柿沼　康弘 （カキヌマ　ヤスヒロ）

Kakinuma, Yasuhiro

写真a

所属（所属キャンパス）

理工学部 システムデザイン工学科 （矢上）

職名

教授

HP

外部リンク
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経歴 【 表示 ／ 非表示 】

  • 2004年04月
    -
    2005年03月

    21世紀COEプログラム 「知能化から生命化へのシステムデザイン」RA

  • 2004年04月
    -
    2005年03月

    21世紀COEプログラム 「知能化から生命化へのシステムデザイン」RA

  • 2005年04月
    -
    2008年03月

    慶應義塾大学理工学部システムデザイン工学科　助手（有期）

  • 2008年04月
    -
    2010年03月

    慶應義塾大学理工学部システムデザイン工学科　専任講師

  • 2010年04月
    -
    2019年03月

    慶應義塾大学理工学部システムデザイン工学科　准教授

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学歴 【 表示 ／ 非表示 】

  • 2002年03月

    慶應義塾大学, 理工学部, システムデザイン工学科

    大学, 卒業

  • 2004年03月

    慶應義塾大学, 理工学研究科, 総合デザイン工学専攻

    大学院, 修了, 修士

  • 2006年03月

    慶應義塾大学, 理工学研究科, 総合デザイン工学専攻

    大学院, 修了, 博士

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学位 【 表示 ／ 非表示 】

  • 博士（工学）, 慶應義塾大学, 課程, 2006年03月

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研究分野 【 表示 ／ 非表示 】

  • ものづくり技術（機械・電気電子・化学工学） / 加工学、生産工学 （Production Engineering/Processing Studies）

  • ものづくり技術（機械・電気電子・化学工学） / 設計工学 （設計工学・機械機能要素・トライポロジー）

  • ものづくり技術（機械・電気電子・化学工学） / 機械要素、トライボロジー （設計工学・機械機能要素・トライポロジー）

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研究キーワード 【 表示 ／ 非表示 】

  • プロセス監視／プロセス制御

  • ロボット応用

  • 知能化工作機械

  • 超精密加工

  • 金属積層造形

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研究テーマ 【 表示 ／ 非表示 】

  • 状態融合外乱オブザーバを応用した軸統合型広帯域加工力推定による革新的プロセス監視, 

    2015年04月
    -
    2018年03月

  • マルチタレット型複合加工機による複雑形状の簡易・確実・高精度な知的加工システムの研究開発, 

    2014年10月
    -
    2018年03月

  • 電気粘着効果を発現する機能性表面の開発と極限環境保持機構への応用, 

    2012年
    -
    2015年

  • 周波数帯分離型位置-力ハイブリッド制御による能動安定化切削加工法の開発, 

    2012年
    -
    2014年

  • 拡張ナノ空間プロセシングよる高度光利用の創出, 

    2011年
    -
    2013年

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論文 【 表示 ／ 非表示 】

  • Acquired Angle Error Correction Based on Variation of an Angle Detection Signal Intensity in Rotary Encoders

    Sato A., Kakinuma Y.

    Journal of Manufacturing Science and Engineering 147 （ 1 ）  2025年01月

    ISSN  10871357

    　概要を見る

    Rotary encoders are used in various machines to measure the angular position of a rotating axis. Therefore, rotary encoders are required not only to be highly accurate, but also usable in various environments. When using a rotary encoder on a machine, acquired angle errors occur due to the eccentricity between the encoder and the machine, the deformation of the scale, and the shaft runout of the rotation axis. Various methods have been adopted to reduce such angle errors. However, these methods have problems such as the large size and high cost of the encoder, the necessity of additional devices for measuring, and increasing installation labor, so the environment in which they can be implemented is limited. In this study, we have proposed a method to correct the acquired angle errors based on variation of an angle detection signal intensity in the sensor head. This method can correct the errors on the machine without using multiple sensor heads or additional devices. The angle error estimated by this method is compared with that measured by the external equipment of a reference encoder. While the maximum angle error was 28.36″ without correction, the residual error with correction of the acquired error can be reduced to 1.75″ or less. From this result, the proposed method can improve the measurement accuracy of the rotary encoder already installed on the machine. Therefore, this method is an effective means for achieving both high rotational accuracy on machines and ease of correcting an error in rotary encoder machines.

  • Thermal modeling techniques designed for high-speed directed energy deposition coatings

    Takemura S., Miyata Y., Hirono Y., Kakinuma Y.

