月: 2024年7月

監修:シンテック株式会社

レールシステムとは

レールシステムとは従来からある電動クレーンを簡易的に人が引っ張って動作させることができるシステムです。

天吊りすることにより、X・Y方向へ自在に移動させることができます。電動チェーンブロック、エアーホイスト、電動バランサー、エアーバランサーなどの昇降装置と組み合わせて三次元的な動きが可能になります。

レールの素材はスチールとアルミ製があり、耐荷重や操作荷重を考慮しながら選定します。比較的軽い重量のものや1t程度の重量物もスムーズに移動できます。操作荷重は持ち上げるものの重さの1％〜1.5％と言われており、運搬作業を効率的かつ安価に行うことが可能です。

レールシステムの使用用途

レールシステムは、様々な産業シーンで活用されており、主な用途には下記のようなものがあります。

• 部品や製品の搬送用
• 搭載補助装置のレール
• 介護用レール
• 昇降機器のガイド
• 農業用途における省力化

製造業では、自動車産業をはじめとして、様々な産業分野で使用されており、主な運搬物には

• 自動車部品
• 段ボール/袋物
• ロール材
• 電子機器・機械
• 缶・容器
• 板材 (木材・鋼板・ガラス)
• 建築資材

などがあります。また、クリーンルーム対応のレールシステムもあり、クリーンルームを必要とするような製品製造にも利用可能です。

農業分野においては、ビニールハウス内の搬入・搬出や、畑での収穫作業など作業の省力化・効率化などに活用されている機器です。また、介護用途では、病院や施設において、リフトを用いて要介護者を運ぶことに利用されています。居室・病室から、トイレ、浴室、デイルーム、リハビリ室や、手術室などへの移動に活用されています。

レールシステムの原理

1. 構成

レールシステムは、レールの他、下記のような部品から構成されています。

• ハンガー:  上部の梁からランウェイレールを吊る金具
• エンドトラック: ランウェイレールとガーターレールをつなぐ金具
• トロリー: ホイストやバランサーを吊るす、レールの中を通る滑車
• エンドキャップ： レールの端部に取り付ける金具
• 中間ストッパー: トロリーやエンドトラックの停止位置を調整する可動式の金具

これらの部品と、直線レールやカーブレールを組み合わせて搬送経路が構築されます。万一トロリーが破損しても落下することの無いよう、落下防止ピンなどの装置が取り付けられていることが多いです。ハンガーやエンドトラックには、レール貫通式のボルトが入っているなど、製品によって落下の危険性を少なくする工夫があります。

2. レール

レールシステムには主にアルミ製とスチール製があります。

アルミレールは押出成形によって製造されるレールです。軽量で走行性・操作性ともに高く、腐食しにくいことが特徴です。サビが出ないため、作業空間を衛生的に保つことができ、劣化・破損のおそれも小さくなります。また、自重がスチールレールに比べて軽いので、操作荷重が小さいこと、耐荷重がスチール製に比べて小さいことも特徴です。

スチールレールは、アルミレールに比べて強度が大きいレールです。そのため、耐荷重が大きくなります。また、価格が安いという特徴があります。

レールシステムの選び方

レールシステムには様々な種類があります。形状には天井設置型や懸垂型があり、作業場所に合わせて選択されます。

また、前述の通りレールの材質にはアルミとステンレスの種類があり、レールの耐荷重は、材質やレールピッチ (長さ) 、使用するハンガーなどによって異なります。使用したい場所の可動範囲と耐荷重に合わせてコース設計・レール敷設を行うことが必要です。一般的には、レールピッチが短い方が耐荷重が大きくなります。レールは1mから1m刻みで6mまでの長さで製造されていることが多いです。最も短く耐荷重の多いものでは推奨荷重で1000kgまで耐え、レールが長く耐荷重の小さいものでは推奨荷重数十kg程度になります。用途に合わせて適切なものを選択することが必要です。

