[첨단 헬로티] 세토 마사히로 (瀨戶 雅宏), 야마베 마사시 (山部 昌) 金澤공업대학 1. 서론 플라스틱 사출성형품의 강성 향상이나 부품의 고정을 목적으로 반의장면에 리브나 보스가 설정된다. 그러나 이 리브나 보스의 접촉 부분은 다른 부위보다도 필요적으로 판두께가 두꺼워지고, 냉각 시의 수축에 의해 의장면에 싱크가 생기기 쉬워, 외관 품질 상의 큰 문제로 되어 있다. 一柳 등은 리브가 있는 사출성형 평판의 리브 안쪽면에 생기는 싱크량에 대해, 형상 인자나 성형 조건과의 상관을 조사해 리브 두께 및 보압이 리브 싱크량의 지배 인자인 것을 명확하게 하고 있다. 그러나 의장면에 생기는 리브 싱크를 완전히 억제하는 것은 불가능하다. 이번 연구에서는 리브 싱크의 새로운 영향 인자로서 수지유동과 금형 온도에 주목해, 이들 조건이 리브 싱크량에 미치는 영향을 명확하게 하는 동시에 리브 싱크량 저감 메커니즘에 대해 검토하는 것을 목적으로 했다. 2. 실험 방법 (1) 샘플 형상 및 성형 조건 이번 연구에 사용한 성형품을 그림 1에 나타냈다. 성형품은 길이 100mm, 폭 50mm, 두께 3mm의 평판 중앙부에 높이 22mm, 두께 1.5mm의 리브를 가지는 형상이다. 성형
[첨단 헬로티] 카와베 토모히로 (河邊 智洋) ㈜牧野후라이스제작소 1. 서론 오늘날 금형 업계를 둘러싼 환경은 크게 변화하고 있으며, 금형의 대형화, 복잡화, 리드타임 단축 등에 대한 요구가 증가하고 있다. 또한 자동차 산업에서는 환경 의식이 높아짐에 따라 연비 향상이나 CO2 배출량 억제가 요구되고 있다. 이것에 동반해 각사 모두 경량화에 대한 대응이 과제의 하나로 되어 있다. 이 과제에 대한 수법으로서 최근 하이텐강을 차체의 일부에 사용해 경량화나 고강도화를 요구하는 경우가 많아졌다. 그렇기 때문에 하이텐강을 성형하는 금형도 보다 고경도가 되어 있으며, 가공의 어려움이 증가하고 있다. 그 한편으로 이와 같은 고경도재에도 한층 더 고능률 가공이 요구되고 있는 면도 있다. 이 글에서는 5축가공기 ‘V90S’와 이 V90S를 이용한 금형가공 리드타임 단축에 대한 대응을 소개한다(그림 1, 표). 2. V90S의 특징 V90S는 일반적으로는 수직형으로 분류되는 5축가공기이다. 그 수직형 5축가공기 중에서도 여러 가지 회전․경사축의 구성이 있는 가운데, 주축측에 이 2축을 가진 형태의 기계로 하고 있다. 5축가공에은 분할 5축가공과
[첨단 헬로티] 키시 요시나리 (岸 悅成) DMG森精機(주) 1. 서론 최근 자동차, 항공기, 반도체 제조, 금형 등 폭넓은 업종에서 다품종, 고경도․고정도 가공의 요망이 증가하고 있다. 수직형 머시닝센터 NVX5000 2nd Generation은 난삭재에서 정밀 금형 워크까지 1대로 모두 대응할 수 있게 해, 고객의 비즈니스에 큰 성과를 가져올 목적으로 개발했다(그림 1). 2. 기계의 특징 NVX5000 2nd Generation은 X/Y축에 접동안내, Z축에 고강성 롤러가이드를 채용, 이전에는 없었던 고강성과 고정도를 겸비한 궁극의 하이브리드 구조이다. ① 폭넓은 접동면(140→180mm)로 상한돌기량 최소화. ② 새들의 Y축 접동면 안내 길이를 연장해 내로비 10% 향상. ③ 윤활유 공급 방식의 고안에 의해 접동면의 면압을 균일화하고, 속도가 높아짐에 따라 발생하는 부상 현상을 억제해 상한돌기량을 대폭으로 저감시켰다(그림 2). ④ 스마트 스케일(마그네스케일)을 전축 표준 장비. ⑤ 열감도해석을 실시, 칼럼 전후에서 열 평형이 되도록 칼럼 주물 형상을 최적화. 또한 베드 체결면을
