月: 2021年1月

ドライバーICとは

ドライバーICとは、液晶ディスプレイやモーターなどを駆動・制御する回路を集積したICのことです。

こうした制御回路をディスクリート部品で設計しようとすると、制御回路とその周辺を含めた全体の回路設計が複雑になる上、過電流・過熱を引き起こしやすくなるという点が問題です。そこで同じ機能を持つ制御回路をドライバーICに集積化することにより、全体の回路設計の簡素化、回路全体の小型化、省電力化を実現することができます。

回路全体を省電力化することのメリットは、過電流・過熱のリスクを回避できることに加え、電池駆動の製品の使用可能時間を長くできるという点も挙げられます。また制御回路に費やせる面積が同程度だとすると、IC化したほうがより大規模かつ複雑な回路を実現できます。

とりわけ液晶ディスプレイ用のドライバーICは、電子デバイスの小型化 (個々の回路素子の微細化) や、ディスプレイの高精細化・省電力化などの高度な要求とともに進歩してきたといえるでしょう。

ドライバーICの使用用途

ドライバーICは制御回路として、家電製品、通信機器、輸送機器、産業用機器など幅広い分野で使用されています。

おもなドライバーICとその用途などを以下にまとめます。

1. LCDドライバー

 液晶ディスプレイ用のドライバーICはLCD ドライバーと呼ばれ、パソコンやスマートフォンなどのディスプレイ表示制御に使用されます (LCD: Liquid Crystal Display) 。液晶ディスプレイの高精細化、省スペース化、省電力化を実現するための技術の例として、ディスプレイの表示情報を記憶するメモリを搭載するといったデバイス全体の高機能化が挙げられます。

2. モータードライバー

モーター用ドライバーICは、家電製品、自動販売機、ロボットアームなどの製品のモーター制御に幅広く使用されます。PWM (Pulse Width Modulation: パルス幅変調) 制御による高効率化を実現しています。

3. LEDドライバ

LEDライト用のドライバーICは、車載LED、照明LED、LEDディスプレイなど、LEDを使用する製品の発光制御に使用されます。従来の製品に対し、消費電力を低減できることが大きなメリットです。PWM制御を用いることによりLED照明器具の色味を変えずに調光する機能を実現しています。

4. ゲートドライバ

ゲートドライバーICは、産業用ロボット、電動工具、電動バイク、冷却ファン、ドローンなどに使用されます。これらの製品に搭載されている制御用のマイコンとモーター制御などのためのパワーデバイスのインターフェイスとして用いられています。電圧を変換することが目的です。近年では制御用のマイコンとゲートドライバをワンチップに集積した製品も登場しています。スマートゲートドライバーと呼ばれ、回路全体の小型化や高機能化を実現しています。

小型化、省電力化、高効率化などの技術は、電気機器開発全体の大きな課題として意識されています。上述のようにドライバーICについても、それぞれの固有の設計課題に対して、さまざまなソリューションが施されてきました。

ドライバーICの原理

ドライバーICを使用せずにディスクリート部品で制御回路を設計すること自体は可能な場合もあります。しかし冒頭で述べたような問題点が原因で全体の設計の効率悪化につながるおそれがあります。

例えばモータードライバーを使用しない場合はMOS-FETを4つ使用するため、回路構成はより複雑になります。一方、モータードライバーICは制御用MOS-FETを内蔵しているため、モーターや制御回路を含めた全体の回路構成の簡素化を実現することが可能です。これによってさらにスマートな設計が実現できます。

液晶ディスプレイにはマトリックス状に配線された信号線と走査線があります。そして両線の交差部に画素が存在し、この画素部に印加する電圧値を細かく調整することによって色分けをします。信号線・走査線ともに制御回路を必要としますが、ディスクリート部品で設計した場合は膨大なスペースが必要なため現実的でなく、液晶ディスプレイの高精細化に伴う制御回路の複雑化、大規模化の要求に対応できません。

よって実際の製品では、LCDドライバーLSI (ドライバーICの発展型) が制御回路として使用されています。

 

参考文献
https://www.cqpub.co.jp/toragi/TRBN/trsample/2004/tr0402/0402sp3.pdf
https://www.analog.com/jp/analog-dialogue/articles/isolated-gate-drivers-what-why-and-how.html
https://xtech.nikkei.com/dm/article/WORD/20060818/120225/
https://www.jstage.jst.go.jp/article/oubutsu1932/68/7/68_7_821/_pdf

水分計とは

水分計とは物質に含まれる水分量を測定する機器のことです。

気体・液体・固体いずれの状態に対しても、それぞれ測定可能な装置があります。水分計の種類としては乾燥法、カール・フィッシャー法、赤外線吸収法、誘電率法などが挙げられ、研究室で使われるものとしては乾燥法、もしくはカール・フィッシャー法の水分計が代表的です。