    Journal of Advanced Mechanical Design, Systems and Manufacturing （一般社団法人 日本機械学会）  19 （ 1 ） JAMDSM0012 - JAMDSM0012 2025年

    ISSN  1881-3054

    　概要を見る

    High-speed directed energy deposition (DED) offers advantages such as efficiency, thin coating layers, and reduced heat-affected zones, making it ideal for repairs and coating on existing parts across various industries. In the DED process, various deposition parameters are included and affect the thermal history. Moreover, a thermal history significantly affects the deposit's mechanical properties by varying metallographic structure. Therefore, thermal simulations of DED are highly demanded due to the time and cost challenges associated with experimenting across different process parameters. However, thermal simulations of DED have difficulties because of the process by which material and heat source are supplied from time to time to the melt pool. Many studies have been conducted on thermal simulations of DED, however, few studies focus on high-speed DED coating. Therefore, this research develops the thermal simulation techniques for high-speed DED coating by exploring five simple methods for element addition and heat input. The geometry of the workpiece model was simplified to reduce the simulation cost. Using the Ansys Parametric Design Language (APDL) software and the simplified workpiece model, we conducted thermal simulations and validated them against experimental data acquired from high-speed imaging and two-color temperature measurements. Through these methods, the study proposed the temperature comparison method of experiment and simulation results and identified the suitable method for element addition and heat input in high-speed DED coating that closely replicates the actual temperature within the coating layer. This method reduces the need for finer mesh, effectively lowering computational costs while maintaining accuracy. The findings provide insights into practical simulation practices for DED and contribute to enhancing parameter validation in additive manufacturing simulations, supporting further development in high-speed DED coating technology.

  • Entangled chip removal utilizing mass-spring model with mobile manipulator

    Takahashi R., Kimura H., Kakinuma Y.

    CIRP Annals 2025年

    ISSN  00078506

    　概要を見る

    This study aims to automate the removal of entangled chips in manufacturing environments using a mobile manipulator. Despite advancements in factory automation technology, this task often necessitates manual intervention. Accordingly, this study proposes a deformable chip model (based on a reconfigurable mass-spring system per frame), incorporating visual chip tracking data and force reactions. Consequently, to evaluate the removal state, an efficient removal strategy is derived by defining the instantaneous stiffness and energy absorption rate. Validation of system performance through two removal tests demonstrates the feasibility of automating entangled chip removal, contributing to enhanced operational efficiency in fully automated production lines.

  • AI-based sensor layout for predicting thermal deformations of CFRP machine tools

    Finkeldey F., Kato M., Wiederkehr P., Kakinuma Y.

    CIRP Annals 2025年

    ISSN  00078506

    　概要を見る

    Using data-based approaches, accurate predictions of thermal deformations, which can significantly affect the quality of manufactured components, can be enabled. However, a sufficient amount of data with maximised information content is necessary for efficient training. In this paper, an approach for optimising sensor configurations for predicting thermal deformations is presented. From initially 300 temperature sensors, the number of required sensors was significantly reduced while maintaining predictive accuracy. Furthermore, a pattern for sensor placement was identified, providing the potential for an efficient sensor layout that enables cost-effective data acquisition and improved monitoring of machining and wear progression of machine tool components.

  • セラミックスの研削加工における加工状態可視化マップ

    市川 茉莉, 中山 誠士, 細川 博史, 柿沼 康弘

    精密工学会学術講演会講演論文集 （公益社団法人 精密工学会）  2024A （ 0 ） 674 - 675 2024年08月

    　概要を見る

    <p>セラミックスの研削加工において，センサを用いて加工面に生じる異常を実時間検知できれば，不良品の早期発見やプロセス改善につなげることができる．本研究では，センサデータの解析手法として，加工状態可視化マップを提案した．センサデータを加工位置に対してマッピングすることで，工作物表面への影響を視覚的に捉える手法である．可視化マップと工作物の表面プロファイルの関係を調べ，その有効性を確認した．</p>

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KOARA（リポジトリ）収録論文等 【 表示 ／ 非表示 】

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総説・解説等 【 表示 ／ 非表示 】

  • Special Issue: The State-of-the-Art in Japanese Manufacturing Research

    Kakinuma Y., Matsubara A., Matsumura T., Sugita N., Suzuki N., Takahashi S., Yan J.

    Journal of Manufacturing Science and Engineering 147 （ 1 ）  2025年01月

    ISSN  10871357

  • Special Issue on Self-Optimizing Machining Systems

    Kakinuma Y., Kono D.

