月: 2020年12月

脱磁器とは

脱磁器とは、物体に発生した磁気を取り除くための装置です。

一般的に鉄などの磁性体は磁場の中に置かれると、磁気を帯びます。一度帯びてしまった磁気を取り除くことを脱磁と呼びます。鉄鋼材料など、磁気を帯る性質を持つ材質の製造過程において、脱磁は重要な工程の1つです。

理由として、製品によっては磁気を帯びているのが望ましくない場合があることが挙げられます。例えば、周辺の金属を引きつけたり、周囲の電子機器に不具合を発生させたりする恐れがあります。そのほか、加工中に発生した金属粉の付着、電気めっきの品質に影響を及ぼす可能性があるため、製造工程において脱磁は非常に重要です。

なお、脱磁は消磁と呼ばれることもありますが、どちらも意味に違いはありません。また、磁気を帯させることは着磁といいます。

脱磁器の使用用途

脱磁器は、様々な物質の磁力を取り除くために使われます。鋼材やパイプ製品、自動車分野ではエンジン部品や足回り部品、金型などです。金属製品の加工においては、さまざまな理由で金属粉が発生します。加工の際にワークが磁気を帯びていると、周囲にある金属粉が付着してしまいます。また、熱処理や熱処理歪みを取り除くための矯正作業を行った後にも、脱磁器が使われます。

鉄鋼材料を用いた部品では、強度を上げるために熱処理が行われます。例えば、浸炭素焼き入れや高周波焼き入れなどの強化方法です。焼き入れは材料の強度が高まりますが、一方で製品の表面に割れが生じる可能性があります。焼き入れ後など金属製品の表面の割れを検査する方法に、磁気探傷があります。磁気探傷によって検査した製品は磁気を帯びるため、磁気探傷後には脱磁作業が必要です。

私たちの身近な製品における脱磁器の使用例は、ねじを回すためのドライバーなどの工具です。磁場中に置かれた金属製の工具は磁力を持ってしまうことがあります。磁力を帯びると金属と引きつけ合ったり反発し合ったりして、作業に支障をきたしかねません。一般向けとしても販売している小型の脱磁器を用いることによって、不要な磁力を取り除くことができます。

脱磁器の原理

脱磁器は、磁区をばらばらにすることで磁力を取り除きます。磁区とは磁性体の中にある磁力を持つ細かな区画のことです。物体が磁性を帯びているときには、磁区は一定方向に力を持つことによって磁力を帯びています。脱磁器は対象物の磁区をばらばらにして力の向きを変えることで、全体として磁力を0に近づける仕組みです。

脱磁器では対象物に交番磁界という磁界を、減衰しながら与えることによって、磁区の向きを不揃いにします。交番磁界は位相が反転する磁界です。磁性体に交番磁界を与えることによって、均一な方向を向いた磁区には、磁気エネルギーを与えられます。さらに、交番磁界のエネルギーが減衰することによって磁区は乱されて、様々な方向を向くようになり、対象の磁力はなくなります。

脱磁器のその他情報

1. 交番磁界を発生させる方法

脱磁器で使われる交番磁界を発生させるには2つの方法があり、それぞれ適した使い方があります。

交流電流
脱磁コイルに交流電流を流すことで磁力を取り除きます。表面の脱磁に適した方法です。交流の周波数は私たちが日常使っている50Hz、60Hzでも使用できます。

直流反転電流
正負を繰り返し減衰する電流を用いて磁力を取り除きます。内部の脱磁に適した方法です。直流電流は0.2~数Hz程度で正負を変動させます。

2. 交番磁界を減衰させる方法

距離減衰
距離減衰はコイルなどに一定の磁場を発生させた状態で、対象物を遠ざけることによって磁界を減衰させる方法です。具体的な作業では、脱磁コイルに対して製品をゆっくりと通過させることによって与える磁界を減衰させます。

電流減衰
コイルなどに流す電流の大きさを徐々に弱めることによって、磁界を減衰させる方法です。電流減衰では対象物は動かさずに固定したまま、脱磁を行うことができます。

参考文献
https://www.j-ndk.co.jp/product/index_datsuji.html
http://kanetec.co.jp/guide.pdf

アレスタとは

アレスタとは、雷などによる機器の損傷を防ぐための避雷器です。

雷が直撃すると、その周辺には大きな電流と電圧が爆発的に発生します。これらは雷サージと呼ばれ、電気機器にさまざまな悪影響を及ぼします。送配電機器だけでなく、電線を通して電気の需要設備も破壊する危険性もあります。

