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監修:株式会社システムクリエイト

小型フライス盤とは

小型フライス盤とは、回転するカッターを使用して切削加工する小型装置です。

フライス盤は工作機械の一種であり、金属やプラスチックなどの素材を切削加工するために使用される装置です。回転する切削工具であるフライスカッターを使用して素材の表面を削り取り、所望の形状や寸法を作り出します。小型フライス盤は一般的なフライス盤よりも小型な点が特徴で、作業スペースに制約がある場所で使用されることがあります。

また、小型フライス盤は一般消費者や小規模企業にとって手頃な価格で入手できる場合があります。これにより、予算の制約がある場合でも、部品加工や試作品の製造などの活動が可能です。教育機関や研究機関での学習用途にも適しています。

図1. 小型フライス盤

小型フライス盤の使用用途

小型フライス盤は以下のような用途で使用される場合があります。

1. 玩具工房・DIY

小型フライス盤を使用して、金属やプラスチックなどの素材から工芸品を製作することが可能です。たとえば、模型船や飛行機の部品またはジュエリーなどの小物を作製することができます。また、木工や金属加工などの技術を磨くために、練習用途として小型フライス盤を使用することもあります。

2. スタートアップ企業

スタートアップ企業において小型フライス盤を使用して、部品の小ロット生産や試作品の製作を行います。例えば、特注の金属部品やプロトタイプの開発に活用することが可能です。小型フライス盤は大規模な機械加工センターと比べて設備投資や運用コストが低いため、小規模な生産活動に適しています。

3. 教育

学校の工学部門では、小型フライス盤が工学教育や研究活動の一環として利用されます。学生や研究者は加工プロセスやCAD/CAMソフトウェアの使用方法を学ぶために小型フライス盤を活用します。また、研究目的で特注実験装置の製作に使用されることも多いです。

小型フライス盤の原理

フライス盤の原理は回転する切削工具であるフライスカッターを使用して、素材の表面を削り取ることです。工具の回転運動と作業台の直線運動を組み合わせて、所望の形状や寸法を作り出します。切削工具は回転することで素材の表面を削り取り、作業台は工具の位置を調整して素材を正確に加工するための支持体として機能します。

フライス盤の基本的な構造体はベースと呼ばれます。ベースには作業台や主軸などの重要な機構が取り付けられる仕組みです。主軸はフライス盤の中心部に位置し、フライスカッターを取り付ける回転軸です。主軸はモーターによって駆動され、工具を回転させて素材を削り取ります。モーターには電気によって駆動する誘導電動機を使用されることが多いです。

作業台は切削される素材が固定される平らな台です。上下左右に移動することができ、素材の位置を調整して正確な加工を行います。また、作業台には固定具やクランプが取り付けられ、素材を安定して保持することが可能です。

図2. 小型フライス盤の原理

小型フライス盤の選び方

小型フライス盤を選ぶ際は、以下のような選定要素を考慮することが重要です。

1. 加工可能材料

小型フライス盤は、金属やプラスチックなどの様々な素材を加工できるように設計されています。加工したい素材に応じて、適切なフライス盤を選択することが重要です。たとえば、金属加工には耐久性のある主軸と十分な切削力が必要です。

2. 加工サイズ

加工可能なサイズは小型フライス盤を選ぶ際の重要な要素です。加工する対象物のサイズに応じて、適切な作業台の寸法や作業範囲を確認する必要があります。小型フライス盤の場合は作業範囲や作業台の移動距離が制限されていることがあるため、加工する対象物に合わせて適切なモデルを選ぶことが重要です。

3. 本体サイズ

小型フライス盤の本体サイズも重要な要素です。本体サイズは移動や保管の容易さにも影響を与えます。作業場のスペースや収納スペースに合わせて、適切なサイズのフライス盤を選択する必要があります。

4. 電源

小型フライス盤にはAC電源またはDC電源を使用するモデルがあります。一般的にAC電源を使用するフライス盤は、家庭や工場の一般的な電源に接続可能です。一方、DC電源を使用するモデルはバッテリーで動作可能なため、移動や屋外での使用に適しています。

本記事は小型フライス盤を製造・販売する株式会社システムクリエイト様に監修を頂きました。

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監修:株式会社システムクリエイト

卓上射出成形機とは

卓上射出成形機とは、卓上における小型の射出成形機です。

射出成形とは熱したプラスチックを射出し、型に流し込んで所定の形状に成形する加工方法です。高い精度で複雑な形状を作ることが可能な点が特徴です。

卓上射出成形機は卓上に置くことができるほど小型であり、一般家庭や小規模な工場などで利用されます。主にプロトタイプ作製や小規模な製品生産に使用されることが多いです。大規模な射出成形機に比べて、卓上射出成形機は投資コストが低い傾向があります。小規模なプロジェクトや製品開発において、初期投資を最小限に抑えることが可能です。