本記事はレールシステムを製造・販売するシンテック株式会社様に監修を頂きました。

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監修:Primal Design.Labo合同会社

DfAM設計サービスとは

DfAM設計サービスとは、主に3Dプリントのための設計手法であるDfAMを行うサービスです。

DfAMとは、Design for Additive Manufacturing (付加製造のための設計) の略称です。付加製造とは材料を積層しながら立体造形する製法を意味しており、今日では一般的に3Dプリントのことを指します。既存の3D CADによる設計の多くは、切削加工や射出成形といった従来工法が前提とした設計です。そのため、単にこれらを置き換えるだけでは、3Dプリンタならではの強みやメリットを最大限に発揮することは難しくなっていました。DfAMは、3Dプリンタ特有の検討事項を検討したり、3Dプリンタの機能を生かした設計を実現したりすることに活用されています。

DfAM設計サービスの使用用途

DfAM設計サービスは主に3Dプリンタによる造形を行うために活用されているサービスです。使用される主な用途・目的として、

• 部品形状の最適化、軽量化、熱マネジメント
• 複数部品の一体化 (従来工法で不可能な複雑な構造の実現)
• 部素材の機能や構造の最適化解析

などが挙げられます。部品形状の最適化では、特定の力に耐え得る形状の造形などが可能であり、部品の軽量化では、部品の中身などをラティスと呼ばれる格子構造にすることで従来のパーツを軽量化させることが可能です。DfAMを用いて複数のパーツを統合させることにより、機能性を損わずに (或いは増幅して) 組立てパーツの数を減らすことができます。また、パーツの数を減らすことにより、複数パーツのアセンブリに関わる時間や組立コストを削減することが可能です。

これらの技術は、車両、航空機、宇宙工学、電子部品、工具など、様々な製造現場・分野で活用されています。また、人工骨やインプラントなどの医療分野でも使用されている技術です。

DfAM設計サービスの原理

1. 概要

DfAMは、3Dプリンタならではの設計を可能にする設計手法です。主な設計要素には

• インフィルの設計
• トポロジー最適化
• ジェネレーティブデザイン

などが挙げられます。

また、設計時にパーツの形状 (壁の厚さや自立する形状など) が3Dプリントに適切であるかどうかをチェックし、データを修復 (ノイズや穴など) したり、編集 (サイズオーバー、反り防止など) したりする機能もあります。

2. インフィル

インフィルとは、3Dプリントにおいて製品の内部を埋めるために使用される素材の形状パターンや密度です。インフィルのパターンには格子状、ハニカム (蜂の巣)、線形など、さまざまな形状があります。代表的なインフィルの構造にはラティス構造とポーラス構造があります。3Dプリントにおいては、内部の密度を下げて造形速度を速くすることが可能です (インフィルレート調整) 。

• ラティス構造とは、格子状の構造です。素材の使用量を削減しつつ軽量化と強度の両方を実現できることが特長です。
• ポーラス構造とは、多くの小さな空隙 (ポーラス＝孔) を持つスポンジや軽石のような構造です。物体の表面積を大きくすることができ、冷却効率が向上します。そのため、金属3Dプリンターで特に適用されています。また、骨に似た構造のため、人工骨やインプラントなど医療分野でも使用されます。

3. トポロジー最適化

トポロジー最適化とは、材料の配置を最適化する手法です。元となるデザインに対して負荷の条件を設定し、最適化シミュレーションが実行されます。使用する材料を少なく保ちながら、大きな強度を持つ製品を設計することができます。

4. ジェネレーティブデザイン

ジェネレーティブデザインは、AIやアルゴリズムなどを使用して、多数の設計案を生成する手法です。トポロジー最適化と組み合わせて使用されますが、トポロジー最適化がオリジナルのデザインをシミュレーションによって最適化するのに対し、ジェネレーティブデザインは目的と要件からデザインを生成します。

設計者は要件を入力し、システムがそれを満たす多様な設計案を提供するため、これまでの常識にとらわれない斬新な形状設計が可能であるとされます。

DfAM設計サービスの種類

DfAM設計サービスは、製品製造の様々なステップで活用することができます。具体的には

• 工法・機種選定
• 機構部設計
• 形状の最適化
• 部品点数削減
• メタマテリアルやメカニカルマテリアルの提案

などのサービスがあります。

製品の構造や工法を最適化するほか、メタマテリアルやメカマテリアルなどの提案では、自然界には無い振る舞いをする構造体、及び、形状や材質を制御して目的の機械的振る舞いをする構造体を提案することが可能です。既存のCAD/CAMなどと連携するサービスも各種用意されています。