アレスタの設置目的は、この雷サージを放電させ、電気機器を雷から保護することです。

アレスタの使用用途

アレスタは雷によって発生する雷サージから電気機器を保護するために使用されます。具体的な使用用途は、以下の通りです。

• 発電所・変電所の受電盤・配電盤内部
• 電解用の大型直流通電装置内部
• 架空計装用配線の中腹
• 架空電話回線の中腹
• 低圧電源ライン中腹

アレスタは信号配線保護用と電力用送配電線保護用の2種類があり、それぞれ大きさや規模が違います。また、屋外の電気施設では落雷の影響を受ける可能性が高く、アレスタによって保護することが一般的です。

アレスタの原理

アレスタは放電方法によって、放電させるためのギャップ付アレスタとギャップレスアレスタの2つに大別されます。

1. ギャップ付アレスタ

ギャップ付アレスタとは、電線と接地極の間にギャップが存在する避雷器のことです。通常はギャップの性質で絶縁されていますが、雷などの異常高電圧が発生するとギャップの絶縁が破壊されて大地に電流を放電します。ただし、1度に複数回落雷を受けると絶縁が破壊されてしまう恐れがあります。また、小型化が困難である点もデメリットです。

2. ギャップレスアレスタ

ギャップレスアレスタとは、ギャップが存在しない避雷器のことです。ギャップを利用しない代わりに酸化亜鉛などの素子が用いられます。電流-電圧特性が落雷保護に理想的である点が特徴で、定常時に大地へ流れる電流が最小限で済みます。現在はこちらのアレスタが主流です。

アレスタのその他情報

1. アレスタの分類

アレスタは目的に応じて、電源用と通信用に分けることができます。電源用で使用する場合には、クラスⅠからクラスⅢに分類可能です。 　

• クラスⅠ・・・電力の引込盤 　
• クラスⅡ・・・分電盤内、制御盤内 　
• クラスⅢ・・・電気機器・電子機器の近く

通信用では、A1・A2・B1・B2・B3・C1・C2・C3・D1・D2のようにカテゴリが細分化されています。

2. アレスタの設置基準

アレスタは電気設備技術基準により、500kW以上の電力契約をしている需要家には設置することとなっています。PAS (気中負荷開閉器) 、UGS (地中線用負荷開閉器) などアレスタが内蔵された装置を選定した場合には、それを代替として使用可能です。

アレスタの設置目的は、電気・電子機器を雷サージ電圧から保護することであるため、サージ発生時に素早く大地へ放電することが重要です。したがって、避雷器の設置場所や接地抵抗の考慮が必要となります。設置場所については雷サージが侵入しやすい場所に設置するのが望ましいので、受電点に設置するのが一般的です。

また、異常電圧を抑制するには、避雷器の接地抵抗低減が効果的です。接地極をA種とする場合は、接地抵抗は10Ω以下と定められていますが、さらに低くすることで大きな効果が得られます。接地抵抗を抑えるには電線の太さを太くするまたは接地線の敷設距離を短くするなどの方法があります。また、埋設する金属を増やしたり、大きくしたりすることも効果的です。 

よく似た言葉に避雷針がありますが、混同しないように注意が必要です。避雷針も設置に際し基準があるため、建築基準法などを確認して設置する必要があります。

3. アレスタの歴史

1960年代までは、ギャップ付アレスタが主流でした。しかし、ギャップ付アレスタはギャップ部分の汚損などにより地絡事故が発生することがありました。また、ギャップを確保するために小型・軽量化が困難であるという欠点もありました。

そのため、70年代になると、日本メーカーによって酸化亜鉛によるギャップレスアレスタが開発されました。小型・軽量化可能であり信頼性も高いため、現在はアレスタの主流はZnOを用いたギャップレス型です。

参考文献
https://www.otowadenki.co.jp/basic2/
https://electric-facilities.jp/denki8/la.html
https://www.m-system.co.jp/mstoday/plan/mame/2010-2011/1101/index.html
https://electric-facilities.jp/denki8/la.html

テープシールとは

テープシールは幅広い液体耐性を持つPTFE製

テープシールは継手用のシールで材質はフッ素系樹脂の一つであるPTFEです。テープシールは水や水蒸気、油や化学薬品など幅広い液体に耐性があります。また薄くて柔らかく、手で切断することが可能です。

テープシールを巻くときはしっかり密着させる

シールテープは継手のネジ部分の小さな隙間を埋めるために用いるテープです。そのため、使用するときは継手にしっかり密着させて巻きつける必要があります。なお、一度剥がしたシールテープは再利用することはできません。ネジから外したときは新しいテープを巻きつける必要があります。

テープシールの使用用途

配管の継手のシールで利用

テープシールは幅広い薬品への耐性を持ち、柔らかく扱いやすいため継手のシールとして頻繁に用いられます。薬品や水を移送する配管やスチームやガスを移送する配管などの継手にテープシールは用いられます。