図1. 卓上射出成形機

卓上射出成形機の使用用途

卓上射出成形機は以下のような用途で使用されることがあります。

1. 製品開発

製品のデザインや機能を実際の物体として確認するために、射出成形機は重要な役割を果たします。CADソフトウェアで設計したモデルを基に、プラスチック素材を溶かして型に注入して試作品を製造します。これにより、デザインの問題や機能の不具合を早期に発見し、修正することが可能です。

2. 小規模加工業

射出成形機は小規模な生産ラインやスタートアップ企業にとって理想的な製造ツールです。市場への投入を検討する前に、少量から中量の製品を生産することができます。このような小規模生産により、需要の評価や市場の反応をテストし、製品を改良するためのフィードバックを得ることが可能です。

3. 歯科・医療

歯科や医療分野では、患者に合わせた特注の製品が必要です。射出成形機は歯科用の補綴材料や医療機器の部品など、個々の患者の特定のニーズに対応するための製品を製造するために使用されます。これにより、患者への適合性や快適性を向上させることができます。

また、カスタムデバイスの製造プロセスは高度な精度と品質管理を必要とします。射出成形技術はこれらの要求に応えるのに有利です。

4. 玩具

玩具メーカーや玩具の愛好家において、射出成形機を使用して自分のデザインしたキャラクターやフィギュアを製造する場合があります。射出成形によるプラスチック製品は耐久性があり、細部まで再現することができるため、高品質な玩具を製造することが可能です。また、射出成形技術は大量生産に向いているため、需要があれば一度の製造で多くの製品を作ることができます。

卓上射出成形機の原理

卓上射出成形機は射出成形というプラスチック成形プロセスを使用した製品です。まず、プラスチック原料を粒状の形状に加工し、射出成形機のホッパーに投入します。ホッパー内で原料は加熱され、溶融されます。

溶融されたプラスチックはスクリュー機構によってホッパーから圧縮され、射出ノズルを通じて金型内に射出されます。射出されたプラスチックは金型内の空洞に流れ込み、所定の形状に充填されます。射出されたプラスチックは金型内で冷却されて固化し、金型の形状に変形する仕組みです。

冷却が完了した後、金型が開放されます。金型が開放されると成形されたプラスチック製品が取り出されます。高価な製品の場合は、この工程で取り出し機構やロボットアームなどが使用されることも多いです。成形された製品は取り出し部分によって取り外され、必要に応じて研磨などの仕上げ処理が行われます。余分な素材を除去し、製品の最終的な形状を整えます。

図2. 卓上射出成形機の原理

卓上射出成形機の選び方

卓上射出成形機を選ぶ際は、以下のような要素を考慮することが重要です。

1. 対応素材

射出成形機が対応する素材は重要です。ポリプロピレンやポリエチレンまたはアクリルなど、様々な種類の素材を扱える機種が望ましいです。また、製造製品によっては耐熱素材に対応できるかも確認する必要があります。

2. サイズ

卓上射出成形機はコンパクトなサイズであることが特徴です。ただし、本体の大きさによって加工可能なサイズも異なります。製作する製品のサイズや形状に応じて、適切な射出成形機を選定します。

3. 加工速度

加工速度は生産性に直結します。製品の需要に合わせて迅速に生産するためには、高速で効率的な射出成形機を選択することが重要です。加工速度は機械の仕様書や性能指標から確認できます。

4. 制御システム

制御システムは射出成形プロセスを管理し、操作を行うための重要な要素です。使いやすいインターフェースや高度な制御機能を持つ射出成形機を選ぶことで、効率的な操作と生産が可能になります。

本記事は卓上射出成形機を製造・販売する株式会社システムクリエイト様に監修を頂きました。

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監修:日本真空化学株式会社

大型浴槽とは

大型浴槽とは、複数名で入浴が可能な大型の浴槽 (バスタブ) 製品のことです。

大型浴槽は、主に各種施設の共同浴場や、リラクゼーションを目的としたスパ施設、介護施設などの介護浴室などで使用されています。素材には、FRPやステンレス、タイル貼りなどがあります。

大型浴槽の使用用途

大型浴槽は、複数名で入浴する浴室で主に採用されています。リラクゼーション用途と、清潔を目的とした福祉厚生用途に大きく二分されて利用されている印象であり、主な用途は下記の通りです。業務用では社内設備として自社ビル最上階に大浴室を設置した事例もあり、また、個人住宅であってもリラックス目的でやや大型の浴槽が採用されている場合もあります。