本記事はDfAM設計サービスを提供するPrimal Design.Labo合同会社様に監修を頂きました。

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監修:司フエルト商事株式会社

緩衝材とは

緩衝材とは、物品や製品を衝撃や振動から保護ために使用される材料です。

緩衝材を使用することで、運送中または取り扱い中の損傷を防ぐことができます。特に壊れやすい高価な製品にとって重要です。緩衝材によって顧客への商品到着時の品質が保たれ、返品やクレームのリスクを減らすことが可能です。

近年では、再利用可能な材料や生分解性材料を使った緩衝材が増えています。環境に配慮した包装ソリューションを提供することで、企業の持続可能性戦略をサポートすることが可能です。

緩衝材の使用用途

緩衝材は様々な用途で使用されます。以下はその一例です。

1. 電子機器業界

スマートフォンやタブレットは非常にデリケートであり、小さな衝撃でも損傷を受ける可能性があります。運送中や販売時には、エアーパッキンやプチプチなどの緩衝材を使用し、デバイスの画面やボディを保護します。また、ハードディスクドライブやグラフィックスカードなどのコンピューター部品は精密機器であり、静電気防止のバッグなどで保護することが一般的です。

2. 医療機器業界

MRI機器や手術用器具などの医療機器は非常に高価であり、機能が正確であることが要求されます。これらの機器は輸送中の振動や衝撃から保護されるために、特別に設計された緩衝材が使用されます。例えば、耐衝撃性のあるフォームやカスタムメイドの内部パッケージが使用されることも多いです。

また、医療研究機関や病院では、試験管やガラス器具が使われることがあります。これらの研究用具は輸送中に破損する可能性があり、泡状の緩衝材やフィルムで適切に保護されます。

3. 食品業界

ワインや調味料などの食品はガラス瓶などで包装されることが多いです。これらの容器は輸送中の振動や衝撃で割れる可能性があるため、泡状の緩衝材やエアーパッキンを使用して商品の安全性を確保します。また、生鮮食品の梱包材は輸送中の温度変化から保護する役割も有します。

4. オンライン小売業界

オンライン小売業界では、消費者に直接商品が送られるため、適切な包装と緩衝材の使用が極めて重要です。商品は様々なサイズや形状であり、それぞれに適した緩衝材が選ばれ、商品が安全に到着するようにしています。

緩衝材の原理

緩衝材は衝撃を吸収することで、そのエネルギーを分散します。力を均一に分散させることで、物品への負荷を軽減します。衝撃を一点に集中するよりも広い面積で受けることで、表面や角にかかるストレスを軽減し、割れや曲がりを防ぐことが可能です。

特に長距離輸送や不安定な環境での輸送では、振動が製品の品質に悪影響を及ぼす可能性があります。適切な緩衝材を使うことでこれを防ぐことが可能です。

一部の高価な商品に対しては、固有の緩衝材が使用されます。特定の商品に最適化された緩衝材は、その商品の形状や重量に合わせて設計されています。これにより、最小限のスペースで最大限の保護効果を得ることが可能です。

緩衝材の種類

緩衝材には様々な種類があります。以下はその一例です。

1. 発泡スチロール

発泡スチロールは気泡を含ませたポリスチレン素材です。泡の中に空気が含まれており、これによって衝撃吸収性が向上します。一般に軽量でありながら効果的な緩衝材で、梱包材料として広く使用されています。

2. エアパッキン

小さな気泡が連なったフィルムに空気を充填した緩衝材です。気泡緩衝材やプチプチとも呼ばれます。柔軟性があり、様々な形状に対応できる点が利点です。

3. ジェル緩衝材

柔らかく粘性のあるジェル状材料を使用した緩衝材です。素材としてはシリコンやポリマーなど、化学的に安定した物質が使用されます。衝撃吸収性や振動吸収性に優れているだけでなく、形状も商品に合わせて変更できる点が特徴です。