研究における薬品の漏洩対策でもテープシールを利用

また研究開発においては薬品の漏洩、揮発を防ぐためナスフラスコ、三角フラスコや蓋付きのガラス瓶にテープシールを巻くこともあります。テープシールは耐薬品性に優れているため、有機溶媒や酸、塩基水溶液など幅広い液体の保管、輸送容器のシールに用いられます。

テープシールの特徴

テープシールは引っ張ると薄く伸びて密着させられる

テープシールはフッ素系樹脂であるPTFEを薄く、柔らかくしたシールです。PTFEはほとんどの酸、塩基、有機溶媒に対して高い安定性を示す材質であるため、テープシールも耐薬品性に優れています。テープシールは引っ張ると薄く伸びる性質があります。巻きつけたい対象に引っ張りながらテープシールを接触させることで密着させることができます。

継手のシール時は巻きつける方向に注意

継手のネジにテープシールを取り付ける場合はネジの回る方向(通常は時計回り)と同じ向きにシールを巻きつける必要があります。逆向きに取り付けるとネジを回したときにテープシールが取れる可能性があります。なお、ネジに取り付けるときにネジの端で手を切る可能性があるため、手袋などの保護具を着用してから作業することを推奨します。

一度外したテープシールは再利用不可

テープシールは-100℃から260℃までの温度で使用することが可能です。また耐候性にも優れるため長期間使用することが可能です。ただし一度取り外したテープシールは伸び切って密着性が低下しているため再利用することはできません。

参考文献
https://www.monotaro.com/s/pages/productinfo/screw_seal/
https://jp.misumi-ec.com/vona2/detail/223008431092/

帯電防止剤とは

帯電防止剤とは、プラスチックや合成繊維といった絶縁体表面に電子が偏在化、蓄積され、静電気が起きる帯電現象を防止する薬剤です。

静電気が起きるとほこりや花粉などが吸着し、汚れの原因となったり、静電気が放電されると不快に感じたり、家電や電子機器においては故障や誤作動につながります。また、帯電したもの同士の間には、静電的な引力や斥力が働くため、ものづくりの工程での不具合を招くケースも多いです。このような静電気によるトラブルを避けるために、帯電防止剤が用いられます。

帯電防止剤には、プラスチックの成形品やフィルムに塗布して使用する塗布型帯電防止剤と、練り込んで使用する練り込み型帯電防止剤があります。

帯電防止剤の使用用途

帯電防止剤は、電気製品や自動車、紙、繊維、印刷、樹脂、フィルム、プラスチック、電子材料など様々な分野で使用されています。使用目的は、商品の性能を向上させるためと、商品の製造工程における不具合をなくしたり、生産性を高めるための2つがあります。

1. 商品の性能向上を目的とした使用用途

• 家具、衣類へのホコリの付着防止や静電気防止
• 家電、電子機器などのホコリ付着防止や、静電気による破損、誤作動防止
• 車のプラ部分各所、室内内張、エンジンカバー、エアクリボックス内側吸入部分の静電気除け
• 電子機器搬送ケースや緩衝材の帯電防止
• フィルムなどの付着防止
• 粉末をいれる袋への粉末の付着防止

2. 生産性向上を目的とした使用用途

生産性向上を目的とする場合、後工程で帯電防止剤を除去するケースと商品性能向上を目的にそのまま残すケースがあります。

• 繊維製造における紡糸、延伸、紡績工程での帯電防止
• フィルム製造工程における、フィルム同士の張り付き防止

帯電防止剤の原理

図1. プラスチックの帯電防止方法

帯電防止剤は、プラスチックへの塗布 (表面処理)または練り込むことで、プラスチック表面またはプラスチックそのもののイオン伝導性を向上させています。イオン伝導性を向上すると、プラスチック表面が帯電しにくくなるためです。

プラスチックの帯電を防ぐためには、物体の電子伝導性を向上させる方法もありますが、帯電防止剤のほとんどはイオン伝導性を向上させています。

電子伝導性の向上も帯電防止の極めて有効な手段ですが、プラスチックの表面に金属めっきの施工や、カーボンブラックや金属粉などの電子伝導性の高い導電フィラーの添加が必要です。

ただし、これらの処理のほとんどが、カーボンや金属の色がプラスチック表面に着色されるため、黒色、または金属の色がついてもよい用途に限られます。

帯電防止剤の作用機構

図2. 帯電防止剤の分類と作用機構

帯電防止剤はプラスチック表面に帯電防止剤を存在させることで、プラスチック表面に静電気が帯電しにくい状態にします。施工方法は、塗布型と練り込み型の2通りです。

主に、帯電防止剤などの低分子型帯電防止剤が使用され、練り込み型は低分子型帯電防止剤のほかにも、分子内にイオン伝導性部位をもったポリマーなどの高分子型帯電防止剤が用いられます。

1. 塗布型帯電防止剤

塗布型帯電防止剤は、プラスチック成形品の表面に塗布され、空気中の水分を吸着することで静電気を逃がします。しかし、表面に塗布されているだけなので、掃除などの際の水拭きなどで除去されてしまい、持続性が低いです。