    International Journal of Automation Technology （富士技術出版株式会社）  16 （ 2 ） 125 - 125 2022年03月

    ISSN  18817629

    　概要を見る

    <p>The concept of Self-Optimizing Machining Systems (SOMS) has been proposed against the background of Industry 4.0 and the Digital Twin concept, based on cyber-physical systems. In order to improve manufacturing productivity, quality, and efficiency, each component technology related to the machining process, such as CAD/CAM, process modeling/simulation, process monitoring/control, and workpiece assessment, as well as the machine tools themselves, has been developed independently to date. However, series of processes, including the interactions among these component technologies, have finally determined the machining performance and the quality of the products. SOMS deals with the information links among these components comprehensively and plays the important role of combining these links and functionalities to optimize the overall machining system. Nevertheless, an intensive implementation and combination of these technologies has yet to become state-of-the-art in industry, while further research and development for SOMS is required for Industry 4.0 and Digital Twin.</p><p>This special issue focuses on the research trends of SOMS, especially the interaction links among machine tools, process monitoring, and work assessment. From researchers who are active on the front lines of manufacturing engineering, the latest achievements related to the development of SOMS are presented in 6 papers. On one hand, the development of sensor-integrated components is indispensable for SOMS to monitor the status of a process and feed it back to a related component in order to control the machining process and its environment. On the other hand, it can be said that visual simulation, virtual metrology, and other epoch-making, on-machine technologies for evaluating machined surfaces, as well as process optimization based on machined surface information, are strongly required.</p><p>We hope this special issue will contribute to future research and development for researchers and engineers in the field of manufacturing and machining systems.</p>

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研究発表 【 表示 ／ 非表示 】

  • Sensor-less chatter vibration monitoring by mechanical power factor

    T. Hirano, Y. Yamada, Y. Kakinuma

    The 8th International Conference on Leading Edge Manufacturing in 21st Century, 

    2015年10月
    , 

    口頭発表（一般）

  • Sensorless cutting force estimation in large scale ball-screw-driven machine tool

    Y. Yamada, Y. Kakinuma, T. Ito, J. Fujita, A. Tada, M. Sagara

    ISAAT2015, 

    2015年10月
    , 

    口頭発表（一般）

  • Identification of stable spindle rotation in milling with disturbance observer

    R. Koike, Y. Kakinuma, T. Aoyama, K. Ohnishi

    38th International MATADOR Conference, 

    2015年03月
    , 

    口頭発表（一般）

  • Helical milling of carbon fiber reinforced plastics using ultrasonic vibration and liquid nitrogen

    柿沼 康弘

    New production technologies in aerospace industry - 5th machining innovations conference (MIC 2014), Procedia CIRP, 

    2014年11月
    , 

    口頭発表（一般）

  • Tool collision detection in high-speed feeding based on disturbance observer

    柿沼 康弘

    Procedia CIRP, 

    2014年06月
    , 

    口頭発表（一般）

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競争的研究費の研究課題 【 表示 ／ 非表示 】

  • 化学反応誘起スラリー援用研削におけるCeO2粒子付着の安定化と形状制御

    2023年04月
    -
    2026年03月

    柿沼 康弘, 基盤研究(B), 補助金,  研究代表者

  • 光学材料の超精密研削におけるクラック抑制サーボ制御手法の開発

    2018年04月
    -
    2021年03月

    文部科学省・日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 柿沼　康弘, 基盤研究(B), 補助金,  研究代表者

  • 光共振援用による次世代光学素子の高能率超精密加工への挑戦

    2016年04月
    -
    2018年03月

    文部科学省・日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 柿沼　康弘, 挑戦的萌芽研究, 補助金,  研究代表者