4. フェルト

フェルトは繊維製品を圧縮して製造した緩衝材です。商品を包むことで表面の保護しつつ、衝撃を吸収することができます。特にガラス製品や金属部品などに適用し、表面を傷つけるリスクを減らすために利用されます。

本記事は緩衝材を製造・販売する司フエルト商事株式会社様に監修を頂きました。

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監修:株式会社ユーテクノロジー

IR照明とは

IR照明とは、赤外線領域の波長の光 (赤外光) を発光する照明です。

赤外線 (IR) は、可視光線の赤色より波長が長く (約800nm以上) 、人間の肉眼で見ることはできません。赤外線はカメラなどのセンサーで検知され、IR照明は特に赤外対応レンズ・カメラと併用して使用され、赤外線の透過性や水分に吸収される特性を用いた製品検査に利用されています。リング照明、バー照明など、様々な形状の種類があります。

IR照明の使用用途

赤外線は、可視光では検出が難しいものを検出したり、物質を透過して撮像できるため非破壊検査に用いられたりします。また、可視光域に化学反応してしまう物質の検査にも赤外線撮影は有効です。

IR照明はこのような赤外線の特性を用いた検出において、その光源として使用される照明です。各種産業的検査の他、監視カメラなども赤外線カメラは使用されており、夜間や低照度環境において、赤外線照度を補う目的でもIR照明が使用されます。主な検査には下記のようなものがあり、半導体、ウェハー、電子基板、太陽電池、農産物、食品、偽造防止、工程品質管理などの分野で活用されています。

• 基板やシリコンウエハの検査
• パッケージ製品の内容物検査や異物検出
• ブラシ製品などの樹脂部分内部の検査
• 完成品や内容物の検査
• 工業製品・食品の水分の可視化・検出
• 基板やシリコンウエハの検査
• 液体の透過による内部の異物検査
• 表面の印刷や塗装面を透過しての非破壊検査

IR照明は、これらの検査における光源として利用されています。また、波長域が狭いため、一般的なランプと比較しても照射熱が少ないため、熱によるダメージを受けやすい対象物の取り扱いにも適しています。

IR照明の原理

IR照明には、主に赤外線LEDが使用されています。赤外線LEDは発光ダイオードの一種です。赤外線LEDで照射される赤外線は、赤外線の中でも特に近赤外線 (NIR) と呼ばれる波長740nm~1000nmの領域や、短波赤外波長 (SWIR) と呼ばれる1000nm～1700nmの領域の光です。一般的にSWIRのほうが透過性が良いとされています。

紫外光や可視光と比較すると赤外光は散乱率が非常に小さいため透過率が高くなります。物質の中には、可視光を通さないものでも赤外線を透過するものが在るため、赤外線は透過検査に利用することができます。シリコンウエハ・パッケージ・液晶・活字を透過して検査・観察したり、有色液中の状態を把握することが可能です。

また、水は1450nm付近の波長を吸収するため、水分の有無を利用する検査に適しています。850nm波長の光では水を透過してしまいますが、1450nmの光は水に吸収されて黒く映ります。

IR照明の種類

IR照明には様々な種類の製品があります。光源にはLEDが使用される事が多く、製品によってピーク波長は異なっています。一般的には、780nm、850nm、940nm、1050nm、1100nm、1200nm、1300nm、1450nm、1550nm、1650nmなどの波長の種類があります。一般的なCMOSカメラの感度がおおよそ1000nmまでということもあり、波長850nmの照明は特に多くの製品が販売されています。

リング照明、バー照明、面発光型照明、ドーム型照明、スポット照明、ファイバー照明、光源照明、投光照射照明などの形状があり、用途に合わせて使い分けることが可能です。スポット照明や投光照射照明は、遠距離から明るく集光照射することに適した製品と、近距離から広範囲を照射することに適した製品などの種類があります。

また、その他にも、赤外線監視カメラで広い範囲を監視したい場合などには、赤外線投光器が用いられています。

本記事はIR照明を製造・販売する株式会社ユーテクノロジー様に監修を頂きました。

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監修:司フエルト商事株式会社

ポリエステルフェルトとは

ポリエステルフェルトとは、ポリエステル繊維を使用して作られたフェルトです。

フェルトとは繊維が絡み合ってできた布やシート状の素材で、圧縮や加熱によって繊維同士が結びついている特徴があります。手芸品だけではなく、保温材などの工業製品にも使用されることがあります。