2. 練り込み型低分子帯電防止剤

練り込み型低分子帯電防止剤は、プラスチックに練り込んだ際に表面ににじみ出てくるように設計されており、プラスチック成形後に表面に帯電防止剤の膜が表面に形成され、この部分に水分が吸着されることで静電気を逃がします。そのため、プラスチックへの練り込み量は0.2~2%程度と少なめで効果を発揮します。

塗布型同様に水拭きなどで簡単に取れてしまいますが、拭き取られてもプラスチック内部に帯電防止剤が残っている限りは、内部から再びにじみ出てくることで帯電防止性が復活します。

3. 練り込み型高分子帯電防止剤

練り込み型高分子帯電防止剤は、低分子型と異なり分子が大きいため、にじみ出てくるような効果はありません。そのため、成形直後から表面に必要量存在させておく必要があります。

5~20%とかなりの量を練り込んでおく必要がありますが、プラスチック中にしっかりと組み込まれており、水拭き程度では拭き取られることがない点が魅力です。そのため、効果の持続性では最も長くなります。

帯電防止剤の種類

図3. 帯電防止剤の種類

帯電防止剤の種類としては、図3のようなものが代表例として挙げられます。前述したように、種類によって特徴や最適な用途が異なるため、状況に応じて適切な選定が必要です。

参考文献
https://www.dks-web.co.jp/catalog_pdf/585_1.pdf
https://www.hyosinnet.com/unelec_spray.html
http://www.nissin-kk.co.jp/product/taiden.html#ta_01
https://www.techspray.com/esd-products

マグネットキャッチとは

マグネットキャッチとは、磁石の力を利用して扉を保持する器具のことです。扉部分に金属と磁石が取り付けられていることで、風などの影響で自然と扉が開いてしまうのを防いでくれます。また、扉を正しい位置で開け閉めすることができるようになります。扉の大きさや吸着させる力によって様々な種類があり、使う環境によって適切な物を選ぶ必要があります。さらに、クッションタイプのマグネットキャッチもあり、設置面からさらに押し込むことで跳ね返って開閉を手助けしてくれます。

マグネットキャッチの使用用途

マグネットキャッチは扉を保持しておくために使用されます。例えば、食品や生活雑貨が入った棚や箱の扉です。食品の風化や汚染を防ぐためには常に閉じられている必要があります。しかし、風や揺れで自然に扉が開いたり、動物によって扉が開けられてしまうこともあるでしょう。そんなときに役立つのがマグネットキャッチです。適度な磁力によって閉じられているので、自然に開くことはありませんが人間の手で簡単に開けることができます。

マグネットキャッチの原理

マグネットキャッチは様々な扉に取り付けられています。ここではマグネットキャッチの原理や特徴についてご紹介していきます。

マグネットキャッチは磁石と金属の接触によって扉を保持しています。箱や棚などには磁石の付いた本体が取り付けられ、扉には金属板が取り付けられます。形や大きさは様々ですが、適度な磁力によって扉は閉められることができるのです。自然に開くのを防ぐことができ、中身の保護に役立ちます。

また、センサ付きのマグネットキャッチも存在します。これは扉の開け閉めを検知して電源を落としたり、電流を止めたりできるマグネットキャッチです。電気機器の中には素手で触れると感電してしまう恐れのある製品もあります。しかし、中身を取り替えたり修理するためには必ず中を開けて様子を確認します。そんなときにはセンサ付きのマグネットキャッチが利用されます。扉が開けられた瞬間に電流が止まるので、漏電や感電の危険が無く安全に取り扱うことができるのです。

参考文献
https://www.jp.tdk.com/tech-mag/ninja/045

クリーンスティックとは

クリーンスティック (英: Clean stick) とは、スティックの一端に綿やフォームなどの材料が取り付けられた小さな棒状の道具です。

もう一端を持って使用します。スワブなどとも呼ばれ、医療や製造業などさまざまな分野で使用される道具です。クリーンスティックは、微細な試料を正確に採取するのに役立ちます。

特に医療や科学研究の分野で、精度が非常に重要な場面で有利です。また、製造業やクリーンルーム環境では微細な部品や表面を適切に清掃することが可能で、製品の品質向上に貢献します。

ただし、スワブの素材や品質は使用する用途に合わせて選択する必要があります。適切なスワブを選ばないと、正確性や効果が低下することがあるため注意が必要です。

クリーンスティックの使用用途

クリーンスティックは、さまざまな用途で使用される道具です。以下はクリーンスティックの使用用途です。

1. 医療

喉や鼻からのクリーンスティック採取は、インフルエンザなどの感染性疾患診断に利用されます。特にPCR検査では、ウイルスの遺伝子を検出するために鼻や喉のクリーンスティックを使用される場合が多いです。