水分計は用途によっても分類されており、食品や土壌、コンクリートなどの水分測定で用いられています。食品中の水分量の測定はISOやJASなどの公定法で測定手法が定められているものもあり、水分計の中には規格に対応している装置もあります。

水分計の使用用途

物質中の水分を測定する業界は多岐にわたっており、食品から工業製品、木材など様々な測定対象に対して水分計は使われています。特に食品は形状や水分量、管理値などが製品によって異なるため、用いる水分計と測定手順も製品に合わせて都度最適化しなければなりません。

米や小麦などの食品業界では、天秤と乾燥機も備えられた乾燥法による水分計が使われています。一方、味噌や油などの食品業界や有機溶媒に溶解する素材を扱う材料メーカーなどで使用される水分計はカール・フィッシャー法が一般的です。

その他、土壌の水分を測定するテンシオメーター法による水分計、コンクリートの水分量を測定する高周波容量式水分計なども使われています。

水分計の原理

水分計は手法によって測定法が大きく異なり、質量変化から水分量を見積もる乾燥法、水と定量的に化学反応を起こすことで水分量を求めるカール・フィッシャー法、サンプルの静電容量の変化から求めるキャパシタンス法などが挙げられます。

1. 乾燥法

図1. 乾燥法の原理

乾燥法は非常に単純な手法で、乾燥前のサンプルの質量を測った後に100℃前後まで加熱した恒温槽に3時間程度放置させて水分を蒸発させたあとの質量を測定し、差分から水分量を求める方法です。

乾燥機と精密天秤が組み合わされた水分計も販売されており、温度と時間を管理しながら測定することができます。乾燥法は穀物などの食品における公定試験法として定められていることが多いです。

2. カール・フィッシャー法

図2. カール・フィッシャー法の反応式

カール・フィッシャー法の水分計ではメタノールなど炭素数が少ないアルコールとピリジンなどの有機塩基の存在下で二酸化硫黄、ヨウ素と定量的に反応した水の量を求めます。

水分の定量は陽極でヨウ化物イオンから生成したヨウ素の消費量から求める電量滴定法が用いられることが多いです。なお、アスコルビン酸などの還元性を示す化合物は別の化学反応によってヨウ素を消費してしまうためカール・フィッシャー法による水分測定を行うことができません。

3. テンシオメーター

図3. テンシオメーターの仕組み

テンシオメーターは土壌の水分を測定する手法の一つです。

多孔性の素焼きカップをパイプに接着させて中に水を充填させ、カップを土壌に挿した状態で圧力変化を測定して、水分がどれだけ土壌へ染み出したか測定する方法です。なお、テンシオメーターは乾燥した土壌では隙間が生じやすいため高精度な測定を行うことができません。

4. キャパシタンス法

土壌やコンクリートなど、比誘電率が水に対して十分小さい物質の中に含まれる水を測定する際に用いる方法です。

2つの電極の間にサンプルを挟み、電圧をかけることで静電容量を測定し、変化量から水分量を求めます。以前は比較的精度が悪いという欠点がありましたが、最近は精度が向上しており、測定も容易であるため施工現場などで用いられることが多いです。

水分計のその他情報

水分計使用時の注意点

水分は大気やサンプル以外の物質にも含まれているため、水分計を使用する際には測定環境にも注意が必要です。特に微量の水分を測定する際は実験室の湿度、サンプルが大気と接触する時間が変化すると測定値が変化する可能性があります。

また、カール・フィッシャー法では配管の継手などの隙間から水分が混入しないように継手を確実に締める必要があるほか、測定時に流している窒素などの不活性ガスに含まれる水分もシリカゲルなどの乾燥剤で予め除去しなければなりません。

参考文献
https://www.naro.affrc.go.jp/org/nkk/m/93/06-01.pdf
https://www.aichi-inst.jp/other/up_docs/no194_02.pdf
https://www.jstage.jst.go.jp/article/structcivil/59A/0/59A_1112/_pdf

デジタル傾斜計とは

デジタル傾斜計 (英: digital inclinometer) とは、傾斜や角度を測定する測定器です。

測定値の表示には、デジタル液晶表示を採用しています。また、アナログとは異なり、任意の位置を基準として設定し、基準に対する角度測定も行えます。研究用や産業用に要求される高い測定精度・広い測定範囲に対応可能です。

そのため、配管工事や排水工事、鉄骨建造物の建設工事、装置の据え付け、医療機器などの作業で使用されます。角度の測定方法には主に2種類があり、MEMSの技術を活用したものと電解液の傾きを活用したものです。