ポリエステル繊維は強靭であり、フェルトとしても耐久性が高いため、長期間の使用に耐えます。加工や使用中の変形が少なく、しっかりとして形状を保持する点も特徴の一つです。抗菌性もあり、清潔な状態を保ちやすい特性を有します。

ポリエステルフェルトの使用用途

ポリエステルフェルトは様々な用途で使用されます。以下はその一例です。

1. 工業用品

ポリエステルフェルトは耐摩耗性が高く、摩擦に強いため、機械部品の絶縁材料やパッキンとして使用されます。特に機械の振動や衝撃を吸収する必要がある場合に有利です。また、電気絶縁性があり、電子部品や電気機器の絶縁材料としても利用されます。

2. フィルタ

ポリエステルフェルトは微粒子を効果的に捕集する能力があり、空気中の汚染物質を取り除くためのエアフィルターとして使用されます。耐久性があり、長期間使用しても性能が安定している点も特徴です。液体のろ過にも使用され、水や油などの流体中の不純物を除去することが可能です。

3. 医療用品

消毒や洗浄に強いポリエステルフェルトは、傷口を保護するための包帯として使用される場合があります。柔軟性があり、傷口にフィットしやすい特性があります。また、衛生的であり、繊維の微細な構造が菌の侵入を防ぐため、手術用カバーや患者用の寝具としても使用されます。

4. 家庭用品

ポリエステルフェルトは手芸やDIYの材料として活用されることも多いです。縫ったり切ったりしやすく、バッグやポーチ及びクッションカバーなどの手作り品を製造することが可能です。色や柄のバリエーションが豊富で、デザイン性が重視されるアイテムにも適しています。

ポリエステルフェルトの原理

ポリエステルフェルトは、ポリエステル繊維を圧縮および加熱処理することで作られます。この過程によって繊維同士が絡み合い、密度の高い非織布が形成されます。ポリエステル繊維は熱可塑性を持っており、加熱されることで繊維同士が溶け合い、一体化する仕組みです。

非織布としてポリエステル繊維がランダムに配置されており、加熱圧縮されることで絡み合います。このため、均一な密度と強度を有する製品となることが多いです。製造時のパラメータを調整することで、様々な厚さや硬さのポリエステルフェルトが製造されます。

必要に応じて、表面に防水加工や耐熱加工が施されることがあります。特に工業用品として使用する場合は、表面仕上げ処理を実施されることが多いです。これにより、特定の用途に適した特性を付加することが可能です。

ポリエステルフェルトの選び方

ポリエステルフェルトを選ぶ際は、以下の要素を考慮することが重要です。

1. サイズ・厚み

使用する用途に応じて、適切な大きさのポリエステルフェルトを選びます。一般的にはロール状態で製造されることが多く、必要な幅と長さを確認して選びます。厚みも耐久性や吸収能力に影響するため、注意して選定することが重要です。

2. 強度

ポリエステルフェルトの強度は、使用する環境や負荷に応じて選定します。特に耐久性が求められる場合や、構造材料として使用される場合は強度の高い製品を選ぶ必要があります。製品の仕様シートやテストデータを参考にすることが重要です。

3. 伸び率

ポリエステルフェルトの伸び率は、柔軟性や形状安定性に影響します。曲げや形状変化が多い用途では伸び率が低い製品を選ぶことで、形状が長期間安定した状態を保つことが可能です。

4. 耐熱温度

使用する環境の温度範囲に応じて、ポリエステルフェルトの耐熱性を確認します。一般的にポリエステルは高温に耐える性質がありますが、加工条件に応じて温度は異なるため、製品仕様を確認する必要があります。耐熱性が必要な工業用途では、高温に耐えるポリエステルフェルトを選ぶことが推奨されます。