また、細胞診断では体液や細胞のサンプルを収集し、がん細胞や異常細胞の存在を確認するために用いられます。子宮頸がん検査などがその一例です。

2. 製造業

半導体産業や製薬業で、クリーンルーム環境の清掃に使用されます。微細な粒子や塵埃を除去し、製品品質の維持に貢献することが可能です。また、精密機器や電子部品の製造において品質管理に不可欠です。

食品業界では、食品のサンプルを採取して衛生検査に使用されます。微生物や細菌の存在を確認し、食品の品質と安全性を保つために使用される器具です。

3. 環境測定

水中から微生物サンプルを収集し、水質検査や水の汚染度の評価に使用されます。ビーチの水質検査などで活用されることが多いです。また、空気中の微粒子や微生物を収集し、大気中の微生物の研究や空気品質モニタリングに利用されます。

クリーンスティックの原理

クリーンスティックの構造は、その用途や設計によって異なることがあります。一般的には、スティックと先端部で構成されます。スティック部分はスワブを操作するための持ち手です。素材には、木材やポリカーボネート、アルミなどが使われます。

一般的にはプラスチックや木材の製品が多いです。ポリプロピレンが使用されることもあります。先端部はサンプルを収集するための部分です。スティックの一端に取り付けられています。さまざまな形状と素材で製造され、特定の用途に合わせて設計されます。使用される材質は、綿やフォーム、ポリエステルなどです。

特にポリエステル長繊維の綿球は耐摩耗性が高く、吸収力に優れています。発塵性も低いため、クリーンルームでも使用可能です。綿は医療用などで使用されることが多く、フォームは化粧などで使用されます。

クリーンスティックの選び方

クリーンスティックを選ぶ際には、いくつかの要素を考慮する必要があります。

1. ヘッドの材質

ヘッドの材質によって用途などが異なるため、選定には注意が必要です。綿のヘッドは一般的に医療診断や一般的なサンプル収集に使用されます。綿は液体や分泌物を吸収する能力が高く、柔らかいので皮膚に対しても優しいです。

ポリエステルやポリウレタンなどの合成材料のヘッドは、微生物学的な研究やクリーンルームの清掃に使用されます。耐久性があり、特定の溶液に対して化学的に耐性があることが特徴です。

2. 長さ

クリーンスティックの長さは、使用環境やサンプルの収集方法によって異なります。一般的に医療用途では短めのクリーンスティックが使用され、クリーンルーム清掃などでは長めの製品も多いです。長さは作業のしやすさとアクセス性に影響を与えます。

3. ヘッドの形状

ヘッドの形状も重要であり、一般的には円形の製品が使用されます。先細りの形状は、細かい部分や狭いスペースへのアクセスが必要な場合に有利です。矢筒形状は液体サンプルを収集しやすく、滴下操作に適しています。

参考文献
https://www.nihon-menbow.co.jp/items/category/2
http://www.heiwamedic.com/product/medical/
https://www.sa-n-yo.co.jp/kougyou/
https://www.hakujuji.co.jp/medical/products/02/

ダイヤモンドドレッサーとは

ダイヤモンドドレッサーとは、ダイヤモンドを利用してドレッシングする機械のことです。ダイヤモンドは非常に高い硬度を誇っているので、金属や鉱石などの切断や加工に利用されます。この他にも代表的な機械としてダイヤモンドカッターやダイヤモンドドリルなどがあります。ドレッシングとは砥石などの性能を改善させる作業のことで、鈍化した砥石を鋭くしたり切れ味を回復させたりすることです。ダイヤモンドを使うことで硬い砥石でもドレッシングが可能になります。

ダイヤモンドドレッサーの使用用途

ダイヤモンドドレッサーは主に砥石のドレッシング作業に用いられる工具です。長年使われた砥石は、砥粒の消耗したり内部に詰まってしまったりします。ダイヤモンドを用いることで、詰まった砥粒を取り除き、新たに鋭い砥粒の刃を作り出すことができるのです。また、砥石を成型する作業でも使用されます。優れた硬度を持つダイヤモンドを使用しているため、金属や鉱石などの硬い物質でも加工が可能であり、砥石を様々な形状に変形させることができます。

