クボタ技報 No.57 2025年 1月

クボタは近年、機械事業拡大に伴い、欧州畑作用トラクタ、北米の高速ユーティリティビークル市場の新規製品ラインアップ拡充を進めている。トラクタは畑作で使用する様々な大型の作業機での作業、UVは高速化により負荷が増大し、車体の耐久性の確保が困難になっている。従来は過去の経験に基づいて試作機による実機耐久試験を繰り返して性能を確保したが、前例の無い開発機では経験が通用しない。
また従来の解析手法では、強度解析に用いる荷重条件を試作機で計測して決定していたため開発が長期化することがしばしばあった。今回車両全体と路面をシミュレーション上でモデル化し、仮想的に作業させることで、設計初期から車両にかかる荷重を算出し、耐久性を向上できる解析手法を開発した。

• 走行解析
• 疲労寿命解析
• トラクタ
• ユーティリティビークル

農機の自動運転レベルは大きく3つのレベルに区分されており、レベル1は使用者が搭乗した状態での自動操舵、レベル2は使用者が搭乗しない状態で目視可能な場所からの監視による自動走行、レベル3は遠隔監視による自動走行とされている。稲や麦を収穫しながら走行するコンバインは作業中の周囲監視、作業難易度の高さ、作業継続性に課題があり、レベル2の実現は困難であったが、先進技術と制御技術によりこれらの課題を克服し、製品化に成功した。本稿では、自動運転レベル2コンバイン実現に向けて開発した、作業環境下での障害物検出技術と刈取作業の自動化技術、加えて自動運転作業の効率向上を実現した技術について紹介する。

• コンバイン
• 自動運転
• 障害物検出
• 2D-LiDAR
• ミリ波レーダ

ユーティリティビークルRTV-XG850に搭載するガソリンエンジンモデルGZ850Hの開発に取り組み、事業領域の拡大を実現した。これはクボタとして初めてとなる高速型ガソリンエンジンの開発である。従来機から吸気システムを変更し、高出力化と低燃費化を実現した。また、エンジンストール耐性の向上により、競争力を強化した。排出ガス規制に対応するため、吸気圧力制御を用いた新しい試験方法を確立し、エンジン単体での排出ガス測定による品質確保に取り組んだ。

• GZ850H
• 高速型ガソリンエンジン
• 出力向上
• 燃費改善
• 排出ガス規制

56-155kW出力帯をカバーするV3、08、09シリーズエンジンの後処理システムは、2014年より施行されたEPA/CARB FinalTier4の排出ガス規制より「DOC+DPF/SCR」を採用した。SCRの触媒劣化は排出ガス性能にダイレクトに寄与する。汎用エンジンに最適なSCR触媒の検討を行い、触媒劣化に対してロバスト性の高い銅系の触媒を新たに開発した。新触媒の開発には、劣化評価のために長時間の耐久運転が必要であるが、劣化予測手法を用いた。これにより耐劣化性評価期間の短縮を行うことができた。

• SCR
• 銅触媒
• 排出ガス
• 後処理
• 触媒劣化
• 劣化予測

ミニバックホーは、広い作業範囲が評価される一方で、狭所作業性も同時に要求される。作業範囲を維持しつつ狭所作業性を向上するためには、電子制御を活用した新たな作業機設計手法が必要であるが、作業機の角度検出について、バケット付近は破損や水没など条件が厳しく、搭載が困難であった。近年のＩＣＴ建機ではバケット付近の環境条件を回避した高価な検出方法が採用されているが、ミニバックホーにはコスト負担が大きく、採用が難しい。本稿では、必要な狭所作業性を達成するための作業機干渉防止制御と、当該制御の鍵となるバケット角度検出をポテンショメータで実現した方法について紹介する。

• ミニバックホー
• 電気ジョイスティック
• ポテンショメータ
• 電子制御
• A333

クボタのフィーダ事業は、傘下に加わったクボタブラベンダーテクノロジー社との協業により、世界市場で高いシェアを確保している。近年、既存市場である樹脂コンパウンド市場だけでなく、新市場からの連続生産へのニーズも高まってきており、これに応じた進化が求められている。クボタは他社に先駆けてDXなどの新技術へ対応し、製造現場の変革にも対応したフィーダコントローラを開発した。

• フィーダコントローラ
• DX
• 接続容易性
• オートチューニング
• リモートメンテナンス

ダクタイル鉄管の外観検査では目視による官能検査を行っているため、検査員の違いによる判定のバラツキや不良の見逃しといった検査品質上のリスクが存在する。このリスクに対応するために、AIによる画像分析を用いた自動検査技術を開発した。この技術開発により、検査の信頼性向上と検査員の省力化を実現した。今後は鉄管生産ラインに加えて、合成管生産ラインへの当該技術の適用拡大を進める。

• ダクタイル鉄管
• AI
• 画像分析
• 自動検査

下水処理場向け「クボタベルト型ろ過濃縮機」は、低コスト・低動力・運転管理が容易であり、国内の下水処理場に多く採用され、下水処理場の省エネルギー化、省力化に大きな貢献を果たしている。その中で、一部の処理対象物に含まれる物質がステンレスベルトに目詰まりを発生させ、濃縮性能を低下させることがある。この目詰まりの発生頻度を低減し、維持管理の手間を削減することができる自動高圧洗浄装置を開発した。

• 下水汚泥
• ベルト型ろ過濃縮機
• ステンレスベルト
• 目詰まり
• 高圧洗浄

膜分離活性汚泥法(MBR)は、処理水質に優れ、設置面積が小さいという特長を持つ排水処理方式の一つである。高い固液分離性能から排水再利用に適した技術であるが、さらなる普及には膜洗浄動力に係るエネルギーとコストの削減が課題となる。膜モジュール・ユニットの高集積化などのハード面での改良に加え、クボタでは膜洗浄風量制御の開発を進めてきた。本稿では膜状態診断を行う自動更新型機械学習モデルによる膜洗浄風量制御の取り組みを紹介する。既設システムへの導入も容易な形態として、エッジAIを採用した本開発システムにより、安定運転を維持しながら従来機比20%以上の膜洗浄風量削減を実現した。

• 下水汚泥
• ベルト型ろ過濃縮機
• ステンレスベルト
• 目詰まり
• 高圧洗浄