• ホテルや旅館などの宿泊施設、保養施設やスパにおける温浴施設で使われるリラクゼーション用途
• 介護施設や病院、高齢者施設 (デイサービス) 、障害者施設などの介護浴室、共同浴室
• 社員寮、宿舎、工場、自衛隊施設など各種施設の共同浴室
• 個人住宅

大型浴槽の原理

大型浴槽に用いられる素材にはFRP、FRAなどの樹脂系素材のほか、ステンレス、陶器などがあります。

1. FRP、FRA

FRPとは繊維強化プラスチック (英: Fiber Reinforced Plastic ) のことです。一般的にエポキシ樹脂などのマトリックス樹脂にガラス繊維などの強化材を混ぜて製造されます。普通のプラスチックに比べ、防水性が高く、軽さと丈夫さに優れているという特徴があります。また、FRPは補修が容易な素材です。劣化やひび割れが生じた場合、新しくガラス繊維と樹脂をその場で継ぎ足して補修する (FRPライニング) ことができます。複雑な形状を成形しやすいため、ステップや背もたれなど、複雑な浴槽形状を製作しやすいことも長所の一つです。

FRAとは表面層がアクリル樹脂で、裏面を強化プラスチックで補強した複合材です。アクリルの優しい肌触りと強度を両立した性質です。

2. ステンレス

ステンレスは、低コストで耐久性に優れた素材です。ステンレス浴槽ならではの長所として、24時間風呂に対応していることがあります。 24時間風呂とは、循環・浄化・保温の機能により、時間帯を問わずいつでも入浴できる浴槽です。

素材特性と加工性から自由な形状の浴槽を製作することができ、タイルや御影石などを貼り付けた高級浴槽も可能です。
また、漏水予防が必要な階上設置浴槽のステンレス防水層にも使用されることがあります。

4. 付帯設備・形状

スパなど、レジャー要素のある施設では、ジェットバス、水中照明などを備えたレジャー性のある浴槽が採用される事が多いです。

また、病院、リハビリセンター向け自立支援浴槽では可動式手摺や仕切板などが装着されます。浴槽またぎを小さくしたり、腰掛ける場所を作る目的でステップを浴槽内に設置する場合も多くあります。

大型浴槽の種類

1. 用途別

大型浴槽には前述の通り、リラクゼーション・レジャー的用途と、清潔を目的とする共同浴槽用途、介護・医療における入浴用途などに大きく分けられます。リラクゼーションを目的とした浴槽にはジェットバスなどの付帯設備が設けられる場合や、またタイル貼りなどによって意匠性を高めてある場合があります。

介護用途が想定される浴槽の場合は、手すりやステップが設置される場合が多いです。浴槽またぎを低くし、浴槽手前にもステップを取り付ける場合もあります。

2. 大きさ・形状

大型浴槽には、2〜3人程度が入浴できる小さめのものから、5人前後が入浴できる中程度のもの、10人以上入浴可能な超大型のものまであります。用途に合わせて、適切な大きさを選択することが可能です。

形状は、四角いものが一般的ですが、リラクゼーション施設などでは丸い形や多角形形状のものもあります。特に、FRP製浴槽では複雑な形状のものも多く提供されています。また、福祉用途の自立支援浴槽の中には仕切板が設置される場合もあります。

本記事は大型浴槽を製造・販売する日本真空化学株式会社様に監修を頂きました。

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監修:株式会社DIT JAPAN

ロストワックスとは

ロストワックスとは、蜜蝋などのワックスを使用した鋳造技術です。

ワックスを使って鋳型を作成し、高温でワックスを溶かすことで鋳型から取り除くことから名前が付けられました。精密な彫刻や鋳造に使用される古典的な技術です。

ロストワックス鋳造は非常に精密なワックスモデルを使用するため、複雑な形状や微細なディテールを持つ複製品を作成することができます。この技術を使えば、細部まで忠実に再現した製品を製造することが可能です。また、ワックスモデル製作段階ではほぼ制限なく自由に形状を設計することができるため、独創的で複雑なデザインの製品を生み出すことが可能です。

ロストワックスの使用用途

ロストワックスの技術は様々な分野で活用されます。以下はその一例です。

1. 土木・建築

ロストワックスの技術は建物の装飾や彫刻に広く使用されます。建物の外装や内装に使われる彫刻や装飾品など、複雑なデザインを持つ装飾品を作製するのに有利です。ドアノブや手すりなどの建築金物について、精密なデザインを必要とする場合に便利です。

また、プレキャストコンクリート部品に使用される金具や、アンカーの製造に活用されます。これらの金具やアンカーは土木分野において、構造物の補強に使用されることが多いです。

