第1室への流体供給と第2室からの排出をおこなう第1状態と、第2室への供給と第1室からの排出を行う第2状態を切り替え、回転体を開閉状態にし、閉状態から開状態への移行中、制御手段は、第1回転体と第2回転体間の隙間に対応する所定時間が経過すると、第1室からの流体の排出を遮断するよう遮断手段を制御し、アクチュエータの移動を停止させることにより、ワークに応じてロールの開く量を最適化し、エネルギー消費を抑えつつ生産効率の向上とワークや機械への負荷軽減を実現する送り装置が開発されています(以下URL)。
 ワークの搬送ロールを開閉制御する送り装置https://www.j-platpat.inpit.go.jp/c1801/PU/JP-7503123/15/ja

  関連する専門分野の例:機械工学(ロールやアクチュエータの移動機構における摩擦、摩耗、振動などの影響の分析および最適な材料選定や潤滑方法の検討、アクチュエータの駆動に必要な力やエネルギーの計算、システムの効率を最大化するための機械的な最適化、ロール開閉時の衝撃負荷が機械部品に与える影響の評価、部品の破損や変形を防ぐための構造設計)、電気電子工学(アクチュエータを制御する電磁弁やセンサーの選択およびそれらを制御するための駆動回路やインターフェース回路の設計、制御手段と外部機器(プレス装置など)との通信プロトコルや信号処理の最適化)

 

 B23Dは既述のとおり、平削りなどに関連する分類です。
 具体例として切断終了点の検出が不要な横型帯鋸盤が挙げられます。
 従来の横型帯鋸盤はワークの切断終了点を検出・演算する煩雑さがあり、効率的な加工の妨げとなっていました。
 これに対して、エンドレス状の帯鋸刃、ワークを挟持する固定バイスジョー(ワークを挟んで固定する部分)と可動バイスジョー、帯鋸刃を保持する帯鋸刃ガイド、ワークを切断するカッティングヘッド、ワークを支持するワーク支持部材を備えるものであり、帯鋸刃は固定バイスジョー側から可動バイスジョー側へ向けて下り傾斜となる仰角で保持され、帯鋸刃ガイドは可動バイスジョーに従動してワークの幅に応じて移動する可動鋸刃ガイドと、固定鋸刃ガイドを有し、ワーク支持部材も可動バイスジョーに連結されてワークの幅に応じて移動し、切断終了時に可動鋸刃ガイドの下端部がワーク支持部材より下方に、固定鋸刃ガイドの下端部がワーク支持部材より上方に位置するように構成されていることで、切断終了点が固定バイスジョーの鉛直面に一意に定まるため、検出・演算が不要となり、ワークや機械への干渉も防ぎつつ作業効率の向上を実現する横型帯鋸盤が開発されています(以下URL)。
 切断終了点の検出が不要な横型帯鋸盤https://www.j-platpat.inpit.go.jp/c1801/PU/JP-7418495/15/ja

  関連する専門分野の例:機械工学(帯鋸刃の傾斜を維持したままカッティングヘッドが安定して降下するためのガイドレールや駆動システムの選定・設計、ワークの幅に合わせて可動バイスジョー、可動鋸刃ガイド、ワーク支持部材が同期して移動する連動機構の最適化)、制御工学(カッティングヘッドの下降量や速度を精密に制御するためのサーボ制御システムやプログラマブルロジックコントローラのプログラミング、可動バイスジョーとワーク支持部材、可動鋸刃ガイドの連動をワークの幅に応じて自動で最適化する制御アルゴリズムの設計)

 

 G05Bは既述のとおり、制御系などに関連する分類です。
 具体例として、異なる加工機での二酸化炭素の排出量試算システムが挙げられます。
 従来の二酸化炭素排出量算出は実加工機での排出量しか分からず、別の加工機での排出量は不明でした。
 これに対して、実加工機が利用した加工プログラムと、実加工機および試算対象となる異なる加工機(対象機)それぞれの加工条件を記憶するデータベースを備えたシステムであり、演算部が実加工機の加工条件と共通する対象機の加工条件を抽出し、その条件を基に加工プログラムを解析して、対象機がそのプログラムを実行した場合に要する加工時間を予測し、その予測された加工時間と対象機の消費電力情報から対象機が排出する二酸化炭素排出量を試算することにより、実際に加工をおこなわなくても、異なる機種の加工機で同等の加工を行った場合の二酸化炭素排出量をで把握できる二酸化炭素排出量試算システムが開発されています(以下URL)。
 二酸化炭素の排出量試算システムhttps://www.j-platpat.inpit.go.jp/c1801/PU/JP-7450001/15/ja

  関連する専門分野の例:情報工学(実加工機と対象機の加工条件データベースのスキーマ設計とデータ管理システムの構築、加工プログラムのコードを解析し異なる加工条件(加工速度、ピアス時間など)に基づいて加工時間をシミュレーションする解析エンジンの設計、予測された加工時間と対象機の消費電力データからCO2排出量を正確に算出するための数値計算アルゴリズムの設計)、制御工学(実加工機から加工時間や電力計データをリアルタイムまたはバッチで取得するためのデータ収集モジュールや通信インターフェースの設計、様々な加工条件と加工機の挙動の関係をモデル化、正確な加工時間および消費電力予測モデルの構築)

 