デジタル傾斜計の使用用途

1. 切削・建設現場

デジタル傾斜計は、切削現場でドリルの入射角度の測定に使用されます。狙いの角度からずれてしまうと切削方向が変わるため、無駄な作業や危険に繋がります。

また、建設現場ではクレーンの角度測定に有用です。角度を測定することにより、危険予知が可能です。鉄骨や配管などの水平・垂直が簡単に測定できます。

2. 太陽光電池パネル

太陽電池パネルの太陽追尾のために使用されています。十分な充電を得ることを目的に測定物へ直接取り付けます。

3. その他

精密機械や計測器、分電盤などの据え付け時の水平・垂直出しも用途の1つです。ロボットなどの自動機器のアーム角度測定に使用されます。

さらに、デジタル傾斜計は、医療業界でも活用されており、CT装置・X線装置では測定回転体の角度を正確に求めるために使用されます。患者の横たわるベッドの位置決めは、人体の病巣の位置を知る精度に繋がります。

デジタル傾斜計の原理

1. MEMS方式

MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) の略称で、微小な電気機械システム) の技術を活用した傾斜センサは、完全に包囲されたチャンバーの中にアレー状に電極を配置します。2極のうち1極は固定され 、もう片方の1極はスプリングバネとの接続により、自由に可動可能です。

計測基準は、傾斜センサが水平時の静電容量測値とし、傾斜センサが傾くと自由端の電極が固定端の電極に対して、その位置が変動することで、同時に静電容量も変動前後で差が生じます。その時の静電容量の差を角度として換算しています。

2. 電解液方式

電解液技術を活用した傾斜センサは、電極が測定軸と平行にチャンバーの底面に2対取り付けられており、電解液で満たされています。電圧が2極間に印加されると、電流が形成するのは分散場です。その結果、チャンバーが傾き、液面が変化するため、分散場も変化します。

電解液の伝導率は一定で、抵抗値の変化は液面との関係に依存します。また、電解液の他に動く部品がないため損耗が少なく、耐衝撃性に優れています。測定に用いられる電極は電解液に浸っており、電極が腐食することはありません。

デジタル傾斜計の特徴

1. V字カット＆マグネット内蔵

デジタル傾斜計の測定面は、多くはパイプの上でも安定性に優れたV字カットになっています。また、底面などはマグネット内臓で、鋼管工事、鉄骨工事、プラント工事等が効率的になります。

2. 高精度

高い分解能と精度を2軸同時にデジタル表示が可能です。正確な平準化、アラインメント、表面プロファイリング及び振動測定のための包括的なソリューションができます。精度は、多くは±0.03～0.2°程度、分解能は、0.01～0.1°程度です。そして、1度に1つの軸の測定値を読み取るための試行錯誤を解消し、時間の節約と質の高いプロの仕事が可能です。

3. 比較表示

任意の角度を基準0°とし、他の角度との比較表示が可能です。例えば、30°の位置を比較モードで基準0°にした場合、通常モードで50°の位置が20°と表示されます。

4. 防塵・防水性能

ぬれた手や、現場で埃の多い場所でも安心して使用できます。防塵・防水性能は、多くはIEC (国際電気標準会議) が定めた規格IP54相当です。

参考文献
http://www.pacico.co.jp/wordpress/wp-content/uploads/pacico_cat12p_201609_dic121.pdf
https://www.taylor-hobson.jp/products/alignment-level/electronic-levels-and-clinometers/digital-inclinometer
https://www.kmecs.com/technical_info/download.php?id=303

スプリングコレットとは

スプリングコレットとは、旋盤のような工作機械において、加工するワークや工具を固定するための部品の1つです。

スプリングコレットは通常、コレットアダプタとセットで使用します。コレットアダプタは、スピンドルや円テーブルに取り付けられた部品のことです。

スプリングコレットは、スリ割りを多くすることでコレットが均一に締まり、工具を高精度にチャッキングできます。仕上げ面や工具寿命が格段に向上するのが特徴です。

また、工具を使用せずワークを容易に着脱できるのも特徴と言えます。コロレットスプリングが固定できるワークやツールは、丸形状だけでなく、角形状のものもあります。

スプリングコレットの使用用途

スプリングコレットはコレットアダプタとともに、加工するワークもしくは切削工具を固定するために、搬送機や工作機械に組み込まれて使用されています。主に鉄鋼材料のワークをドリルで、精度よく切削することが目的です。

スプリングコレットでは把持方法・把握力・サイズなど対象ワークにより、多種多様な形状が使い分けられています。使用例としては、ミーリングマシン・マシニングセンタ・NC旋盤・ボール盤・ツールグラインダーなどの工作機械が挙げられます。

スプリングコレットの原理

スプリングコレットは、コレットアダプタにねじ込まれると、スプリングコレットの外側にあるテーパ形状によってワークや工具をつかむ口径部分の穴が小さくなることによって、対象物を掴みます。スプリングコレットと同様に、工作機械でワークを固定するものに、スクロールチャックがあります。