2. 製造業

自動車部品としてはエンジン部品や内装品など、複雑かつ高精度が求められる部品の製造に使用されます。また、同様に航空宇宙産業での航空機構造部品など、高温・高圧に耐える部品の製造にもロストワックス鋳造が採用されることが多いです。加工業用のドリルビットの製造にも採用されます。

3. 芸術

彫刻家によっては、ロストワックス技術を使用して複雑な彫刻作品を制作します。ワックスモデルを使って金属や陶器に鋳造されるため、自分のアイデアをリアルな形で実現することが可能です。

また、宝飾品業界でもロストワックス鋳造が広く用いられます。ロストワックス技術は緻密なデザインや高品質な仕上げが求められる宝飾品の製造に適しています。

ロストワックスの原理

ロストワックス鋳造では、最初に対象物の精密な複製品であるワックスモデルが作成されます。このワックスモデルは彫刻や型押しまたは3Dプリンターなどを使用して製作することが多いです。ワックスモデルを基に耐火材料などを用いて鋳型を作ります。

鋳型が完成するとワックスモデルを加熱して溶解させます。この工程でワックスが鋳型内から流れ出すため、「ロストワックス」という名前が付けられています。

準備が整った鋳型には金属合金を溶かして注入します。その後、金属は鋳型内で冷却され、固化します。この段階で金属がワックスモデルの形状を正確に再現する仕組みです。

金属が完全に冷え固まった後、鋳型を割って取り除きます。これにより、ワックスモデルと同形状の金属を取り出すことが可能です。必要に応じて研磨やメッキなどの仕上げ加工が行われます。

ロストワックスの選び方

ロストワックスによって製品を製造するメーカーは多く存在します。これらのメーカーを選ぶ際は、以下の選定要素を考慮することが重要です。

1. 対応材質

ロストワックス鋳造では、様々な金属合金が使用されます。メーカーを選ぶ際には、どのような材質や合金を取り扱えるかを確認することが重要です。特に、特定の材質や合金で製造しなければならない場合には確実に対応可否を確認する必要があります。

2. 信頼性

ロストワックスメーカーの信頼性は、その製品の品質などに関連します。信頼性の高いメーカーは品質管理や生産プロセスにおいて高い基準を持ち、顧客のニーズを満たすことに焦点を当てています。過去の実績や顧客の評判などを調査することで、メーカーの信頼性を評価することが可能です。

3. 技術力

ロストワックス鋳造は高度な技術を要するため、メーカーの技術力も重要です。技術力の高いメーカーは最新の鋳造技術や設備を導入し、高精度な製品を提供することができます。また、製品の設計や開発段階から顧客をサポートできるかも重要な要素です。

4. コスト・納期

コストと納期も重要な選択基準です。競争力のある価格で品質の高い製品を提供しているメーカーを選ぶことは重要ですが、納期も同様に重要です。製品の納期が遅れると生産計画やプロジェクトスケジュールに影響を与える可能性があります。

本記事はロストワックスを製造・販売する株式会社DIT JAPAN様に監修を頂きました。

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監修:株式会社DIT JAPAN

MIM (金属射出成形) とは

MIMとは、金属粉末とワックスなどを混合して射出成形機で成形する加工方法です。

Metal Injection Moldingの略であり、金属射出成形などとも呼ばれます。複雑な形状や高精度を要求される部品の製造に広く利用されます。様々な金属や合金を使用することができるため、最適な材料を選択することが可能です。

また、MIMは大量生産に向いている点も特徴の一つです。一度に多くの部品を一貫して製造することができ、労力と時間を節約できます。他の製造方法と比較して低コストで生産できるため、コストメリットにも優れています。

MIMの使用用途

MIMは様々な機械部品の製作に使用されます。以下は主な用途の一例です。

1. 自動車産業

自動車産業において、インジェクターの製造などで使用されます。インジェクターは燃料をエンジンシリンダーに噴射するための部品で、高い精度が必要です。MIMは微細な孔や複雑な形状を持つ部品の製造に適しているため、使用される場合も多いです。

また、ギアやシャフトなど、複雑で高強度が要求される部品の製造にも使用されます。様々な材質を適用することもできるため、耐久性の高い金属で部品を製造することも可能です。

2. 医療機器産業

医療機器産業において、微細な外科手術用の器具を製造するために使用されます。これらの器具は高い精度と耐久性が必要なため、MIMが適した製造技術です。また、歯科用インプラントなどの金属部品も複雑な形状であるため、MIMを適用することが多いです。