 B30Bはプレス一般などに関連する分類です。
 具体例としてプレス装置が挙げられます。
 従来のプレス装置では、最下降位置の補正に時間がかかり、生産性低下や測定の不安定さが課題でした。
 これに対して、スライドの動作を制御するモーションデータに基づき生成されたテーブル(指令値) を2つの記憶手段(メモリ)に交互に展開する装置であり、現在の加工(第1加工)中にスライドの最下降位置を検知し、そのずれが許容範囲外の場合には検知したずれに基づいてモーションデータを補正するための補正値を算出し、この補正されたモーションデータまたは補正が不要な場合は元のモーションデータに基づき次の加工(第2加工)用のテーブルを現在の加工中にバックグラウンドで生成し、もう一方のメモリに展開し、現在の加工が終了すると次の加工用のテーブルが展開されたメモリに切り替えて次の加工を開始することで、テーブル生成による待ち時間をなくし、生産性を維持しながら安定的に加工を連続しておこなえるプレス装置が開発されています(以下URL)。
 プレス装置https://www.j-platpat.inpit.go.jp/c1801/PU/JP-7389663/15/ja

  関連する専門分野の例:機械工学(スライドの最下降位置を正確に検知するためのロータリーエンコーダや歪ゲージなどのセンサーの選定と配置設計、荷重によるフレームやコンロッドの変形特性の解析および最下降位置のずれに影響を与える要因の特定)、制御工学(スライドの位置と荷重のセンサー情報を取り込みノイズを除去して正確な最下降位置を特定するデータ処理アルゴリズムの設計、検知された最下降位置のずれに基づき次加工のモーションデータを補正する適応制御やフィードバック制御のロジックの設計)

 

(7)まとめ

 大半が工作機械そのものや関連する装置、方法に関する出願です。

 これらの出願につながる開発が日々おこなわれていることが推測されます。

 

3.6 共同出願人との開発例

 共同出願人からはビジネス的結びつきがわかります。

 技術によっては、開発をアウトソーシングしている可能性もあります。

 各社の共同出願人(筆頭出願人)は以下のとおりです。

(1)DMG森精機

 

 出願件数が少ないので詳細の説明は省略します。

 

(2)牧野フライス

 

 出願件数が少ないので詳細の説明は省略します。

 

(3)オークマ

 

 出願件数が少ないので詳細の説明は省略します。

 

(4)ヤマザキマザック

 

 出願件数が少ないので詳細の説明は省略します。

 

(5)ファナック

 

 出願件数が少ないので詳細の説明は省略します。

 

(6)アマダ

 

 

(7)上記(1)~(6)(共同出願人)のまとめ

 いずれも共同出願は多くはないです。

 

4 開発に求められる専門性

 上記3で示した特許分類≒開発人材に求められる専門性、だと仮定します。

 上記各特許情報には以下の人材が関わっていると言えます。

 

機械系分野(機械工学、システム工学、精密工学など)

 各種工作機械に関する出願が関係します。
 工作機械の全体設計、アームなどの各構成要素の動特性や振動などの解析、強度評価、刃物台など対象部分の構造設計などが求められます。

 

情報系分野(制御工学、情報科学、情報工学、データサイエンスなど)

 工作機械などの動的な制御、NCプログラムの生成など情報処理を要する出願が関係します。
 取得データの解析、工作機構の制御など所望の動作のためのアルゴリズムの設計、各種動作に係るシーケンス設計などが求められます。

 

電気系分野(電気電子工学、電気工学など)

 計測デジタル表示装置、放電加工装置、リニアモータ、モータ駆動装置などに関する出願が関係します。
 装置の電気的特性の解析、センサーなどの情報をデジタル化するための変換回路や装置の安定した運転のための回路設計などが求められます。

 

材料系分野(材料科学、材料工学など)

 レーザーピアッシング方法、摩擦攪拌接合工具、電機子ユニットなどワーク対象や装置の素材に関する出願が関係します。
 対象物の材料の分析や特性評価、素材の選定、加工条件の検討などが求められます。

 

物理系分野(応用物理学など)

 レーザ加工機などに関する出願が関係します。
 光の屈折などの物理的な挙動の評価、レーザービームと物質の相互作用に至るプロセスの解析、理論的な解析に基づく装置の最適化などが求められます。

 

 ただし、上記特許出願にあたっては、共同出願者やその他事業者に技術をアウトソースしている可能性もあります。

 

5 まとめ

 各種工作機に関する出願が大半です。これらは、工具交換や異常診断、各部の制御など高付加価値化を目指したものが多く、そうした開発がおこなわれていることが推測されます。

 これらを大学の専攻と関連づけるとしたら、主に機械、情報、電気、材料に関わる研究が該当する可能性があります。ただし、その境界はかなりあいまいです。 

 

 本記事の紹介情報は、サンプリングした特許情報に基づくものであり、企業の開発情報の一部に過ぎません。興味を持った企業がある場合は、その企業に絞ってより詳細を調べることをおすすめします。

 参考記事:1社に絞って企業研究:特許検索して開発職を見つける方法4

 以上、本記事が少しでも参考になれば幸いです。

 

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<出典、参考>
・特許情報プラットフォーム(https://www.j-platpat.inpit.go.jp/)にて公開されている情報
・会社四季報 業界地図2024年、2025年版 東洋経済新報社

<留意事項>
・本記事は、弁理士である管理人の視点で特許情報を独自に分析したものです。
・本サイトでは、特許情報を正確かつ最新の状態でお伝えするよう努めていますが、情報の完全性を保証するものではありません。
・特許情報のご活用や解釈は読者ご自身の責任でお願いいたします。
・詳細な確認や重要な判断が必要な場合はお問い合わせフォームからご連絡ください。