スクロールチャックでは3つ、あるいは4つの爪でワークを掴むのに対し、スプリングコレットが使われるコレットチャックは、コレットの分割数が多いことによって、ワークを包み込むように把握できるのが特徴です。コレットの爪が多いことによって1点にかかる圧力を減らし分散させ、ワークの把握部分全体を傷付けずに強力に固定することが可能になります。なお、コレットの分割数は、一般的に6分割から12分割です。

スプリングコレットのその他情報

1. スプリングコレットの形状

スプリングコレットにはさまざまなタイプがあります。代表的な形状は、静止型と引き型の2つです。

静止型
静止型はS型とも呼ばれます。対象物を把握する際に、スプリングコレット自体の位置は変わらず静止しています。よって特に軸方向の位置決め精度が高いのが特徴です。

引き型
引き型はD形とも呼ばれます。引き型スプリングコレットは対象物を把握する際に、コレット自身がねじによって引かれるよう軸方向に移動しながら対象物を把握します。

テーパーが固定力を発生させるとともに、スプリングコレット自体をセンタリングするため、振れ精度がよいのが特徴です。また、繰り返し精度、把握力の面でも優れています。

2. スプリングコレットの材質

スプリングコレットは、主に鉄鋼材料、超硬合金、サーメットで作られています。鉄鋼材料は安価でありながら高い固定力も得られます。超硬合金は耐摩耗性に優れているので、長期間使い続けることが可能です。

サーメットは耐熱性が高く、特にステンレス系材料に対して使っても、焼きつきを起こしません。

3. スプリングコレットの使い方

スプリングコレットを円テーブルで使用する場合の手順は、円テーブルにコレットアダプタを取り付け、スプリングコレットをコレットアダプタへ挿入し、コレットアダプタのコレットキャップを手で締めます。その後、ワークをスプリングコレットの内径へ挿入し、コレットキャップを専用のレバーで回すとワークがクランプされ、加工準備完了です。

スプリングコレットをコレットアダプタへ取り付けるときは、スプリングコレットをすぼめて押し込み、取り外すときはスプリングコレットをすぼめて傾けます。

参考文献
https://www.yukiwa.co.jp/products/sc/about_sc.php
http://www.mst-corp.co.jp/mc_tool/colletholder/
https://www.monotaro.com/g/00031051/
https://www.yukiwa.co.jp/products/cnc/spa_05.php

メスピペットとは

メスピペットはガラス製体積計の一種です。側面に複数の目盛りが刻まれており、様々な容量の液体を採取、滴下することができます。メスピペットは全量に応じた許容誤差がJIS規格で定められており、許容誤差の大きさによってクラスA、クラスBの2種類に分けられています。

なお、メスピペットの精度はホールピペットに比べると劣るため、精確な体積の液体を採取、滴下したい場合はホールピペットを用います。一方で、厳密な精度が求められていない実験において、採取、滴下量を任意に変えたい場合にはメスピペットが便利です。

メスピペットの使用用途

メスピペットは理化学実験で使用される器具で、液体の体積を測る体積計の一種です。ホールピペットに比べると精度は劣りますが、メスピペットは容量を示す目盛りが側面に細かく刻まれているため、様々な容量の液体を採取、滴下する際に便利な器具です。

上記の特徴から、メスピペットは溶液調製、採取時に許容される誤差がある程度大きい場合、試料に加える溶液量を任意に変えて作業したい場合に用いられています。一方、濃度測定用の標準液調製など、精確に溶液を量り取る必要がある場合はメスピペットではなく、ホールピペットが用いられます。

メスピペットのその他情報

1. メスピペットの精度

メスピペットなどのガラス体積計の許容誤差はJIS規格で定められています(JIS R3505 ガラス製体積計)。メスピペットはJIS規格で「クラスA」、「クラスB」という二つのクラスに分類されており、クラスAのほうが許容される体積誤差が小さい、すなわち高い精度を要求されています。

図1. メスピペットの精度

クラスA、クラスBともに全量に応じた許容誤差が定められており、全量が大きいほど誤差の相対値は小さくなります。クラスAの許容誤差は最大でも全量の±0.5%、クラスBでは±1.0%です。ただし、この許容誤差は20℃の水を測定したときの体積であるため、実際の誤差は実験室の気温や採取する溶媒によって更に大きくなります。

2. メスピペットとホールピペット、駒込ピペットの違い

実験作業において液体を採取する際にはメスピペット以外にもホールピペット、駒込ピペットを使うこともあります。これらのピペットの大きな違いは精度です。

駒込ピペットは上記3種の中では最も精度が低いですが、一定量の液体を簡単に素早く採取できます。メスピペットはホールピペットよりは精度が低めですが、駒込ピペットに比べると十分精度が高く、側面に細かく目盛りが書かれているため、ある程度の精度で採取量を任意に変えて実験したいときに便利です。ホールピペットは最も精度が高く、精確に液量を測る必要がある場合に用いられます。