ダイヤモンドドレッサーの原理

ダイヤモンドドレッサーは使用するダイヤモンドによっていくつかの種類に分けられます。ここでは代表的な3つの方式の原理や特徴をご紹介します。

• 単石ダイヤモンドドレッサー
  一つのダイヤモンドを用いたドレッサーのことです。ドレッサーの先端部分に一つのダイヤモンドが取り付けられ、対象に当てることで削り取ります。取り付けるダイヤモンドの角度に応じて様々なドレッシングが可能になります。使い方によって性能が大きく変わるため、研磨結果は使用者の能力に左右されます。
• 多石ダイヤモンドドレッサー
  複数のダイヤモンドを用いたドレッサーのことです。一層に複数のダイヤモンドが使われるものや、複数の層にいくつかのダイヤモンドが使われるものがあります。ある程度の大きさのダイヤモンドが必要な単石ドレッサーよりも経済的なドレッサーです。
• 回転型ダイヤモンドドレッサー
  回転型のドレッサーのことです。回転体の外側にダイヤモンドが埋め込まれた形状をしています。装置の内側を研磨する場合や歯車を制度を挙げるために用いられます。

参考文献
https://www.allied-material.co.jp/products/diamond/knowledge/diamond-dresser.html
https://www.mitsui-kensaku.com/diamonddressers_role/

樹脂ケースとは

樹脂ケースとは、樹脂 (プラスチック) で作られたケースです。

材質はポリプロピレン、ポリスチレン、PET、アクリルなど様々で、容器のサイズや厚みも幅広く展開されています。材質や厚み、サイズによってケースの耐久性や重量が変わるので、用途に応じて適切なケースを選定します。

樹脂ケースは、プラスチック製なので他のケースに対して基本的に軽く、価格も安めです。そのため、家庭での衣装ボックスから工場の製品保管用のケース、実験室のサンプルボックスなど様々な用途に用いられます。

樹脂ケースの使用用途

1. 一般家庭

一般家庭向けには軽くて透明な樹脂ケースが衣装ボックスなどで使用されます。

2. 製造現場

製造現場では、製品の保管ケースや通い箱として厚くて丈夫な樹脂ケースが用いられます。

3. その他

用途に応じて、様々な樹脂ケースが販売されています。例えば、通信機器やブレーカを覆う防水、防塵の樹脂ボックスや薬品等が付着する可能性がある実験室用の耐薬品樹脂ケース、半導体やシリコン基板運搬用のケースなどが挙げられます。

樹脂ケースの特徴

プラスチックは基本的に帯電しやすいため、樹脂ケースは静電気が溜まりやすいです。静電気が溜まりやすく、電子機器や半導体など静電気に弱い製品の保管には向いていません。これらの製品を保管、運搬する場合は導電性のケースを用いることが望ましいです。

静電気によって大気中のホコリやちりがケースに付着する可能性があるため、これらの小さなゴミの混入を防ぐ場合はロック式の蓋がついたケースを使用すると良いです。

樹脂ケースの種類

1. ABS樹脂

ABS樹脂は、3つのモノマーで構成された共重合体であり、優れた特性を持っています。この樹脂は非常に耐衝撃性に富んでおり、ケース内のコンテンツを外部の衝撃から保護するのに非常に適しています。また、耐摩耗性が高いため、ケースが頻繁に使用される環境でも劣化しにくいのが特徴です。

ABS樹脂は耐候性がやや劣りますが、塗装やコーティングにより改善することも可能です。一般的に家庭用品から電子機器のケース、自動車部品まで幅広い製品に利用されています。

2. PC樹脂

PC樹脂は透明性に優れ、ガラスに匹敵する高い透明性と耐候性を持っています。この特性により、光学機器や照明製品、スマートフォンの保護ケース、タブレットのスクリーンプロテクターなどに広く用いられます。

PC樹脂は耐熱性が高く、耐薬品性もあるため、工業製品や自動車部品の耐久性が求められる部分にも利用される製品です。ただし、高品質のPC樹脂は比較的高価であるため、コストが重要な要素となる場合は他の樹脂との比較が行われることもあります。

3. PP樹脂

PP樹脂は軽量で、耐薬品性、耐熱性、電気絶縁性に優れています。これらの特性から、化学品の容器、電子部品の収納ケース、自動車内装パーツなどに幅広く利用されています。PP樹脂は比較的低コストで入手可能であり、加工性にも優れているため、大量生産に適した製品です。

リサイクル性が高く、環境にやさしい素材としても注目されています。ただし、高温環境での使用には適さない場合があるため、適切な用途を選ぶ必要があります。

4. PE樹脂

PE樹脂は柔軟性と耐久性に優れており、非常に軽量であるため、屋外用品やスポーツ用具、軍事用ケースなどに広く使用されます。耐寒性にも優れており、低温環境でも適切に機能した樹脂です。

PE樹脂は化学的に安定しており、薬品に対しても耐性があります。さらに、防水性が高いため、海外での輸送や悪天候下での使用にも適しています。ただし、一部のPE樹脂は紫外線に対して劣化しやすいため、長期間の屋外露出には注意が必要です。

樹脂ケースのその他情報

樹脂ケースの材質

樹脂ケースは、プラスチックで作られているため軽く、持ち運びやすさに優れています。容器のサイズや厚みも様々であり、幅広い用途に用いられます。樹脂ケースの材質はポリプロピレン、ポリスチレン、PET、アクリルなど様々です。