[첨단 헬로티] 미쓰비시머티어리얼은 ‘여러분의, 세계의, 종합공구공방’으로서 고객 한 사람 한 사람에게 맞춘 베스트 솔루션과 서비스 제공을 내걸고 있다. 그리고 미쓰비시머티어리얼의 가공기술센터에서는 절삭시험이나 전화상담, 강습회, 기술서포트 등 여러 가지 솔루션을 제공하고 있다. 그중에서 주력하고 있는 대응의 하나가 상품 개발 속에서 쌓아온 해석 기술을 활용한 해석 솔루션이다. 해석 정보는 절삭가공으로 만드는 제품의 품질 향상과 능률 개선, 문제점을 가시화해 신속하게 해결하기 위한 지표로서 크게 도움이 된다. 그러나 여러 가지 제한으로 고객(이하 유저) 측에서 절삭부하나 워크·공구 변형 등의 가공 상태를 정확하게 파악하는 것은 곤란하다. 그래서 주로 절삭부하 해석, 절삭칩 해석, 강성 해석의 3가지 방법을 이용해 공구 메이커로서 쌓아온 해석 기술과 각 공구 전문가로서의 경험을 조합, 보다 우수한 가공 프로세스를 실현하는 개선 제안을 하고 있다. 한편으로 유저 측에서도 미쓰비시머티어리얼의 공구를 이용한 검토에 도움이 될 수 있게, 미쓰비시머티어리얼 공구의 디지털 데이터를 ISO 133991에 준거한 사용하기 쉬운 방식으로 제공
[첨단 헬로티] 이 글에서는 필자가 최근 발전이 현저한 기계학습, 특히 심층학습 등으로 대표되는 데이터 구동형 연구 방법을 활용해 대응하고 있는 것, 발전을 기대하고 있는 것을 주제로, 제어·로봇 연구에 있어 이들 방법론의 방향에 대해서 다루기로 한다. 우선 문제의식을 공유하기 위해 필자의 배경을 잠깐 언급해 두려고 한다. 필자는 비선형 제어와 로보틱스를 전문으로 하고, 특히 이동 로봇의 설계와 제어에 관심을 가지고 있는 연구자이다. 보통 먼저 하는 것은 운동방정식을 세우는 것으로, 기계 링크계의 운동방정식에서 도출되는 비교적 저차원으로 비선형인 벡터장(ẋ=f(x))을 주된 상대로 하고 있었다. 즉, 정보량이 적은 단순 모델에서 거동을 이끌어내는 연역적인 연구 스타일을 주로 하고 있었다. 지배 법칙은 거의 완전히 알고 있기 때문에 실험을 하는 경우에도 겨우 소수의 파라미터를 동정하기만 하면 된다. 그 내용도 대체로 재현성이 높은 것이 많아, 실험은 이른바 이론의 데몬스트레이션으로 파악하고 있었기 때문에 현상 그 자체나 데이터에 대한 의식은 희박했다고 자백한다. 그러나 이동 로봇의 연구를 계속하는 가운데, 로봇 본체보다 그 ‘
[첨단 헬로티] 이미지 계측 기술의 진보에 의해 자연과학의 여러 분야에서 동태 이미징이 새로운 연구의 조류를 형성하고 있다. 예를 들면 생물학 주변 분야에서는 현미경 기술의 발전에 따라 이미징 데이터의 고정세화, 다차원화(공간, 시간, 파장)가 추진되어, 각 연구기관에서 매일 축적되는 데이터량은 계속 증가하고 있다. 이러한 많은 이미징 데이터 세트에서 생물학적으로 중요한 정보를 정량화하는 정보과학적·수리통계학적인 방법의 확립을 목표로 하는 연구는 바이오 이미지 인포매틱스라고 불리며, 2000년경부터 생물학의 새로운 구동력으로 주목을 받게 됐다. 생물학 분야뿐만 아니라, 기존의 수작업에 기초한 해석으로는 도달할 수 없는 과학적 발견을 이끌어내는 것은 현대의 데이터 과학에 부여된 중요한 과제이다. 한편, 화상공학 분야에서는 디플래닝을 비롯한 지도 기계학습이 다양한 인식 작업으로 브레이크스루를 창출하고 있다. 이러한 방법론은 자연과학 분야의 데이터 해석, 특히 앞에서 말한 동태 이미지 해석에도 널리 응용될 것으로 기대된다. 그렇지만 데이터로부터의 귀납적 접근은 현상의 시공간 발전을 지배하는 원리의 해명을 목표로 하는 자연과학 분야와는 문제 설정이 일치
