株式会社 新興技術研究所 取締役会長

熊谷 卓

1955年03月 東京大学工学部精密工学科卒業
...もっと見る 1955年03月 東京大学工学部精密工学科卒業
1955年04月 マミヤ光機株式会社入社
1962年11月 技術士国家試験合格・機械部門技術士登録
1963年03月 株式会社 新興技術研究所設立　代表取締役就任、現在　同社取締役会長（業務内容：自動組立機をはじめ各種自動化設備機器等の開発・製作・技術指導）

【歴任】
米国・欧州自動化技術視察団コーディネータ　8 回
自動化推進協会　理事・副会長
精密工学会　自動組立専門委員会　常任幹事
日本技術士会　理事・機械部会長
中小企業大学校講師
日本産業用ロボット工業会　各種委員
神奈川大学講師
自動化推進協会理事
高度職業能力開発促進センター講師
等を歴任

【業績】
著書
自動化機構300選（日刊工業新聞社）、メカトロニクス技術認定試験教本（工業調査会）ほか多数
講演
アジア生産性機構講演で自動化システムを W・T・MACS で表示・解析を提示（世界初）ほか多数
論文
自動化システムのデバッギング理論「チェック機構と最適稼働率」が欧州年間論文大賞にノミネイトほか多数
発明
メカトロニクス技術実習モジュールの発明、地震予知システム「逆ラジオ」の発明ほか多数

株式会社新興技術研究所 熊谷会長様のご好意による「生産性向上とメカトロニクス技術講座」の 36 回目、第 4 章「フレキシビリティが面白いインフォメーションカム」の 7 回目です。

当月は「巧妙性とフレキシビリティの第 3 世代インフォーメーションカム」「品種切換の容易さは実現したが、バラツキ対応は不能」について紹介します。

巧妙性とフレキシビリティの第 3 世代インフォーメーションカム

以前述べた通り（第 2 章 巧妙性実現の手段群（17））ベテラン作業員の動作をビデオ撮りしてタイミングチャートを作り、それを黒塗りしてピクチャーカムの原型を作り、これを上述のような XY テーブルなどの装置を使って読み込んでソフトウエアカムに変換すればいいのです。

ここではベテラン作業員が 4 回に分けてドリリングしていますが、ワークの材質やドリルの直径・穴深さなどの条件によってはベテラン作業員が 7 回・8 回に分けてドリリングすることももちろんあります。

当然、その場合の設定条件を記録し、その動作をビデオ撮りして図 4-19 と同様のピクチャーカムの原型を作れば簡単に「7 回抜き差しソフトウエアカム」「8 回抜き差しソフトウエアカム」など、条件通りのソフトウエアカムが作れるのです。

その作業現場で扱う品種毎に、こうしたソフトウエアカムを準備して番号付けして駆動用のコンピュータに記憶しておけば、現場での品種切換えは極めて容易です。品種切換えの時には条件によって専用のソフトウエアカムを番号で呼び出せばいいのです。

このような「品種切換えの容易さ」を、生産システムの柔軟性「フレキシビリティ」と呼びます。これに対し巧妙性は「デクスタリティ」と呼ばれています。

メカニカルカムを使えば巧妙性は十分に備えていますが、それぞれ一品種専用の生産システムとなってしまい、品種が変わるごとに機械を止めてメカニカルカムを取付け直さなければなりません。極めてフレキシビリティに乏しいシステムでした。

