人とシステム

季刊誌
NTTデータエンジニアリングシステムズが発行する
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No.103 | お客様事例
歯車製作のプロフェッショナルが
5軸加工で手作業を自動化へ

精密歯車専門メーカーとして74年の歴史を積み重ねてきた大和歯車製作株式会社様は、工作機械や航空機、鉄道などの多種多様な歯車を供給できる生産体制を確立し、歯切り仕上げで直径3500mm、歯面研削仕上げで直径2000mmという大型ギアから、直径5mmの小型ギアまで製作しています。今回は、5軸CAMシステムのSpace-E/5Axisと5軸加工機により手作業の自動化を短期間で実現し、さらなる効率化に挑戦する和歌山工場を訪問してお話を伺いました。

POINT
1. Space-Eを使って熟練技術者の手作業を5軸加工機に移行
2. 歯車加工機に代わる加工技術として5軸加工のメリットを追求

経験とノウハウをベースに
日本のものづくりをリードする歯車メーカー

大和歯車製作株式会社 和歌山工場 工場長 松廣 正樹 様
大和歯車製作株式会社
和歌山工場
工場長
松廣 正樹 様

1948年、津井工作所様として創業された大和歯車製作株式会社様は、“ものづくりの街”で名をはせる東大阪市で、精密歯車の専門メーカーとして成長を続けてきました。1992年6月に和歌山県日高郡川辺町(当時)に和歌山第1工場を建設して、製造部門をすべて移転しました。

その経緯について和歌山工場長の松廣正樹様は「創業者である先代の津井社長は和歌山県の出身です。起業した東大阪市で工場を増設するには近隣では手狭だと感じ始めた頃、和歌山県のこの地に工業団地を造成するという情報が入ってきました。そういうことであればと、工業団地を全て当社で使用させていただくことになり、和歌山工場は今年で30周年になります」と説明します。

2012年には航空宇宙・防衛産業に特化した品質マネジメントシステムに関する国際規格であるJIS Q 9100を取得し、航空機向けの歯車供給専用工場として2015年4月に和歌山第2工場を、さらに航空機の歯車を一貫生産する体制を整えるため、2020年10月に熱処理やメッキ処理を専門とする和歌山第3工場を建設しています。

土地の造成前は山と谷だった地形の山側を切り崩して谷を埋めた整地後、山側の強固な岩盤の上に第1、第2工場を建設して重量のある工作機械を設置しています。第3工場と他の施設は谷側の埋め立て地に建設していますが、公共施設と同等の地震対策の基礎工事を行い、安全を担保しています。

大阪の本社は、営業関連と総務、資材関連の機能を担っています。和歌山工場から製品はすべて大阪本社に送られ、必要に応じて熱処理などの後処理を行った後にクライアントに納品されます。両地の連携も、スムーズな製造管理につながっています。

同社の歯車は、工作機械、鉄道車両、船舶、一般産業機械、発電機、印刷機械など幅広い産業で活躍するほか、精度が非常に高度で安全性と品質管理が求められる航空機の部品として重要な役割も担っています。同社が供給する歯車について松廣様は「当社の主力は工作機械の歯車で売上比率では1/3を占めています。工作機械の可動する歯車はその力を伝達するためにいろいろな要素があり、歯車自身が発熱や騒音、振動などの原因になることもあるため製作の難易度は高くなります。一方、航空機の歯車は全体の10%程の割合ですが、安全性と軽量化の両立を求められる難しい分野です。歯車の軽量化による薄さが重要で工作機械とは違った難しさがあり、技術力をさらに高めて発揮していくべき分野だと考えています」と説明します。

お客さまの設計をいかに忠実に製品化する技術力とアレンジや修正などの提案力を備えていることが大和歯車製作様の強みと言えるでしょう。

和歌山工場の平均年齢は30代後半とのことですが、同社には定年がありません。経験を重ねた多くの技術者が現役を続けていて、その経験を継承しながら新たな取り組みにも挑戦し続けています。「和歌山工場では、長老のエンジニアが活躍していて、社長からは彼らの意見を聞くようにと言われています。彼らの経験豊かな引き出しから参考になることも多く出てきますし、それが当社の技術伝承のスタイルかなと思います。また、当社は人財を大切にしている会社です。バブル崩壊後やリーマンショック後でも関係なく、毎年採用を続けています」と松廣様は言います。

和歌山工場
和歌山工場
工作機械・鉄道車両などの歯車を製造する第1工場
工作機械・鉄道車両などの歯車を製造する第1工場
航空機の歯車を製造する第2工場(左)と第3工場(右)
航空機の歯車を製造する第2工場(左)と第3工場(右)
歯車製造を行う第2工場内部
歯車製造を行う第2工場内部
歯車製造を行う第2工場内部

Space-E/5Axisと5軸加工機で
熟練技術者の手作業の自動化に取り組む

大和歯車製作株式会社 和歌山工場 技術部 生産技術課 主任 中本 涼太 様
大和歯車製作株式会社
和歌山工場 技術部
生産技術課 主任
中本 涼太 様

同社がSpace-Eを導入した背景には、いずれは歯車の手作業を5軸加工で自動化するという構想があったからだと伺いました。まずは、2018年にSpace-E/Modeler、2021年にSpace-E/CAMと5Axisを導入いただきました。