スネークポンプとは

スネークポンプとは、ポンプの管内を、蛇のようならせん状の特徴的な軸 (ローター) が回転することで送液するポンプです。

別名として、一軸偏心ネジポンプがあります。プランジャーポンプなど、他のポンプでは排出が難しい場合 (粘性が高い材料や固形物などが含まれている材料などを送液する場合) に、代替のポンプ機構として使用されるポンプです。

スネークポンプの使用用途

スネークポンプは、内部で強い推進力を生み出すので、高粘度・高濃度の素材や固体が混ざった流体を排出・送液する際に使用します。具体的には、スラリー (泥漿、液体中に鉱物や汚泥などが含まれている混合物で高粘性) や加工された食品 (魚肉、ひき肉など) など通常のポンプでは移送できないものや繊維などを含んだ液体、化粧品製造業などです。

さらに自動車産業では、潤滑剤や研磨材、シリコーン樹脂などの粘性の高い液体や混合物などを送液する場合にも、スネークポンプを使用します。

スネークポンプの原理

スネークポンプは、容積形ポンプの中の回転式ポンプに分類されるポンプで、雄ねじに相当する金属製のローターと、雌ねじに相当する弾性材質製のステーターから構成されています。ローターはねじのようにねじりまがった構造となっており、これがステーターの中で回転することにより、無脈動、定量で液体などを送液することが可能です。

ローターをステーターに装着すると、両者の間の接線によって密閉されたらせん状の空間ができます。ローターを回転させるとステーター内を回転しながら往復運動し、空間容積に充満された液体はピストン運動により吸込側から吐出側に移送されます。

吐出量は回転数により変化するので、回転数を変更するだけで簡単に吐出量を変更することが可能です。また、ローターとステーターの長さを変えることで吐出圧力が変化するので、高圧で吐出する必要がある場合は、長さによる制約がなければ、長いローター、ステーターを使用することで実現できます。

スネークポンプの選び方

スネークポンプを選定する際は、使用する用途に応じて選択する必要があります。確認するべきポイントは、以下の通りです。

1. 吐出量

吐出量はローター形状、ローター径により変わります。またローター回転数によっても変えることができますが、常に高回転で運転すると摩耗による劣化や、液体の粘度による制約を受けるため、使用吐出量に応じた機種の選定が必要です。

2. 液性状

吐出量に影響するローター回転数に許容される値は、移送する液体の性状 (粘度、摩耗性) に大きく関係します。粘度は高くなるほど、許容回転速度が小さくなります。

液体しか含まない単相流体は摩耗性が低いため高回転で使用できますが、硬度の高い固体粒子などを含む二相、混相流体の場合は使用できる回転数が小さくなります。

3. 液体の種類

ステーターの部分は弾性材料が使用されますが、これらは各種ゴムおよび樹脂製の材料が使われています。送液する流体に含まれる物質に対する耐性に応じて選定する必要があります。

選択を間違えるとステーターが破損、溶解するといった致命的な不具合が発生するため重要な項目です。

4. 吐出圧力

吐出圧力はローター・ステーターの長さ、すなわち段数 (らせんの数) に比例します。高圧で吐出したい場合は、装置の長さを長くする必要があるため、スペース面での制約を受けやすくなります。

スネークポンプのその他情報

スネークポンプの欠点

スネークポンプの大きな欠点は、ローターとステーターが常に接触しているので摩耗しやすいことです。そのため、誤ってドライ運転を実施すると、簡単にローターが損傷してしまうことがあります。

特にローターが損傷して剥がれてしまった欠片などが、送液する液体などと一緒に排出されると、食品業界では異物混入で大きな問題につながってしまう可能性が高いです。

参考文献
http://www.mohno-pump.co.jp/about/construction.html
http://www.hohsen.co.jp/jp/products/detail.php?id=376

シートパレットとは

シートパレットとは、特殊クラフト紙や合成樹脂製の薄いシート状パレットのことです。

従来のパレットの厚みは一般的に150mm程度ありますが、シートパレットの厚みは一般的に1～5mmのため、段積みできる量が多いのが特徴です。食品・工業製品などの分野で段ボール箱などの輸送や保管に使用されます。

シートパレットでの荷役には、専用リフト (プッシュプルアタッチメント付きリフト) を使用します。

シートパレットの使用用途

シートパレットは幅広い分野・荷姿に利用されます。具体的な使用用途は以下の通りです。

• 化学品などを保管するフレキシブルコンテナ
• レジンバック
• 冷凍食品や一般食品などを保管するカートンボックス
• 米などを保管する紙袋
• 青果などを保管するブラコン
• 家電等工業製品の段ボール箱

従来のパレットと比べて薄いため、積み上げ高さに対してパレットの厚みによる無駄が少ないのが特徴です。また、軽量であることから、シートパレット単体を手で運べるため、作業効率が改善されます。