材質によって耐久性や耐荷重、耐候性が異なるため用途に応じて適切なものを選定する必要があります。樹脂ケースは有機溶媒への耐性が高くありません。薬品と接触する可能性がある場合、フッ素系樹脂など耐薬品性の高いケースが必要です。

参考文献
https://www.monotaro.com/
https://www.settsu.co.jp/catalogs/midsrcb/16

テレセントリックレンズとは

テレセントリックレンズとは、主光線と光軸が平行になるレンズのことです。このレンズを用いて撮影することで、画角がなく視差による誤差のない画像を取り込むことができます。凹凸や奥行きのある対象物でも一定の倍率で読み込むことが可能で、精密処理に適しています。また、立体感のない画像を作ることができるので画像の中心と端での歪みを生じさせず、微小な傷の検査やガラス面のような光を反射しやすい物体のごみ検出に利用されます。

テレセントリックレンズの使用用途

テレセントリックレンズは様々な用途で使用されます。例えば立体物の検査です。ピンなどの立体的な部品を通常のレンズで撮影すると、中心と端とで様子の違う形の画像になります。これは視差によって対象が歪められているからです。しかし、テレセントリックレンズを用いることで歪みがなく正確な画像を読み取ることができます。また、ごみや傷の検査でも使用されます。視差による見逃しを防ぐことができることはもちろん、ごみや傷を見つけやすいからです。テレセントリックレンズを用いることで光の反射率をコントラストの差として読み取ることが可能で、微細なごみや傷を発見できます。

テレセントリックレンズの原理

テレセントリックレンズは主光線と光軸が平行であることが特徴的ですが、レンズの使い方によって主に三種類に分けられます。

• 物体側テレセントリックレンズ
  物体側にレンズが置かれ、物体側のみ主光線が平行な構造をしています。対象物が前後しても大きさが変化せずに正確に測定することができます。比較的小型に設定することも可能なタイプになります。
• 像側テレセントリックレンズ
  像側にレンズが置かれ、像側のみ主光線が平行な構造をしています。対象物が前後すると像の大きさや寸法は変化してしまいます。しかし、像面で明るさが均一になることがメリットです。
• 両側テレセントリックレンズ
  レンズが二つ使われ、物体側でも像側でも主光線が平行な構造をしています。対象物が前後しても大きさが変化せずに正確に測定することが可能で、物体側テレセントリックレンズよりも精度が高いです。しかし、大型になってしまう点とコストが高くなってしまう点がデメリットです。

テレセントリックレンズのデメリット

テレセントリックレンズのデメリットは、レンズが大口径化する可能性が高いという点です。CCD/CMOS素子面に対して垂直に入射する光線のみを結像させますので、その系に適したレンズ径は素子寸法に依存します。

また、撮像対象が小さい場合は応じてレンズ径も小さくて済みますが、対象のサイズに相関してレンズ径は大きくならざるを得ません。そのため、スペース的な制約が大きい箇所にテレセントリックレンズを用いることは困難です。

また、両眼視差などを利用してカメラの剛体変換を行う系(たとえばVRやAR)には適していません。理由は奥行き情報が失われるからです。平行光のみを抽出しますので、奥にある物体も手前にある物体も同じ倍率で画像として取り込んでしまいます。

これによって、3次元剛体変換には適していません。メリットも使い方によればデメリットとなりえますので、注意が必要です。

テレセントリックレンズのキャリブレーション

ここで一点注意したいのは、テレセントリックレンズが理想的なレンズ、というわけではありません。

誤差がないと表現したのは、あくまで通常のレンズと比較して画角に起因する誤差が低減できるから理想に近い条件である、という意味です。たとえば、ディストーションに着目した場合、レンズにも依るので一概には言えませんが、±0.5％の光学ディストーションが生じるのが一般的です。

もちろん、通常レンズと比較してディストーションレベルが小さいことに変わりはありません。通常レンズだと±20％以上もざらに存在します。ディストーション一点に着目した場合の性能差は一目瞭然です。

繰り返しになりますが、テレセントリックレンズを用いるとディストーションがゼロになるわけではないことを念頭に置いてください。もちろん、±0.5％の誤差が性能に影響を与えないならディストーション補正は必要なく、その系にとっては理想的なレンズであることにほかなりません。

しかし、これが性能に影響を与える場合は、通常レンズと同様にソフトウェアもしくはハードウェアでのディストーション補正が必要となります。

参考文献
https://www.optart.co.jp/2017/02/10/telecentric-lens
https://www.edmundoptics.jp/knowledge-center/application-notes/imaging/advantages-of-telecentricity/ https://jp.mathworks.com/help/vision/ug/camera-calibration.html

