板金加工だけで「傘」の機構を再現

左から、板金課の堀内基晧さん、春原直樹社長、板金課の中村智浩さん

「第36回優秀板金製品技能フェア」（以下、板金フェア）の「組立品の部」に出品した㈱アルカディアの「和傘」が「審査委員会特別賞」を受賞した。

市販の部品を使用することなく、ほぼすべての部品を板金加工で製作し、傘の機構を再現。「主軸」を中心に、9本の「枝骨」と18本の「親骨」、18枚の「生地」が均等な放射状に組み上げられ、スムーズな開閉動作を実現した。

「主軸」は六角形とすることで回転（ねじれ）方向の負荷を防ぎ、全体の形状を安定させた。閉じるときは、「開閉スライダー」を「主軸」に沿って手前に引くと、連動する「枝骨」に引き寄せられ、「親骨」を支点に「生地」がたたみ込まれる。

18枚の「生地」は、サイドの突起をカール形状に曲げ、そこに「親骨」の丸棒を通して連結している。閉じるときに内側に引き込まれる“谷折り”部分は内側から外側へのカール曲げ、外側に残る“山折り”部分は外側から内側へのカール曲げとし、方向性をつけることで引っかかりのないなめらかな開閉動作が可能になった。

和傘らしさを演出する大きめの「主軸頭」には9本のスリットが入っており、“山折り”にたたまれる「親骨」9本がスリットに沿ってスライドすることで形状をキープしたまま開閉を行える。「主軸」は2カ所に切り込みが入っており、「開閉スライダー」に組み込まれた止め金具をスライドさせることで開閉ロックをかけることができる。

随所に工夫を凝らし、動かしやすいシンプルな構造を追求した。全体的に“あそび”を大きく取りながらも、「和傘」の見栄えと形状の安定感が損なわれない絶妙なバランスを保っている。表面は、さびの防止と質感を出すために無電解ニッケルめっきで仕上げた。

「実際に使用できそう」（審査委員）な機構・構造のアイデアと、それを実現する技術・技能が融合した作品として評価された。

• 「和傘」を構成する主要部位
• 傘を閉じた状態。ほぼすべての部品を板金加工で製作し、傘の機構を再現した

設計・精密板金・組立配線の一貫生産が強み

アルカディアは、開発設計・制御・精密板金・組立配線に自社内で一貫対応できる強みを生かし、発展を続けてきた。

創業者である松井利光会長は電気・電子分野の技術者で、前職では地元企業でプリント基板のアートワーク設計を担当した。1983年にアルカディアを創業した当初は電気設計と組立配線を手がけ、1990年に精密板金工場を開設してケーシングなどに用いる板金部品を内製化した。

それ以降は設計から組立配線までの一貫生産を特徴としつつ、精密板金加工への設備投資を意欲的に行い、事業を拡大していった。

得意先は約130社。主要5社からの売上が全体の60%を占め、それ以外の得意先からの売上が積み重なって残り40%を構成する「ロングテール型」のビジネスモデルとなっている。

主要得意先5社は、映像音響用設備メーカーと産業機械メーカーに大きく分けられる。

映像音響用設備メーカーの得意先はいずれも東京の企業で、同社の強みである設計・精密板金・組立配線を一式で請け負っている。主な製品は、官公庁の施設などに設置されるICTシステム・映像音響システムなどで用いる接続パネルや制御パネルだ。

産業機械メーカーの得意先は、いずれも地元・長野の企業。板金部品の受託加工がメインだが、制御盤や一部ユニットは組立配線まで手がけている。

• 新工場開設に合わせて導入したファイバーレーザ複合マシンACIES-2512T-AJ
• 2024年1月に導入した自動金型交換装置付きサーボベンディングマシンEGB-6020ATCe。担当者は入社2年目の女性社員

先端へ向かうにつれて径が細くなる「テーパースクリュー」

左から、業務部・原子大輔部長、製造部・石坂一樹課長、同・田中隆一チーフ、業務部・西井隆宏主任、泉昇志社長

「第36回優秀板金製品技能フェア」（以下、板金フェア）の「溶接品の部」に出品した絹川工業㈱の「テーパースクリュー」が「審査委員会特別賞」を受賞した。

この作品は、先端へ向かうにつれて、らせん状の羽根の径が徐々に小さくなるテーパー形状のスクリュー。両端の羽根の外径比は2：1で、最も大きい根もと部分は外径80㎜、最も小さい先端部分は外径40㎜となっている。