3. 金属工業

金属工業部品としては、ドリルビットやエンドミルなどの切削工具の製作にMIMが使用される場合があります。これらの部品は複雑な形状である上に高い硬度が必要です。MIMであれば高強度の合金を使用し、精密加工が可能です。

また、その他にもベアリングや歯車などの製造にも適用されることがあります。これらは摩耗する部品であり、高い精度と耐久性が必要なため、MIMが適しています。

MIMの原理

MIMは粉末冶金加工技術の一種で、粉末冶金と射出成形のプロセスを組み合わせたものです。金属粉末とポリマーバインダーの混合物を使用します。この混合物は射出成形プロセスで使用される前に均一に混合されます。

混合物は高圧で射出成形機に供給されることが多いです。金属粉末とバインダーの混合物を高圧で金型に注入し、所望の形状を持つ部品を形成します。成形された部品はバインダーを除去するために高温で加熱し、燃焼させて除去します。

脱バインダー処理後、金属粉末の部品は高温で焼結されます。焼結プロセスによって金属粒子同士を固定し、密度を増やして部品を強化します。

最終的な部品は必要に応じて仕上げ処理を受けます。研磨やめっき、塗装などがその一例です。上記プロセスを一連で実行することにより、複雑な形状の金属部品を効率的に製造することが可能です。

MIMの選び方

MIM部品のメーカーを選ぶ際は、以下の選定要素を考慮することが重要です。

1. 対応材質

MIMプロセスは多くの種類の金属材料に適用できますが、すべてのメーカーが同じ材料を取り扱っているわけではありません。どのような材料に対応しているかを確認し、適した材料を提供できるかを確認する必要があります。

2. 信頼性

メーカーの信頼性は非常に重要です。過去の顧客との関係やレビュー、業界での評判などを確認する必要があります。信頼性が高い業者は、品質管理が厳格である場合が多いです。

3. 納期・コスト

納期とコストは、多くのプロジェクトにとって重要な要素です。納期はプロジェクト進行に影響を与えるため、正確な納期のメーカーを選択することが重要です。また、MIM部品の製造コストは材料や設備などの要因に影響されるため、競争力のある価格設定のメーカーを選ぶことも重要です。

4. その他

他の追加サービスや機能も考慮することも重要です。設計支援や試作支援、部品の仕上げ処理などのオプションを確認する必要があります。メーカーが提供するこれらの追加サービスが有益であるかも確認します。

本記事はMIM (金属射出成形)を行う株式会社DIT JAPAN様に監修を頂きました。

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監修:株式会社エレクトロニカIMT事業部

DAQカードとは

DAQカードとは、産業用データ収集 (DAQ) に使用される、PCI/PCIeカード、PXI/PXIeカード、シリアル通信カードなど、各種拡張カードなどを指す言葉です。

DAQ (Data Acquisition) とは、データ収集・データ集録を指し、特に電圧、電流、温度、圧力、音響などの電気的/物理的現象を計測するプロセスを指すことが多いです。産業用途で広く使用されています。

DAQカードの使用用途

1. DAQの使用用途

DAQは、様々な業界、アプリケーションのエンジニア、研究者によって広く利用されています。DAQで集録されるデータは、主には下記のような物理現象データです。

• 温度
• 電圧
• 電流
• ひずみと圧力
• 衝撃と振動
• 距離と変位
• RPM、角度、および離散イベント
• 重量 (質量)
• 光量や画像
• 音

DAQによって集録されるこれらの計測データは、研究・開発におけるデータ収集の他、産業分野において下記のような用途で応用されています。

• 各種装置の監視 (発電機、モータ、ファン、プラント装置など)
• 建物や構造体の構造特性を監視 (橋やスタジアムなど)
• 生産プロセスにおける監視・制御 (エネルギー消費及びエネルギー効率など)
• 各種製品試験 (電気、機械、機器など)
• 環境パラメータ (温度、湿度、圧力、高度)の変化における試
• 信頼性試験（HALT、HASS、AST）
• PCベースの制御/自動化アプリケーション
• 装置オペレーションの調整や、動作・特性の評価と記録

特に、自動車産業でブレーキテストをはじめとする各種試験や、航空宇宙分野における各種開発試験、その他工場プロセスの監視、ロボット工学の開発に使用されている技術です。

2. DAQカードの使用用途

DAQカードは、上記DAQシステムの中で、取得されたデータをPCに転送する用途で使用されます。

DAQカードの原理

1. DAQの概要

DAQは、センサーなどで取得したアナログの測定値をデジタルに変換して表示、保存、解析を行うプロセスです。通常、下記のような装置構成から成ります。

• センサ
• シグナルコンディショナ
• ADコンバータ (ADC)
• コンピュータ (信号の収録と解析のためのDAQソフトウェアを搭載)