それに対しピクチャーカムソフトウエアカムコンバータを用いることで、本当の巧妙性とフレキシビリティとを兼ね備えたシステムができるのです。

ピクチャーカムソフトウエアカム適用可能工程の一例

ピクチャーカムソフトウエアカムコンバータの適用可能な工程の他の一例を参考までに掲載します。

図 4-20 は変形装飾ボトルに液体を充填する工程です。液体によってはノズルの汚れや液の泡立ちなどによりノズルの先端を液面すれすれに保持する必要が想定されます。

仮に図 4-20 のような変形装飾ボトルの場合は液面の上昇に伴ってノズルを引き上げる速度を変化させなければなりません。ボトルの断面積が液の注入量に連れて変化するので、液面の上昇速度も変化します。この作業はかなり速度を落とさないと手作業でも困難です。ここでノズルを的確に速度制御するにはピクチャーカムソフトウエアカムコンバータが有効です。前例のドリリングに倣って、まずノズルを一番深く突っ込んだまま液体の注入を行い、それを側面からビデオ撮りして、その液面上昇をタイミングチャートに作ります。厳密にはノズルの肉厚分の誤差が出ますが殆ど問題になりませんし、あとで実験の結果、必要であればピクチャーカムを手で修正すればいいのです（簡単に修正できるのがこのシステムの特長です）。

これでとった液面上昇特性をそのままピクチャーカムソフトウエアカムコンバータでソフトウエアカムにして図 4-21 のようにノズルをサーボモータで引き上げるようにすれば、常に液面から 2-3mm 程度のところにノズルの先端を維持することができるのです。

当然、ボトルにどのような変形デザインが施されても容易にソフトウエアカムで対応できるわけで、化粧品のような季節ごとの新製品対応も容易です。

品種切換の容易さは実現したが、バラツキ対応は不能

以上のように巧妙性と柔軟性と両方を備えた第3世代のインフォーメーションカム・システムができたことで、自動化システムの決定打のように思われますが、本当にそうでしょうか？

よくよく考えてみると、このシステムにも幾つかの問題があることに気づきます。

フィードバック信号を何処からとったかが問題

ここでもう一度 W・T・MACS のフィードバック信号について思い出してください。

第 1 章で「フィードバック信号を何処からとったかが問題」と述べました。フィードバック信号を検出した要素よりワーク側については、システムは一切保障しないので、ワークからフィードバック信号を取る Closed Loop Control System｛①｝が一番いいのですが、難しい場合が多く、Semi-Closed Loop Control System がよく使われています。

第 2 世代メカニカルカムのシステムでは、図 4-22A のようにメカニズムからフィードバックをとる｛③｝となっていたものが、第 3 世代インフォーメーションカムのシステムでは図 4-22B のように、ワーク側からさらに離れたアクチュエータからフィードバック信号をとる｛④｝となってむしろ逆行しているのです。

第 2 世代の装置は少なくもカム軸が一回転したことまでは保証しますが、第 3 世代の装置ではモータ軸が指定通り回転したことまでしか保証しません。もちろんメカニズムの接続やバックラッシュなどに気を付ければいいのですが、第 3 世代になって進歩しているとは言えません。

条件の変化への対応が問題

本来このシステムは人間の持つ巧妙性を模倣することから始まりましたが、本当に巧妙性を模倣できているか考えてみます。ドリリング工程では、ベテランの作業員はドリルの直径、穴深さ、ワークの材質などが変化しても上手に穴あけを行いますが、ベテラン作業員はその腕前、あるいは頭の中に何百本ものカム曲線を持っているわけではないでしょう。ベテラン作業員はドリルのわずかな振れやたわみ、手に感じるワークの振動などのワークとツールの状態を感じ取って、それによって「ここは一旦ドリルを抜きあげるべきだ」との判断をする、などの “考え方” に従っているものと思われます。

我々が構築したソフトウエアカムシステムは、ベテラン作業員がその時の “考え方” によって的確に行った作業の「結果をそのまま再現」したものなのです。そこには “考え方” は全く入っていません。

ソフトウエアカムと言っても、その動作中は一枚のメカニカルカムを使っているのと全く同じです。

つまり「4 フレキシビリティが面白いインフォーメーションカム」の最初に述べた通り、ワークとツールの条件の “斉一性” が頼りで、仮にドリルの切れ味が悪くなっても何の対応もできません。

生産する品種の品種切換えのフレキシビリティは十分よくなりましたが、生産条件の変動対応・バラツキ対応は全くできていないのです。

では、人間の持つ本当の巧妙性と柔軟性はどうすれば実現できるでしょうか？

次回はこれを考えてみることにします。

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