羽根は、少しずつ径が変わるC形状のブランク材（SUS304・板厚2.0㎜）を5枚製作し、突き合わせ溶接でつなぎ合わせて1部品としている。その後、羽根の両端を昇降式溶接テーブルで引っ張ってらせん状に変形させながら、羽根の内径部分と芯棒（φ15㎜）を溶接した。

径が異なると、同じ引っ張り強さでも均等には変形しない。少しずつ引っ張りながら、径が小さく変形が大きい先端部分から順番に接合していき、隣接ピッチ80㎜±0.5㎜の均一ならせん形状になるよう調整している。溶接箇所はビードカットを行い、最後にバフ研磨を行って芯棒と羽根が一体に見えるように仕上げた。

設計段階では、3次元ソリッド板金CAD SheetWorksを使って3次元モデルを作成し、それをもとに溶接による膨張・収縮を考慮しながら展開を行った。

羽根の部分のモデルは、①SheetWorksの「関係式駆動カーブ」機能によりらせん状のガイドラインを描く、②「スイープ」機能により断面形状をガイドラインに沿って押し出し、径が同一のスクリューのモデルを作成する、③羽根の外周部をテーパーカットして径が徐々に小さくなる形状に修正する ― という3ステップで作成している。

らせん曲げ用の特殊金型などを使用することなく、汎用的な3次元CADと加工設備を駆使して製作しており、高度な技術・技能が融合した一体感のある作品として評価された。

左：C形状の5枚のブランク材。らせん状に伸ばす際の不均一な変形のしかたを踏まえ、4回ほど展開図を修正した／右：5枚のブランク材を突き合わせ溶接でつなぎ合わせて1部品にした

「目標管理指標」に板金フェアへの挑戦を設定 ― 「中期経営計画」からブレークダウン

絹川工業は1947年の創業以来、70年超にわたって金属加工に携わり、1980年代後半からは製缶板金加工を主体に発展を遂げてきた。

現在は主力の「本社工場」のほか、主にステンレス製品の溶接を手がける「野々市工場」（2010年開設）と、建設機械部品に特化した「水澄工場」（2019年開設）の3拠点を展開。今年4月には、導入後14年が経過したパンチ・レーザ複合マシンをファイバーレーザ複合マシンACIES-2512T-AJe（2棚・TK仕様）に更新するなど、設備投資にも積極的だ。

売上構成は、繊維機械部品が最も多く、建設機械部品、搬送機器部品、トラック架装部品、制御盤、半導体製造装置部品などと続く。鉄系材料の製品を主に手がけてきたが、近年は食品包装機械や半導体製造装置といったステンレス製品の案件も増える傾向にある。

今期（2023年9月～2024年8月）は、2020年に作成した「中期経営計画（2020～2025年）」の3年目。泉昇志社長が中期経営計画で重要テーマとして掲げたのが「ステンレスに特化した新技術の獲得」だ。付加価値の高いステンレス製品にターゲットを定め、中でも景気変動の影響を受けにくい食品機械や、成長産業である半導体製造装置の分野で新規開拓を目指している。

さらに、中期経営計画からブレークダウンするかたちで、グループごとに毎期の「目標管理」を行い、期初（9月）に設定した「目標」に基づいてさまざまな活動を進めている。泉社長は2023年9月、今期の「目標」のひとつとして「板金加工技術の向上」を設定し、その管理指標のひとつとして「優秀板金製品技能フェアでの入賞」を掲げた。

泉社長はその意図について「通常業務の受託加工とはちがい、板金フェアの作品づくりでは企画から設計・製造までの全プロセスを一貫して手がけることになります。当社の技術と知識を生かしながら独自性のある作品づくりに挑戦し、利害関係のない第三者の方々に客観的な目で評価していただくことは、自分たちの技術レベルを知り、技術を磨く絶好の機会になると考えました」と語る。

左：両端を昇降式溶接テーブルで引っ張って、らせん状に変形させる／右：らせん形状の反発力を考慮しながら仮溶接を行っていく

SDGsを意識して製作した作品

左から櫻庭俊幸執行役員工場長、江苅義弘調達グループ課長

「第36回優秀板金製品技能フェア」（以下、板金フェア）の「溶接品の部」に出品した㈱ツガワ二戸工場の「盆栽」が「特異性があり審査委員会で特に優秀と認められる作品」に贈られる「審査委員会特別賞」を受賞した。