MPUとは

MPU (英：Micro Processing Unit) とは、プログラムに従って数値演算処理や論理演算処理を行う半導体デバイスです。

マイクロプロセッサとも呼ばれ、コンピュータの中心的な役割を担います。コンピュータが生まれた頃の半導体技術では1チップ上に集積できるトランジスタ数は数千個でしたが、最近では10億個のトランジスタを集積できるようになっており、MPUの中に取り込まれる機能も増えることで機器の小型軽量化や低消費電力化に大きく貢献しています。

MPUの使用用途

MPUは全てのコンピュータに搭載されています。コンピュータはこのMPUを中心に、メモリ、SSD、HDDなどの記憶装置、キーボード、マウス、モニター、スピーカーなどの入出力装置から構成されます。

現在ではインターネット接続のためのインターフェースを標準で備え、更にグラフィックス処理用のGPU (英: Graphics Processing Unit) や、AI処理用のベクトルプロセッサを搭載することもあり、3DCGや各種の認識等にも用いられます。

MPUに似たデバイスとしてMCU (英: Micro Controll Unit) があります。MPUがコンピュータを中心とする汎用的な製品に搭載されるのに対し、MCUはAV機器を代表とする家電製品、産業用機器、自動車などに搭載され、機器の制御を行うという限定的な用途に用いられます。

近年ではスマートフォンに代表されるように限定的な用途の装置上でユーザプログラムを実行する製品も増え、MPUとMCUの境界は曖昧になってきています。

MPUの原理

MPUの中には中央処理装置CPU (英: Central Processing Unit) があり、メモリから読みだした命令とデータを処理します。また、メモリ管理ユニットを内蔵して、プログラムから見える論理アドレスとハードウェアから見える物理アドレスの変換を行い、更にキャッシュメモリを内蔵することでメモリアクセスを高速化し、プログラム処理時間を短縮しています。

MPU全体は内蔵されたクロックジェネレータで生成されるクロックで動きます。数GHzのクロックで動作するMPUもあり、この場合は1秒間に数十億回の計算が可能です。

MPUでの処理結果は、出力装置であるモニター、スピーカー、プリンタ等にも送られ、それぞれのデバイスの動作を制御します。

MPUの種類

MPUはアーキテクチャによりCISCとRISCの2種類に大別されます。アーキテクチャは設計思想を表し、具体的には命令セットを指します。

命令セットとはMPUが直接読み込む命令のセットで、0と1で表現されます。通常のプログラミングでは高級言語と呼ばれるプログラミング言語を使用しますが、OSのコンパイラによって0/1で表現される命令セットに変換され、MPUで実行されます。

1. CISC

CISC (英: Complex Instruction Set) は1つの命令が一連の複雑な処理を実行する方式で、できるだけ少ない命令回数で処理を済ませることで、マイコンのパフォーマンスアップを狙う演算方式と言えます。

中にはシンプルな処理を実行する命令もあり、その場合は命令のビット長を短くするため可変長命令セットとも呼ばれ、プログラムサイズのコンパクト化に繋がります。このため、あらかじめ決められたプログラムだけを内蔵ROMに書き込んで処理を実行する制御用途向けで多用されます。

2. RISC

RISC (英: Reduced Instruction Set) は1つの命令が簡単な処理しか行わないため、1つ1つの命令実行速度が高速になります。クロックの動作周波数を上げて命令実行を多数回行うことでマイコンのパフォーマンスアップにつなげる方式です。RISCでは命令のビット長は固定されており、固定長命令セットとも呼ばれ、コンピュータなどの汎用的な用途向けです。

なお、上記2つのタイプより見かける事は少ないですが、128ビット以上の命令長で，複数の命令を同時に高速実行するVLIW (英: Very Long Instruction Word) というタイプのMPUもあります。

MPUのその他情報

MPUの進化

MPUは半導体技術と一緒に進化してきました。世界で最初のMPUは日本人が作った4ビットのIntel4040です。10umのプロセスルールで製造されており、2,200個のトランジスタが集積され750KHzで動作しました。

最新のMPUは数nmのプロセスルールで製造され、数十億個のトランジスタが集積され数GHzで動作します。半導体技術は原子のサイズの壁に近づいていますが、これまで平面上に形成されていたトランジスタを縦方向にも形成する技術開発により進化を継続しようとしています。

一方、半導体で作られているMPUを光デバイスで実現しようとする動きや、更には量子プロセッサの実現に向けても研究開発が進められており、今後もMPUの進化が続くと考えられます。

参考文献
https://www.tel.co.jp/museum/exhibition/principle/microprocessor.html
https://www.intel.co.jp/content/www/jp/ja/innovation/mpuworks.html
https://ednjapan.com/edn/articles/1404/07/news001.html
http://mh.rgr.jp/memo/mp0102.htm
https://monoist.atmarkit.co.jp/mn/articles/2006/26/news067.html