シートパレットの原理

シートパレットの場合、フォークリフトではなく、専用リフトを使用します。一般的に350mm～450mm幅のプラテンという板状の積載台と、シートパレット端のタブを掴むグリッパを備えたリフトです。油圧で前後動するフェースプレートからなるプッシュプルアタッチメントを使ってシートパレットを積載します。

薄いシート1枚であるため、非常に軽量です。輸送負荷の軽減によりCO2の排出を減らし、環境保全にも寄与します。その他、樹脂製の場合はPP製が多く、湿気や薬品に強い点も特徴です。燻蒸処理が不要なため、積み荷に臭いがつきません。また、PP製は雑菌が繁殖せず衛生的です。

シートパレットのその他情報

1. シートパレット用アタッチメント

シートパレットを運ぶ際は、プッシュプルというアタッチメントをフォークリフトに取り付けます。プッシュプルを取り付けると、シートパレットを「つかむ」「引き寄せる」「離す」「押し出す」という動作が可能です。

まず、シートパレット端のタブをグリッパーでつかみ、シートパレットごと荷物をプラテン上に引き寄せます。その時に、フォークリフトを前進させて荷物の移動を最小にします。プラテンとは、プッシュプルについている大きな鉄板です。

荷物をシートパレットごと降ろす時は、アタッチメントを前方に傾けてプラテンの先端を床面に軽く接触させます。荷物をフェースプレートで押し出しながらフォークリフトを後退させることで、荷物を目標地点に置くことができます。

2. シートパレットのデメリット

シートパレットのデメリットは、材料が紙の場合は水濡れに弱い点です。また、シートパレットの荷役にはプッシュプルを装着したリフトを使用する必要があり、通常パレットを同時に使えない点もデメリットとして挙げられます。

その他、荷物を載せたシートパレットを荷役するにはコツが必要です。現在は、シートパレット取扱い技能習得支援を請け負う企業も出現しています。

参考文献
https://www.sanko-kk.co.jp/products/pallet/sheet/
http://www.an.jx-group.co.jp/products/sheet/general.html
https://www.eneos.co.jp/newsrelease/noc/2007/pdf/20071005_01_01_0940197.pdf
https://www.buturyu-palette.com/archives/items/sheetpalette115135
https://p-c-s.co.jp/blog/rental-180903
https://www.tmc.eneos.co.jp/products/sheet/attachment.html

ホットメルトとは

ホットメルトは接着方法の一種です。室温では固体状態の樹脂を加熱により液化した状態で用いて、冷却して再度固化することにより接着する方法をホットメルトと言います。

ホットメルトは樹脂に揮発溶剤を使用していないため、「引火性が無い」、「環境にも優しい」などが特徴です。その上、「迅速な接着が可能であるため作業効率が高い」、「適用できる材料幅が広い」、「室温保管が可能である」、「接着時の仕上げが綺麗である」などのメリットを有します。

ホットメルトの使用用途

ホットメルトは、適応材料が広い、迅速な接着が可能、安全性が高いなどの特性より様々な場面で使用されています。 主な用途としては、包装、電子部品、建築、家具、ホビー・小物類、自動車、食品などが挙げられます。

包装では、ダンボールの接着に用いられることが多く、製造業の包装ライン上の封緘機等で使用されています。 ホビー・小物類では、家庭規模でもグルーガンの接着剤として使用されています。 食品においては、その安全性故に食品包装の中で使用される乾燥剤の接着に使用されています。

ホットメルトの特徴

ホットメルトの最大の特徴は、接着速度が秒単位と、とても迅速なことです。一般の接着剤は、接着剤中の溶剤や水が揮発したり、化学反応を起こして固化したりすることで接着します。それに対して、ホットメルトはホットメルト接着剤の「加熱溶融−冷却固化」のサイクルによって接着します。

このとき、ホットメルト接着剤の冷却固化の速度が一般の接着剤の化学反応よりも速く、ホットメルトでは一般の接着剤と比べて迅速な接着が可能です。

ホットメルトの種類

ホットメルトの種類は、ベース樹脂の接着性によって大きく2種類に分かれます。

1. 配合系ホットメルト

ベース樹脂が接着性を有しない配合系ホットメルトには、ポリオレフィン系、合成ゴム系、EVAなどがあります。配合系ホットメルトの構成成分は、ベース樹脂、粘着付与剤、ワックスなどのほか、必要に応じて可塑剤、フィラー、酸化防止剤などの安定剤が含まれます。

2. 接着ポリマー系ホットメルト

ベース樹脂が接着性を有する接着ポリマー系ホットメルトにおいては、ポリエステル系、ポリアミド系、ウレタン系などが代表的です。

ホットメルトに類似した熱溶融型の接着剤としては、にかわが挙げられます。にかわとは、ゼラチンを主成分とする接着剤です。主に食品や医薬品に用いられる純度の高いものをゼラチン、工芸品や日本画の画材などに用いられる純度の低いものをにかわといいます。熱することでゾル化し、冷やすことでゲルとなって固定化する性質をもっています。