センサから得られた信号はシグナルコンディショナへ出力さされ、シグナルコンディショナからの出力はアナログデジタルコンバータ (ADコンバータ) によってサンプリングされます。このような信号をコンピュータに転送する際にPCIスロットなどを介して使用されるものがDAQカードです。

2. DAQカード

DAQカードは、PCIスロットなどを介してパソコンへ接続される拡張カード/拡張ボードです。ボードを利用することで、高速にデータ転送を行うことができます。カードによって提供される機能は、入力、出力の他、様々な機能があります。

PCでのデータ転送の種類は、Pollモード、割り込みモード (interrupt mode) 、DMA(Direct Memory Access:直接メモリ・アクセス)などです。

Pollモードでは、プログラムから、AD変換器が使用可能状態にあるボードにポール (問い合わせ) を行います。

割り込みモード(interrupt mode)では、データ収集プロセスを実行している間に他の処理を行うことをコンピュータに許可する方法です。　データの値を得られるようになると、割り込みは、データを転送するために、コンピュータに通知します。　

DMAモードのデータ転送では、DAQカードはコンピュータの介在なしでコンピュータのメモリーから計測装置、あるいはメモリーへ直接行われます。　

DAQカードの種類

DAQカードは、様々なメーカーから販売されており、多様な製品が販売されています。

製品によって、チャンネル数、分解能、サンプリングレートなどが大きく異なります。同時サンプリングチャンネル数では、4チャンネル、16チャンネルや32チャンネルなどがあり、通常、多チャンネル入力に対応しています。サンプリングレートの種類は、250kS/s、500kS/s、800kS/s、1MS/sなどです。

本記事はDAQカードを製造・販売する株式会社エレクトロニカIMT事業部様に監修を頂きました。

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監修:株式会社エレクトロニカIMT事業部

高速デジタイザとは

高速デジタイザとは、オシロスコープのように電気信号の波形を読み取り、デジタルデータとして取り込む装置です。

オシロスコープが波形観測を主体としている一方で、デジタイザはデジタイザはA/Dコンバータを内蔵し、アナログ信号のサンプリングと量子化を行ってデジタル化します。大量のデータを収集後、高速でPCに取り込み、PC側で表示・解析を行いますので、高スループットでのデータ解析、データ処理が必要な測定に向いている装置です。

高速デジタイザの使用用途

高速デジタイザは、学術的研究や、工業的部品や基盤の検査、様々な装置への組み込みに使用される機械です。

1. 研究

高速デジタイザは、下記の諸分野の物理学的研究における、大規模物理実験装置に用いられます。

• パルス電力
• 核物理学
• 指向性エネルギー
• 凝縮物質
• 原子・分子・光物理学

具体的な装置では、加速器、核融合炉、パルス磁石、電波望遠鏡などの装置があります。

更に、化学分野へもまたがってTOF-MS質量分析計やAFM (原子間力顕微鏡) にも使用されており、バイオ分野ではセルソーターへも利用されている組み込み装置です。

2. 工業

高速デジタイザは、工業的用途でも様々な機器へ組み込まれて使用されています。具体例としては下記のようなものが挙げられます。

• 車載レーダー
• LiDAR
• 医療機器 (MRI、OCT)
• 超音波計測装置・超音波非破壊検査装置
• ファイバーセンシング
• 分光計
• 航空宇宙

また、デジタイザは下記のような部品や基盤などの検査でも使用されている装置です。

• ダイオードなどの検査・計測
• アナログ/デジタル混在信号の同期計測
• 超音波計測
• 電磁鋼板の磁気特性計測
• タービンブレードの振動評価試験

高速デジタイザの原理

1. 概要

高速デジタイザとは、アナログ量をデジタルデータに変換し、パソコンなどへデータ転送を行う装置です。デジタイザは、A/Dコンバータ、プリアンプ、メモリ、パソコンからの
制御機構が組み込まれた構成となっており、パソコン上で種々の処理を容易に行うことができます。

装置形状はプリント基板でPCなどに組込んで使用するものや、PCとイーサネットなどでつないで制御する箱型の計測器などがあります。オシロスコープと異なり、スタンドアロン型ではありません。

2. 機能

高速デジタイザは、データ転送速度が～3.5GB/sと速いことが特徴です (オシロスコープは～5MB/s) 。入力チャネル数は製品によって異なりますが、1つのものから最大128のものまであります。独立した複数チャネルを有するものでは、独立した入力アンプ、独立したAD変換器を持ち、独立した同時サンプリングを行うことが可能です。