木の部分の図面やデータはいっさいなく、製作者のイメージで製作された完全オリジナルのハンドメイド作品。材料には製造業務で発生する複数の形状の廃材を利用している。同社が全社を挙げて取り組んでいるSDGs（持続可能な開発目標）の「つくる責任 つかう責任」を意識しており、日々発生する廃材は業者に引き取ってもらっているが、発生した現場で再利用ができればもっと効率良くエネルギー消費をおさえられるのではないか、という思いから製作された。

パンチングマシンによる抜き加工で排出されるSUS材のパンチ片を集めて溶接を繰り返し、木の根元からかたちを見ながら積層し、枝先までをつくり上げた。作業は集めた丸いパンチ片を「取る→置く→溶接する」という作業をひとつずつ、気が遠くなるほど繰り返し、完成までは約6カ月という長い製作期間を要した。

こうして完成した作品は、あたかも本物の盆栽のように見える造形性の高さと、作業現場の廃材を有効活用する環境意識の高さが素晴らしいと評価された。

左：溶接棒の残材でつくられた松葉／右：SUS304、SUS430などの抜きカス。これらを1枚1枚積み重ねて幹がつくられた

EMSを中心に事業を展開するツガワ

㈱ツガワは横浜本社と、岩手県内の2カ所（北上市、二戸市）の板金工場、最終組立・塗装工場（花巻市）の3工場で連携している。国内有数の電着・水性・粉体塗装の自動化ラインを有し、グループネットワークを駆使した総合力で得意先製品の受託製造（EMS）を中心に事業を展開。半導体製造装置・医療機器・通信機器・金融端末・コンピュータ・画像処理・アミューズメント機器など、幅広い分野で製品の開発・設計・製造・物流までをトータルに手がける。「Your Dream is Our Mission」という企業理念を掲げ、“こだわりのものづくり”を通じて、得意先や社員、関係するすべての企業、地域社会の人々の夢を実現することを目指している。

従業員数はグループ企業を含めて660名。2023年度の売上高は連結で145億円となっており、板金専業メーカーとしては国内トップクラスだ。

• 幹の製造工程
• 抜きカスと溶接棒の残材でつくられた幹と松葉

高い技能や製作背景が高い評価につながる

富谷貴弘主任指導員（左）と濵﨑哲文指導専門員（右）

「第36回優秀板金製品技能フェア」（以下、板金フェア）の「学生作品の部」に出品した山形県立庄内職業能力開発センターの「CUBIC BALL」が「学生作品の部」の金賞を受賞した。同賞は「学生の作品で特異性があり特に優秀と認められる作品」に贈られる。

「学生作品の部」の応募作品のレベルは年々高くなっており、表彰式の講評でも「このまま製品あるいは製造技術に結びつくのではないかという高いレベルのものが出品されている」と評されている。その中でも金賞を受賞したこの作品は「板金加工全工程における高い技能を感じる作品で、個々の学生技術者の意欲・能力の向上や、作品をつくり上げるために互いに協力し合う一体感が感じられる」ことが高い評価に結びついた。

立方体から球体への形状変化を表現

「CUBIC BALL」は山形県立庄内職業能力開発センターの2023年度訓練生である髙田矩行さん、畠山莉来さん、伊藤陽一さん、榊新さん、中島章さん、遠藤輝樹さん、池田園子さんの7名が力を合わせて製作した作品だ。

正八胞体（超立方体）から着想を得てデザインされており、立方体から球体への形状変化を表現している。板金・溶接に加え、各種工作機械（旋盤・フライス盤など）や3次元CADなど、センターの訓練で習得した技術・技能をもとに訓練の集大成として製作された。作品の軸となる中心部は旋盤・フライス盤による加工、球体部はニブリング加工と塗装、周辺の14個のキューブは板金加工（抜き・曲げ）・TIG溶接・仕上げ（バフ研磨など）・塗装によって製作されている。ボルトの一本一本まで、この作品のために設計・製造されており、形状・バランス・均一な仕上げなど、細部までこだわりを感じる作品となっている。