[첨단 헬로티] 최근의 인공지능·기계학습 붐에 편승해 지도 분류학습, 회귀학습, 심층학습, 강화학습 등의 ‘메이저’인 기계학습 문제·방법은 널리 알려지게 됐지만, 동적 시스템 학습(learning dynamical systems)이라는 장르는 독자 여러분에게 그다지 익숙하지 않을지도 모른다. 더구나 기계학습의 커뮤니티에서도 동적 시스템 학습이라는 분야가 인지되어 확고한 지위를 구축했다고는 하기 어렵다. 그러나 ‘시스템 동정 문제에 대한 기계학습적인 접근’이라고 표현하면, 동 학회의 여러분들은 대체적인 분위기를 파악할 수 있지 않을까 생각한다. 대부분의 기계학습 입문서에는 ‘데이터 샘플 {x1, x2,..., xn}은 서로 독립 또는 동일한 분포를 따른다(independent and identically distributed; i.i.d.)고 가정한다’라고 밝힌 다음, 지도 학습(분류학습, 회귀학습)이나 비지도 학습(클러스터링, 차원 감소 등)의 설명을 전개한다. 즉 기계학습에서는 샘플끼리 독립인 것이 기본이지만, 그렇지 않은 경우 즉 샘플끼리의 순서관계나 시계열성을 명시
[첨단 헬로티] IT기기를 사랑하는 사용자들은 물론이고 일반적인 소비자들도 분명 5년 전과 비교하여 현재 훨씬 더 많은 디바이스를 소유하고 있을 것이다. 또한 스마트폰에서부터 태블릿, 개인용 건강추적기(fitness tracker), 스마트 천식 흡입기, 스마트 도어벨에 이르기까지, 해마다 모든 기기들이 서로 빠른 속도로 연결되고 있으며, 이로 인하여 개인 데이터의 사용량도 폭발적으로 성장하고 있다. 독일의 시장조사기관인 스태티스타(Statista)의 최근 보고서에 따르면, 전세계 1인당 커넥티드 디바이스 보유 수는 지난 10년간 큰 증가폭을 보이며 평균 2대 미만에서 2020년에는 6.58대에 이를 전망이다. 엄청난 수의 디바이스가 엄청난 양의 데이터를 생산하고 있는 것이다. 최근까지 이렇게 생산된 데이터는 프로세싱을 위해 자연스럽게 클라우드로 보내졌다. 하지만 데이터의 양과 디바이스의 수가 기하급수적으로 증가하면서, 이 모든 데이터를 계속 송수신하는 것은 안전하지도, 비용 효율적이지도 않을 뿐만 아니라 실용적이지 않다. 다행히 최근 머신러닝의 발달로 이제 어느 때보다 더 많은 온디바이스 프로세싱 및 프리프로세싱을 수행할 수 있게 됐다. 온디바이스 프로세싱
[첨단 헬로티] 리니어 시스템을 구입하고자 할 때 고려해야할 주요 요인들이 많지만, 그 중에서도 가장 핵심적인 것은 아무래도 비용이라고 할 수 있다. 하지만 경제적인 이유로 구매비용만을 따졌을 경우 잘못된 결과를 초래할 수도 있다. 구매가격 이외에도, 제품의 실질적인 비용에는 설치비용이나 유지보수비, 가동중단 비용이나 교체비용 등의 다양한 추가 비용들이 포함되므로 이들을 모두 적절히 고려해야만 한다. ▲ 총 소유비용을 절감해주는 V 가이드 시스템 저가형 부품이 더 비싼 선택이 될 수 있다 구매 가격만을 토대로 선택을 하라고 한다면, 많은 설계자들이 볼 레일을 고르는 것이 일반적일 것이다. 물론 실제로도 이러한 형태의 시스템은 상당수의 애플리케이션 요구조건을 충족시켜주기도 할 것이다. 하지만 작업환경 조건이나 시스템의 요구수명, 혹은 시간당 가동중단 비용 등에 따라 총 소유비용이 어떻게 달라지는지를 알게 되면 설계자들도 매우 놀라게 될 것이다. 다시 말해, 초기에 더 높은 구입비를 지불해야하는 햅코모션의 V형 시스템과 같은 대안들이 실제로는 비용을 더 절감해주는 결과를 가져올 수도 있다는 것이다. 장착/설치 V형 리니어 가이드를 통한 비용절감은 기계를 아직 가