3. 測定を構成する要素

デジタイザによる測定は、下記の基本的な要素から成ります。

• 入力レンジ: 入力電圧のレンジ
• 入力インピーダンス
• サンプリング周波数: 1秒間あたりに入力信号をデジタル信号に変換する回数
• 変換ビット数: 変換出力されるデジタル信号のビット数

また、FPGA (Field Programmable Gate Array) を搭載しているデジタイザでは、デジタイザ自身で各種信号処理を行うことが可能です。例えば、アベレージャ機能を使用することにより、周期的な信号の積算値や積算後の平均値をPCに出力する事が可能です。このアベレージャ機能により、ランダムなノイズ成分を相殺して、周期信号を積算して観測することができます。

高速デジタイザの種類

高速デジタイザは、様々なメーカーから多様な製品が販売されています。形状別では、上述のように、組み込み型のボード製品や箱型の製品などがあります。

分解能 (デジタイズ可能な細かさの定義) は、ビット数で表され、8ビット〜14ビット程度の製品が主流です。8 ビット、10 ビット、12ビット、14ビットの分解能は、それぞれ256、1,024、4,096、16,384 分の 1 を区別できることを意味します。

その他、サンプリング周波数やFPGAの搭載有無など様々なファクターがあります。用途に合わせて適切な物を選択することが必要です。

本記事は高速デジタイザを製造・販売する株式会社エレクトロニカIMT事業部様に監修を頂きました。

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監修:TDSE株式会社

AI外観検査とは

AI外観検査とは、人工知能 (AI) を使用して製品などの外観を自動的に検査することです。

人による目視検査の代替としてカメラやセンサーなどのデバイスが製品の外観を撮影し、AIアルゴリズムがこれらの画像を解析して欠陥や異常を検出します。主に製造工程の最後に行われ、製品の品質管理を向上させるために使用されます。

AI外観検査は高度なパターン認識や画像処理によって実施され、非常に高い精度で欠陥や異常を検出できます。また、自動化されていることが多く、人間の目視速度よりもはるかに高速で一貫した検査を行うことが可能です。これにより、製造プロセス全体の効率と出荷製品の品質が向上します。

AI外観検査の使用用途

AI外観検査は様々な用途で使用されます。以下はその一例です。

1. 自動車産業

自動車の製造では部品や製品の品質が重要です。AI外観検査は部品や製品の傷やへこみ、色ムラなどの欠陥を高速かつ正確に検出します。これにより、不良品の早期発見と、顧客へ高品質な製品提供が可能です。

2. 食品産業

食品への異物混入や品質は消費者の信頼と購買意欲に直結します。AI外観検査によって商品の傷や変色また異物混入などを検出し、高品質な商品のみを提供することが可能です。また、パッケージの封口やラベルの正確性も検査できます。

3. 電子機器産業

電子機器においては、機器の信頼性が顧客満足度に大きく影響します。AI外観検査によって、はんだ付けの不良や部品未実装などを検出し、高品質な製品を提供することが可能です。

4. コネクタ/プラスチック成型品産業

様々な製品に組み込まれるコネクタやプラスチック成型品においては、多品種小ロットのものが多く、特に目視検査では課題が多く聞かれる産業になります。

このような多品種小ロットの外観検査においては、人の配置が難しく、特にAIでの代替が期待されています。

AI外観検査の種類

AI外観検査に用いられるアルゴリズムは、大きく分けて異常画像を学習し、類似の異常を異常として検知する教師あり学習モデルと、近年大幅に精度が向上した良品画像を学習し、学習した良品にない画像を異常として検知する教師なし(良品)学習モデルがあります。

教師あり学習モデルの課題であった異常画像の収集においては生成AIを用い、似た異常画像を作成するなど、より精度を高める方法が研究されています。

AI外観検査は、従来の目視検査や人がルールを作成し、そのルールを用いて検査するルールベースモデルを置き換えるものとして近年急速に発展してきています。

AI外観検査の選び方

AI外観検査のシステムは以下のような要素を考慮して選定する必要があります。

1. 検査対象の特性や異常の種類

AI外観検査には様々な手法があり、それぞれ得て不得手があります。そのため、まず、どのような種類の製品を検査するかを考慮する必要があります。検査対象の形状やサイズ、表面の特性。また、どのような異常が発生するのかという2つの側面を考慮して、適切な検査システムを選択する必要があります。

2. 撮像環境と工程全体の管理

AI外観検査は画像を元に検知しますので、正しく撮影が可能かというカメラや照明、設置場所の有無などAI以外の面でも考慮が必要になります。また、検査結果を元に自動で異常製品を排出するなどの工程の変更なども必要になります。