材料は耐食性と仕上げに適したステンレスSUS304、板厚は溶接ひずみなども考慮して1.5㎜を採用。加工性や軽量化のため、真鍮やアルミも使用している。

受賞作品を製作した2023年度訓練生は3月に修了してしまったため、取材では髙橋昌之所長と濵﨑哲文指導専門員に話をうかがった。

• 3次元CADで作成した作品のモデル。複雑な形状のため、各部品の設計や展開には相応の時間を要した
• キューブ部に使用する板材をプラズマ切断機で切断する

基礎から応用力まで身に付けた即戦力を育成

山形県立庄内職業能力開発センターは、山形県酒田市にある求職者などを対象にした公共職業能力開発施設。「金属技術科」では金属製品の製作に必要な加工技術の基礎知識を学び、板金加工や産業機械の取り扱い、各種溶接方法、機械加工など、ものづくりに必要な技能を習得できる。訓練期間は1年間で、4～12月中旬は板金加工（塑性）・溶接・機械加工に対する学術的・技能的な基礎を学ぶ「基本訓練」、12月中旬～3月は修了後の就職分野を考慮し、各自の専門分野に分かれてさらに高度な訓練を行う「専門別訓練」となっている。1,400時間におよぶ座学・実習を通して、企業が求めるスペシャリストを育成する。

設備は隣接する県立産業技術短期大学校庄内校の生産エンジニアリング科と共有しており、センターで所持するベンディングマシン、溶接機などの汎用機械のほか、短大の持つ旋盤やフライス盤なども使用できる。

基礎から応用力までの知識・技術を身に付けた訓練生たちは修了後には即戦力としての活躍が期待され、毎年、センターには周辺企業から多くの求人の問い合わせが寄せられる。訓練生たちは訓練を通して自身の得意分野を見つけ出し、7～8月には会社訪問を済ませ、9月頃には就職先への内定が決まっていることが多い。

髙橋所長は「12月中旬からの『専門別訓練』では、訓練生それぞれが内定企業からの要望や課題 ― 『この資格を取っておいてほしい』『この技法についてもっと練習してきてほしい』などに合わせてより専門的な訓練をしていきます。基礎を固めた後は実践的課題に取り組むことで、訓練生も入社のための準備ができます。できるだけ企業と近い視点で取り組むことで、入社後も戸惑いなく仕事ができる―これは当センターの特色でもあります」と説明する。

• キューブ部に使用する板材をプラズマ切断機で切断する
• 仮溶接した後に本溶接を行う。SUS304・板厚1.5㎜をいかにしてひずみが出ないよう溶接するか検討した

プレス金型の設計・製作から始まった

前列左から石原千津子専務、石原明枝社長、後列左から石原郁也さん、光永浩一郎常務

石原工作㈱は現会長の石原完壽氏が自宅ガレージで個人経営の金型製造をはじめたことからスタートした。1982年には法人設立、その後は部品加工や溶接の分野にも進出した。金型設計・製作から精密板金加工、精密機械加工、レーザ加工、溶接までの幅広い金属加工分野での一貫生産を強みに「鉄が材料の加工品なら何でもお任せ」の企業として、農業機械メーカー、建設機械メーカーを中心に幅広い製造業から部品加工を受注している。

役員5名を除く現在の従業員数は92名。2022年度8月期の売上は10億円超えとなっている。2020年11月に2代目社長に就任した石原明枝さんは石原会長の長女。大阪の専門学校を卒業して21歳で同社に入社してからは、妹の石原千津子専務とともに石原会長を支え、会社を発展させてきた。

農業機械、建設機械、建築金物などを製造

「小学校4年生のころに両親に連れられて初めて『日本国際工作機械見本市』（JIMTOF）に行き、プレス、板金機械、工作機械などを見せてもらいました。当時は会社も小さく、数名の従業員と両親で仕事をしていました。設備も数台のプレスや金型加工設備のみでしたが、いずれは展示されているような最新の機械を使ってみたいと思いました。当社はもともとガレージから始まった工場で、ボール盤による穴あけ作業などを行っていましたが、徐々に仕事を広げてプレス金型の製作を始めるようになり、そのうち設計・製作した金型を使ったプレス加工まで行うようになっていきました」。