[첨단 헬로티] 오츠카 마사히코 (大塚 正彦) 오츠카기술사사무소 수지화 설계의 포인트 1. 수지 부품 설계 시의 포인트 금속 대체 부품을 수지로 제작하는 경우, 기계적 강도, 내열성 등의 물성 향상이 필요하기 때문에 기본적으로는 열가소성수지, 열경화성수지를 유리섬유(GF), 탄소섬유(CF) 등의 강화재로 복합화한 수지를 사용한다. 이들 복합강화수지를 사용함으로써 금속의 대체 부품의 제작이 가능해지는데, 특히 고강도, 고내열이 필요하게 되는 부품은 이들 특성값에 충분히 배려할 필요가 있다. 표 1에 나타냈듯이 부품 개발 프로세스는 금속 부품, 수지 부품에 관계없이 기본적으로 동일하다. 수지 부품 설계 단계의 유의점은 표 1의 ‘설계/시제작/평가’ 프로세스의 ‘각 부문 역할․검토 내용’에 기재하고 있는 사항 및 전후 프로세스 검토 내용을 고려하는 것이다. 수지 부품을 설계할 때의 포인트는 그림 1에 구체적으로 나타냈지만, 살두께의 균일화, 샤프 코너의 저감 등 수지 부품 설계 시의 원칙을 지키는 것이 중요하다(단, 열경화성수지의 BMC는 분자의 가교반응으로 경화하기 때문에 후육, 박육의 공존, 빼기구배 등이
[첨단 헬로티] 사토 하지메 (佐藤 大) 共榮엔지니어링(주) 동사의 미세 가공 기술 대응 동사는 절삭가공을 코어 기술의 하나로 해서 시제작 부품 제작에서 금형 설계․제조․사출성형까지 일관해서 대응 가능한 메이커다. 부품 제작에서는 독자의 이너캠 가공 기술에 의한 경통 등의 카메라 부품이나 난삭재 가공의 항공기, 자동차의 내연 부품, 의료의 임플란트 등 폭넓은 분야에서 많은 실적을 가지고 있다. 또한 금형․사출성형에서도 렌즈 등의 광학 소자를 비롯해 카메라 관련, 자동차, 의료 등의 폭넓은 분야에서 높은 평가를 얻고 있다. 한편 동사의 제조에는 전혀 분야가 다른 음향사업부가 있으며, 음향의 신호처리에 의한 수음․재생 등의 기술 개발을 하고 있다. 이 독자의 음향 기술과 가공의 제조 기술을 융합한 자사 브랜드 ‘Cear’에서는 Bluetooth 스피커 ‘pavé(파베)’(그림 1)와 소형 스테레오 마이크로폰 ‘DOMINO 2MIC’ 등의 새로운 콘셉트를 가진 제품을 릴리스하고 있으며, 이들 제품에 사용되는 수지제 케이스 부품 등은 자사에서 금형
[첨단 헬로티] 사이토 유지 (齊藤 裕二) 伊藤광학공업(주) 동사는 1956년 창업한 이래, 광학 제품의 메이커로서 날마다 개발에 힘써, 안경 렌즈의 코팅과 콘택트렌즈의 제조를 일본에서 처음으로 실용화했다. 세계 최첨단의 안경 렌즈 코팅 기술과 고성능·고기능 플라스틱 렌즈의 설계․개발, 이들의 기술을 활용한 광학 기능 부품의 코팅을 최신예 설비를 도입해 취급하고 있다. 주된 사업 내용은 안경 렌즈 제조, 콘택트렌즈 제조, 광학 소자․부품 제조, 비구면 유리 렌즈 제조다. 개발 경위 안경 렌즈, 스마트폰이나 디지털카메라, 차재 카메라, 방법 카메라 등에 탑재되어 있는 광학 렌즈, 디스플레이나 미터 패널 등 표시계 패널의 시인성을 향상시키는 기술로서, 표면의 반사를 억제해 빛의 투과성을 높이는 반사 방지 기술이다. 현재 반사 방지 기능을 부여하는 방법은 성형 후에 성막하는 기술이 주류이며, 진공증착법이나 디핑법이 이용되고 있다. 진공증착법은 산화막을 진공 중에서 다층 성막함으로써 넓은 광파장 영역의 반사 방지가 가능하고, 대부분은 광학 렌즈에서 채용되고 있다. 그러나 카 내비케이션이나 미터 패널 등 대면적의 성형품에 반사 방지