ホットメルトのその他情報

最後にホットメルトの特徴の基本的なメリットとデメリットをまとめます。メリットとデメリットは以下の通りです。

ホットメルトのメリット

• 短時間で接着可能
• 接着する材料として各種に適用可能
• 無溶剤なので安全性が高い
• 再加熱により溶融再利用可能
• 容易に保存や保管ができる/li>
• 接着工程を容易に自動化可能

ホットメルトのデメリット

• 接着の耐熱性に限界がある。
• 一般的な硬化型接着剤と比べ接着強度が低くなる。
• 過熱溶融を行うため耐熱性の低い材料には不向き。
• 気温によって接着性が変動する。
• 使用に専用のアプリケーターが必要。

参考文献
https://www.jstage.jst.go.jp/article/adhesion/42/11/42_11-5/_pdf/-char/ja
https://www.jaia.gr.jp/statistics/
https://www.jstage.jst.go.jp/article/adhesion/42/11/42_11-5/_pdf/-char/ja

サンプルカッターとは

サンプルカッターとは、様々な素材を指定した形状にカットできるマルチカッティングマシンのことです。

製品を作る際に、まず試作段階で形状を作成する必要がありますが、量産が決まっていない場合や検討品の作製には、型を作ることなく柔軟に形状を変更できるサンプルカッターが用いられます。

各種素材の精密なカットが可能なため、テキスタイル業界では布地をカットするために使用され、建築業界では断熱材などのカットに、食品業界では菓子やパンなどの形状作成に使用されます。また、3Dプリンターなどのデジタル工作機械とも組み合わせて使用されることがあります。試作段階で立体物を作成でき、効率的かつ正確な試作品の製作が可能です。

サンプルカッターの最大のメリットは、型を作らずに試作品の形状を柔軟に変更できる点です。試作段階で何度も形状を変更しなければならない場合や、量産数が少ない場合には、コストと時間の節約が可能です。加えて、精度の高いカットが可能なため、試作品の形状を正確に再現できます。

試作品の形状を素早く、正確に作成でき、柔軟性とコストの面で優れた工具であるといえます。各業界で生産性の向上や研究開発のスピードアップに寄与しています。

サンプルカッターの使用用途

サンプルカッターは様々な素材を指定した形状にカットできるマルチカッティングマシンであり、量産が決まっていない試作段階のものや、一つしか作らないもの、型では再現できない精度が求められるもの、検討のため形状の確認が必要なものの作製に使用されます。

段ボール、紙、発泡素材など、あらゆる素材を加工できるため、段ボール・紙器業界、化成品業界、重梱包業界、建築設備関係、浴室・住宅設備・リフォーム関係、サイン・ディスプレイ業界などで使用されています。

例えば、段ボール業界では、箱の形状が多くあることから、サンプルカッターを用いて用途に合わせた箱の作成が可能です。化成品業界では、プラスチックや樹脂などの素材をカットして試作品を作成します。また、建築設備関係では家具やインテリアなどの部品を作る際に使用されます。

素材を精度よくカットできるため、サイン・ディスプレイ業界では精度の高い文字やロゴを作成するために使用され、使用用途は多種多様です。

サンプルカッターの原理

サンプルカッターに使用される超音波カッターは、物体の固有周波数と同期した外力を与えることで共振現象を利用して切断することで成り立ちます。

超音波カッターは、発振器と振動子から構成されています。振動子には圧電素子が付いており、発振器から圧電素子に与えられる交流電圧によって、刃を共振させるため、超音波カッターは刃物を長手方向に高速振動させることで、通常のカッターでは切断しづらい素材でも抵抗なく簡単に切断が可能です。

超音波カッターは、切り粉や煙、騒音、汚水をほぼ排出しないため、環境にも配慮したカッティングマシンとして注目されています。また、サンプルカッターは、試作段階の製品を形状切断するために利用されることが多く、量産が決まっていないものや型では再現できない精度が求められるもの、一つしか作らないもの、検討のため形状の確認が必要なものの作製にも適しています。

サンプルカッターの種類

サンプルカッターには、主に超音波カッターとレーザーカッターの2種類があります。

1. 超音波カッター

超音波カッターは超音波を利用して素材を切断します。発振器と振動子から構成されており、圧電素子を用いて振動子を共振させることで切断します。従来のカッターよりも抵抗のない容易な切断が可能で、切り粉や煙、騒音、汚水をほぼ排出しないため環境にも配慮が可能です。

2. レーザーカッター

レーザーカッターはレーザーを利用して素材を切断します。高精度で迅速に素材を切断できるため、プラスチックや布、木材、金属などさまざまな素材に利用されます。レーザー光線が照射されると、素材が蒸発し、切断面が非常にきれいに仕上がります。また、非常に高い安全性を持ち、遠隔操作が可能なため、無人化生産にも対応可能です。