「中国・四国には主要な農業機械メーカーの工場がいくつもあり、トラクターなどに使われる機械カバーなどを加工していました。県内に大手自動車メーカーがあるため、同業者の多くは自動車部品関連の仕事をしていましたが、当社は5年前に自動車関連から完全撤退。農業機械を中心に建設機械、建築金物類の仕事をこなしています」。

「私は専門学校を卒業後に入社し、経営と現場の両方を学びました。結婚して4人の子どもに恵まれ、仕事に育児にと大変な時期もありましたが、本格的にものづくりを学ぶため現場に入り作業の流れを頭に叩き込みつつ、会長について経営者としての姿勢・手法を学びました」（石原社長）。

• 自動金型交換装置を装備したベンディングマシンHG-1003ATC
• 第2工場の溶接ロボットライン

プレス加工から板金加工へ

プレス加工による量産の仕事は徐々に海外へシフトしていった。メーカーも新興国市場を開拓するため現地に工場進出し、一部では現地生産された部品が逆輸入し、日本に入ってくるようになった。同社で加工する農業機械関連の部品も同様にきびしい市場環境になっていった。

きびしさを増していく中、同社の売上も次第に下振れしていった。業績回復について検討するうちに、石原社長（当時は副社長）は、「会社に新しい風を吹かすためには社長交代も必要」と考えるようになった。そこで、2019年に製造部長として入社してもらった光永浩一郎氏（2022年より常務）に経営全般の相談に乗ってもらいながら、検討を進めていった。そして、2020年11月に石原明枝社長、石原千津子専務が誕生。石原社長が総務・人事・財務会計・製造を、石原専務が営業を、光永常務が製造を担当するようになった。

「業績が悪化して取引する金融機関からもきびしい目で見られていました。しかし、下がったところでのバトンタッチだからこそ、あとは上がっていくだけという前向きな気持ちで、経営に取り組んでいきました」。

「その中で唯一の光明が12年前に導入したレーザマシンの活躍でした。受注ロットが減る中で、プレス金型を新たに設計・製作するよりも、金型レスで非接触加工ができるレーザマシンを導入して変種変量生産に対応しようと考えました。生産総量のロットが1,000個を超える製品は金型で、それ以下のロットはレーザ加工で対応するようになりました。金型加工にはワイヤ放電加工機を使っていたので加工データの作成もさほど苦もなくできました。加工スピードも速く、見学に来られた得意先の設計担当者からもレーザ加工の性能を高く評価され、その後の図面にはわざわざ『レーザ加工』と指示が入るようになりました」。

「しかし、長年使っているとマシンも経年劣化してきます。故障で機械が止まれば、後工程を含め大ごとになります。急な故障にも対応するため、代替え機となる2台目のレーザマシンの導入を考えるようになりました。そんな時期に社長交代が重なり、『事業再構築補助金』を活用した2台目のレーザマシンの導入を考えました」と石原社長は説明する。

• 単発や順送プレスが並ぶプレス工程
• NC旋盤・マシニングセンタが稼働する機械加工工程

DXで成果を残す中小企業のモデルケース

前田啓太郎社長

㈱広島メタルワークのDXに関する取り組みが2024年3月に、経済産業省が主催する「DXセレクション2024」の優良事例に選定された。

「DXセレクション」はデジタルガバナンス・コードに沿った取り組みを通じて、DXで成果を残している中堅・中小企業等のモデルケースとして選定される。経済産業省は2022年から毎年この取り組みを行っており、その選定・公表を通じて、地域内や業種内での横展開をはかり、中堅・中小企業等におけるDX推進および各地域でのDXの取り組みの活性化を目指している。

「コミュニケーションのDX化」を実現

同社もはじめの頃は、IT化を推進していたのは前田啓太郎社長と社員1名のみだった。無関心な社員、新たな負担への困惑から取り組みを否定する社員などもいて、現場は混乱が生じた。しかし、前田社長が強いリーダーシップを発揮して、根気強くDXの必要性と意義を説き、「何もしないでは会社の存続はない」と危機感を訴え続けるとともに、社員のスキル向上のサポートを継続。次第に理解者が増えていき、DXを「自分事」として捉える社員が増えていった。