[첨단 헬로티] 한다 코지 (半田 宏治) 파나소닉프로덕션엔지니어링(주) 최근 스마트폰을 대표로 하는 모바일 카메라의 진화나 SNS의 보급에 의해 일상적으로 사진 촬영을 하게 됐다. 지금은 리어측에 3안 카메라를 탑재한 스마트폰도 등장, 해마다 점유 면적을 늘려 가는 카메라 모듈을 소형화하는 것이 급선무로 되어 있다. 또한 보다 밝은 카메라를 원하는 요구로부터 1개의 카메라 모듈에 들어가는 렌즈 수도 6개에서 7개로 증가하는 경향이 있다. 스마트폰 본체의 두께가 증가하지 않는 가운데 이 렌즈 수를 담기 위해 보다 엄격한 제조 공차가 요구되고, 각 렌즈의 형상 정도뿐만 아니라 렌즈 면 간 및 렌즈 간의 광축 어긋남이 허용되는 값은 엄격해지고 있어 예를 들면 화소 수 13M의 카메라 모듈에서 1μm 이하이다. 또한 최근의 자동차에는 전주위 모니터나 앞차 추종 기능, 자동 브레이크 등의 운전 지원 시스템 탑재에 의해 1대당 여러 개 이상의 카메라가 탑재되어 있다. 이 차재 카메라에 사용되는 경통(배럴)은 기존 주로 금속제였지만, 코스트 다운을 위해 수지제로 대체하는 방향이다. 그렇기 때문에 렌즈를 담는 수지제 배럴 형상을 성형으로 고정도로 컨트롤하고 설계값의
[첨단 헬로티] 아마노 아키라 (天野 啓) 東芝기계(주) 비구면 렌즈를 비롯한 광학 부품의 양산 기술은 디지털카메라, 스마트폰, 액정 디스플레이 등 민생용 기기의 수요 확대에 힘입어, 시대의 요구에 대응하는 형태로 발전해 왔다. 양산 기술의 핵이 되는 금형 제작도 절삭이나 연삭 등 고전적인 기계가공법이 제품 요구에 대응해 고도화 되고, 초정밀 절삭이나 초정밀 연삭이라고 불리는 기계가공 기술에 의해 진보해왔다. 이 기술은 1960년대에 미국을 중심으로 이루어진 고정도 가공기와 다이아몬드 공구에 의한 경면 절삭가공 기술의 개발을 원류로 하고 있다. 일본에서는 회전축에 공기정압 베어링을 탑재한 가공기의 개발을 계기로 1980년쯤부터 상용화됐다. 공기정압 베어링이란 공기압을 이용해 회전축을 비접촉으로 지지하는 방식의 베어링으로, 비접촉 구조이기 때문에 마찰계수가 매우 작고 고속 회전 시에도 진동을 발생시키지 않는 요소 기술이다. 초정밀 절삭 기술은 개발 당초에는 금형 용도가 아니라, 레이저 발진기용 금속 미러 등의 기본 형상 경면 다듬질에 적용됐는데, 1980년대 중반의 광디스크 출현과 함께 등장한 플라스틱제 비구면 렌즈가 계기가 되어 이후 금형 제작에 필요한 가공
[첨단 헬로티] 소에다 야스유키 (添田 泰之) 三井화학(주) 최근 스마트폰에 탑재된 카메라, 차재 카메라, 헤드마운트 디스플레이 등 여러 가지 용도에서 광학계 렌즈가 이용되고, 이들 재료로서 기존의 광학 재료이 유리가 아니라 광학용 플라스틱이 적용되는 사례가 증가하고 있다. 이 글에서는 동사가 개발한 광학용 플라스틱 '아페루'에 대해, 각종 용도의 기술 개발 동향에 스폿을 맞춰 해설한다. 광학용 플라스틱 재료의 개요 광학 부품이 플라스틱화에 대해서는 제2차 세계대전 중으로 거슬러 올라가면 아크릴 수지(PMMA)가 전투기의 바람막이 등 광학 부품에 적용되었으며, 전쟁 후 민생기기의 광학 부품으로 확산되어 갔다. 그러나 PMMA는 투명성이 높고 복굴절이 낮은 이점이 있지만, 내열성이 낮고 흡수에 의한 굴절률 변화 등의 문제가 있었다. 현재 광학 용도 플라스틱으로서는 PMMA 외에 특수 폴리카보네이트, 특수 폴리에스테르, 환상 올레핀계 폴리머 등 여러 가지 수지가 등장하고 있으며, 각각의 특징을 활용한 용도로 적용이 확대되고 있다. 광학 용도용 플라스틱에 요구되는 중요한 물성으로서는 이하의 광학 성능, 신뢰성, 성형성을 들 수 있다. ① 광학 성능 :
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