その導入背景について松廣様は「量産専用の歯車加工機で歯切りをすると付随する仕上げ加工が発生します。そのひとつはバリ取りです。製作している歯車の8~9割は単純なものなのでバリ取りは容易ですが、複雑な歯車になるとバリ取りは熟練技術者にしか対応できません。特にトップレベルの熟練技術者でなければ対応できない複雑なバリ取り作業があり、それが集中すると他に入る重要な仕事が滞ってしまいます。そこで、その手作業に代わる工程として、Space-E/5Axisと5軸加工機を組み込むことを考えました。それにSpace-Eであれば、手作業の部分をモデリングして加工データにする作業時間もそれほどかからないのではという期待もありました。実際、5年前から他社CAMで5軸加工に取り組んできましたが、当社の一番必要な部分ができなかった経緯があります」と話します。

和歌山県のご出身で10年前に入社された技術部生産技術課主任の中本涼太様が中心となって、Space-E/5Axisを活用した手作業の自動化プロジェクトが進められました。

その取り組みについて中本様は「まず、これまで手作業で行ってきた代表的な業務内容を確認してサンプル形状をNDESに提示しました。その後、5軸加工用のモデル形状に編集する手順をNDES側から共有してもらいました。Space-Eでは、歯車のV溝部分のエッジの面取りや可変面取り形状の作成が容易にでき、加工データも簡単な操作で出力できました。他の歯車にも応用してテストを実施しながら運用を開始しました」と振り返ります。

実際の成果について松廣様は「一部の歯車については想像以上の結果が出ています。Space-Eは、形状作成がやりやすく、短時間で加工経路の作成ができます。手作業を自動化できたことで、それまで作業を担当していた熟練技術者が別のもっと重要な作業に従事することができるようになりました。このSpace-Eの貢献は大きいと思います」と話します。

もう一つのポイントが、導入から活用までの期間の短さとスムーズさでした。2021年7月ごろにプロジェクトがスタートして、ヒアリング、提案、デモ、更新、約1カ月間の研修まで実施して、10月には実作業に移りました。その間、新型コロナウイルス感染症の影響もあり、対応は全てリモートとなりました。中本様は「導入当初から目的を明確にしてNDESにサポートをお願いできたことが良かったと思います。Space-Eの操作は、最初から使いやすいと感じていたので、スムーズに成果を出せました。また、リモートでのやり取りも対面と変わりなく問題はなかったですし、急な要望にも対応いただけたことが、むしろ対面よりもスムーズだったと思います」と話しています。現在、Space-Eは中本様を含め3名が利用しています。

手作業で行われている仕上げ加工をSpace-Eでデータ化して熟練技術者の技術を5軸加工機で再現することで効率化を実現しています
手作業で行われている仕上げ加工をSpace-Eでデータ化して熟練技術者の技術を5軸加工機で再現することで効率化を実現しています
手作業で行われている仕上げ加工をSpace-Eでデータ化して
熟練技術者の技術を5軸加工機で再現することで効率化を実現しています

今後の歯車製造に
期待される5軸加工機の役割

今回の取り組みを起点に5軸加工機の可能性を広げて、より歯車製作にも活用していきたいと松廣様は話します。現在、歯車研削盤はヨーロッパのメーカーの設備が主流で、大和歯車製作様でも30台を導入されています。歯車研削盤は精密な加工を高速で行える一方、設備やイニシャルのコストが高額、故障時やメンテナンスでリードタイムがかかるなどのデメリットもあります。また、歯車の種類に合わせて専用工具が必要という特質もあります。

松廣様は「以前から、歯車研削盤がトラブルで止まったときの保険として5軸加工機で製造できる体制を作っていきたいと考えていました。歯車研削盤よりも5軸加工機の方が加工時間は数倍かかりますが、製造が止まるよりもいいし、汎用性から考えると試作などに活用できると思います。今回、5軸加工に取り組んでみて工夫や調整をすることで加工時間の差が縮まってきているのは事実です。思っていた以上に5軸加工機を活用できるのではと期待しています」と説明します。

歯車は製造工程が長く、平均で14工程、多いものは50工程もあります。途中に熱処理が入るなど機械加工以外の工程が必要となるため、いくつかの工程を集約することも検討されています。そこに、5軸加工機とCAD/CAMが必要になってくると松廣様は考えられています。

次なる具体的な取り組みを中本様に伺うと「まずは歯車の荒加工に挑戦することが目標です。手間も時間も減らすために、パス出しなども含めて新しいことに取り組んでいます」とのことです。

歯車を加工する5軸加工機
歯車を加工する5軸加工機
歯車加工機を操作する技術者
歯車加工機を操作する技術者
歯車加工機を操作する技術者

東大阪市というものづくりの街と和歌山をつなぎながら、歯車製造を通じて日本の製造業を支えている大和歯車製作様は、動きや力を伝えていく歯車のように、多くの人や技術をつなぎながら進歩を続けます。松廣様からは「NDESとはこれまで以上にコミュニケーションを取りながら、同じ日本のエンジニアとして一緒にステップアップできることを期待しています」とのコメントをいただきました。今後も、御社の事業推進のためのご提案ができますよう尽力していきます。

会社プロフィール

大和歯車製作株式会社

創業 1948年5月
設立 1969年4月
資本金 4,000万円
本社 大阪府東大阪市西堤学園町1-2-23
和歌山工場 和歌山県日高郡日高川町大字平川字長田84-9
従業員数 166名(大阪本社30名 和歌山工場136名)
事業内容 精密歯車の製造、開発、研究

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