それまでは職人集団として作業は属人化していたが、DXの推進によって「仕事の見える化」「データ化」「暗黙知の形式知化」が進み、担当者以外でも対応できるようになってきた。それに付随して、「生産性向上」、ムダの排除による「Q,C,Dの改善」のほか、社員にデジタル重視の価値観が確立し、変化にチャレンジする精神、チームワークとコラボレーションの意識が育まれ、オープンコミュニケーションな環境が定着した。

前田社長は「今後の企業経営にとって、『コミュニケーションのDX化』はDXによる直接的効果に劣らず、大きな役割を果たすと期待しています」と語っている。

• 生産管理を行う事務室内のエリア
• 曲げ工程にはPC端末が設置され、工程進捗と図面を確認できる

DXの推進で自然と働き方改革を実現

前田社長は中小製造業のDXへの取り組みの第一歩は生産管理システムの活用にあると考え、これまでさまざまな取り組みを行ってきた。手書きでの指示書からはじまり、Microsoft Accessによる自作ソフトの開発→パッケージ型の生産管理システムの導入→カスタマイズ対応の生産管理システムの導入→同社をはじめとする板金企業8社が連携して起業したプロフェクト㈱が開発した総合生産管理システム「TED」（Total Engineering Design）の導入という過程を経て今に至っている。

かつてはごく限られた端末のみを使用していたが、現在は50台の端末が工場内で稼働している。小さなムダも積み重なればかなりの量になる。そうした工場内のムダをなくすために1人1台の端末を導入した。全員がリアルタイムに正確な進捗データを取得、手もとで図面を確認し、情報共有などができるようになったことで、効果を上げている。

「タブレット端末を全社員に支給し活用することを計画していましたが、曲げ工程や溶接工程など図面を参照する場合はタブレットの画面では小さかった。拡大・縮小を繰り返して確認したり、事務所に相談に行ったりすることで間接的に時間を取られるわずらわしさを回避するため、これらの工程にはPC端末と大型モニターを設置。端末の設置場所は作業者が自由に変えられます。これによって図面の確認が楽になり、生産性が改善。導入は働き方改革が始まり、時間外作業を減らしていこうという時期と重なりましたが、当社は自然に働き方改革を実現していました」（前田社長）。

左：溶接工程にもPC端末が設置され、大画面で図面の確認ができる／右：食品機械で使われるホッパーは種類が多い

パワー半導体の課題に着目

京都大学大学院 工学研究科 材料化学専攻の下間靖彦准教授の研究テーマ「次世代パワー半導体結晶基板の高効率レーザスライシングに関する研究」が、天田財団の2023年度「重点研究開発助成」にレーザプロセッシング分野で採択された。

電力の変換や制御をつかさどる半導体として注目されている「パワー半導体」は、高い電圧や大きな電流に対しても壊れないよう通常の半導体とはちがった構造を持っている。ただ、大電力による発熱で高温になりやすく、それが故障の原因につながる。このため、発熱の原因であるパワー半導体自身の電力損失を小さくし、さらに発生した熱を効率よく外に逃がす工夫を施す必要がある。

市場拡大するSiCパワー半導体

パワー半導体は主に電圧変換、周波数変換、直流交流変換などの電力変換に使われている。モーターを低速から高速まで精度良く回転させたり、太陽電池で発電した電力を無駄なく送電網に送ったり、さまざまな家電製品・電気器具に安定した電力を供給する際などに、欠かすことのできない重要な役割を担っている。

中でも急速に製品化が進み、市場シェアを拡大しているのが、SiC（炭化ケイ素）パワー半導体だ。フランスの市場調査会社によると、SiCおよびGaN（窒化ガリウム）のデバイスは2027年末までに、パワー半導体市場全体の30%のシェアを獲得し、シリコン製のMOSFETやIGBTに置き替わっていくという。そのため、パワー半導体の基板となるSiCやGaNを高精度かつ高効率に加工する技術が必要になる。特にSiCに関しては、レーザ加工によって基板の高精度な切断や穴あけ加工が可能なだけではなく、表面の損傷を小さくでき、半導体結晶の内部を直接加工できることから、レーザ加工はウェハ加工技術としての可能性を秘めており、パワー半導体の製造コスト削減への寄与が期待されている。