  • 状態融合外乱オブザーバを応用した軸統合型広帯域加工力推定による革新的プロセス監視

    2015年04月
    -
    継続中

    日本学術振興会, 科学研究費補助金(文部科学省・日本学術振興会）, 補助金,  未設定

  • 新構造材料適用省エネ型工作機機械の研究開発

    2015年04月
    -
    2016年03月

    新エネルギー・産業技術総合開発機構, 戦略的省エネルギー技術革新プログラム（インキュベーション研究開発）, 受託研究,  研究分担者

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Works 【 表示 ／ 非表示 】

  • システムデザイン工学的思考に立脚した次世代先進加工システムを目指して

    柿沼 康弘

    2011年01月
    -
    継続中
    , 

    その他, 単独

  • 真空下での高速基板搬送を目的とした電気粘着保持機構の開発

    柿沼 康弘

    2011年01月
    -
    継続中
    , 

    その他

  • 粘弾性材料の極低温マイクロマシニング

    柿沼 康弘

    2010年10月
    -
    継続中
    , 

    その他, 単独

  • 電気で粘着性が変化する新素材“ERゲル”とその応用デバイス

    柿沼 康弘

    2010年03月
    -
    継続中
    , 

    その他, 単独

  • 工作機械用リニアモータ駆動テーブルの仮想モータ制御

    柿沼 康弘

    2007年07月
    -
    継続中
    , 

    その他, 単独

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知的財産権等 【 表示 ／ 非表示 】

  • 加工力監視システム及びそれを用いた工作機械

    出願日： 2009-122644  2009年05月 

    特許権

  • マイクロ加工方法，及びそのための装置

    出願日： 2008-121709  2008年05月 

    特許権, 共同

  • 電気レオロジーゲル及びそのシート

    出願日：   2004年03月 

    公開日： 2005-255701   

    発行日： 2004-65019 

    特許権

  • 研磨材，研磨工具，研磨装置，研磨材の製造方法，研磨工具製造方法及び研磨方法

    出願日： 2000-108581   

    公開日： 2006-281424   

    特許権

  • テーブル装置及びその制御方法

    出願日： 2005-9472   

    公開日： 2006-195919   

    特許権

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受賞 【 表示 ／ 非表示 】

  • 文科省若手科学者賞

    2014年04月, 文部科学省, 電気粘着エラストマの開発と精密機械の機能化に関する研究

  • 文科省若手科学者賞

    2014年04月, 文部科学省, 電気粘着エラストマの開発と精密機械の機能化に関する研究

  • 日本学術会議会長賞

    柿沼 康弘, 2012年09月, 日本学術会議, “外乱オブザーバ応用技術の開発”による

    受賞区分： その他

  • 日本学術会議会長賞

    柿沼 康弘, 2012年09月, 日本学術会議, “外乱オブザーバ応用技術の開発”による

    受賞区分： その他

  • 優秀論文表彰

    柿沼 康弘, 2012年05月, マザック財団, “Detection of Chatter Vibration in End Milling applying Disturbance Observer”, CIRP Annals-Manufacturing Technology, Vol. 60, No.1, (2011)109-112”

    受賞区分： 出版社・新聞社・財団等の賞

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担当授業科目 【 表示 ／ 非表示 】

  • システムデザイン工学輪講

    2025年度

  • マニュファクチュアリングアナリシス

    2025年度

  • 理工学基礎実験

    2025年度

  • 複合領域の理工学入門

    2025年度

  • システムデザイン工学研修

    2025年度

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担当経験のある授業科目 【 表示 ／ 非表示 】

  • システムデザイン工学演習

    慶應義塾

    2025年04月
    -
    2026年03月

  • システムデザイン工学輪講

    慶應義塾

    2025年04月
    -
    2026年03月

  • システムデザイン工学研修

    慶應義塾

    2025年04月
    -
    2026年03月

  • システムデザイン工学演習

    慶應義塾

    2024年04月
    -
    2025年03月

  • システムデザイン工学研修

    慶應義塾

    2024年04月
    -
    2025年03月

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所属学協会 【 表示 ／ 非表示 】

  • CIRP Associate member, 

    2013年01月
    -
    継続中

  • ICPE2012 Program Committee, 

    2011年04月
    -
    2012年11月

  • 日本機械学会RC249「多軸多機能工作機械の先進化技術に関する研究分科会」, 

    2010年04月
    -
    2012年03月

  • 日本機械学会誌第88期トピックス委員会, 

    2010年04月
    -
    2012年03月

  • 日本機械学会生産加工・工作機械部門, 

    2010年04月
    -
    継続中

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委員歴 【 表示 ／ 非表示 】

  • 2013年01月
    -
    2015年01月

    幹事, CIRP Research Affiliate

  • 2011年04月
    -
    2012年11月

    委員, ICPE2012　Program Committee

  • 2010年04月
    -
    2012年03月

    研究協力委員, 日本機械学会RC249「多軸多機能工作機械の先進化技術に関する研究分科会」

  • 2010年04月
    -
    2012年03月

    委員, 日本機械学会誌第88期トピックス委員会

  • 2010年04月
    -
    2023年03月

    第1企画委員長, 日本機械学会生産加工・工作機械部門

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