本記事はポリエステルフェルトを製造・販売する司フエルト商事株式会社様に監修を頂きました。

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監修:司フエルト商事株式会社

羊毛フェルトとは

羊毛フェルトとは、羊の毛を原料として作られるフェルトです。

羊毛の繊維を水と石けんで洗い、摩擦や圧縮を加えることで繊維同士が絡み合います。これにより、柔らかさや密度を有するフェルト素材へ加工することが可能です。手芸や工芸およびアート作品などに使われるだけでなく、パッキンやガスケットなどに使用されることも多いです。

羊毛フェルトは耐久性があり、適切に取り扱えば長持ちします。保温性も高く、同時に通気性も有する点が特徴の一つです。さらに、自然素材であり、再生可能な資源であるため、環境にも配慮した素材と言えます。

羊毛フェルトの使用用途

羊毛フェルトは様々な用途で使用されます。以下はその一例です。

1. 手芸・アート

羊毛フェルトは手で簡単に形作ることができるため、フェルトクラフトの素材として広く使用されています。人形や動物の模型、フラワーアレンジメントなどのアート作品が制作されます。

2. ファッション

羊毛フェルトは保温性がありながらも通気性があるため、冬季のアクセサリーや帽子、手袋などに使用されることが多いです。また、デザイナーがユニークな作品を製作するための素材としても利用されます。

3. 圧力シール材

比較的低圧力下でのシール材として、特定の液体やガスの封入に使用される場合があります。適切な固さを有し、親水性もあるため、シール材にもある程度活用可能です。ただし、高圧力や高温の環境では金属ガスケットなどを使用されることが多いです。

4. 保温材

羊毛フェルトは保温性があり、一部の遮熱材として使用されることがあります。産業において再生可能な製品として選定することが可能です。ただし、高温に耐える必要がある場合には他の素材が選好される傾向があります。

羊毛フェルトの原理

羊毛フェルトは羊の毛を原料としています。羊毛には数多くの微細な繊維があり、これらの繊維が水と石けんで洗われ、摩擦や圧縮を加えることで繊維同士が絡み合います。これにより、羊毛の繊維が互いに結びついてフェルト構造を形成される仕組みです。

羊毛フェルトは織られた布ではなく、無織布として知られています。繊維がランダムに配置されており、これが均一で柔らかい質感である理由です。

羊毛の主成分はタンパク質から構成されています。主にケラチンというタンパク質が繊維を形成し、水分や石けんによって一部変性します。それにより、繊維同士が相互作用して絡み合うことでフェルトとして活用することが可能です。

羊毛の繊維は非常に微細で縮れており、これによって繊維同士が互いに引っ掛かるようにして結びつきます。これが羊毛フェルトが持つ独特の柔軟性と耐久性の基盤となっています。

羊毛フェルトの選び方

羊毛フェルトを選ぶ際は、以下の要素を考慮することが重要です。

1. 素材

一般的な羊毛は繊維が粗い場合がありますが、頑丈さや自然な風合いを求める場合に適しています。価格が手ごろで、手作りのアイテムやアート作品に使われることが多いです。高品質な製品が必要な場合はメリノウールなどが使用されます。

メリノウールはメリノ羊の毛から作られる羊毛フェルトであり、繊維が細かく柔らかい特徴があります。そのため、肌触りが良く、繊細な製品を製作することが可能です。頑丈な製品が必要な場合は、シュロスヴォルト羊の羊毛フェルトが使用されることも多いです。

2. 色

単色の羊毛フェルトはシンプルで統一感があります。一方、ミックスカラーは複数の色がブレンドされており、アート作品や手芸などの用途に有利です。また、 ナチュラルカラーは羊毛そのものの自然な色合いを生かした製品で、温かみがあります。

3. サイズ

羊毛フェルトの用途に応じてサイズを選定する必要があり、ロール状またはシート状で販売されています。標準サイズの場合はシート状で販売されており、手芸などの用途に使用されます。ロール状の製品は、大きな面積をカバーする場合や連続した長さで必要なときに便利です。

4. 密度

羊毛フェルトの密度は繊維が詰まっている程度を示し、耐久性などに影響します。高密度の製品は繊維が密集しているため、より丈夫で耐久性があることが多いです。クッション材などの強度が求められる用途に適しています。

本記事は羊毛フェルトを製造・販売する司フエルト商事株式会社様に監修を頂きました。

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