ダイヤモンド、炭化ホウ素に次いで硬度が高い単結晶SiCインゴットからウェハを切り出す方法としては、ダイシングソー技術が一般に用いられてきた。SiCは難加工材であるため、スライシング時のデブリ洗浄や摩擦熱の冷却のため、ウエット環境下で行われることが一般的で、この際の切断面の欠けやクラック発生などによるウェハの強度の低下で、ワイヤあたり180㎛以上の切り代が必要となる。表面研磨後には最終的に250㎛程度の損失が生じ、歩留りは悪い。結果として、厚さ500㎛のSiCウェハの作製では、厚さの50%をSiCインゴットの25%のSiC結晶が、くずとして捨てられている現状がある。

「自動化・スキルレス化」の提案が目立つ

溶接工程の人手不足・職人不足がますます深刻化する中、2022年に東京で開催された前回以上に「自動化・スキルレス化」の提案が目立った。産業用ロボット・協働ロボットを採用した自動溶接ソリューションの出展が多く、中でも溶接機と手軽に組み合わせられる協働ロボット―特にファナックの「CRX」シリーズを採用したシステムが目立った。

ロボット化の障壁となっていたティーチング作業については、CAMによるオフラインティーチング、協働ロボットのダイレクトティーチング、3DスキャナやAIを用いた自動経路生成・自動補正システムなどの提案が見られ、多品種少量生産・変種変量生産を特徴とする板金加工・製缶の分野でも活用できる可能性が示された。

また、今回は把握できただけで20社ちかくの出展者がファイバーレーザ溶接機を出展していた。新興メーカーや商社が、中国メーカー製発振器を搭載したファイバーレーザ溶接機や、協働ロボットと組み合わせた溶接ロボットシステムを出展するケースが多かった。

• リンクウィズは3Dスキャナでワーク形状を認識し、溶接パスを自動生成する「L-ROBOT」を提案
• ファナックはSERVO-ROBOTの自動教示システムを組み込んだ「自動経路生成ソリューション」を提案

ファイバーレーザ溶接システム3機種などを出展 ― 銅の加工に適したブルーレーザ搭載機も

アマダは、ロットサイズやリピート率などの生産内容に合わせたファイバーレーザ溶接システム3機種を出展した。

ハイエンドマシンの「FLW-6000ENSISe」（最大出力6kW）は、AI搭載の新補正機能「AI-TAS」や「自動ノズルギャップ調整」によって自動化に貢献。板金エンジニアリングシステム「VPSS 4ie WELD」によるプログラム作成と「AI-TAS」の併用によって、ティーチングペンダントをほとんど使用しないティーチングレス運用が可能になる。同機は「2023年度日本溶接協会賞」の「技術賞・本賞」と「溶接注目発明賞」をダブル受賞した。

「FLW-3000Le」は25㎏可搬ロボットとオリジナル加工ヘッドによりシステム全体を軽量化し、設置面積を従来機比で約35%減少した。会場では、「VPSS 4ie」上でひとつの製品に対して行った溶接線の割付を並列・放射状にコピーし、多数個生産を行う実演を行った。

「FLW-1500MT+CR」は、ハンディファイバーレーザ溶接機に協働ロボットを実装することで用途に応じたフレキシブルな使い分けが可能。試作品や単品は手動で溶接し、小物・単純形状のリピート品は協働ロボットに溶接トーチを持たせ、ダイレクトティーチングを行って自動で溶接する。

3次元レーザ統合システム「ALCIS-1008e」は、高出力4kWブルーレーザ発振器と自社製ファイバーレーザ発振器を搭載し、切断・溶接・積層造形に対応する。今回はスキャナー加工と軸移動を同期するオンザフライ制御方式による実演加工を行い、EVモーター用平角銅線のヘアピン溶接に最適化した加工システムとして提案。加工中の状態をセンシングするレーザウエルドモニター「MM-L400A」をビルトインし、リアルタイムに良否判定を行って不良流出を防ぐ。

事務所・プログラム室・製造現場をリアルタイムでつなぎ、最適なものづくりをサポートする製造DXソリューション「LIVLOTS」なども出展した。

左：アマダのファイバーレーザ溶接システム「FLW-6000ENSISe」。新補正機能「AI-TAS」や「自動ノズルギャップ調整」で自動化に貢献する／中：FLW-3000Le」の設置面積は従来機比で約35%減少。多数個生産の実演を行った／右：「FLW-1500MT+CR」は協働ロボットを実装し、自動と手動をフレキシブルに使い分けられる