参考文献
https://www.sonotec.com/column/principle.html
https://acs-1980.com/products/

サイクロンセパレータとは

サイクロンセパレータとは、流体中に混ざり合った粒子を分離する装置です。

流体中に存在する微粒子の密度と流体自体の密度との差を利用し、それぞれに生じる遠心力の差から流体中の微粒子を分離します。固形物や砂などが混ざった液を移送するポンプは、シール部分に固体が入らない細工をしなければならず高価です。

検知装置などが必要となる場合もあります。それらの課題は、サイクロンセパレータを利用することで解決できます。

サイクロンセパレータの使用用途

サイクロンセパレータは、産業においてさまざまな箇所で使用されます。以下はサイクロンセパレータ使用の一例です。

• 排ガスから生じた汚染物質の除去
• 研磨後の廃液に混ざった研磨粉の回収
• 微粒子の分級・分離
• 工場排水・排水処理槽などからの化合物除去
• 食品・薬品・化学工業の製造プロセスに生成された結晶・原材料の回収
• 超音波洗浄液・高圧洗浄機の循環洗浄液からの異物除去
• ブラストやウォータージェットの砥粒回収
• サンプリング液からの固形物除去

正確な粒子分離の前処理として、産業界で広く使用されています。

サイクロンセパレータの原理

サイクロンセパレータは、一般的には円錐形状です。微粒子ごみが混ざり合った液をポンプ吐出口からサイクロンセパレータへ流し込み、螺旋流を発生させます。

流体中の微粒子密度と流体自体の密度に差があるため、螺旋流による遠心力にも違いが生じます。この違いを利用したのがサイクロンセパレータです。油水分・固形物はハウジング内壁に叩きつけられ、そのまま内壁に沿って落下します。

清浄になった液はサイクロンセパレータの上方から吐出します。固形物は下方へ落下し、ポンプの吸込側へ送られ循環されます。

このように、サイクロンセパレータは微粒が混ざり合った液に利用されるのが一般的です。ただし、微粒子ごみを多く含まない液の場合でも、微粒子が混入しないように安全対策として使用される場合があります。

サイクロンセパレータのその他情報

1. サイクロンセパレータの長所と短所

サイクロンセパレータは、液体または気体の流体中異物を分離する装置であり、それ自体は動力を持ちません。そのため、すでに循環する系内に設置可能であり、低コストな点がサイクロンセパレータの長所です。また、本体は構造物のためメンテナンスフリーであることも長所として挙げられます。

ただし、流体の流れに乗ってしまうため微細粒子は分離できません。圧力損失が大きく、流体スピード維持のために大きなエネルギーが必要な点は短所と言えます。

2. サイクロンセパレータの設計

分離する固体の密度や必要とされる分離率に応じて、サイクロンセパレータを設計します。分離機の中では、比較的大流量の場合にサイクロンセパレータを用います。

また、サイクロンセパレータの能力は吐出装置であるポンプ能力やブロア能力の影響を大きく受けます。メンテナンスの手間が少ないダスト集塵設備として幅広く採用されますが、重要なのはブロア圧力です。

風量風速が半減してしまうと集塵能力は大幅に低下してしまうため、サイクロンセパレータの設計はブロアやポンプの圧力が律速です。

3. バグフィルタとサイクロンセパレータ

粉体製品の製造工程では、製品の分級や回収でサイクロンセパレータを複数段で使用することがあります。更に後段にバグフィルタを組み合わせる場合もあります。

また、焼却炉でもどちらか単独の設備では規制値を守れない場合は、組み合わせて設計されることもあります。これはサイクロンセパレータの欠点の一つである、微細粒子が集塵できないことを補うための処置です。

ただし、バグフィルタの欠点として定期的なろ布洗浄または取替が必要な点が挙げられます。そこでサイクロンセパレータと組み合わせることにより、バグフィルタへの負担を軽減してろ布の交換間隔を延長できます。交換作業費を削減し、交換ろ布の廃棄費用などのランニングコストを抑えることが可能です。

また、ろ布交換の際はバグフィルタへのガス流通を停止しなければなりません。したがって、ろ布交換間隔が延長することで連続運転期間を延長できるため生産性の向上も見込まれます。

参考文献
https://www.nikuni.co.jp/equip/coolant/vdf.html
https://www.rccm.co.jp/development/fluid/lapple_dpmdiscrete_phase_model.html
https://www.monotaro.com/s/pages/readingseries/pumpjissen_0214/
https://www.fukuhara-net.co.jp/product_af_cyclone.html
https://www.rccm.co.jp/development/fluid/lapple_dpmdiscrete_phase_model.html
https://www.kochi-tech.ac.jp/english/admission/img/5fff9db770d7adc90c75d3c3f6a0952a_2.pdf
https://www.jstage.jst.go.jp/article/kakoronbunshu1953/17/9/17_9_357/_pdf