3. 検査対象に応じた拡張性

検査対象となる数量が増減したり、期間限定商品など検査対象が時期によって変化したりする場合は、検査システムがこれらの変更に対応できるかを考慮する必要があります。また、メーカーのサポート体制なども検討する確認する必要があります。

4. データ

機械学習ベースの検査システムにて精度を出すためには、AIモデルを構築するための学習データが必要です。一般的に学習するためのデータが多ければ多いほど精度は向上しますので、適切なデータを取得することが重要になります。

本記事はAI外観検査を行うTDSE株式会社様に監修を頂きました。

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監修:株式会社woodinfo

カーボンクレジットコンサルとは

カーボンクレジットコンサルとは、カーボンクレジット (CO₂などの温室効果ガスの排出削減量を売買可能にする通貨のような仕組み) の売買取引や創出など、取り扱い全般をコンサルティングするサービスです。

企業活動等によるCO₂等の温室効果ガスの排出について、各企業は排出量削減努力を行う義務があるとされています。カーボンクレジットとは、主に企業間で温室効果ガスの排出削減量の売買を行う仕組みのことを指し、削減することができない排出量について、カーボンクレジットを購入することが可能です。このような考え方をカーボン・オフセットと呼びます。また、排出権だけでなく、森林管理などにより生まれる温室効果ガス吸収量も排出を相殺するカーボン・クレジットとして取引されます。

カーボンクレジットコンサルは、このようなカーボンクレジットについて、売買仲介・調達、クレジット創出、脱炭素経営コンサルティング全般などを行うコンサルティングサービスです。

カーボンクレジットコンサルの使用用途

近年、全世界的な方向性や国の施策などの影響により、企業活動において、大手企業から中小企業まで、サプライチェーン・バリューチェーン全体で脱炭素を進める傾向が顕著になっています。環境配慮型の経営を行うことは、取引企業との関係強化や競合他社との競争力強化の上でも効果的です。

カーボンクレジットコンサルは、カーボンクレジットに関わる全体を支援するサービスであり、そのような環境配慮型の企業経営を円滑に進める目的で利用されます。排出量算定などの現状把握、カーボンクレジット創出支援、環境経営戦略や温暖化効果ガス削減目標の策定支援など、あらゆる側面での脱炭素施策推進を目的として使用されます。

カーボンクレジットコンサルの原理

1. 2050年カーボンニュートラル

2020年10月、日本政府は温室効果ガスの排出を全体としてゼロにするという「カーボンニュートラル」を2050年までに目指すことを宣言しました。

「排出を全体としてゼロ」というのは、二酸化炭素をはじめとする温室効果ガスの「排出量」から、植林、森林管理などによる「吸収量」を差し引いて、合計を実質的にゼロにすることを意味します。これを実現するために必要なのが、排出権の流通としてのカーボンクレジットです。

2. カーボンクレジットの種類

カーボンクレジットの仕組みには、ベースライン&クレジット制度
とキャップ&トレード制度とがあります。前者は、温出効果ガスの削減量を取引する制度であり、後者は割り当てられた温室効果ガスの排出権のうち余剰分/不足分を取引する制度です。

主なカーボンクレジットの種類には、環境省、経済産業省、農林水産省が運営するベースライン&クレジット制度であるJ-クレジット制度や地方公共団体によるJ-クレジット制度、民間企業やNGO団体などが主導するクレジットである「ボランタリークレジット」などがあります。

3. サービス内容概要

カーボンクレジットコンサルティングの具体的なサービス内容には

• カーボンクレジット取引仲介・調達
• カーボンクレジット創出支援・売却支援
• 脱炭素経営に向けた戦略策定支援・ブランディング支援

などがあります。

カーボンクレジット取引仲介・調達では、企業の特性・業界の性質などを踏まえて、企業ごとに最適なクレジットを提案・仲介します。

カーボンクレジット創出支援・売却支援では、カーボンクレジットの創出を行う森林経営・省エネ設備導入や再生可能エネルギーの導入などを支援します。CO₂削減量のクレジット化手続き代行、クレジットの買い手探索ならびに収益化を支援するサービスです。

これらのカーボンクレジット取引を基本ベースとして、　場合によっては、排出量算定、目標や削減計画の策定、ブランディング化とその発信など、環境経営全体を支援することができます。

カーボンクレジットコンサルの種類

カーボンクレジットコンサルは、複数の企業から提供されており、様々な種類があるサービスです。環境経営全体をトータルにサポートするサービスや、排出量削減を中心に据えてカーボンクレジットの取引はあくまで副次的とするサービス、カーボンクレジットの創出を行う森林管理を中心とするサービスなどの種類が挙げられます。

本記事はカーボンクレジットコンサルを行う株式会社woodinfo様に監修を頂きました。

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